藍牙
藍牙（Bluetooth），是一种無線個人局域網（Wireless PAN），最初由愛立信创制，後來由藍牙技術聯盟訂定技術標準。來自古老北歐國王Harald Blåtand，借國王的姓「Blåtand」當名稱，直接翻譯成中文爲「藍牙」（Blå＝藍、Tand＝牙）。
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[编辑] 譯名
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[來源請求]並在台灣進行商業的註冊。在2006年，藍牙技術聯盟組織已將全球中文譯名統一改採直譯為「藍牙」。
[编辑] 历史
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藍牙技术最初由爱立信创制。技术始于爱立信公司的1994方案，它是研究在移动电话和其他配件间进行低功耗、低成本无线通信连接的方法。发明者希望为设备间的通讯创造一组统一规则（标准化协议），以解决用户间互不兼容的移动电子设备。1997年前爱立信公司此概念接触了移动设备制造商，讨论其项目合作发展，结果获得支持。
1999年5月20日，索尼易立信、国际商业机器、英特尔、诺基亚及东芝公司等业界龙头创立“特别兴趣小组”（Special Interest Group，SIG） ，即藍牙技術聯盟的前身，目标是开发一个成本低、效益高、可以在短距离范围内随意无线连接的藍牙技术标准。
这名称来自10世纪丹麦国的藍牙王哈拉尔德（Harald Gormsson）。出身海盗家庭的哈拉尔德统一了北欧四分五裂的国家，成为维京王国的国王，由于他喜欢吃藍莓，牙齿常常染成蓝色，故得此號。用来暗示藍牙是统一通讯协议的通用标准。因為名稱怪異的緣故，1998年，爱立信公司希望无线通信技术能统一标准而取名「藍牙」。
1998年时藍牙推出0.7规格，支援Baseband與LMP（Link Manager Protocol）通讯协定两部份。1999年推出先后0.8版，0.9版、1.0 Draft版，1.0a版、1.0B版。1.0 Draft版，完成SDP（Service Discovery Protocol）协定、TCS（Telephony Control Specification）协定。1999年7月26日正式公布1.0版，确定使用2.4GHz频谱，最高资料传输速度1Mbps，同时开始了大规模宣传。和当时流行的红外线技术相比，藍牙有着更高的传输速度，而且不需要像红外线那样进行接口对接口的连接，所有藍牙设备基本上只要在有效通讯范围内使用，就可以进行随时连接。
当1.0规格推出以后，藍牙并未立即受到广泛的应用，除了当时对应藍牙功能的电子设备种类少，藍牙装置也十分昂贵。2001年的1.1版正式列入IEEE标准，Bluetooth 1.1即為IEEE 802.15.1。同年，SIG成员公司超过2000家。过了几年之后，采用藍牙技术的电子装置如雨后春笋般增加，售价也大幅回落。为了扩宽藍牙的应用层面和传输速度，SIG先后推出了1.2、2.0版，以及其他附加新功能，例如EDR（Enhanced Data Rate，配合2.0的技术标准，将最大传输速度提高到3Mbps）、A2DP（Advanced Audio Distribution Profile，一个控音轨分配技术，主要应用于立体声耳机）、ACRCP（A/V Remote Control Profile）等。Bluetooth 2.0将传输率提升至2Mbps、3Mbps，遠大於1.x版的1Mbps（实际约723.2kbps）。
[编辑] 应用
- 移动电话和免提设备之间的无线通讯,这也是最初流行的应用
- 特定距离内电脑间的无线网络
- 电脑与外设的无线连接,如:鼠标,耳麦,打印机等
- 藍牙设备之间的文件传输
- 传统有线设备的无线化,如:医用器材,GPS,条形码扫描仪,交管设备
- 数个以太网之间的无线桥架
- 7代家用游戏机的手柄, PS3, PSP go, Nitendo Wii
- 依靠藍牙支持使PC或PDA能通过手机的调制解调器实现拨号上网
- 实时定位系统, (RTLS), 应用"节点"或"标签"嵌入被跟踪物品中读卡器从标签接收并处理无线信号以确定物品位置[1]
[编辑] 版本
| 颜色 | 含义 |
|---|---|
| 红 | 旧版本 |
| 绿 | 当前版本 |
| 蓝 | 未来版本 |
| 版本 | 規範發佈日期 | 增強功能 |
|---|---|---|
| 0.7 | 1998年10月19日 | Baseband、LMP |
| 0.8 | 1999年1月21日 | HCI、L2CAP、RFCOMM |
| 0.9 | 1999年4月30日 | OBEX与IrDA的互通性 |
| 1.0 Draft | 1999年7月5日 | SDP、TCS |
| 1.0 A | 1999年7月26日 | / |
| 1.0 B | 2000年10月1日 | WAP应用上更具互通性 |
| 1.1 | 2001年2月22日 | IEEE 802.15.1 |
| 1.2 | 2003年11月5日 | 列入IEEE 802.15.1a |
| 2.0 + EDR | 2004年11月9日 | EDR传输率提升至2-3Mbps |
| 2.1 + EDR | 2007年7月26日 | 簡易安全配對、暫停與繼續加密、Sniff省電 |
| 3.0 + HS | 2009年4月21日 | 交替射频技术、取消了UMB的应用 |
| 4.0 + HS | 2010年6月30日 | 传统藍牙技术、高速藍牙和新的藍牙低功耗技术 |
[编辑] 最近发展
現今市面上販售的商品，大多是1.2或2.0版本的制式，是一個使用低耗電量的無線電設備，利用一顆低價晶片，完成短距離（1至100公尺）的訊號發射與接收。
藍牙用于在不同的设备之间进行无线连接，例如连接计算机和外围设备，如：打印机、键盘等，又或让个人数码助理（PDA）与其它附近的PDA或计算机进行通信。目前市面上具备藍牙技术的手机选择非常丰富，可以连接到计算机、PDA甚至连接到免提听筒。
事实上，根据已订立的标准，藍牙可以支持功能更强的长距离通讯，用以构成无线局域网。每个Bluetooth设备可同时维护8个连接。可以将每个设备配置为不断向附近的设备声明其存在以便建立连接。另外也可以对二个设备之间的连接进行密码保护，以防止被其他设备接收。
藍牙的标准是IEEE 802.15.1，藍牙协议工作在无需许可的ISM(Industrial Scientific Medical)频段的2.45GHz。最高速度可达723.1kb/s。为了避免干扰可能使用2.45GHz的其它协议，藍牙协议将该频段划分成79頻道，（頻寬為1MHZ）每秒的頻道轉換可達1600次。
拿藍牙与WiFi相比是不適當的，因為WiFi是一个更加快速的协议，覆盖范围更大。雖然兩者使用相同的频率范围，但是WiFi需要更加昂贵的硬件。藍牙設計被用来在不同的设备之间创建无线连接，而WiFi是个无线局域网协议。两者的目的是不同的。
[编辑] 1.2版本
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这个版本向下兼容1.1版，其主要改进包括：
- 匿名方式：屏蔽设备的硬件地址（BD_ADDR），保护用戶免受身分嗅探攻击和跟踪。从1.1版开始已经可以实现硬件匿名，但未被实施，因此对普通消费者来说还是没有此功能。
- 自适应频率跳跃（AFH,Adaptive Frequency Hopping）：通过避免使用跳跃序列中的拥挤频率，从而改善对无线电干涉的抵抗。
- 更高的实际传输速度，实际测试约为24KB/S(192Kbps)左右。
- L2CAP层引入了流量控制和错误纠正机制
[编辑] 2.0版本
2.0版的内容还没有什么明确的信息，但爱立信的研究者公布了一些内容：
- 加入了「非跳跃窄频通道」（Non-hopping narrowband channel）。
- 因为不需要与每个设备交换应答信号，这种通道可以用来将各种器件的藍牙服务概要同时广播到巨量的藍牙器件。应答信号交换过程当前需要大约一秒。
- 实时公共交通时刻表、基本的交通畅通性信息和高级交通指向指示等未加密信息可以以高速度发送给设备。
- 更高的连接速度 (实际测试速度为72KB/s=576Kbps)
- 支持多个速度水平
[编辑] 3.0版本
- 更高的数据传输速率，集成802.11PAL 最高速度可达24Mbps。是2.0速度的8倍。
- 引入了增强电源控制，实际空闲功耗明显降低。
[编辑] 4.0版本
- 与3.0兼容
- 超低的峰值、平均和待机模式功耗，覆盖范围增强,最大范围可超过100米。
- 速度：支持1Mbps数据传输率下的超短数据包，最少8个八组位，最多27个。所有连接都使用藍牙2.1加入的减速呼吸模式(sniff subrating)来达到超低工作循环。
- 跳频：使用所有藍牙规范版本通用的自适应跳频，最大程度地减少和其他2.4GHz ISM频段无线技术的串扰。
- 主控制：可以休眠更长时间，只在需要执行动作的时候才唤醒。
- 延迟：最短可在3毫秒内完成连接设置并开始传输数据。
- 健壮性：所有数据包都使用24-bit CRC校验，确保最大程度抵御干扰。
- 安全：使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。
- 拓扑：每个数据包的每次接收都使用32位寻址，理论上可连接数十亿设备；针对一对一连接优化，并支持星形拓扑的一对多连接；使用快速连接和断开，数据可以再网状拓扑内转移而无需维持复杂的网状网络。
[编辑] 藍牙協議堆疊
藍牙協議堆疊依照其功能可分四層：
- 核心協議層（HCI、LMP、L2CAP、SDP）
- 線纜替換協定層（RFCOMM）
- 電話控制協定層（TCS-BIN）
- 選用協議層（PPP、TCP、IP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE）
[编辑] 藍牙規範
藍牙規範（Profile）是指藍牙通訊在那一種用途下應該使用的通訊協定和相關的規範。藍牙1.1定義的profile有13個。SIG認為藍牙裝置有4個最基本的Profile：
- General Access Profile（GAP）
- Service Discovery Application Profile（SDAP）
- Serial Port Profile（SPP）
- General Object Exchange Profile（GOEP）
[编辑] 缺點
[编辑] 早期
早期的1.0和1.0B版本存在多個問題，多家廠商指出他們的產品互不兼容。同時，在兩個裝置「連結」（handshaking）的過程中，藍牙硬件的位址（BD_ADDR）會被傳送出去，在協定的層面上不能做到匿名，造成洩漏資料的危險，令一些使用者卻步。
[编辑] 干擾
Bluetooth在2.4GHz的電波干擾問題一直為大家所詬病，特別和無線區域網路間的互相干擾問題。有干擾發生時，就以重新傳送封包的方法來解決干擾。
[编辑] 低耗電藍牙
| 技術規範 | 典型藍牙 | 低耗電藍牙 |
|---|---|---|
| 無線電頻率 | 2.4 GHz | 2.4 GHz |
| 距離 | 10米 | 10米 |
| 空中數據速率 | 1-3 Mb/s | 1 Mb/s |
| 應用吞吐量 | 0.7-2.1 Mb/s | 0.2 Mb/s |
| 節點／單元 | 7-16,777,184 | 無限 |
| 安全 | 64/128-bit及用戶自定義的應用層 | 128-bitAES及用戶自定義的應用層 |
| 強健性 | 自動適應快速跳頻，FEC，快速 ACK | 自動適應快速跳頻 |
| 延遲（非連接狀態） | ||
| 發送數據的總時間 | 100 m/s | <6 m/s |
| 政府監管 | 全球 | 全球 |
| 認證機構 | 藍牙技術聯盟（Bluetooth SIG） | 藍牙技術聯盟（Bluetooth SIG） |
| 語音能力 | 有 | 沒有 |
| 網絡拓撲 | 分散網 | Star-bus |
| 耗電量 | 1（作為參考） | 0.01至0.5（視符使用情況） |
| 最大操作電流 | <30 mA | <15 mA (最高運行時為15 mA) |
| 服務探索 | 有 | 有 |
| 簡介概念 | 有 | 有 |
| 主要用途 | 手機，遊戲機，耳機，立體聲音頻串流， 汽車和PC等 |
手機，遊戲機，PC，錶，體育和健身，醫療保健， 汽車，家用電子，自動化和工業等 |
[编辑] 參見
- 藍牙規範
- 紅外線通訊技術
- Bluechat
- Wi-Fi
- LibertyLink
- OSGi Alliance
- Salutation
- Service Location Protocol
- JINI
- UPnP
- Blunt
- 藍牙常見問題知及解決方案
[编辑] 参考文献
- ^ Real Time Location Systems. Clarinox [2010-8-5].
[编辑] 外部連結
- 藍牙3.0版將藉MB-OFDM UWB技術再進化！ - 2006年4月10日（正体中文）
- - Bluetooth中譯 正名為藍牙- 2006年11月20日（正体中文）
