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藍牙新技術4.1全面解析(附工作原理及簡史)

來源:網絡

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞: 藍牙技術,4G LTE

      眼下,在近場通訊技術中,摸爬滾打了十余年的藍牙無疑最“德高望重”,未來,這項技術也將成為最成熟可靠的短距離傳輸橋梁。必須承認,通過藍牙來連接耳機、鍵鼠、音箱等設備確實給我們帶來了很大的便利。不過,在人們心目中,藍牙的應用似乎也僅限于此。

      藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)對藍牙標準進行了更新,正式發布了最新的4.1版本。相信不少童鞋早已升級過4.1固件或者新設備已經有了對4.1版本的加持,但恐怕仍有不少童鞋對新藍牙不甚了解,或者說還沒有體驗到新的變化。那么,新標準究竟有哪些改變?又有了哪些升級?驚喜大不大?

    藍牙新技術4.1全面解析(附工作原理及簡史)

      我們知道,藍牙4.0主打的是省電,很小氣是吧,這次藍牙4.1玩了回大的—IOT(物聯網)。而為了實現這一點,迎合可穿戴和多設備連接,對通訊功能的改進(改善數據傳輸能力)成為4.1標準最重要的升級之一。

      傳輸速率更快

      要說改進,首當其沖就是傳輸速度,大家知道藍牙的傳輸速率一直非常渣,與已經動輒上千兆的Wi-Fi相比差距懸殊。所以,藍牙4.1在藍牙4.0 LE的基礎上進行了升級,使得批量數據可以以更高的速率傳輸。當然,大家也別奢求4.1就能用藍牙高速傳輸流媒體,這一改進主要針對的還是剛剛興起的可穿戴設備。

      舉個例子,智能手環如今已經非常常見,這種設備傳輸的數據流不大,那么,用戶在跑步、游泳、騎車中實時收集到的信息就可以直接通過藍牙4.1傳遞,很方便,而且傳輸速度比4.0更快了。

    藍牙新技術4.1全面解析(附工作原理及簡史)

      支持“多連一”

      在4.0時代,我們知道,所有采用了藍牙4.0 LE的設備都被貼上了“Bluetooth Smart” 和“Bluetooth Smart Ready”的標識。其中,前者指的是藍牙耳機、鍵鼠等擴展設備,后者則是PC、平板、手機這樣的連接中心設備,這種劃分是安排好了的,并不能角色互換,只能1對1連接。而在藍牙4.1技術中,就允許設備同時充當“Bluetooth Smart” 和“Bluetooth Smart Ready”,也就是說用戶可以把多款設備連接到一個藍牙設備上了。

      我們繼續舉例子說明,想像一下,你的智能手表可以在接收從智能手環上收集來的信息的同時,又能作為一個輸出設備,顯示來自智能手機上的郵件、短信,很美好的一件事不是嗎。那么,藍牙4.1就能讓你的智能手表、 Google Glass等設備搖身一變,成為真正的信息中心。

    藍牙新技術4.1全面解析(附工作原理及簡史)

      支持IPv6

      此外,可穿戴設備上網不易的問題,也可以通過藍牙4.1來解決,因為,新標準加入了對IPv6專用通道聯機的支持。舉例來說,如果有藍牙設備無法上網,那么通過藍牙4.1連接到可以上網的設備之后,該設備就可以直接利用IPv6連接網絡,實現與Wi-Fi相同的功能。盡管受傳輸速率的限制,不過同步資料、收發郵件之類的操作還是完全可以實現的。

      這個改進的好處在于傳感器、嵌入式設備只需藍牙便可實現連接手機、互聯網,相對WiFi應用更廣更靈活。當然,一提到IPv6我們通常會先反應到虛無縹緲,所以藍牙技術想要完全適應IPv6就要看時間了,同時,還要看芯片廠商如何解決藍牙設備的IPv6兼容性。

    藍牙新技術4.1全面解析(附工作原理及簡史)

      簡化設備連接

      現在,幾乎所有的移動設備和筆記本終端都會裝配藍牙模塊,和以前相比,用戶對于藍牙的使用也越來越多。不過,仍有大量用戶覺得藍牙用起來很麻煩,歸根結底還是藍牙在連接時步驟繁瑣造成的,沒錯,萬惡的配對。之前解決這一問題的方法是廠商在兩個藍牙設備中都加入NFC芯片,通過這種方式來簡化重新配對的步驟,這本是個不錯的思路,但你也知道,目前搭載NFC芯片的產品畢竟不多,而且價格偏高,相對小眾。

      基于此,藍牙4.1終于進行了改進,將設備間的連接和重新連接進行了大幅修正,可以為廠商在設計時提供更多的設計權限,包括設定頻段創建或保持藍牙連接,從而提升藍牙設備連接的靈活性。兩款帶有藍牙4.1的設備之前已經成功配對過,想重新連接時只要將這兩款設備靠近就能搞定了,可謂解開了不少用戶的心結:以后開車接電話,戴上藍牙耳機,開機就OK了。

    藍牙新技術4.1全面解析(附工作原理及簡史)

      降低與LTE網絡間的干擾

      在移動通信領域,4G LTE已然成為一個不可逆轉的全球發展趨勢。而藍牙4.1也專門針對LTE網絡進行了優化,確保可以與其信號“和平共處”。到這里大家可能會覺得疑惑了,手機信號和藍牙不是早就共存了嗎?這算哪門子改進?其實說白了就是4.1優化后能更有效地規避兩者之間的干擾。

      眾所周知,工作在同一頻率上的無線信號會相互干擾,大幅降低傳輸效率,相信大家都遇到過藍牙傳輸中斷的情況吧。現在,一旦藍牙4.1和LTE網絡同時傳輸數據,藍牙4.1就會自動協調兩者的傳輸信息,從而減少其它信號對于自身的干擾,傳輸速率也就有了保障。

      向下兼容,無需更換芯片

      按照以往的經驗,藍牙新標準發布之后,沒個一年半載是很難有產品出現的。不過,在藍牙4.1上并不會出現這樣的問題,因為4.1不僅可以向下兼容 4.0,更重要的是對現有的4.0設備來說,不需要更換芯片,只需要升級固件就可以免費升級到藍牙4.1,享受新功能,這對用戶來說無疑是個大福利。

      筆者的手機已經升級藍牙4.1完畢,不用二次配對的改進的確是大快人心。

      附1、藍牙的工作原理

      藍牙通信的主從關系

      藍牙技術規定每一對設備之間進行藍牙通訊時,必須一個為主角色,另一為從角色,才能進行通信,通信時,必須由主端進行查找,發起配對,建鏈成功后,雙方即可收發數據。理論上,一個藍牙主端設備,可同時與7個藍牙從端設備進行通訊。一個具備藍牙通訊功能的設備, 可以在兩個角色間切換,平時工作在從模式,等待其它主設備來連接,需要時,轉換為主模式,向其它設備發起呼叫。一個藍牙設備以主模式發起呼叫時,需要知道對方的藍牙地址,配對密碼等信息,配對完成后,可直接發起呼叫。

      藍牙的呼叫過程

      藍牙主端設備發起呼叫,首先是查找,找出周圍處于可被查找的藍牙設備。主端設備找到從端藍牙設備后,與從端藍牙設備進行配對,此時需要輸入從端設備的 PIN碼,也有設備不需要輸入PIN碼。配對完成后,從端藍牙設備會記錄主端設備的信任信息,此時主端即可向從端設備發起呼叫,已配對的設備在下次呼叫時,不再需要重新配對。已配對的設備,做為從端的藍牙耳機也可以發起建鏈請求,但做數據通訊的藍牙模塊一般不發起呼叫。鏈路建立成功后,主從兩端之間即可進行雙向的數據或語音通訊。在通信狀態下,主端和從端設備都可以發起斷鏈,斷開藍牙鏈路。

      藍牙一對一的串口數據傳輸應用

      藍牙數據傳輸應用中,一對一串口數據通訊是最常見的應用之一,藍牙設備在出廠前即提前設好兩個藍牙設備之間的配對信息,主端預存有從端設備的PIN碼、地址等,兩端設備加電即自動建鏈,透明串口傳輸,無需外圍電路干預。一對一應用中從端設備可以設為兩種類型,一是靜默狀態,即只能與指定的主端通信,不被別的藍牙設備查找;二是開發狀態,既可被指定主端查找,也可以被別的藍牙設備查找建鏈。

      聲明:

      以上引自百度百科“藍牙”詞條中對于“藍牙工作原理”的描述。

      附2、藍牙簡史

      藍牙最初由愛立信創制(1994年開始研發),后來由藍牙技術聯盟訂定技術標準。這個無線技術的名稱取自古代丹麥維京國王Harald Blatand(哈拉爾藍牙,Blatand在英文里的意思就是Bluetooth)的名字,直接翻譯成中文,便是“藍牙”。

      1998年 藍牙推出0.7版,這是藍牙的首個版本,支持Baseband與LMP通訊協定兩部分

      1999年 這是藍牙發展歷史上的重要一年。在這一年藍牙技術聯盟的前身特別興趣小組(SIG)成立。在同年藍牙先后發布了0.8版、0.9版、1.0 Draft版以及1.0a版,特別是7月26日發布的1.0a,確定使用2.4GHz頻譜,最高資料傳輸速度1Mbps,同時開始了大規模宣傳。不過在當時藍牙并未得到廣泛的應用,藍牙裝置的價格也非常的昂貴

      2001年 藍牙1.1為首個正式商用的版本,因是早期設計,容易受到同頻率之產品所干擾下影響通訊質量

      2003年 藍牙1.2推出,為了解決容易受干擾的問題,加上了(改善Software)抗干擾跳頻功能

      2004年 藍牙2.0推出,它實際上就是1.2版的升級版,傳輸速率大幅提升的同時,開始支持雙工模式—即一面作語音通訊,同時也可以傳輸數據。從這個版本開始,藍牙得到了廣泛的應用

      2007年 藍牙2.1發布,對存在的問題進行了改進,包括改善配對流程、降低功耗等

      2009年 藍牙3.0正式發布,采用了全新的交替射頻技術,并取消了UMB應用

      2010年 三位一體的藍牙4.0發布,包括傳統藍牙、低功耗藍牙和高速藍牙技術,這三個規格可以組合或者單獨使用。
     

    (審核編輯: 小王子)

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