一、藍(lán)牙概述
藍(lán)牙(Bluetooth)是一種支持設(shè)備短距離通信的無線電技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換（使用2.402~2.485GHz的ISM波段的UHF無線電波）。如今藍(lán)牙由藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth Special Interest Group，簡稱SIG)管理。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟在全球擁有超過25,000家成員公司，它們分布在電信、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和消費(fèi)電子等多重領(lǐng)域。IEEE將藍(lán)牙技術(shù)列為IEEE 802.15.1，但如今已不再維持該標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟負(fù)責(zé)監(jiān)督藍(lán)牙規(guī)范的開發(fā)，管理認(rèn)證項(xiàng)目，并維護(hù)商標(biāo)權(quán)益。制造商的設(shè)備必須符合藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)才能以"藍(lán)牙設(shè)備"的名義進(jìn)入市場。藍(lán)牙技術(shù)擁有一套專利網(wǎng)絡(luò)，可發(fā)放給符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。
二、藍(lán)牙起源
從藍(lán)牙的概述可以看出，它的核心是短距離無線電通信。往更早追溯，短距離無線電通訊的基礎(chǔ)是來自于跳頻擴(kuò)頻（FHSS）技術(shù)。FHSS這個(gè)技術(shù)是由好萊塢女演員Hedy Lamarr和鋼琴家George Antheil在1942年8月申請的專利上提出的。他們從鋼琴的按鍵數(shù)量上得到啟發(fā)，通過使用88種不同載波頻率的無線電控制魚雷，由于傳輸頻率是不斷跳變的，因此具有一定的保密能力和抗干擾能力。但是這項(xiàng)技術(shù)一直沒有得到重視，20世紀(jì)80年代軍方才開始在戰(zhàn)場上使用這一技術(shù)。
我們現(xiàn)在使用的藍(lán)牙技術(shù)，開始于愛立信在1994年創(chuàng)制的一套方案，這個(gè)方案的目的是研究移動(dòng)電話和其他配件間進(jìn)行低功耗、低成本無線通信連接的方法。在實(shí)現(xiàn)這套方案的過程中，愛立信發(fā)現(xiàn)解決兼容問題的方法是將各種不同的通信設(shè)備通過移動(dòng)電話接入到蜂窩網(wǎng)上，而這種連接的最后一段就是短距離的無線連接。為了解決這一個(gè)問題，愛立信聯(lián)合IBM、英特爾、諾基亞以及東芝共5家廠商成立“特別興趣小組”，這一興趣小組，就是藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的前身。
從此之后，藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷革新。
三、藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展
3.1 藍(lán)牙1.0版本前后
藍(lán)牙0.7版本：1998年由特別興趣小組推出，支持Baseband與LMP通訊協(xié)議兩部分。
藍(lán)牙0.8、0.9、1.0版本：1999年先后推出，確定使用2.4GHz頻段。這一階段的藍(lán)牙1.0版本并未得到廣泛應(yīng)用，因?yàn)榇嬖谂c多家廠商的產(chǎn)品互不兼容，在協(xié)議層面不能做到匿名，會(huì)造成一定的數(shù)據(jù)泄露等問題。
藍(lán)牙1.1版本：2001年正式列入802.15.1標(biāo)準(zhǔn)，該協(xié)議定義了物理層和媒體訪問控制的范圍，傳輸速率為0.7Mbps。這一階段的藍(lán)牙發(fā)展仍然處于探索階段，容易受到頻率之間的干擾。
藍(lán)牙1.2版本：2003年出現(xiàn)，較1.0版本增加了屏蔽設(shè)備的硬件地址功能，能夠有效防止數(shù)據(jù)泄露。除此之外，它還增加了AFH適應(yīng)性跳頻技術(shù)，ESCO延伸同步連接導(dǎo)向信道技術(shù)和Faster Connection 快速連接功能。AFH適應(yīng)性跳頻技術(shù)，減少了藍(lán)牙產(chǎn)品與其它無線通信裝置之間所產(chǎn)生的干擾問題。ESCO延伸同步連接導(dǎo)向信道技術(shù)，用于提供QoS的音頻傳輸，進(jìn)一步滿足高階語音與音頻產(chǎn)品的需求；Faster Connection 快速連接功能，可以縮短重新搜索與再連接的時(shí)間，使連接過程更為穩(wěn)定快速；支持立體音效的傳輸要求，但只能以單工方式工作。
3.2 藍(lán)牙2.0版本前后
藍(lán)牙2.0版本：2004年問世，是1.2版本的改良版本，在1.2的基礎(chǔ)上做了功能優(yōu)化。它通過提高多人物處理和多種藍(lán)牙設(shè)備同時(shí)運(yùn)行的能力，使得藍(lán)牙設(shè)備的傳輸速率達(dá)3Mbps；它支持雙工模式，可以一邊語音通訊，一邊傳輸文檔/圖片；它采用了EDR技術(shù)，降低了功耗，又因?yàn)閹挼脑黾?，可連接設(shè)備數(shù)量增多。
藍(lán)牙2.1版本：2007年問世，新增Sniff Sbrating 省電功能，新增SSP簡易安全配對功能，支持NFC近場通信。Sniff Sbrating 省電功能，可將設(shè)備間相互確認(rèn)的訊號(hào)發(fā)送時(shí)間間隔從舊版的0.1秒延長到0.5秒左右，大幅度降低藍(lán)牙芯片的工作負(fù)載。增加SSP簡易安全配對功能，改善了藍(lán)牙設(shè)備的配對體驗(yàn)，提升了使用和安全強(qiáng)度。NFC近場通信，將兩個(gè)內(nèi)置有NFC芯片的藍(lán)牙設(shè)備相互靠近，配對密碼即可通過NFC進(jìn)行傳輸，無需手動(dòng)輸入。
3.3 藍(lán)牙3.0版本前后
藍(lán)牙3.0版本：2009年問世，核心是AMP，功耗明顯降低，新增可選技術(shù)High Speed。AMP，是一種全新的交替射頻技術(shù)，允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對任一任務(wù)動(dòng)態(tài)地選擇正確射頻。藍(lán)牙3.0引入了EPC增強(qiáng)電源控制技術(shù)，再輔以802.11，實(shí)際空閑功耗明顯降低。High Speed可使藍(lán)牙調(diào)到802.11 WiFi用于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，傳輸率高達(dá)24Mbps，是藍(lán)牙2.0的8倍，可以實(shí)現(xiàn)錄像機(jī)至高清電視、PC至PMP、UMPC至打印機(jī)之間的資料傳輸。
3.4 藍(lán)牙4.0版本前后
藍(lán)牙4.0版本：第一個(gè)藍(lán)牙綜合協(xié)議規(guī)范，提出了傳統(tǒng)藍(lán)牙（BR）、高速藍(lán)牙（EDR）和低功耗藍(lán)牙（BLE）三種模式?！皞鹘y(tǒng)藍(lán)牙”以信息溝通、設(shè)備連接為重點(diǎn)；“高速藍(lán)牙”主攻數(shù)據(jù)交換和傳輸；“低功耗藍(lán)牙”以不需占用太多帶寬的設(shè)備連接為主，功耗較老版本降低了90%。4.0版本的芯片模式分為Single mode（單模）與Dual mode（雙模）。Single mode只能與藍(lán)牙4.0互相傳輸，無法向下兼容3.0/2.1/2.0版本，主要應(yīng)用于使用紐扣電池的傳感器設(shè)備，例如對功耗要求較高的心率檢測器和溫度計(jì)。Dual mode可以向下兼容3.0/2.1/2.0版本，應(yīng)用于傳統(tǒng)藍(lán)牙設(shè)備，同時(shí)兼顧低功耗的需求。4.0版本提升了藍(lán)牙傳輸距離，可達(dá)100米以上（低功耗模式條件下），與此同時(shí)，也提高了響應(yīng)速度，最短可達(dá)3毫秒。除此之外，采用了AES-128 CCM加密算法進(jìn)行數(shù)據(jù)包加密和認(rèn)證，也讓數(shù)據(jù)傳輸更安全。
藍(lán)牙4.1版本：傳輸速率和傳輸范圍上變化很小，軟件方面有明顯改善。支持與LTE無縫協(xié)作。當(dāng)藍(lán)牙與LTE無線電信號(hào)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，藍(lán)牙4.1可自動(dòng)協(xié)調(diào)兩者的傳輸信息，以確保協(xié)同傳輸，降低相互干擾。允許開發(fā)人員和制造商自定義藍(lán)牙4.1設(shè)備的重新連接間隔，為開發(fā)人員提供了更高的靈活性和掌控度。支持云同步，藍(lán)牙4.1加入專用的IPv6通道，藍(lán)牙設(shè)備只需要連接到可以聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備（如手機(jī)），就可以通過IPv6與云端的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步，滿足物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求。支持?jǐn)U展設(shè)備與中心設(shè)備的角色互換。支持藍(lán)牙4.1標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)、手表、鍵鼠，可以不用購買平板、PC、手機(jī)等數(shù)據(jù)樞紐，實(shí)現(xiàn)自主收發(fā)數(shù)據(jù)。例如智能手表和計(jì)步器可以繞過智能手機(jī)，直接實(shí)現(xiàn)對話。
藍(lán)牙4.2版本：改善了數(shù)據(jù)傳輸速度和隱私保護(hù)程度，并接入了設(shè)備可通過IPv6/ 6LoWPAN或者藍(lán)牙智能網(wǎng)關(guān)向網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。藍(lán)牙4.2只允許被信任的用戶跟蹤設(shè)備位置和配對位置，增加了隱私保護(hù)程度。除此之外，藍(lán)牙4.2的傳輸速度較4.0提升了約2.5倍。
3.5 藍(lán)牙5.0版本前后
藍(lán)牙5.0版本：2016年問世，在低功耗模式下具有更快更遠(yuǎn)的傳輸能力。與藍(lán)牙4.2相比，藍(lán)牙5.0的傳輸速率是其2倍（1MB/s到2MB/s），傳輸距離是其4倍（理論可達(dá)300米），廣播數(shù)據(jù)傳輸量是其8倍（37字節(jié)拓展到257字節(jié)），最大發(fā)射功率增加10db到20db。5.0版本支持室內(nèi)定位導(dǎo)航功能，結(jié)合WiFi可以實(shí)現(xiàn)精度小于1米的室內(nèi)定位。5.0版本還針對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行底層優(yōu)化，力求以更低的功耗和更高的性能為智能家居服務(wù)。
藍(lán)牙5.1版本：2019年問世，在5.0的基礎(chǔ)上，增加了側(cè)向功能和厘米級定位服務(wù)，大幅度提高了定位精度。
藍(lán)牙5.2版本：2020年問世，增強(qiáng)ATT協(xié)議，LE功耗控制和信號(hào)同步，連接更快，更穩(wěn)定，抗干擾性更好。