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蓝牙技术工作在开放的工业,蓝牙的标准是IEEE 802.15.1,蓝牙协议工作在无需许可的ISM(Industrial Scientific Medical)频段2.4至2.485 GHz,为了避免干扰可能使用扩频,跳频,蓝牙协议将该频段划分成79频道,(带宽为1MHZ)每秒的频道转换可达1600次的全双工信号。2.4 GHz ISM频段在大多数国家是可用和无牌。
蓝牙简介
http://www.bluetooth.com/Pages/Basics.aspx
蓝牙技术信息
http://www.bluetooth.com/Pages/Tech-Info.aspx
蓝牙技术更新信息
https://www.bluetooth.org/en-us/news-events/upcoming-events/bluetooth-world
蓝牙版本发展
版本 | 规范发布日期 | 增强功能 | 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 | 简易安全配对、暂停与继续加密、Sniff省电 | 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 | 传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的蓝牙低功耗技术
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蓝牙1.2版本
这个版本向下兼容1.1版,其主要改进包括:
1、匿名方式: 屏蔽设备的硬件地址(BD_ADDR),保护用户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。
2、自适应频率跳跃(AFH,Adaptive Frequency Hopping):通过避免使用跳跃串行中的拥挤频率,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。
3、L2CAP层引入了流量控制和错误纠正机制
蓝牙2.0+EDR
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:
1、加入了“非跳跃窄频通道”(Non-hopping narrowband channel)。
2、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蓝牙服务概要同时广播到巨量的蓝牙器件。应答信号交换过程当前需要大约一秒。
3、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。
4、更高的连接速度 (实际测试速度为280KB/s=2240Kbps)
5、支持多个速度水平
蓝牙2.1+EDR
1、蓝牙核心规范2.1+EDR向下对1.2版本完全兼容,蓝牙技术联盟于2007年7月26日通过。
2、蓝牙2.1,增加了Sniff省电功能,使得适配器与设备的联系时间延长到0.5秒,能节约不小电量;增强功能有简单安全配对(SSP),这改善了蓝牙设备的配对经验,同时提升了使用和安全强度。详细请参阅配对一节。
蓝牙3.0+HS
1、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。
2、引入了增强电源控制,实际空闲功耗明显降低。
蓝牙 4.0(技术细节)
1、分Single mode与Dual mode。Single mode只能与BT4.0互相传输无法向下兼容(与3.0/2.1/2.0无法相通);Dual mode可以向下兼容可与BT4.0传输也可以跟3.0/2.1/2.0传输超低的峰值、平均和待机模式功耗,覆盖范围增强,最大范围可超过60米。
2、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。所有连接都使用蓝牙2.1加入的减速呼吸模式(sniff subrating)来达到超低工作循环。
3、跳频:使用所有蓝牙规范版本通用的自适应跳频,最大程度地减少和其他2.4 GHz ISM频段无线技术的串扰。
4、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。
5、延迟:最短可在3毫秒内完成连接设置并开始传输数据。
6、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。
7、安全:使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。
8、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,数据可以在网状拓扑内转移而无需维持复杂的网状网络。
蓝牙协议堆栈
1、蓝牙协议堆栈依照其功能可分四层:
2、核心协议层(HCI、LMP、L2CAP、SDP)
3、线缆替换协定层(RFCOMM)
4、电话控制协定层(TCS-BIN)
5、选用协议层(PPP、TCP、IP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE)
蓝牙规范
蓝牙规范(Profile)是指蓝牙通信在那一种用途下应该使用的通信协定和相关的规范。蓝牙1.1定义的profile有13个。SIG认为蓝牙设备有4个最基本的Profile:
1、General Access Profile(GAP)
2、Service Discovery Application Profile(SDAP)
3、Serial Port Profile(SPP)
4、General Object Exchange Profile(GOEP)
蓝牙4.0的特点
蓝牙4.0是蓝牙3.0+HS规范的补充,专门面向对成本和功耗都有较高要求的无线方案,可广泛用于卫生保健、体育健身、家庭娱乐、安全保障等诸多领域。
1、它支持两种部署方式:双模式和单模式。双模式中,低功耗蓝牙功能集成在现有的经典蓝牙控制器中,或再在现有经典蓝牙技术(2.1+EDR/3.0+HS)芯片上增加低功耗堆栈,整体架构基本不变,因此成本增加有限。
2、单模式面向高度集成、紧凑的设备,使用一个轻量级连接层(Link Layer)提供超低功耗的待机模式操作、简单设备恢复和可靠的点对多点数据传输,还能让联网传感器在蓝牙传输中安排好低功耗蓝牙流量的次序,同时还有高级节能和安全加密连接。
主要特性
1、超低的峰值、平均和待机模式功耗
2、使用标准纽扣电池可运行一年乃至数年
3、低成本
4、不同厂商设备交互性
5、无线覆盖范围增强
6、完全向下兼容
7、低延迟(APT-X)
优点
蓝牙4.0将三种规格集一体,包括传统蓝牙技术、高速技术和低耗能技术,与3.0版本相比最大的不同就是低功耗。“4.0版本的功耗较老版本降低了90%,更省电。以最低耗能提供持久的无线连接,有效扩大相关应用产品的覆盖距离,开辟全新的网络服务。低耗能无线技术的特点在于超低的峰期、平均值及待机耗能。另外蓝牙4.0依旧向下兼容,包含经典蓝牙技术规范和最高速度24Mbps的蓝牙高速技术规范。三种技术规范可单独使用,也可同时运行。
低耗电蓝牙 BLE (Bluetooth Low Energy)
技术规范 | 典型蓝牙 | 低耗电蓝牙 | 无线电频率 | 2.4 GHz | 2.4 GHz | 距离 | 10米/100米 | 30米 | 空中数据速率 | 1-3 Mb/s | 1 Mb/s | 应用吞吐量 | 0.7-2.1 Mb/s | 0.2 Mb/s | 节点/单元 | 7-16,777,184 | 未定义(理论最大值为2^32) | 安全 | 64/128-bit及用户自定义的应用层 | 128-bitAES及用户自定义的应用层 | 强健性 | 自动适应快速跳频,FEC,快速 ACK | 自动适应快速跳频 | 延迟(非连接状态) | | | 发送数据的总时间 | 100 ms | <6 ms | 政府监管 | 全球 | 全球 | 认证机构 | 蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG) | 蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG) | 语音能力 | 有 | 没有 | 网络拓扑 | 分散网 | Star-bus | 耗电量 | 1(作为参考) | 0.01至0.5(视符使用情况) | 最大操作电流 | <30 mA | <15 mA (最高运行时为15 mA) | 服务探索 | 有 | 有 | 简介概念 | 有 | 有 | 主要用途 | 手机,游戏机,耳机,立体声音频流,
汽车和PC等 | 手机,游戏机,PC,表,体育和健身,医疗保健,
汽车,家用电子,自动化和工业等
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