蓝牙
蓝牙（英语：Bluetooth），一种无线通讯技术标准，用来让固定与移动设备，在短距离间交换数据，以形成个人局域网（PAN）。其使用短波特高頻（UHF）无线电波，经由2.4至2.485 GHz的ISM频段来进行通信[1]。1994年由电信商爱立信（Ericsson）发展出这个技术[2]。它最初的设计，是希望创建一个RS-232数据线的无线通信替代版本。它能够链接多个设备，克服同步的问题。
蓝牙技术当前由蓝牙技术联盟（SIG）来负责维护其技术标准，其成员已超过三万，分布在电信、计算机、网络与消费性电子产品等领域[3]。IEEE曾经将蓝牙技术标准化为IEEE 802.15.1，但是这个标准已经不再继续使用。
目录
发展
蓝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。具备蓝牙技术的手机可以连接到计算机、PDA甚至连接到免持听筒。
事实上，根据已订立的标准，蓝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创建连接。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。
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，蓝牙协议将该频段划分成79个频道，（带宽为1MHz）每秒的频道转换可达1600次。
原理和应用
工作方式
蓝牙技术分为基础率/增强数据率（BR/EDR）和低耗能（LE）两种技术类型。其中BR/EDR型是以点对点网络拓扑结构建立一对一设备通信；LE型则使用点对点（一对一）、广播（一对多）和网格（多对多）等多种网络拓扑结构。<ref>Template:Cite web</ref>
规格和功能
| 蓝牙版本 | 发布时间 | 最大传输速度 | 传输距离 |
|---|---|---|---|
| 蓝牙5.1 | 2019 | 48 Mbit/s | 300米 |
| 蓝牙5.0 | 2016 | 48 Mbit/s | 300米 |
| 蓝牙4.2 | 2014 | 24 Mbit/s | 50米 |
| 蓝牙4.1 | 2013 | 24 Mbit/s | 50米 |
| 蓝牙4.0 | 2010 | 24 Mbit/s | 50米 |
| 蓝牙3.0+HS | 2009 | 24 Mbit/s | 10米 |
| 蓝牙2.1+EDR | 2007 | 3 Mbit/s | 10米 |
| 蓝牙2.0+EDR | 2004 | 2.1 Mbit/s | 10米 |
| 蓝牙1.2 | 2003 | 1 Mbit/s | 10米 |
| 蓝牙1.1 | 2002 | 810 Kbit/s | 10米 |
| 蓝牙1.0 | 1998 | 723.1 Kbit/s | 10米 |
第一代
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。
蓝牙1.2版本可以向下兼容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90KB/S（721Kbps）左右。
- L2CAP层引入了流量控制和错误纠正机制
第二代
蓝牙2.0+EDR版加入了“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。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，支持多个速度水平。
2007年7月26日，蓝牙技术联盟通过了蓝牙核心规范2.1+EDR，向下对1.2版本完全兼容，并增加了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1234。
第三代
2009年4月21日，蓝牙技术联盟颁布了蓝牙核心规范3.0版（3.0+HS），是一种全新的交替射频技术。蓝牙3.0+HS提高了数据传输速率，集成802.11PAL最高速度可达24Mbps。是蓝牙2.0速度的8倍。此外，引入了增强电源控制，实际空闲功耗明显降低。
第四代
| 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/100米 | 30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 | 未定義（理論最大值為2^32） |
| 安全 | 64/128-bit及用戶自定義的應用層 | 128-bit AES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） | 100 ms | <6 ms |
| 發送數據的總時間 | 0.625 ms | 3 ms |
| 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 | 星狀拓撲（Star） 匯流排拓撲（Bus） 網狀拓撲（Mesh） |
| 耗電量 | 1（作為參考） | 0.01至0.5（視使用情況） |
| 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 |
2010年7月7日，蓝牙技术联盟推出了蓝牙4.0规范。其最重要的特性是支持省电。
- Bluetooth 4.0，协议组成和当前主流的Bluetooth h2.x+EDR、还未普及的Bluetooth h3.0+HS不同，Bluetooth 4.0是Bluetooth从诞生至今唯一的一个综合协议规范，
- 还提出了“低功耗蓝牙”、“傳統蓝牙”和“高速蓝牙”三种模式。
- 其中：高速蓝牙主攻数据交换与传输；傳統蓝牙则以信息沟通、设备连接为重点；蓝牙低功耗顾名思义，以不需占用太多带宽的设备连接为主。前身其实是NOKIA开发的Wibree技术，本是作为一项专为移动设备开发的极低功耗的移动无线通信技术，在被SIG接纳并规范化之后重新命名为Bluetooth Low Energy（后简称低功耗蓝牙）。这三种协议规范还能够互相组合搭配、从而实现更广泛的应用模式，此外，Bluetooth 4.0还把蓝牙的传输距离提升到100米以上（低功耗模式条件下）。
- 分Single mode與Dual mode。
- Single mode只能與BT4.0互相傳輸無法向下相容（與3.0/2.1/2.0無法相通）;Dual mode可以向下相容，可與BT4.0傳輸也可以跟3.0/2.1/2.0傳輸
- 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2.4 GHz 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；针对一对一连接最优化，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。
2013年底，蓝牙技术联盟推出了蓝牙4.1规范，其目的是为了让 Bluetooth Smart 技术最终成为物联网(Internet of Things)发展的核心动力。
- 此版本为蓝牙4.0的软件更新版本，搭载蓝牙4.0设备的终端可通过软件更新获得此版本。
- 对于开发人员而言，该更新是蓝牙技术发展史上一项重要的进步。该更新提供了更高的灵活性和掌控度，让开发人员能创造更具创新并催化物联网（IOT）发展的产品。
- 支持多设备连接。
- 智能连接：增加设置设备间连接频率的支持。制造商可以对设备设置连接进行设置，使得设备可以更加智能的控制设备电量。
2014年12月，蓝牙技术联盟推出了蓝牙4.2规范。
第五代
- 蓝牙5.0在2016年6月发布。在有效传输距离上将是4.2LE版本的4倍（理论上可达300米），传输速度将是4.2LE版本的2倍（速度上限为24Mbps）。蓝牙5.0还支持室内定位导航功能（结合WiFi可以实现精度小于1米的室内定位），允许无需配对接受信标的数据（比如广告、Beacon、位置信息等，传输率提高了8倍），针对物联网进行了很多底层优化。
蓝牙技术联盟
蓝牙技术联盟（英语：Bluetooth Special Interest Group，缩写为SIG）拥有蓝牙的商标，负责制定蓝牙规范、认证制造厂商，授权他们使用蓝牙技术与蓝牙标志，但本身不负责蓝牙设备的设计、生产及贩售。
蓝牙协议堆栈
蓝牙协议堆栈依照其功能可分四层：
- 核心协议层（HCI、LMP、L2CAP、SDP）
- 线缆替换协议层（RFCOMM）
- 电话控制协议层（TCS-BIN）
- 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议和相关的规范。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：
- General Access Profile（GAP）
- Service Discovery Application Profile（SDAP）
- Serial Port Profile（SPP）
- General Object Exchange Profile（GOEP）
外部連結
- 蓝牙技术联盟官方网站
