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无线技术学习总结之蓝牙

蓝牙技术 1.技术介绍 蓝牙，英语为bluetooth，一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps，采用时分双工传输方案实现全双工传输。
蓝牙这个名称来自于第十世纪的一位丹麦国王Harald Blatand，Blatand 在英文里的意思可以被解释为 Bluetooth( 蓝牙 )因为国王喜欢吃蓝莓，牙龈每天都是蓝色的所以叫蓝牙。在行业协会筹备阶段，需要一个极具有表现力的名字来命名这项高新技术。行业组织人员，在经过一夜关于欧洲历史和未来无线技术发展的讨论后，有些人认为用Blatand国王的名字命名再合适不过了。Blatand国王将挪威，瑞典和丹麦统一起来；他的口齿伶俐，善于交际，就如同这项即将面世的技术，技术将被定义为允许不同工业领域之间的协调工作，保持着各个系统领域之间的良好交流，例如计算机，手机和汽车行业之间的工作，名字于是就这么定下来了。
蓝牙标准发展历史 Bluetooth v1.1:
由于没有考虑到设备互操作性的问题，Bluetooth 1.0规范在标准方面有所欠缺。例如出于安全性方面的考虑，Bluetooth 1.0设备之间的通信都是经过加密的——当两台蓝牙设备之间尝试着建立起一条通信链路的时候，它们会因为不同厂家设置的不同口令的不匹配而无法正常通信；或如果辅设备处理信息的速度高于主设备的话，随之而来的竞争态势会使两台设备都得出自己是通信主设备的计算结果等等。Bluetooth 1.1规范对这一问题进行了解决，Bluetooth 1.1技术规范要求会话中的每一台设备都需要确认其在主设备/辅设备关系中所扮演的角色。
此外，Bluetooth技术本将2.4GHz的频带划分为79个子频段，而为了适应一些国家的军用需要Bluetooth 1.0重新定义了另一套子频段划分标准，将整个频带划分为23个子频段，以避免使用2.4GHz频段中指定的区域。这造成了使用79个子频段的设备与那些设计为使用23个子频段的设备之间互不兼容。Bluetooth 1.1标准取消了23子频段的副标准，所有的Bluetooth 1.1设备都使用79个子频段在2.4GHz的频谱范围之内进行相互的通信。
此外，Bluetooth 1.1规范也修正了互不兼容的数据格式会引发Bluetooth 1.0设备之间的互操作性问题的这个问题，允许辅设备主动与主设备进行通信并告知主设备有关包尺寸方面的信息。Bluetooth 1.1规范之中，辅设备可以在必要的时候通知主设备发送包含多/少slots的数据包。
Bluetooth 1.2:
在Bluetooth SIG宣布的最新的蓝牙1.2设备标准中，新发布的1.2标准就提供了更好的同频抗干扰能力，并且加强了语言识别能力，并向下兼容1.1的设备。
1.2版最大的改进在于增加了AFH可调式跳频技术(Adaptive Frequency Hopping)这项技术，并主要针对现有蓝牙协议和802.11b/g之间的互相干扰问题进行了全面的改进，防止用户在同时使用支持蓝牙和无线局域网(WLAN)的两种装置的时候出现互相干扰的情况。并增强了语音处理，改善了语音连接的品质(可以提高蓝牙耳机的音质)，并能更快速的连接设置。
总之，蓝牙是以个人局域网(Personal Area Network，PAN)为应用范围的传输技术，由于和WLAN同样是使用2.4G的频谱，以致于第一二代蓝牙技术经常会发生相互干扰的情况，所以要想使你的蓝牙设备使用的更爽，从现在开始已可优选具备Bluetooth 1.2标准的蓝牙设备。而Bluetooth 1.2规格的推出，也可望使得蓝牙技术更容易推广与使用。
Bluetooth 2.0:
新版蓝牙规范提高了多任务处理和多种蓝牙设备同时运行的能力，带宽的提升使得新版本的蓝牙设备可以传输更大的文件。更低的电力消耗使得新版的蓝牙设备可以达到当前蓝牙设备2倍的运行时间，同时2.0+EDR版本兼容所有旧版规范。
蓝牙核心规范2.0 +EDR主要内容如下：3倍数据传输速率(最大可以达到10倍)；通过减少工作负载循环达到更低的电力消耗；更多的带宽简化了多连接模式；向后兼容早期蓝牙设备；降低了比特误差率BER(Bit Error Rate)。
2.0 + EDR版本规范得到Broadcom，CSR和RF Micro Devices这些产业标准的支持。
Bluetooth 2.1:
为了改善蓝牙技术存在的问题，蓝牙SIG组织（Special Interest Group）推出了Bluetooth 2.1+EDR版本的蓝牙技术。
主要有两个方面的改善： 1. 改善装置配对流程：由于有许多使用者在进行硬件之间的蓝牙配对时，会遭遇到许多问题，不管是单次配对，或者是永久配对，在配对的过程与必要操作过于繁杂，以往在连接过程中，需要利用个人识别码来确保连接的安全性，而改进过后的连接方式则是会自动使用数字密码来进行配对与连接，举例来说，只要在手机选项中选择连接特定装置，在确定之后，手机会自动列出目前环境中可使用的设备，并且自动进行连结。而短距离的配对方面，也具备了在两个支持蓝牙的手机之间互相进行配对与通讯传输的NFC（Near Field Communication）机制。NFC是短距离的无线RFID技术，在针对1~2公尺的短距离联机应用上，以电磁波为基础，取代传统无线电传输。由于NFC机制掌控了配对的起始侦测，当范围内的2台装置要进行配对传输时，只要简单的在手机屏幕上点选是否接受联机即可。不过要应用NFC功能，系统必须要内建NFC芯片或者是具备相关硬件功能。
2. 更佳的省电效果：蓝牙2.1版加入了Sniff Subrating的功能，透过设定在2个装置之间互相确认讯号的发送间隔来达到节省功耗的目的。一般来说，当2个进行连结的蓝牙装置进入待机状态之后，蓝牙装置之间仍需要透过相互的呼叫来确定彼此是否仍在联机状态，当然，也因为这样，蓝牙芯片就必须随时保持在工作状态，即使手机的其它组件都已经进入休眠模式。为了改善了这样的状况，蓝牙2.1将装置之间相互确认的讯号发送时间间隔从旧版的0.1秒延长到0.5秒左右，如此可以让蓝牙芯片的工作负载大幅降低，也可让蓝牙可以有更多的时间可以彻底休眠。根据官方的报告，采用此技术之后，蓝牙装置在开启蓝牙联机之后的待机时间可以有效延长5倍以上。
Bluetooth 3.0:
蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)正式颁布了新一代标准规范"Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed"(蓝牙核心规范3.0版高速)，蓝牙3.0的核心是"Generic Alternate MAC/PHY"(AMP)，这是一种全新的交替射频技术，允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频。最初被期望用于新规范的技术包括802.11以及UMB，但是新规范中取消了UMB的应用。作为新版规范，蓝牙3.0的传输速度自然会更高，而秘密就在802.11无线协议上。
通过集成"802.11 PAL"(协议适应层)，蓝牙3.0的数据传输率提高到了大约24Mbps(即可在需要的时候调用802.11 WI-FI用于实现高速数据传输)，是蓝牙2.0的八倍，可以轻松用于录像机至高清电视、PC至PMP、UMPC至打印机之间的资料传输。
功耗方面，通过蓝牙3.0高速传送大量数据自然会消耗更多能量，但由于引入了增强电源控制(EPC)机制，再辅以802.11，实际空闲功耗会明显降低，蓝牙设备的待机耗电问题有望得到初步解决。此外，新的规范还具备通用测试方法(GTM)和单向广播无连接数据(UCD)两项技术，并且包括了一组HCI指令以获取密钥长度。
Bluetooth 4.0:
蓝牙4.0技术规范包括三个子规范，即传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的蓝牙低功耗技术。蓝牙4.0的改进之处主要体现在三个方面，电池续航时间、节能和设备种类上。拥有低成本，跨厂商互操作性，3毫秒低延迟、100米以上超长距离、AES-128加密等诸多特色。此外，蓝牙4.0的有效传输距离也有所提升。当前，蓝牙的有效传输距离为10米(约30英尺)，而蓝牙4.0的有效传输距离可达到100米。
【无线技术学习总结之蓝牙】

2.技术优缺点分析 3.技术使用商现状 4.技术供应商现状 5.技术前景预测及个人建议 6.技术验证demo 7.参考和学习资料

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