從音頻傳輸、圖文傳輸、視頻傳輸，再到以低功耗為主打的物聯(lián)網(wǎng)傳輸，藍(lán)牙應(yīng)用的場(chǎng)景也越來越廣。

世界是藍(lán)色的，而不知不覺這個(gè)世界將有 40 億藍(lán)牙設(shè)備了。這篇文章，我們將帶你一起回顧藍(lán)牙 1.0 到 5.0 的技術(shù)變遷，從音頻傳輸、圖文傳輸、視頻傳輸，再到以低功耗為主打的物聯(lián)網(wǎng)傳輸。我們還將和你一起梳理，越來越廣闊的藍(lán)牙應(yīng)用的場(chǎng)景。關(guān)于藍(lán)牙技術(shù)你所不知道的前世今生，都在這里了。

也許很少有人知道，藍(lán)牙（Bluetooth）一詞取自于十世紀(jì)丹麥國(guó)王哈拉爾的名字 Harald Bluetooth。

而將「藍(lán)牙」與后來的無線通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)在一起的，是一位來自英特爾的工程師 Jim Kardach。他在一次無線通訊行業(yè)會(huì)議上，提議將「Bluetooth」作為無線通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的名稱。

^藍(lán)牙名稱的想法來自英特爾的 Jim Kardach，他當(dāng)時(shí)正在閱讀有關(guān)維京人和哈拉爾國(guó)王的歷史小說 | 圖源：Nordicsemi

由于哈拉爾國(guó)王以統(tǒng)一了因宗教戰(zhàn)爭(zhēng)和領(lǐng)土爭(zhēng)議而分裂的挪威與丹麥而聞名于世，國(guó)王的成就與 Jim Kardach 的理念不謀而合，他希望藍(lán)牙也可以成為統(tǒng)一的通用傳輸標(biāo)準(zhǔn)——將所有分散的設(shè)備與內(nèi)容互聯(lián)互通。藍(lán)牙的 LOGO 來自后弗薩克文的符文組合，將哈拉爾國(guó)王名字的首字母 H 和 B 拼在一起，成為了今天大家熟知的藍(lán)色徽標(biāo)。

^圖源：Fabrikbrands

當(dāng)年的人們不會(huì)想到，20 年后這個(gè)藍(lán)色徽標(biāo)的應(yīng)用范圍已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出他們所預(yù)想的使用場(chǎng)景。從利用無線耳機(jī)接收音頻，把手柄連接到游戲主機(jī)，到使用蘋果的「隔空投遞」傳輸文件。藍(lán)牙已經(jīng)從當(dāng)初的高科技賣點(diǎn)變成了現(xiàn)在移動(dòng)設(shè)備的標(biāo)配技術(shù)，成為了我們生活中不可或缺的一部分。

藍(lán)牙的起源

藍(lán)牙的歷史實(shí)際上要追溯到第二次世界大戰(zhàn)。藍(lán)牙的核心是短距離無線電通訊，它的基礎(chǔ)來自于跳頻擴(kuò)頻（FHSS）技術(shù)，由好萊塢女演員 Hedy Lamarr 和鋼琴家 George Antheil 在 1942 年 8 月申請(qǐng)的專利上提出。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。

起初該項(xiàng)技術(shù)并沒有引起美國(guó)軍方的重視，直到 20 世紀(jì) 80 年代才被軍方用于戰(zhàn)場(chǎng)上的無線通訊系統(tǒng)，跳頻擴(kuò)頻（FHSS）技術(shù)后來在解決包括藍(lán)牙、WiFi、3G 移動(dòng)通訊系統(tǒng)在無線數(shù)據(jù)收發(fā)問題上發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

藍(lán)牙技術(shù)開始于愛立信在 1994 年創(chuàng)制的方案，該方案旨在研究移動(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。發(fā)明者希望為設(shè)備間的無線通訊創(chuàng)造一組統(tǒng)一規(guī)則（標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議），以解決用戶間互不兼容的移動(dòng)電子設(shè)備的通信問題，用于替代 RS-232 串口通訊標(biāo)準(zhǔn)。

^ 難忘當(dāng)年的愛立信 | 圖源：WIKI

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。隨著項(xiàng)目的進(jìn)展，愛立信把大量資源投入到短距離無線通訊技術(shù)的研發(fā)上。

1998 年 5 月 20 日，愛立信聯(lián)合 IBM、英特爾、諾基亞及東芝公司等 5 家著名廠商成立「特別興趣小組」（Special Interest Group，SIG），即藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的前身，目標(biāo)是開發(fā)一個(gè)成本低、效益高、可以在短距離范圍內(nèi)隨意無線連接的藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)年藍(lán)牙推出 0.7 規(guī)格，支持 Baseband 與 LMP（Link Manager Protocol）通訊協(xié)定兩部分。

1999 年先后推出 0.8 版、0.9 版、1.0 Draft 版。完成了 SDP（Service Discovery Protocol）協(xié)定和 TCS（Telephony Control Specification）協(xié)定。

1999 年 7 月 26 日正式公布 1.0A 版，確定使用 2.4GHz 頻段。和當(dāng)時(shí)流行的紅外線技術(shù)相比，藍(lán)牙有著更高的傳輸速度，而且不需要像紅外線那樣進(jìn)行接口對(duì)接口的連接，所有藍(lán)牙設(shè)備基本上只要在有效通訊范圍內(nèi)使用，就可以進(jìn)行隨時(shí)連接。

1999 年下半年，微軟、摩托羅拉、三星、朗訊與藍(lán)牙特別小組的五家公司共同發(fā)起成立了藍(lán)牙技術(shù)推廣組織，從而在全球范圍內(nèi)掀起了一股「藍(lán)牙」熱潮。

到 2000 年 4 月，SIG 的成員數(shù)已超過 1500，其成長(zhǎng)速度超過任何其他的無線聯(lián)盟。

^藍(lán)牙技術(shù)變遷歷史 | 圖源：BlueAPP

第一代藍(lán)牙：關(guān)于短距離通訊早期的探索

1999 年：藍(lán)牙 1.0

早期的藍(lán)牙 1.0 A 和 1.0B 版存在多個(gè)問題，有多家廠商指出他們的產(chǎn)品互不兼容。同時(shí)，在兩個(gè)設(shè)備「鏈接」（Handshaking）的過程中，藍(lán)牙硬件的地址（BD_ADDR）會(huì)被發(fā)送出去，在協(xié)議的層面上不能做到匿名，造成泄漏數(shù)據(jù)的危險(xiǎn)。

因此，當(dāng) 1.0 版本推出以后，藍(lán)牙并未立即受到廣泛的應(yīng)用。除了當(dāng)時(shí)對(duì)應(yīng)藍(lán)牙功能的電子設(shè)備種類少，藍(lán)牙裝置也十分昂貴。

2001 年：藍(lán)牙 1.1

藍(lán)牙 1.1 版正式列入 IEEE 802.15.1 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層（PHY）和媒體訪問控制（MAC）規(guī)范，用于設(shè)備間的無線連接，傳輸率為 0.7Mbps。但因?yàn)槭窃缙谠O(shè)計(jì)，容易受到同頻率之間產(chǎn)品干擾，影響通訊質(zhì)量。

2003 年：藍(lán)牙 1.2

藍(lán)牙 1.2 版針對(duì) 1.0 版本暴露出的安全性問題，完善了匿名方式，新增屏蔽設(shè)備的硬件地址（BD_ADDR）功能，保護(hù)用戶免受身份嗅探攻擊和跟蹤，同時(shí)向下兼容 1.1 版。此外，還增加了四項(xiàng)新功能：

AFH（Adaptive Frequency Hopping）適應(yīng)性跳頻技術(shù)，減少了藍(lán)牙產(chǎn)品與其它無線通訊裝置之間所產(chǎn)生的干擾問題；

eSCO（Extended Synchronous Connection-Oriented links）延伸同步連結(jié)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(yǔ)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 Stereo 音效的傳輸要求，但只能以單工方式工作。

^ 代表作：愛立信第一臺(tái)藍(lán)牙手機(jī) T39mc | 圖源：WIKI

第二代藍(lán)牙：發(fā)力傳輸速率的 EDR 時(shí)代

2004 年：藍(lán)牙 2.0

藍(lán)牙 2.0 是 1.2 版本的改良版，新增的 EDR（Enhanced Data Rate）技術(shù)通過提高多任務(wù)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)備的傳輸率可達(dá) 3Mbps。

藍(lán)牙 2.0 支持雙工模式：可以一邊進(jìn)行語(yǔ)音通訊，一邊傳輸文檔/高質(zhì)素圖片。

同時(shí)，EDR 技術(shù)通過減少工作負(fù)債循環(huán)來降低功耗，由于帶寬的增加，藍(lán)牙 2.0 增加了連接設(shè)備的數(shù)量。

2007 年：藍(lán)牙 2.1

藍(lán)牙 2.1 新增了 Sniff Subrating 省電功能，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(zhǎng)到 0.5 秒左右，從而讓藍(lán)牙芯片的工作負(fù)載大幅降低。

另外，新增 SSP 簡(jiǎn)易安全配對(duì)功能，改善了藍(lán)牙設(shè)備的配對(duì)體驗(yàn)，同時(shí)提升了使用和安全強(qiáng)度。

支持 NFC 近場(chǎng)通信，只要將兩個(gè)內(nèi)置有 NFC 芯片的藍(lán)牙設(shè)備相互靠近，配對(duì)密碼將通過 NFC 進(jìn)行傳輸，無需手動(dòng)輸入。

^ 代表作：正在以藍(lán)牙與無線耳機(jī)溝通的 Sony Ericsson P910i PDA 手機(jī) | 圖源：WIKI

第三代藍(lán)牙：High Speed，傳輸速率高達(dá) 24Mbps

2009 年：藍(lán)牙 3.0

藍(lán)牙 3.0 新增了可選技術(shù) High Speed，High Speed 可以使藍(lán)牙調(diào)用 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，輕松實(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。

藍(lán)牙 3.0 的核心是 AMP（Generic Alternate MAC/PHY），這是一種全新的交替射頻技術(shù)，允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對(duì)任一任務(wù)動(dòng)態(tài)地選擇正確射頻。

功耗方面，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。

此外，新的規(guī)范還加入 UCD 單向廣播無連接數(shù)據(jù)技術(shù)，提高了藍(lán)牙設(shè)備的相應(yīng)能力。

^ 代表作：藍(lán)牙適配器 | 圖源：未來世界網(wǎng)

第四代藍(lán)牙：主推「 Low Energy」低功耗

2010 年：藍(lán)牙 4.0

藍(lán)牙 4.0 是迄今為止第一個(gè)藍(lán)牙綜合協(xié)議規(guī)范，將三種規(guī)格集成在一起。其中最重要的變化就是 BLE（Bluetooth Low Energy）低功耗功能，提出了低功耗藍(lán)牙、傳統(tǒng)藍(lán)牙和高速藍(lán)牙三種模式：

「高速藍(lán)牙」主攻數(shù)據(jù)交換與傳輸；「?jìng)鹘y(tǒng)藍(lán)牙」則以信息溝通、設(shè)備連接為重點(diǎn)；「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%。

BLE 前身是 NOKIA 開發(fā)的 Wibree 技術(shù)，本是作為一項(xiàng)專為移動(dòng)設(shè)備開發(fā)的極低功耗的移動(dòng)無線通信技術(shù)，在被 SIG 接納并規(guī)范化之后重命名為 Bluetooth Low Energy（后簡(jiǎn)稱低功耗藍(lán)牙）。這三種協(xié)議規(guī)范還能夠互相組合搭配、從而實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用模式。

藍(lán)牙 4.0 的芯片模式分為 Single mode 與 Dual mode。Single mode 只能與藍(lán)牙 4.0 互相傳輸無法向下與 3.0/2.1/2.0 版本兼容；Dual mode 可以向下兼容 3.0/2.1/2.0 版本。前者應(yīng)用于使用紐扣電池的傳感器設(shè)備，例如對(duì)功耗要求較高的心率檢測(cè)器和溫度計(jì)；后者應(yīng)用于傳統(tǒng)藍(lán)牙設(shè)備，同時(shí)兼顧低功耗的需求。

此外，藍(lán)牙 4.0 還把藍(lán)牙的傳輸距離提升到100米以上（低功耗模式條件下）。擁有更快的響應(yīng)速度，最短可在 3 毫秒內(nèi)完成連接設(shè)置并開始傳輸數(shù)據(jù)。更安全的技術(shù)，使用 AES-128 CCM 加密算法進(jìn)行數(shù)據(jù)包加密和認(rèn)證。

^ 代表作：蘋果 iPhone 4S 是第一款支持藍(lán)牙 4.0 標(biāo)準(zhǔn)的智能手機(jī) | 圖源：Quora

2013 年：藍(lán)牙 4.1

藍(lán)牙 4.1 在傳輸速度和傳輸范圍上變化很小，但在軟件方面有著明顯的改進(jìn)。此次更新目的是為了讓 Bluetooth Smart 技術(shù)最終成為物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）發(fā)展的核心動(dòng)力。

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)，那么藍(lán)牙 4.1 可以自動(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 加入了專用的 IPv6 通道，藍(lán)牙 4.1 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「擴(kuò)展設(shè)備」與「中心設(shè)備」角色互換。支持藍(lán)牙 4.1 標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)、手表、鍵鼠，可以不用通過 PC、平板、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(duì)話。

2014 年：藍(lán)牙 4.2

藍(lán)牙 4.2 的傳輸速度更加快速，比上代提高了 2.5 倍，因?yàn)樗{(lán)牙智能（Bluetooth Smart）數(shù)據(jù)包的容量提高，其可容納的數(shù)據(jù)量相當(dāng)于此前的10倍左右。

改善了傳輸速率和隱私保護(hù)程度，藍(lán)牙信號(hào)想要連接或者追蹤用戶設(shè)備，必須經(jīng)過用戶許可。用戶可以放心使用可穿戴設(shè)備而不用擔(dān)心被跟蹤。

支持 6LoWPAN，6LoWPAN 是一種基于 IPv6 的低速無線個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙 4.2 設(shè)備可以直接通過 IPv6 和 6LoWPAN 接入互聯(lián)網(wǎng)。這一技術(shù)允許多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備通過一個(gè)終端接入互聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)，這樣，大部分智能家居產(chǎn)品可以拋棄相對(duì)復(fù)雜的 WiFi 連接，改用藍(lán)牙傳輸，讓個(gè)人傳感器和家庭間的互聯(lián)更加便捷快速。

^ 歷代藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)性能 | 圖源：Android Authority

第五代藍(lán)牙：開啟「物聯(lián)網(wǎng)」時(shí)代大門

2016 年：藍(lán)牙 5.0

藍(lán)牙 5.0 在低功耗模式下具備更快更遠(yuǎn)的傳輸能力，傳輸速率是藍(lán)牙 4.2 的兩倍（速度上限為 2Mbps），有效傳輸距離是藍(lán)牙 4.2 的四倍（理論上可達(dá) 300 米），數(shù)據(jù)包容量是藍(lán)牙 4.2 的八倍。

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。

針對(duì) IoT 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)。

^ 低功耗版藍(lán)牙與經(jīng)典版藍(lán)牙參數(shù) | 圖源：Android Authority

Mesh 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)：實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵「鑰匙」

Mesh 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是一項(xiàng)獨(dú)立研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它能夠?qū)⑺{(lán)牙設(shè)備作為信號(hào)中繼站，將數(shù)據(jù)覆蓋到非常大的物理區(qū)域，兼容藍(lán)牙 4 和 5 系列的協(xié)議。

傳統(tǒng)的藍(lán)牙連接是通過一臺(tái)設(shè)備到另一臺(tái)設(shè)備的「配對(duì)」實(shí)現(xiàn)的，建立「一對(duì)一」或「一對(duì)多」的微型網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。

而 Mesh 網(wǎng)絡(luò)能夠使設(shè)備實(shí)現(xiàn)「多對(duì)多」的關(guān)系。Mesh 網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)都能發(fā)送和接收信息，只要有一個(gè)設(shè)備連上網(wǎng)關(guān)，信息就能夠在節(jié)點(diǎn)之間被中繼，從而讓消息傳輸至比無線電波正常傳輸距離更遠(yuǎn)的位置。

這樣，Mesh 網(wǎng)絡(luò)就可以分布在制造工廠、辦公樓、購(gòu)物中心、商業(yè)園區(qū)以及更廣的場(chǎng)景中，為照明設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、安防攝像機(jī)、煙霧探測(cè)器和環(huán)境傳感器提供更穩(wěn)定的控制方案。

^ 辦公樓里的 Mesh 網(wǎng)絡(luò) | 圖源：Buletooth

物聯(lián)網(wǎng)：未來藍(lán)牙技術(shù)的新主場(chǎng)

自 1998 年來，藍(lán)牙協(xié)議已經(jīng)進(jìn)行了多次更新，從音頻傳輸、圖文傳輸、視頻傳輸，再到以低功耗為主打的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。一方面維持著藍(lán)牙設(shè)備向下兼容性，另一方面藍(lán)牙也正應(yīng)用于越來越多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

隨著 Low Energy 版藍(lán)牙在功耗和傳輸效率上的不斷提升，Classic 版本自 3.0 后就更新不大。可以預(yù)見，未來藍(lán)牙的主要發(fā)力點(diǎn)將集中在物聯(lián)網(wǎng)，而不僅僅局限于移動(dòng)設(shè)備，而 Mesh 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的加入，使得藍(lán)牙自成 IoT 體系成為可能。

據(jù) SIG 的市場(chǎng)報(bào)告預(yù)估，到 2018 年底，全球藍(lán)牙設(shè)備出貨量將多達(dá) 40 億，其中：手機(jī)、平板和 PC 今年出貨量可達(dá) 20 億，音頻和娛樂設(shè)備出貨量可達(dá) 12 億，全球 86% 出廠的汽車將具備藍(lán)牙功能，智能家居藍(lán)牙設(shè)備出貨量可達(dá) 6.5 億，智能建筑、智慧城市、智慧工業(yè)等均將成為未來潛力賽道。

隨著藍(lán)牙 5 技術(shù)的出現(xiàn)和藍(lán)牙 mesh 技術(shù)的成熟，大大降低了設(shè)備之間的長(zhǎng)距離、多設(shè)備通訊門檻，為未來的 IoT 帶來了更大的想象空間。這項(xiàng) 20 年前問世的技術(shù)，未來還會(huì)煥發(fā)出蓬勃的生命力。