隨著智能設(shè)備蓬勃發(fā)展，設(shè)備之間的通訊互聯(lián)成為另一種「溝通」日常。在「智能化」與「無線化」趨勢下，讓各種設(shè)備在或長或短的距離之間交換資料以形成個人區(qū)域網(wǎng)路（PAN）的無線通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)扮演吃重角色，其中，智能生活最常接觸的無線網(wǎng)路運用之一就是藍(lán)牙（Bluetooth）。

藍(lán)牙的5個迭代與發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)藍(lán)牙的傳輸速度約1-3Mbps，傳輸距離約10公尺或100公尺；高速藍(lán)牙（Bluetooth HS）的傳輸速度最高可達(dá)24Mbps，為傳統(tǒng)藍(lán)牙的8倍；低功耗藍(lán)牙BLE（Bluetooth Low Energy，或稱Bluetooth Smart）的傳輸距離約30公尺，傳輸速度為1Mbps。不同藍(lán)牙版本的主要區(qū)別在于數(shù)據(jù)傳輸速率。

翻開藍(lán)牙發(fā)展史，1999年公布的第一代藍(lán)牙1.0版?zhèn)鬏斅始s為748-810kb/s，容易受同頻率之間類似通信產(chǎn)品的干擾，通訊品質(zhì)易受影響，而且不同品牌間無法兼容，使用上較為不便，連結(jié)過程還可能泄漏資料，安全性有待強化。改進(jìn)后的藍(lán)牙1.2配對速度變得更快，具有自適應(yīng)跳頻功能，可阻止藍(lán)牙干擾其他無線技術(shù)。

第二代藍(lán)牙加入非跳躍窄頻通道（Non-hopping narrowband channel）技術(shù)，可以將藍(lán)牙訊號和資料傳送至多個設(shè)備。以藍(lán)牙2.1版來說，不僅安全性提升，也擴展了查詢響應(yīng)（EIR）及配對功能。2.1版加入Sniff Subtracting功能，可以設(shè)定2個設(shè)備之間互相確認(rèn)訊號的發(fā)送間隔以節(jié)省功耗。第三代藍(lán)牙3.0版的高速模式允許以高達(dá)802.11Mbps的速度傳輸數(shù)據(jù)，新增可選技術(shù)High Speed，可以調(diào)用Wi-Fi進(jìn)行高速傳輸，傳輸率達(dá)24Mbps，是藍(lán)牙2.0的8倍，而且功耗更低。

隨著手機、游戲、筆電、汽車等傳統(tǒng)應(yīng)用逐步朝物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療、穿戴式設(shè)備等領(lǐng)域擴展，對于藍(lán)牙的低功耗要求也越來越高。第四代4.0版本強化了藍(lán)牙在數(shù)據(jù)傳輸上的低功耗性能，最重要的特性是省電，還加入低成本、跨廠商操作性、3毫秒低延遲、AES-128加密等特色，匯集三種規(guī)格：傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速技術(shù)與低耗能技術(shù)，功耗較舊版本降低約90%，傳輸距離大幅提升至50公尺甚至100公尺。第四代藍(lán)牙可以廣泛應(yīng)用于計步器、智能儀表、傳感器（物聯(lián)網(wǎng)）、心律監(jiān)視器等產(chǎn)品，橫跨醫(yī)療保健、運動、家庭娛樂、安全等領(lǐng)域，而且同時支持雙模式和單模式。

2016年發(fā)布的第五代藍(lán)牙5.0頻寬具有2Mbps的「高速」模式，以及125kbs或500kbps的「長距離」模式，發(fā)射及接收設(shè)備之間的有效工作距離可達(dá)300公尺，而且電池壽命更長，可以支援室內(nèi)定位及導(dǎo)航等功能，若結(jié)合Wi-Fi可實現(xiàn)精度小于1公尺的室內(nèi)定位。

藍(lán)牙5.0可以增加更多數(shù)據(jù)傳輸功能以及更復(fù)雜的連接系統(tǒng)（如Beacon或位置服務(wù)），因此，透過藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)或訊息無須配對即可發(fā)送至目標(biāo)設(shè)備。Sony Xperia XZ Premium是率先使用藍(lán)牙第五代技術(shù)的手機。

第四及第五代藍(lán)牙版本都屬于低功耗，而藍(lán)牙技術(shù)從4.2到5.0都在持續(xù)改善物聯(lián)網(wǎng)的連接性與體驗性，至于傳輸距離，第五代的300公尺較第四代的50-100公尺增加了約6倍，最大傳輸速度則升級到48Mbps。低功耗藍(lán)牙（LE）除了適合應(yīng)用于環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)，也適合無線滑鼠等電腦周邊、醫(yī)療設(shè)備、運動健身設(shè)備、工業(yè)監(jiān)測感測器、家庭自動化、遠(yuǎn)程控制、公共交通、定位等應(yīng)用。

進(jìn)一步解析第五代藍(lán)牙版本，2019年公布的藍(lán)牙5.1是第一個支持Mesh結(jié)構(gòu)的版本，同時增加定位功能，采用藍(lán)牙5.1版本的設(shè)備不僅可以識別附近設(shè)備，還可以透過到達(dá)角（AoA）和出發(fā)角（AoD）取得設(shè)備方向，方便使用者透過藍(lán)牙找到耳機，同時可以快速連接設(shè)備，降低耗能。2020年公布的藍(lán)牙5.2已加入LE Audio技術(shù)，以Bluetooth Low Energy運行，采用新開發(fā)的LC3（Low Complexity Communication Codec）編碼，耳機可以連接多個音訊，或者多組耳機分享同一音訊。

至于2021年公布的藍(lán)牙5.3版本引進(jìn)LE Coded PHY，傳輸距離更遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)速率則提高至2Mbps，傳輸距離為5.0的4倍，工作距離達(dá)300公尺，穿墻能力更優(yōu)秀，而且新增低速率模式、周期性廣播增強功能，由于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包不同，有助降低傳輸過程中的信號損耗，更適合與物聯(lián)網(wǎng)（如智能燈泡、智能手表或手環(huán)）連結(jié)。此外，藍(lán)牙5.3可以確定加密密鑰的大小，以便與另一臺設(shè)備連接，但如果周遭的設(shè)備無法提供安全保證，設(shè)備將無法連接。

2020年公布的LE Audio技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)透過LC3編解碼技術(shù)達(dá)到低功耗、音訊更佳的效果，而且納入音訊共享功能，更針對聽障者使用的助聽器等設(shè)備增加更好連接使用的特性，同時支援Auracast廣播音訊。使用者可以透過Auracast廣播音訊在公共環(huán)境中取消電視靜音。比方酒吧中有多臺靜音電視螢?zāi)煌瑫r播放各種體育賽事，使用者可以透過智能手機的Auracast應(yīng)用程式選擇自己喜歡的電視，透過Auracast相容耳塞收聽，或者切換到另一臺電視音訊，切換過程不會出現(xiàn)延遲。支援Auracast的耳塞和一部配備Auracast應(yīng)用程式的智能手機，可以在使用環(huán)境中掃描、加入和收聽Auracast廣播。

藍(lán)牙設(shè)備出貨量穩(wěn)定上升低功耗與低延遲為核心

藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）發(fā)布的《2023年藍(lán)牙市場趨勢報告》指出，藍(lán)牙設(shè)備出貨量穩(wěn)定上升，預(yù)計2027年將達(dá)76億件，年復(fù)合成長率達(dá)9%。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟也公布了LE Audio及Bluetooth LE技術(shù)的未來趨勢：更大傳輸頻寬、支援5GHz或6GHz頻段，以及位置資訊更精準(zhǔn)。

此外，SIG已與Sony、Bose、OPPO、Qualcomm、NXP、Ericsson等多家業(yè)者合作，共同為游戲應(yīng)用打造Gaming Audio Profile 1.0（GAP 1.0）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，聲音輸出更快，直播過程延遲時間更短，大幅提高使用者體驗。英特爾（Intel）已經(jīng)擁有藍(lán)牙LE音訊相容產(chǎn)品，并針對Auracast廣播音訊進(jìn)行概念驗證（POC） 。

事實上，藍(lán)牙5.2版已經(jīng)迎來三大技術(shù)更新，第一項技術(shù)更新是EATT（Enhanced Attribute Protocol）增強屬性協(xié)議，藍(lán)牙訊號可以更密集的傳輸，而且還進(jìn)一步降低整體延遲、強化訊號加密性，以及提高傳輸訊號的安全性；第二項技術(shù)更新是LE同步傳輸通道（LE Isochronous Channels），透過藍(lán)牙低功率音訊（LE Audio）訊號傳輸與時間同步，可以確保一對多音訊傳輸時，每個接收設(shè)備之間的音樂同步；第三項技術(shù)更新是低功耗藍(lán)牙功率控制（LE Power Control），能透過動態(tài)調(diào)整的方式，提高設(shè)備的省電性以及連線的穩(wěn)定度。

藍(lán)牙廣播音訊功能（Auracast）是一種一對多的藍(lán)牙連線，類似傳統(tǒng)的無線電廣播。相容的藍(lán)牙設(shè)備可以隨時收聽或取消收聽廣播，無需進(jìn)行配對。由于藍(lán)牙5.2已將LE Audio功能納入核心低功耗規(guī)范，因此，藍(lán)牙5.2開始就具備支援LE Audio規(guī)范的藍(lán)牙廣播音訊功能。使用者可以透過藍(lán)牙廣播音訊功能建立私人連線，比方將筆電或手機音訊共享到多個藍(lán)牙耳機，這樣的連線受密碼保護(hù)，一如透過手機建立Wi-Fi熱點的應(yīng)用。

綜上所述，不難看出藍(lán)牙經(jīng)過五個迭代后，相關(guān)技術(shù)正朝以下趨勢邁進(jìn)：

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短距離無線通訊三強比拼

除了藍(lán)牙，短距離無線傳輸還包含Wi-Fi、ZigBee、近場通訊（NFC）、RFID、超寬頻（UWB）等技術(shù)。以無線通訊三強Wi-Fi、藍(lán)牙和ZigBee來說，各有優(yōu)缺點及適合的應(yīng)用場域。

Wi-Fi

Wi-Fi的802.11于1997年標(biāo)準(zhǔn)化，當(dāng)時只能運行2.4GHz，速度只有2Mb/s。時至今日，Wi-Fi新標(biāo)準(zhǔn)走入第七代（基于IEEE P802.11be修正草案中定義的功能），具有超高的數(shù)據(jù)傳輸量（EHT），適用于三個頻段（2.4GHz、5GHz、 6GHz）。Wi-Fi 7是在Wi-Fi 6和Wi-Fi 6E的基礎(chǔ)上擴展，能實現(xiàn)更快的速度、大幅改善回應(yīng)能力及可靠性，以及滿足高度一致性和精確性的要求。

Wi-Fi 7最大的特色是可以透過多重接取（MIA）和多重連結(jié)（MLA）技術(shù)，在同一頻道上同時傳送多個數(shù)據(jù)流，同時在不同頻道上建立多個連結(jié)，進(jìn)而提高頻譜利用率與網(wǎng)路容量，提供容量是Wi-Fi 6的5倍之多。

與Wi-Fi 6相比，Wi-Fi 7的數(shù)據(jù)傳輸量提高至46 Gbps，速度快4.8×倍，即使處于最差延遲狀況，仍能提升100倍效能，AR/VR則提高15倍。此外，Wi-Fi 7透過增強型服務(wù)品質(zhì)（eQoS）及增強型通道存取（ECA）技術(shù)，可以根據(jù)不同應(yīng)用需求，動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)包的優(yōu)先等級和傳送時間，以減少延遲和抖動。以搭載Wi-Fi 7的筆電來說，潛在最大資料速率近5.8 Gbps，可以輕松執(zhí)行高品質(zhì)8K影片串流，下載15GB檔案的時間僅約25秒，甚至虛擬實境（VR）、擴增實境（AR）、游戲、遠(yuǎn)端辦公及學(xué)習(xí)環(huán)境，以及云端運算、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、購物時的無線支付和自助結(jié)帳、監(jiān)測健康狀況和醫(yī)療數(shù)據(jù)等智能應(yīng)用。TP-Link、MSI、Intel等業(yè)者已經(jīng)推出Wi-Fi 7相關(guān)產(chǎn)品及解決方案。

不過，Wi-Fi 7也面臨挑戰(zhàn)及限制，如硬體成本和功耗相對較高、頻譜資源可能受若干國家或地區(qū)的法規(guī)限制、安全性和隱私保護(hù)性可能面臨新的威脅與挑戰(zhàn)。

藍(lán)牙

具有模塊體積小/便于集成、功耗低、傳輸快、建立連接的時間短、穩(wěn)定性佳、安全度高、成本低等優(yōu)勢，缺點是數(shù)據(jù)傳輸大小易受限、設(shè)備連接數(shù)較少。與Wi-Fi相較，藍(lán)牙的低功耗、低成本與高安全性是其優(yōu)勢，可設(shè)定加密保護(hù)，聲音的應(yīng)用領(lǐng)域及配套發(fā)展也較成熟，而且新增隱私權(quán)功能有助強化安全性，但缺點是有效傳輸距離較短。

ZigBee

Zigbee是IEEE 802.15.4協(xié)議的簡稱，主要適用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可嵌入各類設(shè)備，優(yōu)勢是低功耗、低成本、組網(wǎng)能力強，而且協(xié)議簡單。與Wi-Fi和藍(lán)牙相較，ZigBee是更為省電的無線通訊技術(shù)，硬體設(shè)備成本也是三者中相對低廉的，由于支援先進(jìn)加密標(biāo)準(zhǔn)AES（Advanced Encryption Standard），保密性與安全性也相當(dāng)高。

ZigBee采用多重路徑跳點通訊（multi-hop），側(cè)重于設(shè)備間的感應(yīng)和控制，傳遞訊息量較小，因此相對省電，在設(shè)備自動化的應(yīng)用上比Wi-Fi和藍(lán)牙更為成熟。不過，ZigBee的有效傳輸距離不遠(yuǎn)，多適用于小型區(qū)域（如辦公場所、住家、自動化工廠等）。

由于實際可應(yīng)用速率可能介于100-250kb/s，數(shù)據(jù)傳輸速率相對較低，而且可能有延遲性，較常應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)、燈光照明系統(tǒng)、無限定位系統(tǒng)等傳輸速率不需要很快的應(yīng)用領(lǐng)域。

至于聯(lián)盟驗證方面，只有藍(lán)牙技術(shù)受明確智財權(quán)約束，而Wi-Fi及Zigbee則否，因此，符合Wi-Fi、ZigBee技術(shù)的產(chǎn)品不一定需要申請聯(lián)盟認(rèn)證。

藍(lán)牙和ZigBee定位在2.4GHz低功率射頻產(chǎn)品，Zigbee側(cè)重工控與自動化領(lǐng)域，藍(lán)牙側(cè)重智能生活、3C、音頻串流、智能穿戴設(shè)備，而Wi-Fi橫跨的功率從2.4GHz到5GHz，應(yīng)用范圍涵蓋可連網(wǎng)的各類設(shè)備。目前三強鼎立的態(tài)勢明顯，未來各技術(shù)與聯(lián)盟之間是否可能會出現(xiàn)更多相容與應(yīng)用，值得期待。

審核編輯：黃飛

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