藍牙

{{Infobox protocol
| name = 藍牙
| image = BluetoothLogo.svg
| caption =藍牙標誌
| developer = 蓝牙技术联盟
| industry = 个人局域网
| introdate =
| connector =
| hardware = 个人电脑
智能手机
游戏控制器
音频设备
智能電視
| range = 典型值低于 ,高达
Bluetooth 5.0: 。1994年由電信商愛立信()發展出這個技術。它最初的設計是希望建立一個RS-232數據線的無線通訊替代版本。它能夠連結多個裝置,以克服同步的亦被干擾等問題。

藍牙技術目前由藍牙技術聯盟()負責維護其技術標準,其成員已超過三万,分布在電信、電腦、網路與消費性電子產品等领域。IEEE曾經將藍牙技術標準化為IEEE 802.15.1,但是這個標準已經不再繼續使用。

名称与标识
“Bluetooth”一词是斯堪的纳维亚语言词汇/的英语化。这个词的来源是10世纪丹麦和挪威國王藍牙哈拉爾(),借國王的绰号「」當名稱,直接翻譯成中文爲「藍牙」(=藍,=牙)。原本台灣翻譯為「藍-{}-芽」,但2006年時,藍牙技術聯盟組織已將全球中文譯名統一改採直譯為「藍牙」,並註冊為該組織的註冊商標。

藍牙哈拉爾曾統一了因宗教戰爭和領土爭議而分裂的挪威和丹麥,因此藍牙技術的研發小組以其名號期許新技術能整合各大資通品牌的標準。蓝牙的标志是盧恩字母 (,ᚼ)和 (,ᛒ)的组合,也就是的首字母HB的合写。

历史
创制
藍牙技术最初由爱立信创制。技术始于爱立信公司的1994方案,它是研究在移动电话和其他配件间进行低功耗、低成本无线通信连接的方法。发明者希望为设备间的通讯创造一组统一规则(标准化协议),以解决用户间互不兼容的移动电子设备。1997年前爱立信公司以此概念接触了移动设备制造商,讨论其项目合作发展,结果获得支持。

1998年5月20日,愛立信、国际商业机器、英特尔、诺基亚及东芝公司等业界龙头创立“特别兴趣小组”(Special Interest Group,SIG),即藍牙技術聯盟的前身,目标是开发一个成本低、效益高、可以在短距离范围内随意无线连接的藍牙技术标准。

1998年时藍牙推出0.7规格,支援Baseband與LMP(Link Manager Protocol)通讯协定两部份。1999年推出先后0.8版,0.9版、1.0 Draft版,1.0a版、1.0B版。1.0 Draft版,完成SDP(Service Discovery Protocol)协定、TCS(Telephony Control Specification)协定。1999年7月26日正式公布1.0版,确定使用2.4GHz频谱,最高资料传输速度1Mbps,同时开始了大规模宣传。和当时流行的红外线技术相比,藍牙有着更高的传输速度,而且不需要像红外线那样进行接口对接口的连接,所有藍牙设备基本上只要在有效通讯范围内使用,就可以进行随时连接。

当1.0规格推出以后,藍牙并未立即受到广泛的应用,除了当时对应藍牙功能的电子设备种类少,藍牙装置也十分昂贵。2001年的1.1版正式列入IEEE标准,Bluetooth 1.1即為IEEE 802.15.1。同年,SIG成员公司超过2000家。过了几年之后,采用藍牙技术的电子装置如雨后春笋般增加,售价也大幅下降。为了扩宽藍牙的应用层面和传输速度,SIG先后推出了1.2、2.0版,以及其他附加新功能,例如EDR(Enhanced Data Rate,配合2.0的技术标准,将最大传输速度提高到3Mbps)、A2DP(Advanced Audio Distribution Profile,一个控音轨分配技术,主要应用于立体声耳机)、AVRCP(A/V Remote Control Profile)等。Bluetooth 2.0将传输率提升至2Mbps、3Mbps,遠大於1.x版的1Mbps(实际约723.2kbps)。

发展
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藍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。具备藍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,藍牙可以支持功能更强的长距离通讯,用以构成无线局域网。。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建立连接。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。

藍牙的标准是IEEE 802.15.1,藍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,藍牙协议将该频段划分成79個頻道,(頻寬為1MHz)每秒的頻道轉換可達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。
应用
蓝牙技术已经应用到超过3万个联盟技术成员的82亿件产品之中。依靠藍牙支持,电脑或PDA能通过手机的调制解调器实现拨号上网。可以在一定距离内架设电脑间的无线网络或数个以太网之间的无线桥架。藍牙设备之间可以传输文件。

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其它的例子还有:
*传统有线设备的无线化,如:医用器材、GPS、条形码扫描仪、交管设备、藍牙無線麥克風收發機:具有發送端與接收端,發送端提供3-pin XLR接頭,可連接麥克風發射訊號,接收端提供3.5mm接頭/6.3mm接頭,可直接插在揚聲器或擴大機上,彼此之間使用藍牙傳輸。
*凯迪拉克XTS豪华轿车上所搭载的CUE移动互联体验系统的蓝牙接入功能,最多可支持10组蓝牙配对,包括智能手机、平板电脑和多媒体播放器等。车主可以通过蓝牙配对,将这些便携设备中的信息与CUE系统实现共享。比如,可以读取手机中的通讯录,通过CUE系统的人声识别功能直接进行语音拨叫;可以读取手机或多媒体播放器中的音乐文件,通过CUE系统在车内音响中播放,并在CUE系统的显示屏上显示曲目名、歌词和专辑封面图像等。

规格和功能
{| class="wikitable" style="text-align:center; width:35%; float:right; margin:0 0 0 0.75em;"
! colspan="2" |蓝牙版本
! rowspan="2" |發布時間
! colspan="2" |最大傳輸速度
! rowspan="2" |傳輸距離
! rowspan="2" |LMP版本
|-
|
|版本号
|典型
|低耗电
|-
| rowspan="3" |6
|6.2
| rowspan="2" |2025
|?
|?
|?
|?
|-
|6.1
|?
|?
|?
|?
|-
|6.0
|2024
|?
|3 Mbit/s
|300米
| rowspan="2" |LMP 13
|-
| rowspan="5" |5
|5.4
|2023
| rowspan="5" |50 Mbit/s
| rowspan="5" |2 Mbit/s
| rowspan="5" |240米
|-
|5.3
|2021
|LMP 12
|-
|5.2
|2020
|LMP 11
|-
|5.1
|2019
|LMP 10
|-
|5.0
|2016
|LMP 9
|-
| rowspan="3" |4
|4.2
|2014
| rowspan="3" |3 Mbit/s
| rowspan="3" |1 Mbit/s
| rowspan="3" |60米
|LMP 8
|-
|4.1
|2013
|LMP 7
|-
|4.0
|2009
|LMP 6
|-
|3
|3.0+HS
|2009
|24 Mbit/s
| rowspan="6" |不适用
| rowspan="6" |10米
|LMP 5
|-
| rowspan="2" |2
|2.1+EDR
|2007
|3 Mbit/s

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。藍牙3.0+HS提高了資料傳輸速率,集成802.11PAL最高速度可達24Mbps

第四代
{| class="wikitable" style="width: 35%; float: right; clear: right; margin:0 0 0 0.75em;"
|+低耗電藍牙BLE(Bluetooth Low Energy)

2019年1月21日,蓝牙技术联盟推出了蓝牙5.1规范。

2019年12月31日,蓝牙技术联盟推出了蓝牙5.2规范。新增藍牙低功耗音訊(Bluetooth LE Audio),支援發射器與接收器之間一對多和多對一的傳輸方式,稱為 Auracast。

2021年7月13日,蓝牙技术联盟推出了蓝牙5.3规范。其功能增强包括:连接子分级、周期广播间隔、信道分类增强、加密密钥长度控制增强。本版本规范中移除了以下功能:替代MAC和PHY(AMP)扩展。

2023年2月7日,蓝牙技术联盟推出了蓝牙5.4规范,新增功能包括:带响应的周期广播、加密广播数据、LE GATT安全级别特征、广播编码选择。

第六代
2024年8月27日,蓝牙技术联盟推出了蓝牙6.0规范,新增功能包括:蓝牙信道测距、基于决策的广播过滤、广播者监控、ISOAL增强、链路层扩展功能集、帧间隔更新。

2025年5月7日,蓝牙技术联盟推出了蓝牙6.1规范,新增功能包括:增强的设备隐私、改进的能效。

蓝牙技术联盟
藍牙技術聯盟(,縮寫為)擁有藍牙的商標,負責製定藍牙規範、認證製造廠商,授權他們使用藍牙技術與藍牙標誌,但本身不負責藍牙裝置的設計、生產及販售。
藍牙協議堆疊
藍牙協議堆疊依照其功能可分四層:
*核心協議層(HCI、LMP、L2CAP、SDP)
*線纜替換協定層(RFCOMM)
*電話控制協定層(TCS-BIN)
*選用協議層(PPP、TCP、IP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE)

藍牙規範
藍牙規範(Profile)是指藍牙通訊在那一種用途下應該使用的通訊協定和相關的規範。藍牙1.1定義的profile有13個。SIG認為藍牙裝置有4個最基本的Profile:

  • General Access Profile(GAP)
  • Service Discovery Application Profile(SDAP)
  • Serial Port Profile(SPP)
  • General Object Exchange Profile(GOEP)

缺點
干擾
Bluetooth在2.4GHz的電波干擾問題一直為大家所詬病,特別和無線區域網路(Wi-Fi)間的互相干擾問題。有干擾發生時,就以重新傳送封包的方法來解決干擾。

安全性
在JAVA和Symbian60平台上,使用“蓝牙黑客”或“蓝牙间谍”软件,对方同意配对就可以控制打开蓝牙的手机。此种软件可以实现的功能有:查看对方手机中的电话簿、短信、电量、序列号;更改对方手机的情景模式和界面语言、打开对方手机内置的JAVA软件、控制手机多媒体播放器、遥控对方手机打电话、发短信等。

2023年11月,来自的研究人员揭示了一类新的攻击方式,称为BLUFFS(低能耗蓝牙前向与未来保密攻击)。这6种新攻击是在之前已知的KNOB和BIAS(蓝牙冒充攻击)的基础上进行扩展和协作的。之前的KNOB和BIAS攻击允许攻击者在会话中解密和伪造蓝牙数据包,而BLUFFS将这一能力扩展到由设备生成的所有会话(包括过去、现在和未来)。所有运行蓝牙版本4.2到5.4的设备都受到影响。

健康风险
2024年一项研究发现,每日蓝牙耳机使用时长,与患甲状腺结节的风险具有正相關性。

參見

  • 藍牙規範
  • 紅外線通訊技術
  • 近場通訊
  • Wi-Fi
  • OSGi Alliance
  • Salutation
  • 服務定位協定
  • UPnP
  • 星閃

参考文献
外部連結

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