蓝牙1到6的历史进程_蓝牙发展史_蓝牙国外文章机器翻译
翻译国外的《Bluetooth 1.0 to 6.0 explained: How do Bluetooth versions differ from each other?》
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在短短几十年间,蓝牙已从一种小众的无线协议发展成为一项无处不在的技术,我们每天都依赖它来连接从耳机到智能家居设备等各类设备。如今,它已然是短距离无线通信的首选标准,或许只有Wi-Fi在实用性和普及程度上能超过它。

不过,虽然蓝牙表面上看起来像是一项相当稳定且平淡无奇的技术,但多年来该协议其实经历了数次重大变革。事实上,一些旧版蓝牙的优势功能至今仍未应用到我们的设备中。

幸运的是,我们的设备支持多个蓝牙版本,并能根据可用性和使用场景自动选择最佳版本。但每个主要及次要的蓝牙版本之间有何区别,最新版本又是哪个呢?以下是你需要了解的全部内容。

蓝牙1.0:蓝牙为何被发明?

爱立信(Ericsson)的AA股票

暂且不深入探究蓝牙的历史,这项技术最初是为了将蜂窝网络连接功能整合到笔记本电脑中而发明的。20世纪90年代末,来自IBM和爱立信的工程师们意识到,由于功耗要求过高,将手机直接整合到笔记本电脑中并不可行。于是,他们决定采用爱立信自1994年起就在研发的低功耗通信协议。他们推测,这项技术能够让手机和笔记本电脑进行短距离通信。

IBM和爱立信向其他公司开放了这项技术,这促成了蓝牙特别兴趣小组(SIG)的诞生。该小组于1999年推出了首个蓝牙版本,随后还展示了一款运用该技术的免提听筒。然而,当时市场上还没有手机支持这项技术。首款配备蓝牙功能的手机在两年后的2001年才问世。

蓝牙1.0是作为串行电缆的无线替代品而开发的。

爱立信开发蓝牙1.0主要是作为当时计算机常用的RS - 232标准的无线替代品。RS - 232串行电缆用于鼠标、键盘等外围设备以及拨号上网的调制解调器连接。不过,这些接口体积庞大又笨重。

总之,1999年的蓝牙与如今的蓝牙相差并不大——它都是一种用于无线连接设备的多功能、低功耗解决方案。其最初的研发动机是为了方便使用,即便在如今无线耳机取代智能手机上传统耳机插孔的情况下,这一初衷依然未变。

蓝牙的首个版本存在一些缺陷,比如传输速度有限,最大传输距离仅为10米。

蓝牙2.0 - 2.1:安全配对与快速数据传输

蓝牙的第二个版本于2004年发布,并带来了一些急需的升级,其中最引人注目的功能是增强数据速率(EDR)。后者使该技术的数据传输速度能够达到每秒3兆比特,从而催生了无线音频等新的应用场景。它还使一台计算机能够同时连接多个设备,这意味着你可以同时使用蓝牙键盘、鼠标和打印机。

蓝牙2.0的传输距离也比第一个版本更远,其最大传输距离可达30米,是最初标准的三倍。

2007年,蓝牙2.1引入了一种名为“安全简易配对”(SSP)的新配对机制,极大地改善了用户体验并增强了连接安全性。如果你曾在配对两个蓝牙设备时比较并确认过个人识别码(PIN),那你可能已经熟悉安全简易配对了。在蓝牙2.1发布之前,人们常用像“0000”这样不安全的固定PIN码来进行配对,而安全简易配对为此提供了一种更安全的替代方式。

蓝牙3.0:速度更快,但有条件限制

智能手机设置菜单中的蓝牙图标

蓝牙3.0于2009年推出,由于一项名为“高速”(HS)的可选功能,其传输速度有了显著提升。这使得蓝牙设备的数据传输速率能够达到每秒24兆比特,但有一个很大的限制条件:实际的快速数据传输并非通过蓝牙链路本身进行。相反,蓝牙仅用于配对和通信,实际的数据传输是通过Wi-Fi来完成的。

当然,高速数据传输要求设备同时具备蓝牙和Wi-Fi硬件。尽管此类设备当时已经存在,但很少有制造商采用这一功能。而且蓝牙规范将蓝牙3.0的高速部分设为可选功能,这也对其推广没起到什么帮助。

尽管蓝牙3.0给这项技术带来了有意义的升级,但它最终还是远不如其他版本那样为人熟知。例如,增强功率控制功能为设备在不同距离时改进电源管理以及减少不必要的电池消耗铺平了道路。

蓝牙4.0 - 4.2:低功耗蓝牙与经典蓝牙

到蓝牙4.0被蓝牙特别兴趣小组宣布并认可时,这项技术在便携式设备上已经很常见了。然而,随着该技术开始被用于长时间在设备间传输数据,电池续航成了一个大问题。当时,始终连接的可穿戴设备和蓝牙耳机的概念刚刚崭露头角。

为了支持这些应用,蓝牙特别兴趣小组决定将该技术的发展分为两条不同路径。第一条路径被称为经典蓝牙,它延续了之前版本的路线,协议没有太大变化。不过,蓝牙4.0版本还引入了蓝牙低功耗(BLE)技术,专门为低功耗设备设计,使其能在尽可能少耗电的情况下保持连接。

蓝牙低功耗技术为现代可穿戴设备和无线音频产品奠定了基础。

蓝牙低功耗技术适用于那些需要不定期进行短脉冲数据传输的设备,比如你的可穿戴设备与手机同步步数数据时。像蓝牙4.2这样的后续修订版本还考虑到智能家居行业,增强了隐私和安全性,使得传感器能够传递诸如运动检测之类的触发信息。不过,后者从未真正流行起来——如今绝大多数消费级智能家居产品采用的是诸如Zigbee之类的竞争无线标准,而非蓝牙低功耗技术。

尽管如此,蓝牙低功耗技术无疑是一项变革性的技术。该技术能够依靠纽扣电池运行数月甚至数年,这使得各种外形的新设备得以推向市场。更妙的是,设备可以同时支持经典蓝牙和低功耗蓝牙变体,并能根据需要在两者之间切换。

蓝牙5 - 5.4:低功耗音频及其他功能

蓝牙5于2016年发布,是当时的主流版本。蓝牙特别兴趣小组继续分别对经典蓝牙和低功耗蓝牙进行开发,每个分支都增添了实用功能。

例如,通过蓝牙5低功耗链路的传输速度可以比上一代快一倍——最高可达每秒2兆比特。设备也可以牺牲数据速度来换取四倍的传输距离,在理想条件下最大传输距离可达240米。蓝牙5率先提供了带宽灵活性——设备可以选择优先考虑长距离、低能耗或高传输速度。这意味着可以开发新的蓝牙编解码器来提升音频质量,同时还能受益于低功耗蓝牙的低功耗特性。

2019年,蓝牙5.1引入了方向查找功能,能够精确追踪到几厘米的范围。虽然超宽带(UWB)技术已成为智能追踪器的行业标准,但蓝牙现在也可用于精度要求没那么高的追踪应用场景。

仅仅一年后,我们就迎来了蓝牙5.2以及低功耗音频标准的发布。后者包含了一种新的低复杂度通信编解码器(LC3)。LC3在较低比特率下能提供更优质的音频质量,同时还利用了蓝牙低功耗的低功耗优势。

到2020年,像苹果AirPods这样的真无线耳机已经势头强劲。然而,经典蓝牙日渐老化的SBC编解码器在音频质量方面还有很大的提升空间。LC3编解码器能在较低比特率下提供更好的质量,同时还能延长电池续航时间。

蓝牙5.2引入了低功耗音频以及一种用于高质量无线音频的新编解码器。

蓝牙5.2还引入了对音频广播(即奥瑞卡斯特)的支持。该功能允许一个蓝牙源将音频同时传输给多个接收端。这意味着你可以将手机的音频同时输出到你朋友的耳机和你自己的耳机上。该版本还增加了对助听器的支持——想象一下,利用奥瑞卡斯特功能,将来自一个音频源的音频输出到分布在剧院或体育场内的多个助听器上。

蓝牙5.3和5.4分别于2021年和2023年发布,带来了稳定性和连接方面的改进。虽然这些版本没有给这项技术带来什么引人注目的新功能,但蓝牙5.4引入了对周期性广播及响应(PAwR)的支持。该功能允许单个蓝牙信标同时向多达7000个设备广播消息。这在什么场景下有用呢?在采用了电子货架标签(通常是电子墨水屏)的大型商店中就很有用。此前的蓝牙版本要求对每个标签进行往返通信,这会导致在大型商店中更新出现延迟。

蓝牙6.0:新的标准

智能手机上苹果“查找”(Find My)标识旁边的AirTag图片

经过近十年的小版本更新后,蓝牙特别兴趣小组终于在2024年8月27日宣布了下一代蓝牙的重大版本更新。这使得蓝牙6.0成为目前可用的最新版本,不过你还得等上一段时间,消费级设备才会采用这一版本。

蓝牙6.0的突出新功能是蓝牙信道探测,它能让设备精确测量彼此之间的物理距离。此前的版本依靠信号强度来大致估算距离,对于智能锁和车钥匙来说,这种方式不够精确。蓝牙信道探测利用往返时间(RTT)和基于相位的测距(PBR)来进行精确的距离测量,这与超宽带(UWB)技术类似。

蓝牙6.0借鉴了超宽带(UWB)技术的一招。

此外,蓝牙6.0还在安全性、效率方面带来了更多改进,并且降低了音频应用的延迟。首批支持蓝牙6.0的设备预计将于2025年问世。

不过,我们可能还得再等上一两年才能看到像蓝牙信道探测这样的新功能得到应用。毕竟,此前版本的一些功能,比如奥瑞卡斯特,直到现在才开始出现在主流设备中,比如最近发布的谷歌Pixel Buds Pro 2以及安卓15系统中的蓝牙音频共享功能。

https://www.androidauthority.com/bluetooth-versions-3488170/