蓝牙技术标准详解与比较

 

1.蓝牙技术版本简介

1）截止2010年7月，蓝牙共有六个版本 V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0

2）以通讯距离来在不同版本可再分为 Class A(1)/Class B(2)。

3）版本的区别

1.1 为最早期版本，传输率约在748~810kb/s，因是早期设计，容易受到同频率之产品所干扰下影响通讯质量。

1.2 同样是只有 748~810kb/s 的传输率，但在以前的基础上加上了(改善 Software)抗干扰跳频功能。

4）通讯距离版本

a)Class A 是用在大功率/远距离的蓝牙产品上，但因成本高和耗电量大,蓝牙不适合作个人通讯产品之用(手机/蓝牙耳机/蓝牙 Dongle 等等)，故多用在部分商业特殊用途上，通讯距离大约在 80~100M 距离之间。

b)Class B 是目前最流行的制式，通讯距离大约在 8~30M 之间，视产品的设计而定，多用于手机内/蓝牙耳机/蓝牙 Dongle 的个人通讯产品上，耗电量和体积较细，方便携带。

5）无论 1.1/1.2 版本的蓝牙产品，本身基本是可以支持 Stereo 音效的传输要求，但只能够作（单工）方式工作，加上音带频率响应不太足够，并未算是最好之 Stereo 传输工具。

6）版本 2.0 是 1.2 的改良提升版，传输率约在 1.8M/s~2.1M/s，可以有（双工）的工作方式。即一面作语音通讯，同时亦可以传输档案/高质素图片，台湾有部分蓝牙 Dongle 已经有在市面发售，但在手机内有支持蓝牙 2.0 版本则是很少。蓝牙耳机能够真正使用的亦不多，部分蓝牙产品自称是 2.0 版本，但仍然要利用外加配件才能达到。故相信最快也要到今年 9~11 月底才成气候，2.0 版本当然也支持 Stereo 运作。

7）稍后蓝牙 2.0 版本的芯片，是有机会加入了 Stereo 译码芯片，则连 A2DP（Advanced Audio Distribution Profile）也可以不需要了。

8) 2009年4月21日，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)。

9) 2010年7月7日 蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)正式采纳蓝牙4.0核心规范（Bluetooth Core Specification Version 4.0 ），并启动对应的认证计划。

2.蓝牙技术新标准一一解析:

下面,我们先来看一张表格

蓝牙1.0 技术指标和系统参数

工作频段	ISM频段:2.402GHz-2.480GHz
双工方式	全双工,TDD时分双工
业务类型	支持电路交换和分组交换
数据速率	1Mb/s
非同步信道速率	非对称连接721kb/s,57.6kb/s, 对称连接432.6kb/s
同步信道速率	64kb/s
功率	美国FCC要求小于1mW,其它国家可扩展为100mW
跳频频率数	79个频点/MHz
跳频速率	1600次/秒
工作模式	PARK/HOLD/SNIFF
数据连接方式	面向连接业务SCO,无连接业务ACL
纠错方式	1/3FEC,2/3FEC,ARQ
鉴权	采用反应逻辑算术
信道加密	采用0位,40位,60位加密字符
语音编码方式	连续可变斜率调制CVSD
发射距离	一般10m,增加功率后,可达百米

 

2.1 Bluetooth 2.1+EDR

目前应用最为广泛的是Bluetooth 2.0+EDR标准，该标准在2004年已经推出，支持Bluetooth 2.0+EDR标准的产品也于2006年大量出现。虽然Bluetooth 2.0+EDR标准在技术上作了大量的改进，但从1.X标准延续下来的配置流程复杂和设备功耗较大的问题依然存在。

2.2 Bluetooth 2.1+EDR

为了改善蓝牙技术目前存在的问题，蓝牙SIG组织（Special Interest Group）推出了Bluetooth 2.1+EDR版本的蓝牙技术。

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。

2.3 蓝牙3.0技术规范

2009年4月21日，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。事实上，蓝牙联盟也正在着手制定新规范的低功耗版本。

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。

据称，配备了蓝牙2.1模块的PC理论上可以通过升级固件让蓝牙2.1设备也支持蓝牙3.0。

 

根据官方消息，Bluetooth SIG(Special Interest Group)将会在4月21日正式公布Bluetooth 3.0标准，之前该标准又被称为Bluetooth UWB。新的Bluetooth 3.0将可以带来更高的传输速度，据了解其速率至少将会是目前2.0+ EDR版本的18倍。具体得说Bluetooth 3.0标准最高可以实现480 Mb/s的传输速度，如果距离达到6英尺至30英尺也可以获得53.3 Mb/s－100 Mb/s的传输速度。另外Bluetooth 3.0标准将会显著降低进行数据同步时的数据传输中断现象。

     除了加入了对Generic Alternate MAC/PHY (AMP)技术的支持之后，Bluetooth 3.0 将可以为用户带来近似于Wi-Fi无线网络的数据传输速度。Bluetooth 3.0标准将能够使得Bluetooth频率依托于Wi-Fi 802.11协议，简单得说就是通过新的标准将可以使用Wi-Fi 802.11协议进行数据传输。因为为了能够充分利用高速的数据传输速率，相关设备将需要同时支持蓝牙和Wi-Fi无线功能。如果相关设备不支持Wi-Fi网络，那么数据传输将会由Bluetooth来进行。

    Bluetooth SIG声称Bluetooth 3.0将可以在数秒内完成完整的音频库、DVD以及大量的图片传输。为了增加传输速率，Bluetooth 3.0同样能够支持增强型功耗控制，这样可以有效降低数据传输中断的概率。

    在数据传输方面，Bluetooth一直被Wi-Fi的阴影所覆盖。在很多场合人，很多人都认为Bluetooth的速度无法满足工作的需求。但是随着Bluetooth 3.0 标准的推出，这种情况将会发生彻底改变。

 

2.4 蓝牙4.0技术规范

蓝牙技术联盟(SIG)周二（2010年4月20日）表示，蓝牙4.0技术规范已经基本成型，预计于今年第二季度发布。

蓝牙4.0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(约200英尺)。

SIG表示，蓝牙4.0完整规范将于今年6月30日完成，而基于蓝牙4.0的设备有望于年底或2011年初上市。

3.蓝牙性能参数的比较:

　　

技术规范	典型的蓝牙	低耗电的蓝牙
无线电频率	2.4 GHz	2.4 GHz
距离	10米	10米
空中数据速率	1-3 Mb/s	1 Mb/s
应用吞吐量	0.7-2.1 Mb/s	0.2 Mb/s
安全	4/128-bit及用户自定义的应用层	6128-bitAES及用户自定义的应用层
鲁棒性	自动适应快速跳频，FEC	快速 ACK 自动适应快速跳频
发送数据的总时间	100 m/s	<6 m/s
认证机构	蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)	蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)
语音能力	有	没有
网络拓扑	分散网	Star-bus
主要用途	手机，游戏机，耳机，stereo audio streaming, 汽车和PC等	手机，游戏机，PC,表，体育和健身，医疗保健， 汽车，家用电子，自动化和工业等