蓝牙手表

⼀⽂看遍蓝⽛技术的演变和发展史

1、蓝⽛技术的诞⽣

蓝⽛的历史实际上要追溯到第⼆次世界⼤形容孙悟空的成语 战。蓝⽛的核⼼是短距离⽆线电通讯，它的基础来⾃于跳频扩频（FHSS）技

术，由好莱坞⼥演员HedyLamarr和钢琴家GeorgeAntheil在1942年8⽉申请的专利上提出。他们从钢琴的按键数量

上得到启发，通过使⽤88种不同载波频率的⽆线电控制鱼雷，由于传输频率是不断跳变的，因此具有⼀定的保密能⼒

和抗⼲扰能⼒。

起初该项技术并没有引起美国军⽅的重视，直到20世纪80年代才被军⽅⽤于战场上的⽆线通讯系统，跳频扩频

（FHSS）技术后来在解决包括蓝⽛、WiFi、3G移动通讯系统在⽆线数据收发问题上发挥着关键作⽤。

蓝⽛技术开始于爱⽴信在1994年创制的⽅案，该⽅案旨在研究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⽆线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

的通信问题，⽤于替代RS-232串⼝通讯标准。。997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，爱⽴信联合IBM、英特尔、诺基亚及东芝公司等5家著名⼚商成⽴「特别兴趣⼩组」（Special

InterestGroup，SIG），即蓝⽛技术联盟的前⾝，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

的蓝⽛技术标准。当年蓝⽛推出0.7规格，⽀持Baband与LMP（LinkManagerProtocol）通讯协定两部分。

1999年推出先后0.8版，0.9版、1.0Draft版，1.0a版、1.0B版。1.0Draft版，完成SDP（ServiceDiscoveryProtocol）

协定、TCS（TelephonyControlSpecification）协定。1999年7⽉26⽇正西游记书评 式公布1.0版，确定使⽤2.4GH中秋送礼 z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，蓝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，所有蓝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。

2、蓝⽛历代版本的规格和功能

第⼀代蓝⽛：关于短距离通讯早期的探索

1999中华人民共和国行政诉讼法 年：蓝⽛1.0

早期的蓝⽛1.0A和1.0B版存在多个问题，有多家⼚商指出他们的产品互不兼容。同时，在两个设备「链接」

（Handshaking）的过程中，蓝⽛硬件的地址（BD_ADDR）会被发送出去，在协议的层⾯上不能做到匿名，造成泄漏

数据的危险。令⼀些⽤户却步。

2001年：蓝⽛1.1

蓝⽛1.1版正式列⼊IEEE802.15.1标准，该标准定义了物理层（PHY）和媒体访问控制（MAC）规范，⽤于设备间的

⽆线连接，传输率为0.7Mbps。但因为是早期设计，容易受到同频率之间产品⼲扰，影响通讯质量。

2003年：蓝⽛1.2

2003年：蓝⽛1.2

蓝⽛1.2版可以向下兼容1.1版,针对1.0版本暴露出的安全性问题，完善了匿名⽅式，新增屏蔽设备的硬件地址

（BD_ADDR）功能，保护⽤户免受⾝份嗅探攻击和跟踪。此外，还增加了四项新功能：

AFH（AdaptiveFrequencyHopping）适应性跳频技术，减少了蓝⽛产品与其它⽆线通讯装置之间所产⽣的⼲扰问

题；

eSCO（ExtendedSynchronousConnection-Orientedlinks）延伸同步连结导向信道技术，⽤于提供QoS的⾳频传

输，进⼀步满⾜⾼阶语⾳与⾳频产品的需求；

FasterConnection快速连接功能，可以缩短重新搜索与再连接的时间，使连接过程更为稳定快速；

⽀持Stereo⾳效的传输要求，但只能以单⼯⽅式⼯作。

第⼆代蓝⽛：发⼒传输速率的EDR时代

2004年：蓝⽛2.0

蓝⽛2.0是1.2版本的改良版，新增的EDR（EnhancedDataRate）技术通过提⾼多任务处理和多种蓝⽛设备同时运

⾏的能⼒，使得蓝⽛设备的传输率可达3Mbps。

蓝⽛2.0⽀持双⼯模式：可以⼀边进⾏语⾳通讯，⼀边传输⽂档/⾼质素图⽚。

同时，EDR技术通过减少⼯作负债循环来降低功耗，由于带宽的增加，蓝⽛2.0增加了连接设备的数量。

2007年：蓝⽛2.1

蓝⽛2.1新增了SniffSubrating省电功能，将设备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，

从⽽让蓝⽛芯⽚的⼯作负载⼤幅降低。

另外，新增SSP简易安全配对功能，改善了蓝⽛设备的配对体验，同时提升了使⽤和安全强度。

⽀持NFC近场通信，只要将两个内置有NFC芯⽚的蓝⽛设备相互靠近，配对密码将通过NFC进⾏传输，⽆需⼿动输

⼊。

第三代蓝⽛：HighSpeed，传输速率⾼达24Mbps

2009年：蓝⽛3.0

蓝⽛3.0新增了可选技术HighSpeed，HighSpeed可以使蓝⽛调⽤802.11WiFi⽤于实现⾼速数据传输，传输率⾼达

24Mbps，是蓝⽛2.0的8倍，轻松实现录像机⾄⾼清电视、PC⾄PMP、UMPC⾄打印机之间的资料传输。

蓝⽛3.0的核⼼是AMP（GenericAlternateMAC/PHY），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。

功耗⽅⾯，蓝⽛3.0引⼊了EPC增强电源控制技术，再辅以802.11，实际空闲功耗明显降低。

此外，新的规范还加⼊UCD单向⼴播⽆连接数据技术，提⾼了蓝⽛设备的相应能⼒。

第四代蓝⽛：主推「LowEnergy」低功耗

2010年：蓝⽛4.0

2010年7⽉7⽇，蓝⽛技术联盟推出了蓝⽛4.0规范。其最重要的特性是⽀持省电。蓝⽛4.0是迄今为⽌第⼀个蓝⽛综合

2010年7⽉7⽇，蓝⽛技术联盟推出了蓝⽛4.高三复读一年的费用大概是多少 0规范。其最重要的特性是永乐龙洞 ⽀持省电。蓝⽛4.0是迄今为⽌第⼀个蓝⽛综合

协议规范，将三种规格集成在⼀起。还提出了低功耗蓝⽛、传统蓝⽛和⾼速蓝⽛三种模式：

⾼速蓝⽛主攻数据交换与传输；传统蓝⽛则以信息沟通、设备连接为重点；「低功耗蓝⽛」以不需占⽤太多带宽的设备

连接为主，功耗较⽼版本降低了90%。

BLE前⾝是NOKIA开发的Wibree技术，本是作为⼀项专为移动设备开发的极低功耗的移动⽆线通信技术，在被SIG

接纳并规范化之后重命名为BluetoothLowEnergy（后简称低功耗蓝⽛）。这三种协议规范还能够互相组合搭配、从⽽

实现更⼴泛的应⽤模式。

蓝⽛4.0的芯⽚模式分为Singlemode与Dualmode。Singlemode只能与蓝⽛4.0互相传输⽆法向下与3.0/2.1/2.0版

本兼容；Dualmode可以向下兼容3.0/2.1/2.0版本。前者应⽤于使⽤纽扣电池的传感器设备，例如对功耗要求较⾼的⼼

率检测器和温度计；后者应⽤于传统蓝⽛设备，同时兼顾低功耗的需求。

此外，蓝⽛4.0还把蓝⽛的传输距离提升到100⽶以上（低功耗模式条件下）。拥有更快的响应速度，最短可在3毫秒

内完成连接设置并开始传输数据。更安全的技术，使⽤AES-128CCM加密算法进⾏数据包加密和认证。

2013年：蓝⽛4.1

蓝⽛4.1在传输速度和传输范围上变化很⼩，但在软件⽅⾯有着明显的改进。此次更新⽬的是为了让BluetoothSmart

技术最终成为物联⽹（InternetofThings）发展的核⼼动⼒。

⽀持与LTE⽆缝协作。当蓝⽛与LTE⽆线电信号同时传输数据时，那么蓝⽛4.1可以⾃动协调两者的传输信息，以确

保协同传输，降低相互⼲扰。

允许开发⼈员和制造商⾃定义蓝⽛4.1设备的重新连接间隔，为开发⼈员提供了更⾼的灵活性和掌控度。

⽀持云同步。蓝⽛4.1加⼊了专⽤的IPv6通道，蓝⽛4.1设备只需要连接到可以联⽹的设备（如⼿机），就可以通过

IPv6与云端的数据进⾏同步，满⾜物联⽹的应⽤需求。

⽀持扩展设备与中⼼设备⾓⾊互换。⽀持蓝⽛4.1标准的⽿机、⼿表、键⿏，可以不⽤通过PC、平板、⼿机等数据枢

纽，实现⾃主收发数据。例如智能⼿表和计步器可以绕过智能⼿机，直接实现对话。

2014年：蓝⽛4.2

蓝⽛4.2的传输速度更加快速，⽐上代提⾼了2.5倍，因为蓝⽛智能（BluetoothSmart）数据包的容量提⾼，其可容纳

的数据量相当于此前的10倍左右。

改善了传输速率和隐私保护程度，蓝⽛信号想要连接或者追踪⽤户设备，必须经过⽤户许可。⽤户可以放⼼使⽤可穿戴

设备⽽不⽤担⼼被跟踪。

⽀持6LoWPAN，6LoWPAN是⼀种基于IPv6的低速⽆线个域⽹标准。蓝⽛4.2设备可以直接通过IPv6和6LoWPAN

接⼊互联⽹。这⼀技术允许多个蓝⽛设备通过⼀个终端接⼊互联⽹或者局域⽹，这样，⼤部分智能家居产品可以抛弃相

对复杂的WiFi连接，改⽤蓝⽛传输，让个⼈传感器和家庭间的互联更加便捷快速。

第五代蓝⽛：开启物联⽹时代⼤门

2016年：蓝⽛5.0

蓝⽛5.0在低功耗模式下具备更快更远的传输能⼒，传输速率是蓝⽛4.2的两倍（速度上限为2Mbps），有效传输结婚证婚人讲话稿 距离

是蓝⽛4.2的四倍（理论上可达300⽶），数据包容量是蓝⽛4.2的⼋倍。

⽀持室内定位导航功能，结合WiFi可以实现精度⼩于1⽶的室内定位。

针对IoT物联⽹进⾏底层优化，⼒求以更低的功耗和更⾼的性能为智能家居服务。

Mesh⽹状⽹络：实现物联⽹的关键钥匙

Mesh⽹状⽹络：实现物联⽹的关键钥匙

Mesh⽹状⽹络是⼀项独⽴研发的⽹络技术，它能够将蓝⽛设备作为信号中继站，将数据覆盖到⾮常⼤的物理区域，兼

容蓝⽛4和5系列的协议。

传统的蓝⽛连接是通过⼀台设备到另⼀台设备的「配对」实现的，建门头沟旅游景点大全排名 ⽴「⼀对⼀」或「⼀对多」的微型⽹络关系。

⽽Mesh⽹络能够使设备实现「多对多」的关系。Mesh⽹络中每个设备节点都能发送和接收信息，只要有⼀个设备连

上⽹关，信息就能够在节点之间被中继，从⽽让消息传输⾄⽐⽆线电波正张楠烈士 常传输距离更远的位置。

这样，Mesh⽹络就可以分布在制造⼯⼚、办公楼、购物中⼼、商业园区以及更⼴的场景中，为照明设备、⼯业⾃动化

设备、安防摄像机、烟雾探测器和环境传感器提供更稳定的控制⽅案。

2019年：蓝⽛5.1

蓝⽛5.1技术规范利⽤测向功能检测蓝⽛信号⽅向，进⽽提升位置服务。借助蓝⽛测向功能，开发者能够将可探测设备

⽅向及实现厘⽶级定位精度的产品推向市场。

Bluetoothlocalrvices⽤RSSI来测量两个设备的距离，在RTLS和IPS场景中，⽤三遍测距和加上测向技术就可以达到

厘⽶级别的定位，测向技术依赖两种天线阵列技术来决定Blooth的signal：Angleofarrival（AOA）技术和Angleof

departure（AOD）技术，如下图：

1、DirectionFinding之AOA技术：

当传输信号穿过接收机的天线阵列的时候，接收机的天线阵列从不同的⾓度和⽅向接受到这个传输信号，每个⽅向可以

看作是这个传输信号的⽮量相位，接受机会在天线阵列中提取活跃的天线的IQ样本，根据IQ样本，接收机可以算出信号

的⽅向。AOA测向可以应⽤在RTLS、itemfinding、POL等LocalServices之后。

2、DirectionFinding之AOD技术：

AOD测向⼀般⽤在IPS场景中⽤来寻路导航，定位器locator采⽤天线阵列，接收机是⼀般的⼿机就可以（当然要有相应

的app），只需⼀个天线就可以。当信号从当locator的多个信号发出时，这些信号会穿越⼿机的天线，⼿机会提取IQ样

本，根据IQ样本，就可以计算出信号的⽅向。