這些年的藍(lán)牙技術(shù)有什么變化

二戰(zhàn)期間，本應(yīng)該憑借美貌吃飯的好萊塢女演員 Hedy Lamarr，卻偏要憑實(shí)力與鋼琴家 George Antheil 聯(lián)手，研究跳頻擴(kuò)頻(FHSS)技術(shù)。據(jù)相關(guān)資料記載，這項(xiàng)技術(shù)于1942 年8月被申請為專利。在此后近半個世紀(jì)的歲月中，這項(xiàng)技術(shù)一直未被重視，直到 20 世紀(jì) 80 年代，F(xiàn)HSS技術(shù)才被軍方用于戰(zhàn)場上的無線通訊系統(tǒng)。而后，F(xiàn)HSS技術(shù)下沉到大眾市場，也影響到了藍(lán)牙、WiFi等無線技術(shù)的發(fā)展。

時移世易，當(dāng)初以FHSS為基礎(chǔ)的藍(lán)牙技術(shù)也發(fā)生了巨大的變化——其標(biāo)準(zhǔn)從藍(lán)牙1.0升級到了藍(lán)牙5.0再到LE Audio，在這場技術(shù)變遷的過程當(dāng)中，藍(lán)牙到底改變了什么?

藍(lán)牙技術(shù)的起源

藍(lán)牙技術(shù)最早可以追溯至1994年，當(dāng)初，愛立信投身于藍(lán)牙技術(shù)的研究是將其當(dāng)做是RS-232數(shù)據(jù)線的替代方案。RS-232是常用的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)之一，它是由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)公司、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家于1970年共同制定。RS-232總線規(guī)定了25條線，包含了兩個信號通道，即第一通道(稱為主通道)和第二通道(稱為副通道)。RS-232采用的是點(diǎn)對點(diǎn)連接，通常一個串口只能連接一個外設(shè)。而采用藍(lán)牙技術(shù)則可以連接多個設(shè)備，從而克服了數(shù)據(jù)同步的難題。因此，藍(lán)牙技術(shù)被視為是移動電話和其他配件間進(jìn)行低功耗、低成本無線通信連接的方法。

1997年，愛立信公司借此概念接觸了移動設(shè)備制造商，討論其項(xiàng)目合作發(fā)展并獲得支持。1998年，愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾公司等五家企業(yè)成立了藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的前身——“特別興趣小組”(Special Interest Group，SIG)，其目標(biāo)是開發(fā)一個成本低、效益高、可以在短距離范圍內(nèi)隨意無線連接的藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在這當(dāng)中，關(guān)于藍(lán)牙的命名也發(fā)生了一件趣事。當(dāng)時SIG的合同框架已經(jīng)接近完成，但關(guān)于這項(xiàng)短據(jù)無線連接技術(shù)卻還沒有確定正式的名稱，其備選名稱PAN因偏向流行語，在當(dāng)時的互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎中已經(jīng)擁有很高的流量，因此，商標(biāo)搜索沒通過。英特爾的Jim Kardach建議使用藍(lán)牙作為臨時代號。后來有人引用Kardach的話說：“哈拉爾德國王藍(lán)牙，以團(tuán)結(jié)斯堪的納維亞半島而出名，正如我們打算通過短距離無線鏈路將PC和蜂窩產(chǎn)業(yè)結(jié)合在一起一樣。”

0.7版是藍(lán)牙的首個標(biāo)準(zhǔn)版本，其支持Baseband與LMP通訊協(xié)定兩部分。?而后，SIG成立，又先后發(fā)布了藍(lán)牙0.8版，0.9版、1.0 Draft版、1.0a版以及1.0B版。1999年下半年，微軟、摩托羅拉、三星、朗訊與藍(lán)牙特別小組的五家公司共同發(fā)起成立了藍(lán)牙技術(shù)推廣組織，從而在全球范圍內(nèi)掀起了一股藍(lán)牙熱潮。

藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)推動終端應(yīng)用變化

在這股藍(lán)牙的熱潮之下，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)也伴隨著技術(shù)終端應(yīng)用的需求發(fā)生了改變。

1999年所推出的藍(lán)牙1.0版本，因?yàn)榧夹g(shù)上存在著數(shù)據(jù)泄露的問題，所以，藍(lán)牙并未立即受到廣泛的應(yīng)用。此外，當(dāng)時對應(yīng)藍(lán)牙功能的電子設(shè)備種類少，藍(lán)牙裝置也十分昂貴，也是藍(lán)牙未被大規(guī)模采用的原因之一。直到2001年，藍(lán)牙1.1才做為首個正式商用的版本開始面向市場。該版藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)也被正式列入IEEE標(biāo)準(zhǔn)，也被稱為IEEE 802.15.1.同年，SIG成員公司超過2000家。

過了幾年之后，藍(lán)牙成為了電子產(chǎn)品的必備功能，其售價也因技術(shù)的成熟而大幅下降。為了擴(kuò)寬藍(lán)牙的應(yīng)用層面和傳輸速度，SIG于2003和2004年先后推出了1.2(該版本為了解決容易受干擾的問題，加上了抗干擾跳頻功能)、2.0版，并附加了很多新功能。據(jù)維基百科資料顯示，2.0版本中增加了例如EDR(Enhanced Data Rate，配合2.0的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將最大傳輸速度提高到3Mbps)、A2DP(Advanced Audio Distribution Profile，一個控音軌分配技術(shù)，主要應(yīng)用于立體聲耳機(jī))、AVRCP(A/V Remote Control Profile)等。Bluetooth 2.0將傳輸率提升至2Mbps、3Mbps，遠(yuǎn)大于1.x版的1Mbps(實(shí)際約723.2kbps)。藍(lán)牙2.0版開始支持雙工模式——即一面作語音通訊，同時也可以傳輸數(shù)據(jù)。也是從這個版本開始，藍(lán)牙才被市場所認(rèn)可。隨后，在2007年中，SIG針對存在的問題進(jìn)行了改進(jìn)，并發(fā)布了藍(lán)牙2.1版。此時，藍(lán)牙技術(shù)的出現(xiàn)，讓手機(jī)實(shí)現(xiàn)了可互相傳輸音視頻以及圖片等功能。但當(dāng)時手機(jī)之間通過藍(lán)牙連接的方式比較繁瑣，配對雙方都顯示一個6位的數(shù)字，由用戶來核對數(shù)字是否一致，并輸入Yes/No，兩端Yes表示一致即可配對。這種當(dāng)時雖然繁瑣，但卻可以防止中間人攻擊。

2009年，藍(lán)牙3.0也開始面向市場，采用了全新的交替射頻技術(shù)，并取消了UMB應(yīng)用。在本年4月，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟頒布了藍(lán)牙核心規(guī)范3.0版(3.0+HS)，是一種全新的交替射頻技術(shù)。藍(lán)牙3.0+HS提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，集成802.11PAL最高速度可達(dá)24Mbps，是藍(lán)牙2.0速度的8倍。此外，引入了增強(qiáng)電源控制，實(shí)際空閑功耗明顯降低。這一特性還添加了閉環(huán)功率控制，意味著RSSI過濾可于收到回復(fù)的同時展開。此外，該版本中還增加了“直接開到最大功率(go straight to maximum power)”的請求，旨在應(yīng)對耳機(jī)的鏈路損耗，傳統(tǒng)藍(lán)牙耳機(jī)也逐漸流入市場。

2010年，三位一體藍(lán)牙4.0的發(fā)布再次變革了藍(lán)牙技術(shù)。在該版本發(fā)布之時，SIG還提出了“低功耗藍(lán)牙”、“傳統(tǒng)藍(lán)牙”和“高速藍(lán)牙”三種模式。其中，高速藍(lán)牙主攻數(shù)據(jù)交換與傳輸;傳統(tǒng)藍(lán)牙則以信息溝通、設(shè)備連接為重點(diǎn);藍(lán)牙低功耗顧名思義，以不需占用太多帶寬的設(shè)備連接為主。前身其實(shí)是NOKIA開發(fā)的Wibree技術(shù)，本是作為一項(xiàng)專為移動設(shè)備開發(fā)的極低功耗的移動無線通信技術(shù)，在被SIG接納并規(guī)范化之后重命名為Bluetooth Low Energy(后簡稱低功耗藍(lán)牙)。這三種協(xié)議規(guī)范還能夠互相組合搭配、從而實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用模式，此外，Bluetooth 4.0還把藍(lán)牙的傳輸距離提升到100米以上(低功耗模式條件下)。至此，通過藍(lán)牙4.0的發(fā)布，也為接下來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

而后，2013年底，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟推出了藍(lán)牙4.1規(guī)范，其目的是為了讓 Bluetooth Smart技術(shù)最終成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心動力。該版本提升了對LTE和批量數(shù)據(jù)交換率共存的支持，以及通過允許設(shè)備同時支持多重角色幫助開發(fā)者實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。通過藍(lán)牙4.1版本，使得支持該標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)、手表、鍵鼠，可以不用通過 PC、平板、手機(jī)等數(shù)據(jù)樞紐，實(shí)現(xiàn)自主收發(fā)數(shù)據(jù)。例如智能手表和計(jì)步器可以繞過智能手機(jī)，直接實(shí)現(xiàn)對話。2014年，SIG又更新了藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，推出了藍(lán)牙4.2.不但速度提升2.5倍，隱私性更高，還可以通過IPv6連接網(wǎng)絡(luò)。這一技術(shù)允許多個藍(lán)牙設(shè)備通過一個終端接入互聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)，這樣，大部分智能家居產(chǎn)品可以拋棄相對復(fù)雜的 WiFi 連接，改用藍(lán)牙傳輸，讓個人傳感器和家庭間的互聯(lián)更加便捷快速。

2016年，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)伴隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的爆發(fā)也進(jìn)行了繼續(xù)演進(jìn)，在此期間，SIG發(fā)布了藍(lán)牙5.0版本，相比藍(lán)牙4.0版本，5.0在傳輸速度提升了兩倍，傳輸距離增加了四倍，數(shù)據(jù)傳輸量提升八倍，同時可以與 Wi-Fi 共存，不互相干擾。2019年，SIG又推出了藍(lán)牙5.1.新增尋向功能，將藍(lán)牙定位的精準(zhǔn)度提升到厘米級，功耗更低、傳輸更快、距離更遠(yuǎn)、定位更精準(zhǔn)。伴隨著藍(lán)牙5.1標(biāo)準(zhǔn)的推出，也讓業(yè)界看到了將藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用于室內(nèi)定位的前景，這也是目前藍(lán)牙技術(shù)的未來發(fā)展前景之一。

此外，伴隨著萬物互聯(lián)時代的來臨，藍(lán)牙技術(shù)也進(jìn)行了吸收和擴(kuò)展。除藍(lán)牙1、2、3、4、5系列標(biāo)準(zhǔn)以外，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟于2017年7月正式宣布，藍(lán)牙技術(shù)開始全面支持Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，據(jù)悉，藍(lán)牙Mesh將兼容藍(lán)牙 4 和 5 系列的協(xié)議。全新的Mesh功能提供設(shè)備間多對多傳輸，并特別提高構(gòu)建大范圍網(wǎng)絡(luò)覆蓋的通信能力，適用于樓宇自動化、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等需要讓數(shù)以萬計(jì)個設(shè)備在可靠、安全的環(huán)境下傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)解決方案。伴隨著藍(lán)牙Mesh的推出，智能家居得到了極大的發(fā)展，該領(lǐng)域也被視為是藍(lán)牙未來發(fā)展的又一方向。在2018年的國際消費(fèi)電子展上，阿里巴巴與聯(lián)發(fā)科宣布攜手推動藍(lán)牙Mesh技術(shù)，簽署合作協(xié)議，打造了首款支持藍(lán)牙Mesh技術(shù)的Smartmesh無線連接方案。

藍(lán)牙新標(biāo)準(zhǔn)將再次對終端應(yīng)用進(jìn)行改革

2020年1月，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟在拉斯維加斯舉辦的CES2020上發(fā)布了其新一代藍(lán)牙音頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)——低功耗音頻LE Audio。該方案伴隨著TWS耳機(jī)的爆發(fā)而被受關(guān)注，因此，有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，LE Audio藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)將再次對終端應(yīng)用產(chǎn)生重大影響。

眾所周知，此前傳統(tǒng)藍(lán)牙耳機(jī)沒有得到廣泛的使用，是因?yàn)槠湟糍|(zhì)和續(xù)航時間并不令人滿意。而采用了LE Audio藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的TWS耳機(jī)，可以在低能耗下實(shí)現(xiàn)在更長的距離上傳輸更好的聲音。據(jù)SIG官方網(wǎng)站介紹，在提升音質(zhì)方面，LE Audio藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)中包括一個新的高質(zhì)量，低功耗音頻編解碼器，即低復(fù)雜度通信編解碼器(LC3)。LC3即使在低數(shù)據(jù)速率下也能提供高質(zhì)量，它將為開發(fā)人員帶來巨大的靈活性，使他們能夠在關(guān)鍵產(chǎn)品屬性(例如音頻質(zhì)量和功耗)之間進(jìn)行更好的設(shè)計(jì)折衷。據(jù)相關(guān)報道顯示，LC3的質(zhì)量提高了三倍，傳輸音頻時的能耗卻降低了三倍。

據(jù)相關(guān)報道顯示，SIG將于今年推出LE Audio的獨(dú)立功能，SIG期望芯片制造商能夠在明年至18個月的時間內(nèi)發(fā)布支持LE Audio的新設(shè)計(jì)。這是因?yàn)長E Audio需要手機(jī)端先支持LE Audio標(biāo)準(zhǔn)后，TWS耳機(jī)才更有意義。因此，在這種情況下，TWS耳機(jī)還距離其真正的爆發(fā)時期還有一段距離。

同時，SIG在其官網(wǎng)中還介紹道，LE Audio將不僅為TWS耳機(jī)帶來發(fā)展機(jī)會，這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也將推動其他音頻產(chǎn)品的發(fā)展。例如，LE Audio將推動藍(lán)牙助聽器的開發(fā)，從而為越來越多的聽力損失者帶來藍(lán)牙音頻的所有好處。LE Audio還將添加廣播音頻，使音頻源設(shè)備可以將一個或多個音頻流廣播到無限數(shù)量的音頻接收器設(shè)備。廣播音頻為創(chuàng)新提供了重要的新機(jī)遇，其中包括啟用新的藍(lán)牙用例“音頻共享”。藍(lán)牙音頻共享可以是個人的或基于位置的。通過個人音頻共享，人們將能夠與周圍的其他人共享藍(lán)牙音頻體驗(yàn);例如，與家人和朋友共享智能手機(jī)中的音樂。通過基于位置的音頻共享，機(jī)場，酒吧，體育館，電影院和會議中心等公共場所現(xiàn)在可以共享藍(lán)牙音頻，從而增強(qiáng)訪問者的體驗(yàn)。

結(jié)語

通過上述資料顯示，藍(lán)牙從最初的音頻傳輸、圖文傳輸、視頻傳輸，演變成為了物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)闹鹘恰Ｓ绕涫窃谌ツ戤?dāng)中，藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展也帶動了TWS耳機(jī)市場變革。從藍(lán)牙技術(shù)的變遷中看，它的發(fā)展對下游終端產(chǎn)品影響巨大。伴隨著近幾年來，終端產(chǎn)品的多樣化趨勢，也為藍(lán)牙的發(fā)展帶來了新的機(jī)會。

同時，藍(lán)牙作為無線通信中的一員，藍(lán)牙技術(shù)還需要與WiFi等其他無線傳輸技術(shù)進(jìn)行競爭，藍(lán)牙技術(shù)如何在這場競爭中保持優(yōu)勢，是值得業(yè)界所關(guān)注的。