二戰(zhàn)期間,本應該憑借美貌吃飯的好萊塢女演員 Hedy Lamarr,,卻偏要憑實力與鋼琴家 George Antheil 聯(lián)手,,研究跳頻擴頻(FHSS)技術,。據相關資料記載,這項技術于1942 年8月被申請為專利,。在此后近半個世紀的歲月中,,這項技術一直未被重視,,直到 20 世紀 80 年代,F(xiàn)HSS技術才被軍方用于戰(zhàn)場上的無線通訊系統(tǒng),。而后,,F(xiàn)HSS技術下沉到大眾市場,也影響到了藍牙,、WiFi等無線技術的發(fā)展,。
時移世易,當初以FHSS為基礎的藍牙技術也發(fā)生了巨大的變化——其標準從藍牙1.0升級到了藍牙5.0再到LE Audio,,在這場技術變遷的過程當中,,藍牙到底改變了什么?
藍牙技術的起源
藍牙技術最早可以追溯至1994年,,當初,,愛立信投身于藍牙技術的研究是將其當做是RS-232數(shù)據線的替代方案。RS-232是常用的串行通信接口標準之一,,它是由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)公司,、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家于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采用的是點對點連接,,通常一個串口只能連接一個外設,。而采用藍牙技術則可以連接多個設備,從而克服了數(shù)據同步的難題,。因此,,藍牙技術被視為是移動電話和其他配件間進行低功耗、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備制造商,討論其項目合作發(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)成立了藍牙技術聯(lián)盟的前身——“特別興趣小組”(Special Interest Group,SIG),,其目標是開發(fā)一個成本低,、效益高、可以在短距離范圍內隨意無線連接的藍牙技術標準。在這當中,,關于藍牙的命名也發(fā)生了一件趣事。當時SIG的合同框架已經接近完成,,但關于這項短據無線連接技術卻還沒有確定正式的名稱,,其備選名稱PAN因偏向流行語,在當時的互聯(lián)網搜索引擎中已經擁有很高的流量,,因此,,商標搜索沒通過。英特爾的Jim Kardach建議使用藍牙作為臨時代號,。后來有人引用Kardach的話說:“哈拉爾德國王藍牙,,以團結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和蜂窩產業(yè)結合在一起一樣,?!?/p>
0.7版是藍牙的首個標準版本,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,、朗訊與藍牙特別小組的五家公司共同發(fā)起成立了藍牙技術推廣組織,從而在全球范圍內掀起了一股藍牙熱潮,。
藍牙標準的演進推動終端應用變化
在這股藍牙的熱潮之下,,藍牙標準也伴隨著技術終端應用的需求發(fā)生了改變。
1999年所推出的藍牙1.0版本,,因為技術上存在著數(shù)據泄露的問題,,所以,藍牙并未立即受到廣泛的應用,。此外,,當時對應藍牙功能的電子設備種類少,藍牙裝置也十分昂貴,,也是藍牙未被大規(guī)模采用的原因之一,。直到2001年,藍牙1.1才做為首個正式商用的版本開始面向市場。該版藍牙標準也被正式列入IEEE標準,,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,,藍牙成為了電子產品的必備功能,其售價也因技術的成熟而大幅下降,。為了擴寬藍牙的應用層面和傳輸速度,,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的技術標準,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,主要應用于立體聲耳機),、AVRCP(A/V Remote Control Profile)等,。Bluetooth 2.0將傳輸率提升至2Mbps、3Mbps,,遠大于1.x版的1Mbps(實際約723.2kbps),。藍牙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,。也是從這個版本開始,,藍牙才被市場所認可。隨后,,在2007年中,,SIG針對存在的問題進行了改進,并發(fā)布了藍牙2.1版,。此時,,藍牙技術的出現(xiàn),讓手機實現(xiàn)了可互相傳輸音視頻以及圖片等功能,。但當時手機之間通過藍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。這種當時雖然繁瑣,但卻可以防止中間人攻擊,。
2009年,,藍牙3.0也開始面向市場,采用了全新的交替射頻技術,,并取消了UMB應用,。在本年4月,藍牙技術聯(lián)盟頒布了藍牙核心規(guī)范3.0版(3.0+HS),,是一種全新的交替射頻技術。藍牙3.0+HS提高了數(shù)據傳輸速率,,集成802.11PAL最高速度可達24Mbps,,是藍牙2.0速度的8倍。此外,,引入了增強電源控制,,實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,,旨在應對耳機的鏈路損耗,,傳統(tǒng)藍牙耳機也逐漸流入市場。
2010年,,三位一體藍牙4.0的發(fā)布再次變革了藍牙技術,。在該版本發(fā)布之時,SIG還提出了“低功耗藍牙”,、“傳統(tǒng)藍牙”和“高速藍牙”三種模式,。其中,高速藍牙主攻數(shù)據交換與傳輸,;傳統(tǒng)藍牙則以信息溝通,、設備連接為重點;藍牙低功耗顧名思義,,以不需占用太多帶寬的設備連接為主,。前身其實是NOKIA開發(fā)的Wibree技術,本是作為一項專為移動設備開發(fā)的極低功耗的移動無線通信技術,,在被SIG接納并規(guī)范化之后重命名為Bluetooth Low Energy(后簡稱低功耗藍牙),。這三種協(xié)議規(guī)范還能夠互相組合搭配、從而實現(xiàn)更廣泛的應用模式,,此外,,Bluetooth 4.0還把藍牙的傳輸距離提升到100米以上(低功耗模式條件下)。至此,通過藍牙4.0的發(fā)布,,也為接下來物聯(lián)網的發(fā)展奠定了基礎,。
而后,2013年底,,藍牙技術聯(lián)盟推出了藍牙4.1規(guī)范,,其目的是為了讓 Bluetooth Smart技術最終成為物聯(lián)網發(fā)展的核心動力。該版本提升了對LTE和批量數(shù)據交換率共存的支持,,以及通過允許設備同時支持多重角色幫助開發(fā)者實現(xiàn)創(chuàng)新,。通過藍牙4.1版本,使得支持該標準的耳機,、手表,、鍵鼠,可以不用通過 PC,、平板,、手機等數(shù)據樞紐,實現(xiàn)自主收發(fā)數(shù)據,。例如智能手表和計步器可以繞過智能手機,,直接實現(xiàn)對話。2014年,,SIG又更新了藍牙標準,,推出了藍牙4.2,不但速度提升2.5倍,,隱私性更高,,還可以通過IPv6連接網絡。這一技術允許多個藍牙設備通過一個終端接入互聯(lián)網或者局域網,,這樣,,大部分智能家居產品可以拋棄相對復雜的 WiFi 連接,改用藍牙傳輸,,讓個人傳感器和家庭間的互聯(lián)更加便捷快速,。
2016年,藍牙標準伴隨著物聯(lián)網應用的爆發(fā)也進行了繼續(xù)演進,,在此期間,,SIG發(fā)布了藍牙5.0版本,相比藍牙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又推出了藍牙5.1,,新增尋向功能,,將藍牙定位的精準度提升到厘米級,功耗更低,、傳輸更快,、距離更遠、定位更精準,。伴隨著藍牙5.1標準的推出,,也讓業(yè)界看到了將藍牙技術應用于室內定位的前景,這也是目前藍牙技術的未來發(fā)展前景之一,。
此外,,伴隨著萬物互聯(lián)時代的來臨,藍牙技術也進行了吸收和擴展,。除藍牙1、2,、3,、4、5系列標準以外,,藍牙技術聯(lián)盟于2017年7月正式宣布,,藍牙技術開始全面支持Mesh網狀網絡,據悉,,藍牙Mesh將兼容藍牙 4 和 5 系列的協(xié)議,。全新的Mesh功能提供設備間多對多傳輸,并特別提高構建大范圍網絡覆蓋的通信能力,,適用于樓宇自動化,、無線傳感器網絡等需要讓數(shù)以萬計個設備在可靠、安全的環(huán)境下傳輸?shù)奈锫?lián)網解決方案,。伴隨著藍牙Mesh的推出,,智能家居得到了極大的發(fā)展,該領域也被視為是藍牙未來發(fā)展的又一方向,。在2018年的國際消費電子展上,,阿里巴巴與聯(lián)發(fā)科宣布攜手推動藍牙Mesh技術,簽署合作協(xié)議,,打造了首款支持藍牙Mesh技術的Smartmesh無線連接方案,。
藍牙新標準將再次對終端應用進行改革
2020年1月,藍牙技術聯(lián)盟在拉斯維加斯舉辦的CES2020上發(fā)布了其新一代藍牙音頻技術標準——低功耗音頻LE Audio,。該方案伴隨著TWS耳機的爆發(fā)而被受關注,,因此,,有業(yè)內人士認為,LE Audio藍牙標準將再次對終端應用產生重大影響,。
眾所周知,,此前傳統(tǒng)藍牙耳機沒有得到廣泛的使用,是因為其音質和續(xù)航時間并不令人滿意,。而采用了LE Audio藍牙標準的TWS耳機,,可以在低能耗下實現(xiàn)在更長的距離上傳輸更好的聲音。據SIG官方網站介紹,,在提升音質方面,,LE Audio藍牙標準中包括一個新的高質量,低功耗音頻編解碼器,,即低復雜度通信編解碼器(LC3),。LC3即使在低數(shù)據速率下也能提供高質量,它將為開發(fā)人員帶來巨大的靈活性,,使他們能夠在關鍵產品屬性(例如音頻質量和功耗)之間進行更好的設計折衷,。據相關報道顯示,LC3的質量提高了三倍,,傳輸音頻時的能耗卻降低了三倍,。
據相關報道顯示,SIG將于今年推出LE Audio的獨立功能,,SIG期望芯片制造商能夠在明年至18個月的時間內發(fā)布支持LE Audio的新設計,。這是因為LE Audio需要手機端先支持LE Audio標準后,TWS耳機才更有意義,。因此,,在這種情況下,TWS耳機還距離其真正的爆發(fā)時期還有一段距離,。
同時,,SIG在其官網中還介紹道,LE Audio將不僅為TWS耳機帶來發(fā)展機會,,這項標準也將推動其他音頻產品的發(fā)展,。例如,LE Audio將推動藍牙助聽器的開發(fā),,從而為越來越多的聽力損失者帶來藍牙音頻的所有好處,。LE Audio還將添加廣播音頻,使音頻源設備可以將一個或多個音頻流廣播到無限數(shù)量的音頻接收器設備,。廣播音頻為創(chuàng)新提供了重要的新機遇,,其中包括啟用新的藍牙用例“音頻共享”。藍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牙音頻體驗,;例如,與家人和朋友共享智能手機中的音樂,。通過基于位置的音頻共享,,機場,酒吧,,體育館,,電影院和會議中心等公共場所現(xiàn)在可以共享藍牙音頻,從而增強訪問者的體驗,。
結語
通過上述資料顯示,,藍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)網傳輸?shù)闹鹘恰S绕涫窃谌ツ戤斨?,藍牙技術的發(fā)展也帶動了TWS耳機市場變革,。從藍牙技術的變遷中看,它的發(fā)展對下游終端產品影響巨大,。伴隨著近幾年來,,終端產品的多樣化趨勢,也為藍牙的發(fā)展帶來了新的機會,。
同時,藍牙作為無線通信中的一員,,藍牙技術還需要與WiFi等其他無線傳輸技術進行競爭,,藍牙技術如何在這場競爭中保持優(yōu)勢,是值得業(yè)界所關注的,。