目前许多汽车的车载多媒体信息系统都支持蓝牙接入功能,比如凯迪拉克XTS豪华轿车上所搭载的CUE移动互联体验系统的蓝牙接入功能,最多可支持10组蓝牙配对,包括智能手机、平板电脑和多媒体播放器等。车主可以通过蓝牙配对,将这些便携设备中的信息与CUE系统实现共享。比如,可以读取手机中的通讯录,通过CUE系统的人声识别功能直接进行语音拨叫;可以读取手机或多媒体播放器中的音乐文件,通过CUE系统在车内音响中播放,并在CUE系统的显示屏上显示曲目名、歌词和专辑封面图像等。
最近发展
市面上新出手机基本都带有蓝牙功能
蓝牙鼠标
蓝牙用于在不同的设备之间进行无线连接,例如连接计算机和外围设备,如:打印机、键盘等,又或让个人数码助理(PDA)与其它附近的PDA或计算机进行通信。具备蓝牙技术的手机可以连接到计算机、PDA甚至连接到免持听筒。
事实上,根据已订立的标准,蓝牙可以支持功能更强的长距离通讯,用以构成无线局域网。每个Bluetooth设备可同时维护8个连接。可以将每个设备配置为不断向附近的设备声明其存在以便创建连接。另外也可以对二个设备之间的连接进行密码保护,以防止被其他设备接收。
蓝牙的标准是IEEE 802.15.1,蓝牙协议工作在无需许可的ISM(Industrial Scientific Medical)频段的2.45GHz。最高速度可达723.1kb/s。为了避免干扰可能使用2.45GHz的其它协议,蓝牙协议将该频段划分成79个频道,(带宽为1MHz)每秒的频道转换可达1600次。
规格和功能
蓝牙1.0
蓝牙1.0B
蓝牙1.1
蓝牙1.2
这个版本向下兼容1.1版,其主要改进包括:
匿名方式:屏蔽设备的硬件地址(BD_ADDR),保护用户免受身份嗅探攻击和跟踪。从1.1版开始已经可以实现硬件匿名,但未被实施,因此对普通消费者来说还是没有此功能。
自适应频率跳跃(AFH,Adaptive Frequency Hopping):通过避免使用跳跃序列中的拥挤频率,从而改善对无线电干涉的抵抗。
更高的实际传输速度,实际测试约为24KB/S(192Kbps)左右。
L2CAP层引入了流量控制和错误纠正机制
蓝牙2.0+EDR
早期的蓝牙2.0适配器
2.0版的内容还没有什么明确的信息,但爱立信的研究者公布了一些内容:
加入了“非跳跃窄频通道”(Non-hopping narrowband channel)。
因为不需要与每个设备交换应答信号,这种通道可以用来将各种器件的蓝牙服务概要同时广播到巨量的蓝牙器件。应答信号交换过程当前需要大约一秒。
实时公共交通时刻表、基本的交通畅通性信息和高级交通指向指示等未加密信息可以以高速度发送给设备。
更高的连接速度(实际测试速度为280KB/s=2240Kbps)
支持多个速度水平
蓝牙2.1+EDR
蓝牙核心规范2.1+EDR向下对1.2版本完全兼容,蓝牙技术联盟于2007年7月26日通过。
蓝牙2.1,增加了Sniff省电功能,使得适配器与设备的联系时间延长到0.5秒,能节约不小电量;增强功能有简单安全配对(SSP),这改善了蓝牙设备的配对经验,同时提升了使用和安全强度。详细请参阅配对一节1234。
蓝牙3.0+HS
更高的数据传输速率,集成802.11PAL最高速度可达24Mbps。是2.0速度的8倍。
引入了增强电源控制,实际空闲功耗明显降低。
蓝牙4.0
蓝牙4.0是Bluetooth SIG于2010年7月7日推出的新的规范。其最重要的特性是支持省电;
Bluetooth 4.0,协议组成和当前主流的Bluetooth h2.x+EDR、还未普及的Bluetooth h3.0+HS不同,Bluetooth 4.0是Bluetooth从诞生至今唯一的一个综合协议规范,
还提出了“低功耗蓝牙”、“传统蓝牙”和“高速蓝牙”三种模式。
其中: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;蓝牙低功耗顾名思义,以不需占用太多带宽的设备连接为主。前身其实是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Bluetooth Low Energy(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,此外,Bluetooth 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)。
分Single mode与Dual mode。
Single mode只能与BT4.0互相传输无法向下兼容(与3.0/2.1/2.0无法相通);Dual mode可以向下兼容可与BT4.0传输也可以跟3.0/2.1/2.0传输
超低的峰值、平均和待机模式功耗,覆盖范围增强,最大范围可超过100米。
速度:支持1Mbps数据传输率下的超短数据包,最少8个八组位,最多27个。所有连接都使用蓝牙2.1加入的减速呼吸模式(sniff subrating)来达到超低工作循环。
跳频:使用所有蓝牙规范版本通用的自适应跳频,最大程度地减少和其他2.4 GHz ISM频段无线技术的串扰。
主控制:可以休眠更长时间,只在需要执行动作的时候才唤醒。
延迟:最短可在3毫秒内完成连接设置并开始传输数据。
健壮性:所有数据包都使用24-bit CRC校验,确保最大程度抵御干扰。
安全:使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。
拓扑:每个数据包的每次接收都使用32位寻址,理论上可连接数十亿设备;针对一对一连接最优化,并支持星形拓扑的一对多连接;使用快速连接和断开,数据可以在网状拓扑内转移而无需维持复杂的网状网络。
蓝牙4.1
蓝牙4.1是蓝牙技术联盟于2013年底推出的新的规范,其目的是为了让 Bluetooth Smart 技术最终成为物联网(Internet of Things)发展的核心动力。
此版本为蓝牙4.0的软件更新版本,搭载蓝牙4.0设备的终端可通过软件更新获得此版本。
对于开发人员而言,该更新是蓝牙技术发展史上一项重要的进步。该更新提供了更高的灵活性和掌控度,让开发人员能创造更具创新并催化物联网(IOT)发展的产品。
支持多设备连接。
智能连接:增加设置设备间连接频率的支持。制造商可以对设备设置连接进行设置,使得设备可以更加智能的控制设备电量。
蓝牙4.2
蓝牙4.2是蓝牙技术联盟于2014年12月推出的新的规范。
蓝牙5.0
蓝牙5.0在2016年6月被宣布。在有效传输距离上将是4.2LE版本的4倍(理论上可达300米),传输速度将是4.2LE版本的2倍(速度上限为24Mbps)。蓝牙5还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),允许无需配对接受信标的数据(比如广告、Beacon、位置信息等,传输率提高了8倍),针对物联网进行了很多底层优化。
蓝牙协议堆栈
蓝牙协议堆栈依照其功能可分四层:
核心协议层(HCI、LMP、L2CAP、SDP)
线缆替换协议层(RFCOMM)
电话控制协议层(TCS-BIN)
选用协议层(PPP、TCP、IP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE)
蓝牙规范
蓝牙规范(Profile)是指蓝牙通信在那一种用途下应该使用的通信协议和相关的规范。蓝牙1.1定义的profile有13个。SIG认为蓝牙设备有4个最基本的Profile:
General Access Profile(GAP)
Service Discovery Application Profile(SDAP)
Serial Port Profile(SPP)
General Object Exchange Profile(GOEP)
缺点
早期的1.0和1.0B版本存在多个问题,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。
Bluetooth在2.4GHz的电波干扰问题一直为大家所诟病,特别和无线局域网间的互相干扰问题。有干扰发生时,就以重新发送数据包的方法来解决干扰。
安全性
在JAVA和Symbian60平台上,使用“蓝牙黑客”或“蓝牙间谍”软件,无需配对就可以控制打开蓝牙的手机。此种软件可以实现的功能有:查看对方手机中的电话簿、短信、电量、序列号;更改对方手机的情景模式和界面语言、打开对方手机内置的JAVA软件、控制手机多媒体播放器、遥控对方手机打电话、发短信等。
低耗电蓝牙BLE(Bluetooth Low Energy) 技术规范 典型蓝牙 低耗电蓝牙
无线电频率 2.4 GHz 2.4 GHz
距离 10米/100米 30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
节点/单元 7-16,777,184 未定义(理论最大值为2^32)
安全 64/128-bit及用户自定义的应用层 128-bit AES及用户自定义的应用层
强健性 自动适应快速跳频,FEC,快速ACK 自动适应快速跳频
延迟(非连接状态)
发送数据的总时间 100 ms <6 ms
政府监管 全球 全球
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 星状拓扑(Star) 总线拓扑(Bus) 网状拓扑(Mesh)
耗电量 1(作为参考) 0.01至0.5(视使用情况)
最大操作电流 <30 mA <15 mA(最高运行时为15 mA)
服务探索 有 有
简介概念 有 有
主要用途 手机,游戏机,耳机,立体声音频流,
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
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