LV03-01-蓝牙-01-蓝牙发展史

发表于 2024-01-07 分类于嵌入式开发， 01HQ课程体系， LV21-天猫精灵IOT 本文字数： 6.9k 阅读时长 ≈ 25 分钟

本文主要是蓝牙开发——蓝牙发展史的相关笔记，若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。

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蓝牙规范相关文档	Core Specification 5.2	核心规格 5.2，该规范定义了创建可互操作的Bluetooth 设备所需的技术。《Core_v5.2.pdf》
	Mesh Model(v1.1)	本Bluetooth 规范定义了模型（以及它们所需的状态和消息），这些模型用于在mesh 网络中的节点上执行基本功能，超出了Bluetooth Mesh 配置文件规范中定义的基础模型。本规范包括定义跨设备类型标准功能的通用模型，以及支持关键mesh 场景的模型，如照明控制、传感器、时间和场景。《MshMDL_v1.1.pdf》
	Mesh Profile(v1.0.1)	该Bluetooth 规范定义了基本要求，以实现可互操作的mesh 网络解决方案，用于Bluetooth 低能量无线技术。《MshPRFv1.0.1.pdf》
	Mesh Device Properties	本规范包含Bluetooth Mesh 配置文件和Bluetooth Mesh 模型规范所要求的设备属性的定义。但是跟之前的有些区别，我主要看的之前的版本：《MMeshDeviceProperties_v1.2.pdf》
	GATT Specification Supplement	GATT Specification Supplement \| Bluetooth® Technology Website。好像可以在线看：《GATT Specification Supplement》
	Assigned Numbers	GATT的一些类型定义可以在这里找。
AliOS Things	alios-things/AliOS-Things	Gitee上的AliOSThings SDK源码仓库
AliOS Things	alibaba/AliOS-Things	GitHub上的AliOSThings SDK源码仓库
天猫精灵蓝牙Mesh协议栈	alibaba-archive/genie-bt-mesh-stack	GitHub上的天猫精灵蓝牙Mesh协议栈源码仓库。之前是在alibaba/genie-bt-mesh-stack这个仓库。写笔记的时候最新提交为faf523618a6a2560090fc423222b9db80984bb7a
天猫精灵蓝牙Mesh协议栈	蓝牙Mesh设备开发指南	阿里云生活服务平台开发手册——蓝牙设备开发一节中的内容

如果要说影响我们日常生活最大的两种无线通信技术，那毫无疑问便是WiFi以及蓝牙。蓝牙这个比WiFi更早进入我们生活的存在，却显得有些无声无息。并不是它不重要，相反不论是我们使用的穿戴设备还是各类物联网设备，它都起着至关重要的连接作用。

蓝牙从1.0发展至今到5.3版本，经历了24年的更新迭代，手机、平板、笔记本电脑、无线耳机、车机等等产品上都能见到它的身影。根据蓝牙官网的分析师数据来看，未来五年蓝牙设备的年出货量将达76亿台，可以说是与我们的生活场景紧密联系。

今天我们就来了解一下关于蓝牙发展的变化，以及它与我们目前的生活都有哪些场景交集。

一、蓝牙的起源与诞生

蓝牙的历史实际上要追溯到第二次世界大战。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Hedy Lamarr和钢琴家George Antheil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。但是介于当时的时代，也许是对于艺术家研究技术不信任的原因并未受重用（事实上Hedy Lamarr一开始学的就是通信技术），直到20世纪80年代才用于战场上的无线通讯系统。

回到蓝牙技术本身，基于跳频扩频（FHSS）技术，不少通讯商想出了不少的技术方案。蓝牙也正是基于爱立信1994年提出的方案，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。

同时希望为设备间的通讯创造一组统一规则（标准化协议），以解决用户之间移动电子设备互不兼容的问题。

1996年，英特尔、爱立信和诺基亚三家行业领导者开会，计划将这种短距离无线电技术标准化，以支持不同产品和行业之间的连接和协作。

正如很多技术一样，在多行业品牌一起公举大事之前都需要一个统一名称才行。这时候英特尔发挥除了它们一贯以来的取名天赋，该公司代表Jim Kardach提出以公元10世纪丹麦的国王哈洛德·布美塔特（Harald Blåtand）名字作为临时代号。

因为他在欧洲历史上统一了今天的挪威、瑞典和丹麦广大北欧地区，这也正好与“蓝牙”组织寻求统一标准的理念不谋而合。当然面对着爱立信以及诺基亚两大本地通信公司，这里面似乎也有一定讨好的意味在其中。

不过为何国王的名字与现代的蓝牙有关联？其实也简单，丹麦语的Blåtand翻译成英语就是Bluetooth，另一个传说版本就是他喜欢吃蓝莓，然后把牙齿染蓝了的缘故。

后续的蓝牙logo，也正是以弗萨克文的符文组合，将哈洛德国王名字的首字母H和B拼在一起，成为了今天大家熟知的蓝色徽标。

那既然名字有了一个眉头，那接下来就是该逐步进入正轨的时候了。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 Interest Group，SIG），即蓝牙技术联盟的前身，同年还推出 0.7 规格，支持 Baseband 与 LMP（Link Manager Protocol）通讯协定两部分。

二、第一代蓝牙：市场逐渐进入无线时代

1999年发布蓝牙1.0版本，确定使用 2.4GHz 频段，传输速率748~810kbit/s。这个时期，爱立信公司展示了全球第一个蓝牙产品，蓝牙耳机HBH-10。

2001年发布蓝牙1.1版本，正式列入 IEEE 802.15.1 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 748~810kbit/s；可以进行主副设备的区分，支持 Stereo音效的传输要求。同年世界上第一款可销售的经典蓝牙手机面世——爱立信发布的T39。IBM也在该年推出了集成蓝牙的笔记本电脑IBM ThinkPad A30；

2003年蓝牙1.2版本发布，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。采用了AFH自适应跳频技术（Adaptive Frequency Hopping）增强了抗干扰能力，通过新增的Faster Connection 快速连接功能，让设备之间能更快速的连接设置。同时对音质上也有了一定加强，新增eSCO（Extended Synchronous Connection-Oriented links）延伸同步连结导向信道技术，增强了语音处理，改善了语音连接的品质(可以提高蓝牙耳机的音质)。

有了新技术的加入，同年在蓝牙播放器上也有了新的突破，比如第一款蓝牙MP3——爱国者月光宝盒P08推出。

三、第二代蓝牙：EDR，助力高速传输

2004年蓝牙2.0发布，新增EDR（Enhanced Data Rate）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。

突破单工模式的工作模式，支持双工模式。可以一边进行语音通讯，一边传输文档/高像素图片。同时，EDR 技术通过减少工作负债循环来降低功耗，带宽的增加，也让蓝牙 2.0 增加了连接设备的数量。

这个时期的产品代表，来源于Bluetake公司（现已不存）推出的型号为BT420的蓝牙立体声耳机，带有3.5mm转蓝牙的发送器，真是一个时代的回忆。

2007年发布蓝牙2.1版本，新增了 Sniff Subrating 省电功能，将设备间的信号发送间隔从0.1s延长至0.5s，让蓝牙芯片的负载降低；新增SSP简易安全配对功能、支持NFC近场通信，传输速率约在 1.8Mbit/s~2.1Mbit/s。有了出头的BT420的蓝牙立体声耳机，索尼爱立信也在这个时期直接赶上，发布了 Sony Ericsson P910i PDA 手机。

2008年可谓是运用蓝牙进行听高品质音乐的一个标志性时间点，这个时候蓝牙A2DP协议开始普及。A2DP全名是Advanced Audio Distribution Profile，是蓝牙传输的一种协议。该技术的出现，让蓝牙能够传送更高品质的音频数据，最高可达44.1kHz的清晰度；同时也让蓝牙耳机发生了由单声道到立体声的转变，这也让用蓝牙耳机听歌变成了可能。而后期我们时常能在耳机参数列表里看到的LDAC、HAW、ATPX HD传输编码，都是遵循着A2DP协议。

四、第三代蓝牙：高速时代的正式来临

2009年蓝牙3.0发布，这一年的蓝牙可谓是进步迅猛。

新增了可选技术 High Speed，使蓝牙调用 802.11 WiFi 用于实现高速数据传输，传输率高达 24Mbps，可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，有效传输距离达到10m。

本次版本的更新，其核心来自于AMP（Generic Alternate MAC/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。

功耗较之上一个版本又有降低，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。

这个时候的典型产品，应该说是更接近于家用的连通，也就是我们目前都还在常用的蓝牙适配器，直到现在也是可以使用适配器让PS4/5拥有直接连接其他蓝牙耳机/音响设备的功能。

五、第四代蓝牙：低功耗时代

2010年蓝牙4.0发布，正式将三种规格集成一体，最重要的变化就在于 BLE（Bluetooth Low Energy）低功耗功能，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%。不仅如此，传输距离也有了大幅度的提升，有效传输距离可达60米，最大范围可超过100米。

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 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。

蓝牙 4.0 的芯片模式分为 Single mode 与 Dual mode。Single mode 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；Dual mode 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。

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-128 CCM 加密算法进行数据包加密和认证。

随着功耗越低，对于手机这类集成较大的产品来说无疑是个好消息，能够大幅度提升手机续航，这个版本最先搭载的就要属我们最熟悉不过的苹果 iPhone 4S 。