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科普小课堂-深入了解蓝牙5.0技术

蓝牙(Bluetooth)是一项诞生于1998年的“古老”无线技术,但它真正被人广泛认知的时间点,则要被推迟到2007年蓝牙2.0/2.1+EDR标准的推广。随着PC无线网卡的更新,以及智能手机进入4G时代,蓝牙技术则经历了从4.0→4.1→4.1→5.0的更新,所以在探讨蓝牙5.0之前,咱们还是应该重新回顾一下蓝牙4.x的特色。

和早期的蓝牙版本相比,蓝牙4.0曾被官方称为“Bluetoothsmart”(智慧蓝牙),它加入了革命性的BLE协议部分,并在高度集成的设备中增加了低功耗的物理层和链路层,具备更省电、成本低、低延迟、连接距离增加和AES-128加密等特性。可以说,从蓝牙4.0开始,它往后的蓝牙版本都开始致力于针对物联网设备进行优化升级。蓝牙4.1标准于2013年推出,它解决了蓝牙技术对4G信号有所干扰的隐患,同时还支持IPv6,可同时发射/接收数据(即同时连接多台设备),单包数据传输的最大值也从20字节上调到23字节,提升了15%的数据传输率。

2014年底发布的蓝牙4.2标准,它主要在传输速度和安全性方面做出了较大的改进。蓝牙4.2的最大单包数据传输指标(可以理解为带宽)从4.1时期的23字节提升到了255字节,可容纳的数据量提升了10倍有余,从而使数据传输速度提升了约2.5倍。此外,蓝牙4.2对设备间的秘钥管理更加严苛,可避免被中间人破解密钥的事件发生,同时还允许蓝牙设备通过IPv6通道进行联网,让各种穿戴式、IoT设备之间实现数据的同步和联动。

蓝牙5.0标准诞生在2016年,它较蓝牙4.2(LE低功耗蓝牙)实现了速度、距离和连接性方面的质变。从官方给出的具体指标来看,蓝牙5.0较之蓝牙4.2可以带来4倍的传输距离(300米,但这只是理论值,要知道蓝牙4.2在超过10的距离后信号就已经很微弱了)、2倍的传输速度(从1Mbps提升到2Mbps)、8倍广播数据传输量(可同时对多台蓝牙音频设备输出音频信号,从而更容易架设环场音效)。此外,蓝牙5.0增添了导航功能,配合无处不在的Wi-Fi和蓝牙信号可以实现精准度接近1米的室内定位。蓝牙5.0还可以算是针对IoT设备量身定制的新一代无线标准,它的功耗比蓝牙4.2更低,并对物联网进行了很多底层优化,比如引入了蓝牙网状网络(meshnetworking)技术,它打破了传统蓝牙设备间“一对一”的配对,转变成“多对多”的讯号传输模式,可以使蓝牙5.0设备相互作为信号中继站(类似于电力猫),从而将蓝牙信号传递到无限远(理论上)。

整理过截至2018年10月支持蓝牙5.0手机的列表,虽然不算特别全,但也能印证一点——蓝牙5.0并没有在智能手机领域普及,它依旧是少数中高端手机的专利。

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