Die Geburt des Bluetooth Technologie

Bluetooth Die Geschichte geht zurück auf den Zweiten Weltkrieg. Bluetooth ist die kurze Reichweite Radio Kommunikation, die auf Frequenzsprung-Spread-Spektrum-Technologie (FHSS) basiert. Sie wurde von der Hollywood-Schauspielerin HEDY LAMARR und dem Pianisten George Antheil im August 1942 vorgeschlagen. Inspiriert von der Anzahl der Tasten auf dem Klavier, steuern sie den Torpedo mit 88 verschiedenen Trägerfrequenzen. Da sich die Übertragungsfrequenz ständig ändert, hat sie gewisse Vertraulichkeit und Anti-Jamming-Fähigkeiten.  

Anfangs erregte diese Technologie nicht die Aufmerksamkeit des US-Militärs und wurde nicht auf dem Schlachtfeld eingesetzt. kabellos Die FHSS-Technologie (Frequency Hopping Spread Spectrum) spielte später eine Schlüsselrolle bei der Lösung des Problems kabellos Datenübertragung in Bluetooth, WiFi und 3G mobile Kommunikationssysteme.

Bluetooth Technologie begann mit Ericssons Schema im Jahr 1994, das darauf abzielt, die Methode von Low-Power und Low-Cost zu studieren kabellos Kommunikationsverbindung zwischen Mobiltelefon Die Erfinder hoffen, eine Reihe einheitlicher Regeln (standardisiertes Protokoll) für kabellos Kommunikation zwischen Geräten, um das Kommunikationsproblem inkompatibler mobiler elektronischer Geräte zwischen Benutzern zu lösen und die RS-232 Vor 1997 kontaktierte Ericsson mobile Geräte. Hersteller mit diesem Konzept die kooperative Entwicklung ihrer Projekte zu diskutieren, und die Ergebnisse wurden unterstützt.

Im Mai 1998 wurde der berühmte Bluetooth Die Technologieallianz zwischen Intel und IBM Special wurde ins Leben gerufen, was ein kostengünstiges Joint Venture zwischen Nokia und Ericsson ist. Zeit, Bluetooth gestartet 0.7 Spezifikation, die das Kommunikationsprotokoll von Basisband und und LMP (Link Manager Protocol) unterstützt.  

Im Jahr 1999 startete es 0,8, 0,9, 1.0 Entwurf, 1.0A und 1.0b. 1.0 Entwurf Version, abgeschlossen SDP (Service Discovery Protocol) Protokoll, TCS (Telefonsteuerung) SpezifikationDie Version 1.0 wurde offiziell am 26. Juli 1999 veröffentlicht. Es wurde beschlossen, das 2,4-GHz-Spektrum zu verwenden, und die maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit betrug 1 Mbps. ZeitIm Vergleich zu der populären Infrarot-Technologie wurde große Öffentlichkeitsarbeit gestartet. Zeit, Bluetooth hat eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit und muss keine Schnittstellen wie Infrarot anschließen. Bluetooth Geräte können an jedem beliebigen Zeit solange sie innerhalb des effektiven kommunikationsbereichs verwendet werden.  

Spezifikationen und Funktionen von Bluetooth Fassungen

Erste Generation Bluetooth:Frühe Erkundung der Kurzstreckenkommunikation

1999: Bluetooth 1.0

Früh Bluetooth Die Versionen 1.0A und 1.0b hatten mehrere Probleme, und mehrere Hersteller wiesen darauf hin, dass ihre Produkte miteinander unvereinbar waren. Zeitwährend des Händeschüttelns von zwei Geräten, Bluetooth Hardware Adresse (BD Addr) wird verschickt, was auf Protokollebene nicht anonym sein kann, was das Risiko von Datenlecks mit sich bringt.

2001: Bluetooth 1.1

Bluetooth Version 1.1 ist offiziell in IEEE aufgeführt 802.15.1 Standard, der physikalische Schicht (PHY) und Medienzugriffskontrolle (MAC) definiert Spezifikationen, die verwendet werden für kabellos Verbindung zwischen Geräten mit einer Übertragungsrate von 0,7 Mbit / s. Aufgrund des frühen Designs ist es jedoch leicht, durch die gleiche Frequenz gestört zu werden Produkte, was sich auf die Kommunikationsqualität auswirken wird.

2003: Bluetooth 1.2

Bluetooth Version 1.2 kann abwärtskompatibel mit Version 1.1 sein. Mit dem Ziel, die durch Version 1.0 aufgedeckten Sicherheitsprobleme zu beheben, wird der anonyme Modus verbessert und die Hardware verbessert. Adresse der Abschirmvorrichtung (BD) wird hinzugefügt Addr Funktion zum Schutz der Nutzer vor Identitäts-Sniffing-Angriffen und Tracking. Merkmale wurden hinzugefügt:

• Die AFH-Technologie (Adaptive Frequency Hopping) reduziert die Interferenz zwischen Bluetooth Produkte und andere kabellos Kommunikationsgeräte;
• ESCO (Extended Synchrone Connection Oriented Links) erweitert die Synchrone Link Oriented Channel Technologie, um QoS-Audioübertragung zu ermöglichen und die Bedürfnisse von High-Order Voice und Audio weiter zu erfüllen. Produkte;
• unterstützt Stereo-Soundübertragungsanforderungen, funktionieren aber nur im Simplex-Modus.

Zweite Generation Bluetooth: EDR-Ära der Leistungsübertragungsrate

2004: Bluetooth 2.0

Bluetooth 2.0 ist eine verbesserte Version von Version 1.2. Die neue Enhanced Data Rate (EDR)-Technologie verbessert die Fähigkeit zur Verarbeitung mehrerer Aufgaben und mehrere Aufgaben. Bluetooth an derselben ablaufenden Einrichtungen Zeitwobei die Übertragungsrate von Bluetooth Geräte bis zu 3mbps.

Bluetooth 2.0 unterstützt Duplex-Modus: Es kann Dokumente / hochwertige Bilder gleichzeitig übertragen Zeit der Sprachkommunikation. Zeit, die EDR-Technologie verringert den Stromverbrauch, indem sie den Arbeitszyklus verringert. Bluetooth 2.0 erhöht die Anzahl der angeschlossenen Geräte.

2007: Bluetooth 2.1

Das neue hinzugefügte Sniff-Subrating spart Energie Funktion von Bluetooth 2.1 verlängert das Senden Zeit Intervall der gegenseitigen Bestätigungssignale zwischen Geräten von 0,1 Sekunden der alten Version auf etwa 0,5 Sekunden, wodurch die Arbeitsbelastung von Bluetooth Chips.

Darüber hinaus ist die neue SSP einfache Sicherheitspaarung Funktion Verbessert die Paarung Erfahrung von Bluetooth Geräte und ihre Verwendung und Sicherheitsstärke. NFC Nahfeldkommunikation wird unterstützt. Bluetooth Geräte mit eingebauten NFC-Chips sind nahe beieinander, das Pairing-Passwort wird ohne manuelle Eingabe über NFC übertragen.

Dritte Generation Bluetooth: hohe Geschwindigkeit, Übertragungsrate bis zu 24mbps

2009: Bluetooth 3.0 

Bluetooth 3.0 fügte die optionale Technologie hohe Geschwindigkeit hinzu, die machen kann Bluetooth Rufen Sie 802.11 WiFi an, um eine schnelle Datenübertragung zu realisieren. Die Übertragungsrate ist so hoch wie 24mbps, was 8-mal höher ist als die von Bluetooth 2.0. Es kann leicht die Datenübertragung von VCR zu HDTV, PC zu PMP, UMPC zu Drucker realisieren.

Der Kern von Bluetooth 3.0 ist AMP (generic alternative MAC / PHY), was eine neue alternative RF-Technologie ist, die es ermöglicht, Bluetooth Protokoll-Stack, um dynamisch die richtige RF für jede Aufgabe auszuwählen.

In Bezug auf den Stromverbrauch, Bluetooth 3.0 führt eine EPC-Technologie zur verbesserten Leistungssteuerung ein, ergänzt um 802.11, die den tatsächlichen Leistungsverbrauch im Leerlauf signifikant reduziert.

Darüber hinaus ist die neue Spezifikation fügt auch UCD unidirektional Broadcast verbindungslose Datentechnologie hinzu, um die entsprechenden Fähigkeiten von Bluetooth Geräte.

vierte Generation Bluetooth: Niedrigenergie

2010: Bluetooth 4.0

Am 7. Juli 2010, Bluetooth Technologieallianz gestartet Bluetooth 4.0 SpezifikationSein wichtigstes Merkmal ist es, unterstützt Energieeinsparung. Bluetooth 4.0 ist die erste Bluetooth Integriertes Protokoll Spezifikation So weit, die integriert die drei SpezifikationenDrei Modi mit geringer Leistung Bluetooth, traditionell Bluetooth und Highspeed Bluetooth auch vorgeschlagen werden.

hohe Drehzahl Bluetooth konzentriert sich hauptsächlich auf Datenaustausch und -übertragung; traditionell Bluetooth konzentriert sich auf Informationskommunikation und Geräteverbindung; Low Power Bluetooth konzentriert sich auf die Geräteverbindung, ohne zu viel Bandbreite in Anspruch zu nehmen, und der Stromverbrauch wird reduziert durch 90% Verglichen mit der alten Version.

Der Vorgänger von ble ist die Wibree-Technologie, die von Nokia entwickelt wurde. kabellos Kommunikationstechnologie speziell für mobile Geräte entwickelt, ble wurde umbenannt Bluetooth Niedriger Energieverbrauch (im Folgenden als Niedrigenergie bezeichnet) Bluetooth) nach Annahme und Standardisierung durch sig. Diese drei Protokolle Spezifikationen kann auch miteinander kombiniert werden, um einen breiteren Anwendungsmodus zu erreichen.

Bluetooth Der 4.0-Chip-Modus ist in den Single-Mode und den Dual-Mode unterteilt. Bluetooth 4.0, aber nicht abwärtskompatibel mit 3.0 / 2.1 / 2.0; Dual-Modus kann abwärtskompatibel mit Version 3.0 / 2.1 / 2.0 sein. Ersteres wird auf Sensorgeräte angewendet, die Knopfbatterien verwenden, wie Herzfrequenzdetektoren und Thermometer, die einen hohen Stromverbrauch erfordern; letzteres wird auf traditionelle Geräte angewendet. Bluetooth Geräte, unter Berücksichtigung des Bedarfs an geringem Stromverbrauch.

Darüber hinaus Bluetooth 4.0 erhöht auch die Übertragungsdistanz von Bluetooth auf mehr als 100 Meter (unter niedrigem Stromverbrauch); mit schnellerer Ansprechgeschwindigkeit kann die Verbindung aufgebaut und die Datenübertragung in mindestens 3 ms gestartet werden. AES-128 CCM-Verschlüsselungsalgorithmus für Paketverschlüsselung und -authentifizierung.

2013: Bluetooth 4.1

Bluetooth 4.1 hat wenig Änderung in der Übertragungsgeschwindigkeit und Übertragungsreichweite, aber es hat offensichtliche Verbesserung in der Software. Bluetooth Smart Technology ist die treibende Kraft für die Entwicklung des Internet of Things.

unterstützt nahtlose Zusammenarbeit mit LTE. Beim gleichzeitigen Interpretieren von Daten mit Bluetooth und LTE Radio Signale, Bluetooth 4.1 kann die Übertragungsinformationen zwischen ihnen automatisch koordinieren, um eine kooperative Übertragung zu gewährleisten und gegenseitige Störungen zu reduzieren.

Es ermöglicht Entwicklern und Hersteller um das Wiederverbindungsintervall von Bluetooth 4.1 Geräte, die Entwicklern mehr Flexibilität und Kontrolle bieten.

unterstützt Cloud-Synchronisation. Bluetooth 4.1 führt ein Dedicated ein IPv6 Kanal, was bedeutet, dass die Daten in der Cloud durch synchronisiert werden können IPv6 Um die Anwendungsanforderungen des Internet der Dinge zu erfüllen, wurde ein solcher Prozess durch die Verbindung mit den Geräten, die mit dem Internet verbunden werden können (wie Mobiltelefone), realisiert.

unterstützt Rollenaustausch zwischen erweiterten Geräten und zentralen Geräten. Bluetooth 4.1 Standard-Headset, Uhr, Tastatur und Maus können verwendet werden, um Daten unabhängig ohne PC, Tablet, Mobiltelefon Zum Beispiel können Smartwatches und Schrittzähler Smartphones umgehen und direkt kommunizieren.

2014: Bluetooth 4.2

Die Übertragungsgeschwindigkeit von Bluetooth 4.2 ist schneller, was 2,5-mal höher ist als die der vorherigen Generation, da die Kapazität von Bluetooth Smart-Paket wird erhöht, und die Menge an Daten, die es halten kann, ist etwa 10-mal so groß wie die der vorherigen Generation.

Es verbessert die Übertragungsrate und den Schutz der Privatsphäre. Bluetooth Signal möchte das Gerät des Benutzers verbinden oder verfolgen, es muss zertifiziert Benutzer können tragbare Geräte verwenden, ohne Angst davor zu haben, verfolgt zu werden.

Es unterstützt 6LoWPAN, was eine niedrige Geschwindigkeit ist kabellos Personal Area Network Standard basierend auf IPv6. Bluetooth 4.2 Geräte können direkt über das Internet zugreifen IPv6 und 6LoWPAN. Diese Technologie ermöglicht mehrere Bluetooth Geräte zum Verbinden mit dem Internet oder LAN über ein Terminal. Wohnbereich Produkte kann die relativ komplexe WiFi-Verbindung aufgeben und auf Bluetooth Übertragung, die die verbindung zwischen persönlichen sensoren und. Wohnbereich bequemer und schneller.

Die fünfte Generation Bluetooth: Öffnen der Tür des Internets der Dinge Era

2016: Bluetooth 5.0

Bluetooth 5.0 hat eine schnellere und längere Übertragungskapazität im Energieverbrauchsmodus. Die Übertragungsrate ist doppelt so hoch wie die von Bluetooth 4.2 (die obere Grenze der Geschwindigkeit ist 2 Mbps), die effektive Übertragungsstrecke ist viermal so groß wie die von Bluetooth 4.2 (theoretisch bis zu 300 Meter), und die Paketkapazität ist achtmal so hoch wie die von Bluetooth 4.2.

unterstützt Indoor Positioning Navigation FunktionIn Kombination mit WiFi kann die Positioniergenauigkeit in Innenräumen weniger als 1 Meter erreichen.

Für IOT (The Internet of Things) Bottom-Optimierung, bemühen sich um niedrigeren Stromverbrauch und höhere Leistung für smart Wohnbereich Dienstleistungen.

Mesh Mesh Network: Der Schlüssel zur Realisierung des Internets der Dinge 

Das Mesh-Mesh-Netzwerk ist eine unabhängige Technologie für Forschungs- und Entwicklungsnetzwerke. Bluetooth Ausrüstung als Signalrelaisstation zur Abdeckung von Daten in einem sehr großen physischen Bereich. Bluetooth 4 und 5 Serie Protokolle.

Die traditionelle Bluetooth Das Mesh-Netzwerk ermöglicht es Geräten, eine "viele-zu-viele"-Beziehung zu erreichen. Im Mesh-Netzwerk kann jeder Geräteknoten Informationen senden und empfangen. Solange ein Gerät mit einem Gateway verbunden ist, können die Informationen zwischen Knoten weitergeleitet werden, so dass die Nachricht an einen Ort übertragen werden kann, der weiter als die normale Übertragungsdistanz von Radio Wellen.

Auf diese Weise kann Mesh-Netzwerk in Produktionsanlagen verteilt werden, Büro Gebäude, Einkaufszentren, Gewerbeparks und umfangreichere Szenen, die ein stabileres Kontrollschema für Beleuchtungsgeräte, industrielle Automatisierungsgeräte, Überwachungskameras, Rauchmelder und Umweltsensoren bieten.

2019: Bluetooth 5.1

Bluetooth 5.1 Technologie Spezifikation Verwendung von Direction Finding Funktion um die Richtung des Bluetooth Signal, und dann verbessert Ortungsservice. Mit Hilfe von Bluetooth Richtungsbestimmung FunktionEntwickler können mitbringen Produkte die die Richtung des Geräts erkennen und eine Positioniergenauigkeit in Zentimeterhöhe für den Markt erreichen kann. Bluetooth In RTLS- und IPS-Szenarien kann die Positionsbestimmung in Zentimeterhöhe durch die Verwendung einer dreifachen Entfernungs- und Richtungsfindungstechnologie erreicht werden. Die Richtungsfindungstechnologie beruht auf zwei Antennenarray-Technologien zur Bestimmung des Bloom-Signals: Ankunftswinkel (AOA) und Abteilungswinkel (AOD), wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

1. AOA-Technologie zur Richtungsfindung

Beim Durchlaufen des Sendesignals durch die Antennenanordnung des Empfängers empfängt die Antennenanordnung des Empfängers das Sendesignal aus unterschiedlichen Winkeln und Richtungen, wobei jede Richtung als Vektorphase des Sendesignals angesehen werden kann, wobei der Empfänger den IQ extrahieren kann. Muster der aktiven Antenne in der Antennenanordnung, und der Empfänger kann die Richtung des Signals gemäß dem IQ berechnen MusterAOA Direction Finding kann nach RTLS, Item Finding, Pol und anderen lokalen Diensten angewendet werden.

2. BAB-Technologie zur Bestimmung der Richtung

In IPS-Szenarien zur Routenfindung und Navigation wird die AOD-Richtungsfindung im Allgemeinen verwendet. Der Locator-Locator verwendet eine Antennenanordnung. Mobiltelefon Wenn Signale von mehreren Signalen des Locators gesendet werden, werden diese Signale durch die Antenne des Locators geleitet. Mobiltelefon, und die Mobiltelefon wird IQ-Proben extrahieren, und die Signalrichtung kann berechnet werden nach den IQ-Proben.