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Wasüber Bluetooth wissen Technologie?

Wasüber Bluetooth wissen Technologie?

25 Oct 2020

Die Geburt von Bluetooth Technologie

Bluetooth stammt eigentlich aus dem Zweiten Weltkrieg Der Kern von Bluetooth ist eine Kurzstrecken-Funkkommunikation, die auf dem Frequenzsprung-Spreizspektrum (FHSS) basiert Technologie es wurde von der Hollywood-Schauspielerin HEDY vorgeschlagen LAMARR und Pianist George Antheil im August 1942. inspiriert von der Anzahl der Tasten am Klavier, sie Steuern Sie den Torpedo mit 88 verschiedenen Trägerfrequenzen Weil Die Übertragungsfrequenz ändert sich ständig, sie hat eine gewisse Vertraulichkeit und Anti-Jamming Fähigkeiten

Zunächst erregte diese Technologie nicht die Aufmerksamkeit der USA. Militär, und es wurde nicht im drahtlosen Kommunikationssystem auf dem Schlachtfeld verwendet bis die 1980er Jahre. Frequenzsprung-Spreizspektrum (FHSS) Die Technologie spielte später eine Schlüsselrolle bei der Lösung des Problems der drahtlosen Datenübertragung in Bluetooth, WLAN und 3G Mobilkommunikationssysteme

Bluetooth Technologie begann mit Ericsson Schema im Jahr 1994, das darauf abzielt, die Methode der Low-Power zu untersuchen und kostengünstige drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen Mobiltelefon und anderem Zubehör Die Erfinder hoffen, eine Reihe einheitlicher Regeln (standardisiertes Protokoll) zu schaffen für die drahtlose Kommunikation zwischen Geräten, um das Kommunikationsproblem inkompatibler mobiler elektronischer Geräte zwischen Benutzern zu lösen und den RS-232 zu ersetzen serielle Kommunikation Standard. vor 1997 Ericsson kontaktierte Hersteller von Mobilgeräten mit diesem Konzept, um die kooperative Entwicklung ihrer zu diskutieren Projekte, und die Ergebnisse wurden unterstützt

im Mai 1998 das berühmte Bluetooth Technologie-Allianz zwischen Intel und IBM Es wurde Special gegründet, ein kostengünstiges Joint Venture zwischen Nokia und Ericsson. zu diesem Zeitpunkt Bluetooth gestartet 0.7 Spezifikation, die das Kommunikationsprotokoll von baseband unterstützt und und LMP (Link Manager Protokoll).

1999 wurden 0,8, 0,9, 1,0 eingeführt Entwurf, 1.0A und 1.0b. 1.0 Entwurfsversion, abgeschlossen SDP (Service Erkennung Protokoll) Protokoll, tcs (Telefon Steuerung Spezifikation) Vereinbarung Die Version 1.0 wurde am 26. Juli 1999 offiziell veröffentlicht Es wurde beschlossen, 2,4 GHz zu verwenden Spektrum und die maximale Datenübertragungsgeschwindigkeit betrug 1 Mbit / s. Gleichzeitig wurde eine groß angelegte Werbung gestartet verglichen mit der damals beliebten Infrarottechnologie Bluetooth hat eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit und muss keine Schnittstellen wie infrarot verbinden alle Bluetooth Geräte können jederzeit angeschlossen werden, solange sie werden innerhalb des effektiven Kommunikationsbereichs verwendet

Spezifikationen und Funktionen von Bluetooth Versionen

erste Generation Bluetooth: früh Erforschung der Kurzstreckenkommunikation


1999: Bluetooth 1.0

früh Bluetooth Versionen 1.0A und 1.0b hatte mehrere Probleme, und mehrere Hersteller wiesen darauf hin, dass ihre Produkte waren nicht miteinander kompatibel gleichzeitig während der Handshake-Prozess von zwei Geräten, dem Bluetooth Hardwareadresse (BD_ Addr) wird gesendet, was auf Protokollebene nicht anonym sein kann, was zu dem Risiko von Datenlecks führt Einige Benutzer sind abgeschreckt.

2001: Bluetooth 1.1

Bluetooth Version 1.1 ist offiziell in IEEE ​​gelistet 802.15.1 Standard, der die physikalische Schicht (PHY) definiert und Medienzugriffskontrolle (MAC) Spezifikationen, die für die drahtlose Verbindung zwischen Geräten mit einer Übertragungsrate von 0,7 verwendet werden Mbit / s. Aufgrund des frühen Designs ist es jedoch leicht, von denselben Frequenzprodukten gestört zu werden, was sich auf die Kommunikationsqualität auswirkt

2003: Bluetooth 1.2

Bluetooth Version 1.2 kann abwärtskompatibel mit Version 1.1 sein. Um die Sicherheitsprobleme der Version 1.0 zu beheben, wird der anonyme Modus verbessert und die Hardwareadresse des Abschirmgeräts (BD) ist hinzugefügt_ Addr) Funktion zum Schutz der Benutzer vor Identitäts-Sniffing-Angriffe und Tracking. Darüber hinaus wurden vier neue Funktionen hinzugefügt:


  • AFH (adaptives Frequenzhüpfen) Technologie reduziert die Interferenz zwischen Bluetooth Produkte und andere drahtlose Kommunikationsgeräte;
  • ESCO (erweiterte synchrone verbindungsorientierte Verbindungen) erweitert die auf synchronen Verbindungen ausgerichtete Kanaltechnologie, um QoS bereitzustellen Audioübertragung und erfüllen ferner die Anforderungen von höherwertigen Sprach- und Audioprodukte;
  • Unterstützt die Anforderungen für die Stereo-Tonübertragung, funktioniert jedoch nur im Simplex-Modus


zweite Generation Bluetooth: EDR Ära der Kraftübertragungsrate

2004: Bluetooth 2.0

Bluetooth 2.0 ist eine verbesserte Version von Version 1.2. Die neue erweiterte Datenrate (EDR) Technologie verbessert die Fähigkeit von multi Aufgabenverarbeitung und mehrere Bluetooth Geräte, die gleichzeitig ausgeführt werden und die Übertragungsrate von Bluetooth erhöhen Geräte mit bis zu 3 MBit / s.

Bluetooth 2.0 unterstützt Duplex Modus: es kann Dokumente / übertragen hochwertige Bilder zur gleichen Zeit der Sprache Kommunikation. gleichzeitig EDR Technologie reduziert den Stromverbrauch durch Reduzierung des Arbeitszyklus aufgrund der Erhöhung der Bandbreite Bluetooth 2.0 erhöht die Anzahl der angeschlossenen Geräte.

2007: Bluetooth 2.1

Das neu hinzugefügte Sniff Subrating stromsparend Funktion von Bluetooth 2.1 verlängert das Sendezeitintervall der gegenseitigen Bestätigungssignale zwischen Geräten von 0.1 Sekunde der alten Version auf ca. 0,5 Sekunden, wodurch die Arbeitslast von Bluetooth erheblich reduziert wird Chips.

außerdem der neue SSP Die einfache Sicherheitspaarfunktion verbessert das Pairing-Erlebnis von Bluetooth Geräte und ihre Verwendung und Sicherheit Stärke. NFC Nahfeldkommunikation wird unterstützt solange zwei Bluetooth Geräte mit integriertem NFC Chips sind nahe beieinander, das Pairing-Passwort wird über NFC übertragen ohne manuelle Eingabe.

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

2009: Bluetooth 3.0

Bluetooth 3.0 fügte die optionale Technologie High Speed ​​hinzu, die Bluetooth machen kann Rufen Sie 802.11 auf WLAN zur Realisierung von Hochgeschwindigkeitsdaten . Die Übertragungsrate beträgt bis zu 24 MBit / s, was 8-mal höher ist als das von Bluetooth 2.0. es kann leicht die Datenübertragung von realisieren vcr zu HDTV, pc zu PMP, UMPC zu Drucker.

Der Kern von Bluetooth 3.0 ist amp (generischer alternativer Mac / PHY), eine neue alternative HF-Technologie, die Bluetooth ermöglicht Protokollstapel zur dynamischen Auswahl der richtigen HF für jede Aufgabe.

in Bezug auf den Stromverbrauch Bluetooth 3.0 führt EPC ein Verbesserte Leistungssteuerungstechnologie, ergänzt durch 802.11, die den tatsächlichen Leerlaufverbrauch erheblich reduziert

Darüber hinaus fügt die neue Spezifikation UCD hinzu unidirektionale Übertragung verbindungslos Datentechnologie zur Verbesserung der entsprechenden Funktionen von Bluetooth Geräte.

vierte Generation Bluetooth: wenig Energie

2010: Bluetooth 4.0

am 7. Juli 2010 Bluetooth Technologie-Allianz gestartet Bluetooth 4.0 Spezifikation Das wichtigste Merkmal ist die Unterstützung der Energieeinsparung Bluetooth 4.0 ist das erste Bluetooth Bisher integrierte Protokollspezifikation, die die drei Spezifikationen integriert. drei Modi von Low-Power Bluetooth, traditionell Bluetooth und Hochgeschwindigkeit Bluetooth werden ebenfalls vorgeschlagen

hohe Geschwindigkeit Bluetooth konzentriert sich hauptsächlich auf den Datenaustausch und die Übertragung; traditionell Bluetooth konzentriert sich auf Informationskommunikation und Geräteverbindung; geringer Stromverbrauch Bluetooth konzentriert sich auf die Geräteverbindung, ohne zu viel Bandbreite zu beanspruchen, und der Stromverbrauch wird um 90 % reduziert verglichen mit der alten Version.

Der Vorgänger von ble ist das wibree Technologie entwickelt von Nokia. als sehr stromsparend mobile drahtlose Kommunikationstechnologie, die speziell für mobile Geräte entwickelt wurde, ble wurde in Bluetooth umbenannt Niedrigenergie (im Folgenden als Niedrigenergie Bluetooth bezeichnet) nach Annahme und Standardisierung durch sig. Diese Drei Protokollspezifikationen können auch miteinander kombiniert werden, um einen breiteren Anwendungsmodus zu erreichen


Bluetooth 4.0 Der Chip-Modus ist in unterteilt Einzelmodus und Doppelmodus Einzelmodus kann nur mit Bluetooth übertragen 4.0, aber nicht abwärtskompatibel mit 3.0 / 2.1 / 2.0; Der Dual-Modus kann abwärtskompatibel mit Version 3.0 sein / 2.1 / 2.0. Ersteres wird auf Sensorgeräte angewendet, die Knopfbatterien verwenden, wie Herzfrequenzdetektoren und Thermometer, die einen hohen Stromverbrauch erfordern Letzteres wird auf traditionelles Bluetooth angewendet Geräte, die in aufnehmen die Nachfrage nach geringem Stromverbrauch berücksichtigen

außerdem Bluetooth 4.0 erhöht auch die Übertragungsentfernung von Bluetooth zu mehr als 100 Meter (bei geringem Stromverbrauch). Mit Bei einer schnelleren Antwortgeschwindigkeit kann die Verbindung hergestellt und die Datenübertragung in mindestens 3 ms gestartet werden sicherere Technologie mit AES-128 CCM Verschlüsselungsalgorithmus für die Paketverschlüsselung und Authentifizierung.

2013: Bluetooth 4.1

Bluetooth 4.1 Die Übertragungsgeschwindigkeit und die Übertragungsreichweite ändern sich kaum, aber die Software ist offensichtlich verbessert Der Zweck dieses Updates ist es, Bluetooth zu machen Intelligente Technologie ist die treibende Kraft für die Entwicklung des Internet der Dinge

Unterstützung der nahtlosen Zusammenarbeit mit LTE. Wann Simultandolmetschen von Daten mit Bluetooth und LTE Funksignale, Bluetooth 4.1 kann die Übertragungsinformationen zwischen ihnen automatisch koordinieren um eine kooperative Übertragung zu gewährleisten und gegenseitige Störungen zu verringern

Entwickler und Hersteller können die Wiederverbindung anpassen Intervall von Bluetooth 4.1 Geräte, die Entwicklern mehr Flexibilität und Kontrolle bieten

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

Unterstützung des Rollenaustauschs zwischen erweiterten Geräten und zentralen Geräten Bluetooth 4.1 Standard-Headset, Uhr, Tastatur und Maus können verwendet werden, um Daten unabhängig voneinander ohne PC, Tablet, Mobiltelefon und andere Datenhubs zu senden und zu empfangen Für Beispielsweise können intelligente Uhren und Schrittzähler Smartphones umgehen und direkt kommunizieren.

2014: Bluetooth 4.2

Die Übertragungsgeschwindigkeit von Bluetooth 4.2 ist schneller, was 2.5 ist mal höher als das der vorherigen Generation, weil die Kapazität von Bluetooth Das intelligente Paket wird erhöht, und die Datenmenge, die es aufnehmen kann, ist etwa zehnmal so groß wie die der vorherigen Generation.

es verbessert die Übertragungsrate und den Schutz der Privatsphäre Wenn Bluetooth Das Signal möchte den Benutzer verbinden oder verfolgen Gerät muss es vom Benutzer genehmigt werden. Benutzer können tragbare Geräte verwenden, ohne befürchten zu müssen, verfolgt zu werden

Es unterstützt 6LoWPAN, eine langsame Netzwerkstandard für drahtlose persönliche Bereiche basierend auf IPv6. Bluetooth 4.2 Geräte können direkt über IPv6 auf das Internet zugreifen und 6LoWPAN. This Technologie ermöglicht mehrere Bluetooth Geräte zur Verbindung mit dem Internet oder LAN über ein Terminal. Auf diese Weise können die meisten Smart-Home-Produkte die relativ komplexe WLAN-Verbindung aufgeben und zu Bluetooth wechseln Übertragung, die die Verbindung zwischen persönlichen Sensoren und zu Hause bequemer und schneller macht


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


2016: Bluetooth 5.0

Bluetooth 5.0 hat eine schnellere und längere Übertragungskapazität bei geringem Stromverbrauch Die Übertragungsrate ist doppelt so hoch wie die von Bluetooth 4.2 (die obere Geschwindigkeitsgrenze beträgt 2 Mbit / s) beträgt die effektive Übertragungsentfernung das Vierfache der von Bluetooth 4.2 (theoretisch bis zu 300 Meter), und die Paketkapazität beträgt das Achtfache der von Bluetooth 4.2.


Unterstützung der Navigationsfunktion für die Positionierung in Innenräumen in Kombination mit WLAN kann eine Positionierungsgenauigkeit in Innenräumen von weniger als erreicht werden 1 meter.


Für IOT (Das Internet der Dinge) Bottom-Optimierung, Streben nach geringerem Stromverbrauch und höherer Leistung für Smart-Home-Dienste


mesh mesh network: der Schlüssel zur Verwirklichung des Internets der Dinge

mesh mesh network ist ein unabhängiges Forschungs- und Entwicklungsnetzwerk es kann Bluetooth verwenden Ausrüstung als Signalrelaisstation zur Abdeckung von Daten in einem sehr großen physischen Bereich es ist kompatibel mit Bluetooth Protokolle der Serien 4 und 5.


Das traditionelle Bluetooth Die Verbindung wird durch "Pairing" hergestellt ein Gerät zu einem anderen, um ein "Eins-zu-Eins" einzurichten oder "eins zu vielen" Mikronetz Beziehung. Das Mesh-Netzwerk ermöglicht es Geräten, "viele bis viele" zu erreichen Beziehung 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 entfernt ist die normale Übertragungsentfernung von Funkwellen

Auf diese Weise kann das Maschennetz in Produktionsstätten, Bürogebäuden, Einkaufszentren, Gewerbegebieten und umfangreicheren Szenen verteilt werden, wodurch ein stabileres Steuerungsschema für Beleuchtungsgeräte, industrielle Automatisierungsgeräte, Überwachungskameras, Rauchmelder und Umweltsensoren bereitgestellt wird

2019: Bluetooth 5.1

Bluetooth 5.1 Die Technologiespezifikation verwendet die Peilfunktion, um die Richtung von Bluetooth zu erkennen Signal und verbessert dann den Standort Service. Mit die Hilfe von Bluetooth Mit der Peilfunktion können Entwickler Produkte auf den Markt bringen, die die Richtung der Geräte erkennen und eine Positionierungsgenauigkeit auf Zentimeter-Ebene erreichen können Bluetooth Lokale Dienste verwenden RSSI um den Abstand zwischen zwei Geräten zu messen. in RTLS In ips-Szenarien kann die Positionierung auf Zentimeter-Ebene durch dreimaliges Erreichen der Entfernungs- und Peilungstechnologie erreicht werden Die Peiltechnologie basiert auf zwei Antennenarray-Technologien, um das Signal von Bloom: zu bestimmen Ankunftswinkel (AOA) und Abteilungswinkel (AOD), wie in der folgenden Abbildung gezeigt:


1. AOA Technologie der Peilung



Wann das Sendesignal geht durch die Antennenanordnung des Empfängers, die Antennenanordnung des Empfängers empfängt das Sendesignal von verschiedene Winkel und Richtungen Jede Richtung kann als Vektorphase des Übertragungssignals angesehen werden Der Empfänger kann die iq-Probe der aktiven Antenne in der Antennenanordnung extrahieren, und der Empfänger kann die Richtung des Signals gemäß der iq-Probe berechnen AOA Die Peilung kann nach RTLS, Item Finding, Pol und anderen lokalen Diensten angewendet werden


2. AOD Technologie der Peilung



AOD Die Peilung wird im Allgemeinen in ips-Szenarien für die Routenfindung und Navigation verwendet. Der Locator Locator verwendet eine Antenne Array. Der Empfänger kann ein allgemeines Mobiltelefon sein (natürlich sollte es eine entsprechende App geben), und es wird nur eine Antenne benötigt Wann Signale werden von gesendet mehrere Signale des Locators, diese Signale werden durch die Antenne des Mobiltelefons geleitet, und das Mobiltelefon extrahiert iq-Abtastwerte, und die Signalrichtung kann berechnet werden gemäß den iq-Beispielen .


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