可穿戴设备的趋势 蓝牙4.1新技术全面解析

眼下,在近场通讯技术中,摸爬滚打了十余年的蓝牙无疑最“德高望重”,未来,这项技术也将成为最成熟可靠的短距离传输桥梁。必须承认,通过蓝牙来连接耳机、键鼠、音箱等设备确实给我们带来了很大的便利。不过,在人们心目中,蓝牙的应用似乎也仅限于此。

  蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)对蓝牙标准进行了更新,正式发布了最新的4.1版本。相信不少童鞋早已升级过4.1固件或者新设备已经有了对4.1版本的加持,但恐怕仍有不少童 鞋对新蓝牙不甚了解,或者说还没有体验到新的变化。那么,新标准究竟有哪些改变?又有了哪些升级?惊喜大不大?

  我们知道,蓝牙4.0主打的是省电,很小气是吧,这次蓝牙4.1玩了回大的—IOT(物联网)。而为了实现这一点,迎合可穿戴和多设备连接,对通讯功能的改进(改善数据传输能力)成为4.1标准最重要的升级之一。

传输速率更快

  要说改进,首当其冲就是传输速度,大家知道蓝牙的传输速率一直非常渣,与已经动辄上千兆的Wi-Fi相比差距悬殊。所以,蓝牙4.1在蓝牙4.0 LE的基础上进行了升级,使得批量数据可以以更高的速率传输。当然,大家也别奢求4.1就能用蓝牙高速传输流媒体,这一改进主要针对的还是刚刚兴起的可穿戴设备。

  举个例子,智能手环如今已经非常常见,这种设备传输的数据流不大,那么,用户在跑步、游泳、骑车中实时收集到的信息就可以直接通过蓝牙4.1传递,很方便,而且传输速度比4.0更快了。

支持“多连一”

  在4.0时代,我们知道,所有采用了蓝牙4.0 LE的设备都被贴上了“Bluetooth Smart” 和“Bluetooth Smart Ready”的标识。其中,前者指的是蓝牙耳机、键鼠等扩展设备,后者则是PC、平板、手机这样的连接中心设备,这种划分是安排好了的,并不能角色互换,只能1对1连接。而在蓝牙4.1技术中,就允许设备同时充当“Bluetooth Smart” 和“Bluetooth Smart Ready”,也就是说用户可以把多款设备连接到一个蓝牙设备上了。

  我们继续举例子说明,想像一下,你的智能手表可以在接收从智能手环上收集来的信息的同时,又能作为一个输出设备,显示来自智能手机上的邮件、短信,很美好的一件事不是吗。那么,蓝牙4.1就能让你的智能手表、 Google Glass等设备摇身一变,成为真正的信息中心。

支持IPv6

  此外,可穿戴设备上网不易的问题,也可以通过蓝牙4.1来解决,因为,新标准加入了对IPv6专用通道联机的支持。举例来说,如果有蓝牙设备无法上网,那么通过蓝牙4.1连接到可以上网的设备之后,该设备就可以直接利用IPv6连接网络,实现与Wi-Fi相同的功能。尽管受传输速率的限制,不过同步资料、收发邮件之类的操作还是完全可以实现的。

  这个改进的好处在于传感器、嵌入式设备只需蓝牙便可实现连接手机、互联网,相对WiFi应用更广更灵活。当然,一提到IPv6我们通常会先反应到虚无缥缈,所以蓝牙技术想要完全适应IPv6就要看时间了,同时,还要看芯片厂商如何解决蓝牙设备的IPv6兼容性。


简化设备连接

  现在,几乎所有的移动设备和笔记本终端都会装配蓝牙模块,和以前相比,用户对于蓝牙的使用也越来越多。不过,仍有大量用户觉得蓝牙用起来很麻烦,归根结底还是蓝牙在连接时步骤繁琐造成的,没错,万恶的配对。之前解决这一问题的方法是厂商在两个蓝牙设备中都加入NFC芯片,通过这种方式来简化重新配对的步骤,这本是个不错的思路,但你也知道,目前搭载NFC芯片的产品毕竟不多,而且价格偏高,相对小众。


基于此,蓝牙4.1终于进行了改进,将设备间的连接和重新连接进行了大幅修正,可以为厂商在设计时提供更多的设计权限,包括设定频段创建或保持蓝牙连接,从而提升蓝牙设备连接的灵活性。两款带有蓝牙4.1的设备之前已经成功配对过,想重新连接时只要将这两款设备靠近就能搞定了,可谓解开了不少用户的心结:以后开车接电话,戴上蓝牙耳机,开机就OK了。

降低与LTE网络间的干扰

  在移动通信领域,4G LTE已然成为一个不可逆转的全球发展趋势。而蓝牙4.1也专门针对LTE网络进行了优化,确保可以与其信号“和平共处”。到这里大家可能会觉得疑惑了,手机信号和蓝牙不是早就共存了吗?这算哪门子改进?其实说白了就是4.1优化后能更有效地规避两者之间的干扰。

  众所周知,工作在同一频率上的无线信号会相互干扰,大幅降低传输效率,相信大家都遇到过蓝牙传输中断的情况吧。现在,一旦蓝牙4.1和LTE网络同时传输数据,蓝牙4.1就会自动协调两者的传输信息,从而减少其它信号对于自身的干扰,传输速率也就有了保障。

向下兼容,无需更换芯片

  按照以往的经验,蓝牙新标准发布之后,没个一年半载是很难有产品出现的。不过,在蓝牙4.1上并不会出现这样的问题,因为4.1不仅可以向下兼容 4.0,更重要的是对现有的4.0设备来说,不需要更换芯片,只需要升级固件就可以免费升级到蓝牙4.1,享受新功能,这对用户来说无疑是个大福利。

  笔者的手机已经升级蓝牙4.1完毕,不用二次配对的改进的确是大快人心。

  附1、蓝牙的工作原理

  蓝牙通信的主从关系

  蓝牙技术规定每一对设备之间进行蓝牙通讯时,必须一个为主角色,另一为从角色,才能进行通信,通信时,必须由主端进行查找,发起配对,建链成功后,双方即可收发数据。理论上,一个蓝牙主端设备,可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯。一个具备蓝牙通讯功能的设备, 可以在两个角色间切换,平时工作在从模式,等待其它主设备来连接,需要时,转换为主模式,向其它设备发起呼叫。一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时,需要知道对方的蓝牙地址,配对密码等信息,配对完成后,可直接发起呼叫。

  蓝牙的呼叫过程

  蓝牙主端设备发起呼叫,首先是查找,找出周围处于可被查找的蓝牙设备。主端设备找到从端蓝牙设备后,与从端蓝牙设备进行配对,此时需要输入从端设备的 PIN码,也有设备不需要输入PIN码。配对完成后,从端蓝牙设备会记录主端设备的信任信息,此时主端即可向从端设备发起呼叫,已配对的设备在下次呼叫时,不再需要重新配对。已配对的设备,做为从端的蓝牙耳机也可以发起建链请求,但做数据通讯的蓝牙模块一般不发起呼叫。链路建立成功后,主从两端之间即可进行双向的数据或语音通讯。在通信状态下,主端和从端设备都可以发起断链,断开蓝牙链路。

  蓝牙一对一的串口数据传输应用

  蓝牙数据传输应用中,一对一串口数据通讯是最常见的应用之一,蓝牙设备在出厂前即提前设好两个蓝牙设备之间的配对信息,主端预存有从端设备的PIN码、地址等,两端设备加电即自动建链,透明串口传输,无需外围电路干预。一对一应用中从端设备可以设为两种类型,一是静默状态,即只能与指定的主端通信,不被别的蓝牙设备查找;二是开发状态,既可被指定主端查找,也可以被别的蓝牙设备查找建链。

  声明:

  以上引自百度百科“蓝牙”词条中对于“蓝牙工作原理”的描述。

  附2、蓝牙简史

  蓝牙最初由爱立信创制(1994年开始研发),后来由蓝牙技术联盟订定技术标准。这个无线技术的名称取自古代丹麦维京国王Harald Blatand(哈拉尔蓝牙,Blatand在英文里的意思就是Bluetooth)的名字,直接翻译成中文,便是“蓝牙”。

  1998年 蓝牙推出0.7版,这是蓝牙的首个版本,支持Baseband与LMP通讯协定两部分

  1999年 这是蓝牙发展历史上的重要一年。在这一年蓝牙技术联盟的前身特别兴趣小组(SIG)成立。在同年蓝牙先后发布了0.8版、0.9版、1.0 Draft版以及1.0a版,特别是7月26日发布的1.0a,确定使用2.4GHz频谱,最高资料传输速度1Mbps,同时开始了大规模宣传。不过在当时蓝牙并未得到广泛的应用,蓝牙装置的价格也非常的昂贵

  2001年 蓝牙1.1为首个正式商用的版本,因是早期设计,容易受到同频率之产品所干扰下影响通讯质量

  2003年 蓝牙1.2推出,为了解决容易受干扰的问题,加上了(改善Software)抗干扰跳频功能

  2004年 蓝牙2.0推出,它实际上就是1.2版的升级版,传输速率大幅提升的同时,开始支持双工模式—即一面作语音通讯,同时也可以传输数据。从这个版本开始,蓝牙得到了广泛的应用

  2007年 蓝牙2.1发布,对存在的问题进行了改进,包括改善配对流程、降低功耗等

  2009年 蓝牙3.0正式发布,采用了全新的交替射频技术,并取消了UMB应用

  2010年 三位一体的蓝牙4.0发布,包括传统蓝牙、低功耗蓝牙和高速蓝牙技术,这三个规格可以组合或者单独使用。

留下评论