三防平板瑞典的愛立信公司首先構(gòu)想以無線電波來連接計算機(jī)與電話等各種周邊裝置,建立一套室內(nèi)的短距離無線通信的開放標(biāo)準(zhǔn),并以中世紀(jì)丹麥國王Harold的外號“藍(lán)牙”(Bluetooth)來命名。1998年愛立信、諾基亞、英特爾、東芝和 IBM 公司共同發(fā)表聲明組成一個特別利益集團(tuán)小組(Special Interest Group,SIG),共同推動藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展。
三防平板藍(lán)牙協(xié)議是一個新的無線連接全球標(biāo)準(zhǔn),建立在低成本、短距離的無線射頻連接上。藍(lán)牙協(xié)議所使用的頻帶是全球通用的,如果配備藍(lán)牙協(xié)議的兩個設(shè)備之間的距離在10 m以內(nèi),則可以建立連接。由于藍(lán)牙協(xié)議使用基于無線射頻的連接,不需要實(shí)際連接就能通信。例如,掌上電腦可以向隔壁房間的打印機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù);微波爐也可以向智能手機(jī)發(fā)送一個信息,告訴用戶飯已準(zhǔn)備好。目前,藍(lán)牙協(xié)議已成為眾多的移動電話、PC、掌上電腦,以及其他種類繁多的電子設(shè)備的通信標(biāo)準(zhǔn)。三防平板藍(lán)牙無線通信技術(shù)主要有如下特點(diǎn)。
(1)適用設(shè)備多。藍(lán)牙技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是使眾多電子設(shè)備和計算機(jī)設(shè)備不需要電纜就能進(jìn)行連接通信。例如,三防平板將藍(lán)牙技術(shù)引入移動電話和筆記本電腦中,就可以去掉連接電纜而通過無線射頻進(jìn)行通信。例如,打印機(jī)、平板電腦、PC、傳真機(jī)、鍵盤、游戲手柄及手機(jī)等其他的數(shù)字設(shè)備都可以成為藍(lán)牙系統(tǒng)的一部分。
(2)工作頻段全球通用。工作在2.4 GHz的ISM(Industry Science Medicine)頻段,該頻段用戶不必經(jīng)過任何組織機(jī)構(gòu)允許,就可以在世界范圍內(nèi)自由使用。這樣可以消除國界的障礙,有效地避免無線通信領(lǐng)域的頻段申請問題。
(3)使用方便。藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范中采用了一種“Plonk and Play”的概念,該技術(shù)類似于計算機(jī)系統(tǒng)的“即插即用”。在使用藍(lán)牙時,用戶不必再學(xué)習(xí)如何安裝和設(shè)置,嵌入藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備一旦搜尋到另一個藍(lán)牙設(shè)備,在允許的情況下可以立刻建立聯(lián)系,利用相關(guān)的控制軟件即可傳輸數(shù)據(jù),無須用戶干預(yù)。
(4)安全加密、抗干擾能力強(qiáng)。ISM頻帶是對所有無線電系統(tǒng)都開放的頻帶,因此使用其中的某個頻帶都會遇到不可預(yù)測的干擾源,如某些家電、無繩電話、微波爐等。為了避免干擾,藍(lán)牙技術(shù)特別設(shè)計了快速確認(rèn)和跳頻方案,每隔一段時間就從一個頻率跳到另一個頻率,不斷搜尋干擾比較小的信道。在無線電環(huán)境非常嘈雜的情況下,藍(lán)牙技術(shù)的優(yōu)勢極為明顯。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的有效傳輸距離為10 m,通過增加放大器可將傳輸距離增加到100 m。
(5)兼容性好。由于藍(lán)牙技術(shù)獨(dú)立于操作系統(tǒng),所以在各種操作系統(tǒng)中均有良好的兼容特性。目前,主流的各種操作系統(tǒng),以及各個發(fā)行版本的Linux操作系統(tǒng)等都提供了對藍(lán)牙技術(shù)的完整支持。
(6)尺寸小、功耗低。所有的技術(shù)和軟件集成在芯片內(nèi)部,從而可以集成到各種小型的設(shè)備中,如蜂窩電話、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)及各種家用電器,與集成的設(shè)備相比可忽略其功耗和成本。目前,三防平板大部分廠商已經(jīng)將藍(lán)牙技術(shù)與Wi-Fi技術(shù)整合到同一個芯片的內(nèi)部,進(jìn)一步減小了系統(tǒng)的體積和功耗,已經(jīng)在筆記本電腦和手機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。
(7)多路方向鏈接。藍(lán)牙無線收發(fā)器的連接距離可達(dá)10 m,不限制在直線范圍內(nèi)。甚至,設(shè)備不在同一房間內(nèi)也能相互連接,而且可以連接多個設(shè)備(最多可達(dá)7個),這就可以把用戶身邊的設(shè)備連接起來,形成一個個域網(wǎng),在個人數(shù)字設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
(8)藍(lán)牙芯片是藍(lán)牙系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。1999年年底,朗訊公司宣布了它的第一個藍(lán)牙集成芯片W7020,該產(chǎn)品由一個單芯片無線發(fā)送子系統(tǒng)、一個基帶控制器和藍(lán)牙協(xié)議軟件組成,藍(lán)牙系統(tǒng)模塊如圖6-34所示。
圖1 藍(lán)牙系統(tǒng)模塊
隨著三防平板手機(jī)、筆記本電腦等移動通信設(shè)備的迅速發(fā)展,藍(lán)牙設(shè)備和藍(lán)牙通信技術(shù)的版本也不斷地得到迅猛的發(fā)展。藍(lán)牙通信技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了六個主要版本,分別是V1.1、V1.2、V2.0、V2.1、V3.0和V4.0版。2010年4月頒布的藍(lán)牙V4.0標(biāo)準(zhǔn)在電池續(xù)航時間、節(jié)能和設(shè)備種類等多方面做出了改進(jìn),使得藍(lán)牙通信成為一種擁有低成本、跨廠商互操作性、低延遲性(3 ms)、超長距離(100 m以上)、AES-128加密等諸多優(yōu)良特性的無線通信方式。另外三防平板藍(lán)牙V4.0依舊向下兼容,包含經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范和最高速率為24 Mbps的藍(lán)牙高速技術(shù)規(guī)范。
三防平板藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的基本單元是微微網(wǎng),微微網(wǎng)由主設(shè)備單元和從設(shè)備單元構(gòu)成。藍(lán)牙組網(wǎng)技術(shù)屬于無線連接的自組網(wǎng)技術(shù),它免去了通常網(wǎng)絡(luò)連接所需要的電纜插拔和軟/硬件系統(tǒng)同步配置操作,給用戶帶來了極大的方便。
在藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)中,所有的設(shè)備都是對等的,每個設(shè)備通過自身唯一的48位地址來標(biāo)識,可以通過程序或用戶的干預(yù)將其中某個設(shè)備指定為主設(shè)備,主設(shè)備可以連接多個從設(shè)備形成一個微微網(wǎng)。同時,藍(lán)牙設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸也支持點(diǎn)對點(diǎn)通信方式。硬幣大小的基于USB的藍(lán)牙收發(fā)器和藍(lán)牙耳機(jī)如圖6-35所示。
圖2 基于USB的藍(lán)牙收發(fā)器和藍(lán)牙耳機(jī)
三防平板藍(lán)牙V4.0將三種規(guī)格集于一體,包括傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速技術(shù)和低耗能技術(shù),使用一粒紐扣電池甚至可連續(xù)工作數(shù)年之久。
藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟于2016年推出了最新一代藍(lán)牙技術(shù)“Bluetooth 5”,其目標(biāo)鎖定在智能家居、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、音訊等三大應(yīng)用,大幅提升了傳輸距離、速率及廣播信息負(fù)載量,可以在更遠(yuǎn)的傳輸距離提供穩(wěn)定、可靠的物聯(lián)網(wǎng)連接,適合整戶家庭、整棟建筑,以及戶外的各種使用情境,可實(shí)現(xiàn)的互連互通的物聯(lián)網(wǎng)世界。