我們可能每天都在使用藍(lán)牙，無論是將耳機(jī)與智能手機(jī)同步，還是將一些文件從一臺(tái)設(shè)備傳輸?shù)搅硪慌_(tái)設(shè)備。但藍(lán)牙到底是什么？其是如何工作的呢？本文將分解這項(xiàng)技術(shù)背后的一些重要理念，以便大家能更多地了解藍(lán)牙。

什么是藍(lán)牙?

用最簡單的方式解釋一下，藍(lán)牙是一種使用無線電波在設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的無線通信標(biāo)準(zhǔn)。有許多無線通信標(biāo)準(zhǔn)都使用相同的技術(shù)，那么藍(lán)牙有什么不同呢?與其他形式的無線電通信不同，藍(lán)牙電波不會(huì)傳播很遠(yuǎn)，并且會(huì)不斷切換頻率。

藍(lán)牙使用的恒定頻率切換稱為跳頻擴(kuò)頻。這項(xiàng)技術(shù)使藍(lán)牙高度安全，因?yàn)樾盘?hào)具有抗干擾，很難被第三方截獲，也很難被干擾。此外，其可以與傳統(tǒng)信號(hào)共存而不受兩者干擾。在歷史上，這項(xiàng)技術(shù)是由一些不同的人發(fā)明的，但一個(gè)顯著的貢獻(xiàn)來自20世紀(jì)40年代的好萊塢女演員HedyLamarr和作曲家GeorgeAntheil。

我們只能在短距離內(nèi)使用藍(lán)牙，最新的版本可以達(dá)到240米(800英尺)的范圍。墻壁、天花板和其他障礙物會(huì)進(jìn)一步縮短這個(gè)范圍。但這也是藍(lán)牙的吸引力之一，因?yàn)樵S多設(shè)備可以就近存在，且彼此之間可能不會(huì)發(fā)生沖突。

誰發(fā)明了藍(lán)牙?

藍(lán)牙的基礎(chǔ)可以追溯到1989年瑞典電信公司Ericsson。NilsRydbeck和JohanUllman委托工程師JaapHaartsen和SvenMattissson發(fā)明一種連接計(jì)算機(jī)和無線耳機(jī)的方法，該公司希望將其引入市場。

這些設(shè)計(jì)師最初創(chuàng)建藍(lán)牙是為了取代1960年早期的RS-232通信電纜標(biāo)準(zhǔn)。在1994年到1997年之間，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了該概念的可行實(shí)施方案。到1998年，藍(lán)牙特別興趣小組(SIG)成立，最初由Ericsson、Intel、Nokia、Toshiba和IBM.組成。然而，盡管有這項(xiàng)早期工作，但第一款支持藍(lán)牙的消費(fèi)類設(shè)備是2001年的EricssonT39手機(jī)。

“藍(lán)牙”這個(gè)名字來自Intel的Jim Kardach，其是SIG最初的成員之一。 Jim與SvenMattisson談?wù)撍箍暗募{維亞歷史，包括Frans G.Bengtsson的小說《長船》，這是關(guān)于維京人和10世紀(jì)丹麥國Harald Bluetooth的故事。Jim在GwynJones的《維京史》一書中看到了Harald Bluetooth的符文石，并以此為基礎(chǔ)提出了名稱和徽標(biāo)。Kardach之所以選擇這個(gè)名字，是因?yàn)樗{(lán)牙將設(shè)備聯(lián)合起來，就像Harald Bluetooth將丹麥王國聯(lián)合起來一樣。該標(biāo)志是兩個(gè)符文的組合，代表Harald Bluetooth的首字母。

藍(lán)牙是如何工作的?

如前所述，藍(lán)牙使用無線電波。其工作在2.402-2.480GHz范圍內(nèi)，該范圍內(nèi)存在Wi-Fi和其他標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙有效地允許設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)小網(wǎng)絡(luò)，稱為piconet。一臺(tái)設(shè)備是“中央”設(shè)備，其他的是“外圍”設(shè)備，這八臺(tái)設(shè)備能夠同時(shí)交互——即一個(gè)中央設(shè)備和七個(gè)外圍設(shè)備。

中央設(shè)備協(xié)調(diào)一切，可以向任何外圍設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，或請求發(fā)送數(shù)據(jù)。外圍設(shè)備只能與中央設(shè)備通信，不能相互通信。舉個(gè)簡單的例子，考慮一副與智能手機(jī)同步的耳機(jī)。手機(jī)是中央設(shè)備，耳機(jī)是外圍設(shè)備。

每個(gè)藍(lán)牙設(shè)備都有一個(gè)48位地址。但是，通常不會(huì)看到這種情況。相反可能會(huì)看到人類可讀的設(shè)備名稱，如“Jake’siPhone”或“Sony WH-1000XM5”。

要使兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備相互通信，必須將它們進(jìn)行配對。如果之前沒有連接過兩臺(tái)設(shè)備，那么配對涉及多個(gè)步驟:

查詢:兩臺(tái)設(shè)備需要相互發(fā)現(xiàn)。一臺(tái)設(shè)備發(fā)出請求，另一臺(tái)設(shè)備監(jiān)聽請求。它們互相發(fā)送自己的地址和姓名，以及一些附加信息。例如，從耳機(jī)盒中取出一副真正的無線耳機(jī)，將之置于配對模式。之后，可以在手機(jī)的藍(lán)牙設(shè)備列表中找到耳機(jī)。 尋呼:設(shè)備將開始形成連接的過程。它們將交換更多的信息，之后將完成這一過程。 連接:完成查詢和尋呼步驟后，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。以耳塞為例，現(xiàn)在可以通過手機(jī)聆聽音樂。

整個(gè)過程只需要發(fā)生一次。在那之后，這些設(shè)備將互相記住，并在進(jìn)入范圍后自動(dòng)連接?？梢宰龅竭@一點(diǎn)的設(shè)備稱為配對設(shè)備。

這些設(shè)備可能需要一個(gè)身份驗(yàn)證步驟，以防止不必要的連接建立。這就是為什么在同步兩個(gè)新設(shè)備時(shí)，會(huì)看到輸入PIN或批準(zhǔn)配對請求的提示。

一旦完成，同步設(shè)備就可以發(fā)送和接收許多數(shù)據(jù)類型。根據(jù)數(shù)據(jù)類型，有幾種方法可以做到這一點(diǎn)。多年來，藍(lán)牙經(jīng)歷了新的版本、更新、標(biāo)準(zhǔn)和增強(qiáng)，從藍(lán)牙1到現(xiàn)今的藍(lán)牙5版本都有引入。

藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的解釋

如今的藍(lán)牙，將無線控制器連接到游戲機(jī)和電腦，將耳機(jī)連接到智能手機(jī)等等。盡管在創(chuàng)建藍(lán)牙時(shí)，人們的想法是用在電話耳機(jī)上，但這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在各種各樣的設(shè)備上得到了應(yīng)用。我們目前處于藍(lán)牙5時(shí)代，許多藍(lán)牙4設(shè)備至今仍在使用。

音頻似乎是藍(lán)牙的自然延伸。畢竟，創(chuàng)建其的工程師們考慮的是手機(jī)耳機(jī)。但這種實(shí)現(xiàn)只考慮了實(shí)現(xiàn)可理解的通話質(zhì)量，而不是人們享受的全方位音樂。這就是藍(lán)牙音頻編解碼器發(fā)揮作用的地方。最終，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)默認(rèn)包含了SBC藍(lán)牙編解碼器，但它以不能提供最好的音頻質(zhì)量而聞名。因此，專有編解碼器填補(bǔ)了這一空白，包括aptX，Sony LDAC和Samsung的可擴(kuò)展音頻編解碼器。在藍(lán)牙5.0中，我們獲得了LC3編解碼器和LE音頻，這將帶來許多增強(qiáng)功能。

隨著2020年藍(lán)牙5.2版本的推出，LC3編解碼器和LE Audio出現(xiàn)了。后者在助聽器、高清語音通話等方面看起來很有前景。LE代表低能耗，且已經(jīng)是藍(lán)牙4的一部分，但藍(lán)牙5做了許多改進(jìn)。其在技術(shù)上是一個(gè)不同的標(biāo)準(zhǔn)，但許多設(shè)備可以支持經(jīng)典藍(lán)牙和LE。低功耗藍(lán)牙允許在沒有固定的中央設(shè)備和外圍設(shè)備的情況下創(chuàng)建piconet。還可以進(jìn)行網(wǎng)格和廣播，以及檢測設(shè)備的位置和其移動(dòng)方式

簡單地說，LE是用于附帶通信，如健身追蹤器和智能家居設(shè)備，而Classic是用于持續(xù)通信，如耳機(jī)。但LEAudio稍微彌補(bǔ)了這一差距，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的通話，而無需太多功率。廣播功能本質(zhì)上允許藍(lán)牙5LE設(shè)備像公共廣播系統(tǒng)一樣工作，這可能有助于快速向大量人群發(fā)布公告。

LC3編解碼器也有很多好處。其耗電更少，因此設(shè)備可以做得更小，使用時(shí)間更長。根據(jù)初步數(shù)據(jù)，其音頻質(zhì)量也比SBC好得多。就像SBC編解碼器一樣，其是默認(rèn)提供的，因此各種設(shè)備都可能包含。

如今，我們可以在手機(jī)、筆記本電腦、耳機(jī)、智能家居設(shè)備和許多其他東西中找到藍(lán)牙。從最初的實(shí)現(xiàn)到現(xiàn)在，該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)走過了很長一段路，且看起來其將在許多新設(shè)備中存在很長一段時(shí)間。