無線通信基本原理「無線通訊技術傳輸」

相信大家對藍牙肯定不會陌生，但藍牙是怎麼來的？為什麼叫藍牙不叫黃牙呢？它是如何發展至今？以及它與物聯網未來的發展趨勢是什麼，今天我們一起來深度地聊一聊。藍牙無處不在：揚聲器、無線耳機、汽車、可穿戴設備、醫療設備、甚至鞋子!

1996年，愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾公司計劃成立一個行業協會，共同開發一種短距離無線連接技術。開發小組希望這項無線通信技術能像藍牙王一樣，將不同工業領域的工作協調、統一起來。因此，這項技術就命名為藍牙。而藍牙的標誌正是古代北歐文字 ᚼ和 ᛒ的組合，也就是藍牙王Harald Blåtand的首字母HB的合寫。關於這個名字的來歷有諸多版本，一種傳說是因為這位國王很喜歡吃藍莓，導致牙齒都被染藍了;也有史學家推測，是國王的某顆牙齒壞死了，在外觀上看起來是藍色的。

說到藍牙，很多人都會想到WIFI，那麼既然有WIFI了，為什麼還要用藍牙呢？那是因為功耗和輻射是WiFi的硬傷，WiFi協議是為了高速通信設計的，設計出來的協議很複雜，耗電量很高。我們都知道大部分WiFi設備是插電的，而且為了高速傳輸，設備的CPU功率也很高。其次是輻射。手機的輻射是瓦級的，WiFi是100毫瓦級的，而藍牙是毫瓦級的，甚至更低。

在 2010 以或以前，藍牙成為大部分市售電腦和手機的必然配備，但藍牙的的功耗一直沒有明顯的改善，不少人的藍牙 3.0 設備一直長期關閉，導致藍牙的使用場景一直都受嚴重的限制，也使其發展一直未被重視。

直至 2010 年以後，藍牙推出 4.0 版本的低功耗版本 (Bluetooth Low-energy, BLE)，能在移動設備上以低耗電方式待機，使它能長時間處於可連接狀態；它不需要像 Wi-Fi 一樣消耗大量電力、也不需要像 3G 一樣消耗大量數據，也能隨時與外部設備連接。故此，隨着 2011 年 iPhone 4s 引入藍牙 4.0，帶動了當時的手機全面引入低功耗藍牙，在掌握了智能手機與其它設備連接的鑰匙。

藍牙用得那麼廣泛，在設計物聯網產品和智能硬件產品的時候，如何選擇？

藍牙是當前最主流的、2.4G、近距離、低功耗無線通信方式之一。

經典藍牙：藍牙最初的設計意圖，是打電話放音樂。3.0版本以下的藍牙，都稱為「經典藍牙」。功耗高、傳輸數據量大、傳輸距離只有10米。

低功耗藍牙：就是BLE，通常說的藍牙4.0（及以上版本）。低功耗，數據量小，距離50米左右。

藍牙設計的時候就是為了傳聲音的，所以是近距離的音頻傳輸的不二選擇。

如共享單車鎖、藍牙智能鎖、藍牙防丟器、藍牙室內定位，是目前手機和智能硬件通信的性價比最高的手段。直線距離約50米，一節5號電池能用一年，傳輸模組成本10塊錢，遠比WIFI、4G等大數據量的通信協議更實用。

2020年1月7日，藍牙技術聯盟SIG宣布即將發佈新一代藍牙音頻技術標準—低功耗音頻LE Audio，在較早版本藍牙(4.2和更早版本)中，低功耗藍牙(BLE)的數據速率設置為固定1Mbps。在新的藍牙標準中，引入了一種數據速率為2Mbps的新模式。這種新的數據速率還提供了一些額外好處：

1. 由於在較短時間內傳輸相同數量數據，因此降低了功耗。

2. 由於減少了無線電接通時間，改善了無線共存。

除此之外，新一代的藍牙把通信距離提高至原來的四倍。這意味着BLE技術終於可用在智能家居裏面了，用戶可以通過BLE來控制家裡的智能產品，從智能燈泡到智能鎖，現在一家之中的智能設備都可以用BLE來連接。相比耗電量巨大的WiFi技術，BLE用於智能家居產品的優勢非常明顯。

在低功耗藍牙(BLE)中，設備可以運行三種主要狀態，它是廣告、掃描或連接。要連接兩個低功耗藍牙設備，一個設備必須廣告，另一個設備必須掃描，然後啟動連接。廣告本質上涉及廣告分組，這允許另一個掃描設備發現它們，經過廣告分組允許後，則掃描設備可以決定啟動連接。

在過去的幾年時間裏似乎每個人都對物聯網（IoT）有了一定的了解，並且相信這將是一個非常大的市場。然而物聯網（IoT）市場發展至今並不像很多人所期待的那樣快，尤其是在「智能家居」領域。很多因素導致了物聯網（IoT）發展緩慢，但是其中最主要的原因是該行業缺少無線通信技術標準。

當然，作為開發服務公司的我們來說有很多的選擇，決定做某種產品前我們必須先考慮每種技術的優勢和益處，比如蜂窩、WiFi、藍牙，此外還有Thread和Zigbee技術，它們都是基於IEEE 802.15.14 LowPAN技術，比如LORA、Sigfox、NB-IoT（一種蜂窩形式）和Z-wave等。如果是固定供電的、不考慮功耗的、要傳高速數據的，這些都不適合藍牙。遠距離的可以用2G、4G、NB-IOT，大數據量的可以用WIFI。