蓝灯亮起，您已连接到蓝牙的魔力！ 但是它是如何工作的呢？
蓝牙是一个 无线 使设备能够在短距离内通信的技术标准（ISM 频段中的 UHF 无线电波从 2.4 到 2.485 GHz) 建立个域网 (PAN)。 它广泛用于耳机和扬声器等移动设备，赋予通信能力并实现广泛的应用。
让我们来看看这个惊人的无线标准背后的历史和技术。
了解蓝牙技术
什么是蓝牙？
蓝牙是一种无线技术标准，它使设备能够在短距离内相互通信，从而构建个人区域网络 (PAN)。 它广泛用于固定和移动设备之间的数据交换，使它们能够进行通信并实现广泛的应用。 蓝牙技术使用无线电波 频率 2.4 GHz 频段，这是为工业、科学和医疗 (ISM) 应用保留的有限频率范围。
蓝牙如何工作？
蓝牙技术涉及使用无线电波在设备之间无线发送和接收数据。 该技术使用稳定的数据流，通过空气无形地传输。 蓝牙设备的典型范围约为 30 英尺，但会因设备和环境而异。
当两个支持蓝牙的设备进入彼此的范围内时，它们会自动识别并相互选择，这个过程称为配对。 配对后，设备可以完全无线地相互通信。
蓝牙有什么好处？
蓝牙技术具有多种优势，包括：
- 简单性：蓝牙技术易于使用，使设备无需电线或电缆即可相互通信。
- 便携性：蓝牙技术专为便携式设备之间的无线通信而设计，非常适合在旅行时使用。
- 安全：蓝牙技术使驾驶员能够免提使用手机通话，从而使驾驶更加安全。
- 方便：蓝牙技术使用户无需任何电线或电缆即可从数码相机下载照片或将鼠标连接到平板电脑。
- 同时连接：蓝牙技术使多个设备能够同时相互连接，从而可以在使用键盘和鼠标的同时使用耳机听音乐。
词源
斯堪的纳维亚古挪威语绰号的英语化版本
“蓝牙”一词是斯堪的纳维亚古挪威语绰号“Blátǫnn”的英语化版本，意思是“蓝牙”。 这个名字是由从事蓝牙技术开发的前英特尔工程师 Jim Kardach 选择的。 Kardach 选择这个名称是为了暗示蓝牙技术同样将不同的设备联合起来，就像 10 世纪哈拉尔国王将丹麦部落联合成一个王国一样。
从疯狂的朴素想法到普遍使用
“蓝牙”这个名字并不是自然演变的结果，而是一系列导致品牌建立的偶然事件。 根据 Kardach 的说法，在一次采访中，当他想出以他的名字命名这项技术的想法时，他正在观看一部关于 Harald Bluetooth 的历史频道纪录片。 这个名字是在 URL 很短的时候推出的，联合创始人罗伯特承认“蓝牙”有点不错。
从 Googol 到蓝牙：缺少一个完美的名字
蓝牙的创始人最初提出了“PAN”（Personal Area Networking）这个名字，但它缺少了一个特定的环。 他们还考虑了数学术语“googol”，即数字 100 后跟 XNUMX 个零，但它被认为太大且难以想象。 Bluetooth SIG 的现任首席执行官 Mark Powell 认为“蓝牙”是一个完美的名字，因为它反映了该技术巨大的索引和个人网络功能。
卡住的意外拼写错误
由于缺少可用的 URL，“Bluetooth”这个名称几乎拼写为“Bluetoo”，但拼写更改为“Bluetooth”以提供更常见的拼写。 这个拼写也是对丹麦国王名字 Harald Blåtand 的致敬，他的姓氏意为“蓝牙”。 拼写错误是语言魔法的结果，它抹杀了原来的名字，并产生了一个朗朗上口且易于记忆的新名字。 结果，意外的拼写错误成为了这项技术的正式名称。
蓝牙的历史
寻求无线连接
蓝牙的历史可以追溯到几千年前，但对无线连接的探索始于 1990 年代后期。 1994 年，瑞典电信公司爱立信启动了一个项目，旨在为个人基站 (PBA) 指定无线模块。 据时任瑞典爱立信移动公司 CTO 的 Johan Ullman 介绍，该项目被称为“蓝牙”，以丹麦和挪威已故国王 Harald Gormsson 的名字命名，Harald Gormsson 以团结人民的能力而闻名。
蓝牙的诞生
1996年，当时在爱立信工作的荷兰人Jaap Haartsen受命带领一个工程师团队研究无线连接的可行性。 该团队得出结论，手机有可能在足够功耗的情况下实现足够高的数据速率。 合乎逻辑的步骤是在各自的市场上为笔记本电脑和手机实现同样的目标。
1998 年，行业开放，允许最大程度的协作和发明集成，爱立信、IBM、英特尔、诺基亚和东芝成为蓝牙技术联盟 (SIG) 的签约方，共有 5 项专利公开。
今天的蓝牙
今天，蓝牙技术推动无线行业向前发展，能够无缝地无线连接设备。 最大功耗低，适用于各种设备。 将蓝牙技术整合到笔记本电脑和手机中开辟了新的市场，并且该行业继续允许最大程度的协作和发明集成。
截至 2021 年，与蓝牙技术相关的专利已超过 30,000 项，Bluetooth SIG 不断修订和更新技术以满足消费电子市场的需求。
蓝牙连接：安全与否？
蓝牙安全：好与坏
蓝牙技术彻底改变了我们连接设备的方式。 它使我们能够无线交换数据，而无需电缆或直接连接。 这项发明让我们的日常活动变得极为方便，但它也带来了可怕的一面——不法分子拦截我们的蓝牙信号的危险。
你可以用蓝牙做什么？
无线连接设备
蓝牙技术让您可以无线连接不同的设备，不再需要电缆和电线。 这意味着您可以体验更加无缝和便捷的设备连接方式。 一些可以通过蓝牙连接的设备包括：
- Smartphones
- 计算机
- 打印机
- 小鼠
- 键盘
- 头戴式耳机
- 讲师讯息
- 相机
传输资料
蓝牙技术还允许您在设备之间无线传输数据。 这意味着您可以快速轻松地共享文档、照片和其他文件，而无需电缆或互联网连接。 您可以使用蓝牙进行数据传输的一些方法包括：
- 将手机与电脑配对以传输文件
- 将相机连接到手机以立即分享照片
- 将您的智能手表连接到您的手机以接收通知和控制您的设备
改善您的生活方式
Bluetooth 技术使您可以通过多种方式更轻松地改善您的生活方式。 例如：
- 健康和健身应用程序可以使用蓝牙来跟踪您的锻炼和健康数据，让您更好地了解自己的整体健康状况。
- 智能家居设备可以通过蓝牙控制，让您可以通过手机控制灯光、恒温器和其他设备。
- 支持蓝牙的助听器可以直接从您的手机传输音频，从而改善您的聆听体验。
保持控制
蓝牙技术还允许您以多种方式保持对设备的控制。 例如：
- 您可以使用蓝牙远程控制相机的快门，让您可以从远处拍照。
- 您可以使用蓝牙控制电视，无需从沙发上站起来即可调节音量和切换频道。
- 您可以使用蓝牙来控制您的汽车音响，让您无需触摸您的设备即可从您的手机流式传输音乐。
总的来说，蓝牙技术是一种多功能且有用的工具，可以通过多种方式改善我们的生活。 无论您是想连接设备、传输数据还是保持对设备的控制，蓝牙都提供了一个很好的解决方案。
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频率和频谱
蓝牙在未经许可的 2.4 GHz 频段中运行，该频段也被包括 Zigbee 和 Wi-Fi 在内的其他无线技术共享。 该频段被划分为 79 个指定信道，每个信道的带宽为 1 MHz。 蓝牙使用扩频跳频技术，将可用频率划分为 1 MHz 信道，并执行自适应跳频 (AFH) 以避免来自在同一频段运行的其他设备的干扰。 蓝牙还使用高斯频移键控 (GFSK) 作为其调制方案，它是正交相移键控 (QPSK) 和频移键控 (FSK) 的组合，据说可以提供瞬时频移。
配对与连接
要在两个设备之间建立蓝牙连接，必须先将它们配对。 配对涉及在设备之间交换称为链接密钥的唯一标识符。 此链接密钥用于加密设备之间传输的数据。 配对可以由任一设备发起，但一个设备必须作为发起者，另一个作为响应者。 配对后，设备可以建立连接并形成微微网，一次最多可包含七个活动设备。 发起者随后可以发起与其他设备的连接，形成一个分散网。
数据传输和模式
蓝牙可以通过三种模式传输数据：语音、数据和广播。 语音模式用于设备之间传输音频，例如使用蓝牙耳机拨打电话时。 数据模式用于在设备之间传输文件或其他数据。 广播模式用于向范围内的所有设备发送数据。 蓝牙根据正在传输的数据类型在这些模式之间快速切换。 蓝牙还提供前向纠错 (FEC) 以提高数据可靠性。
行为和模糊
蓝牙设备应该只在必要时监听和接收数据，以减轻网络负担。 但是，蓝牙设备的行为可能有些模糊，并且可能因设备及其实现而异。 阅读有关蓝牙实现的教程可能有助于澄清一些含糊之处。 蓝牙是一种临时技术，这意味着它不需要一个集中的实体来运行。 蓝牙设备可以直接相互联系，无需交换机或路由器。
蓝牙的规格和功能
互操作性和兼容性
- 蓝牙遵循由蓝牙技术联盟 (SIG) 制定的一组技术规范，以确保不同设备之间的互操作性。
- 蓝牙是向后兼容的，这意味着较新版本的蓝牙可以与较旧版本的蓝牙一起使用。
- 随着时间的推移，蓝牙经历了多次更新和增强，当前版本为蓝牙 5.2。
- 蓝牙提供了一个通用配置文件，允许设备共享数据和功能，包括收听音频、监控健康状况和运行应用程序的能力。
网状网络和双模式
- 蓝牙有一个单独的网状网络配置文件，允许设备共存并在更大的区域提供可靠的连接。
- 蓝牙双模式为设备提供了一种同时运行经典蓝牙和低功耗蓝牙 (BLE) 的方式，从而提供更好的连接性和可靠性。
- BLE 是蓝牙的改进版本，提供基本的数据传输功能，消费者更容易连接。
安全和广告
- 蓝牙有一个由美国国家标准技术研究院 (NIST) 制定的指南，以确保蓝牙连接的安全性。
- 蓝牙使用一种称为广告的技术来允许设备相互发现和连接。
- 蓝牙已弃用一些较旧的功能，这些功能可能会影响将来取消对这些功能的支持。
总的来说，蓝牙是一种广泛使用的无线技术，随着时间的推移经历了许多更新和增强，以提供更好的功能和可靠性。 凭借其广泛的功能和规格，蓝牙继续成为许多从业者和消费者的热门选择。
蓝牙技术的技术细节
蓝牙架构
蓝牙架构由蓝牙 SIG（特殊兴趣小组）定义的核心和 ITU（国际电信联盟）采用的电话替代品组成。 核心架构由管理普遍支持的服务的堆栈组成，而电话替代管理命令的建立、协商和状态。
蓝牙硬件
蓝牙硬件是使用 RF CMOS（互补金属氧化物半导体）集成电路。 蓝牙硬件的主要接口是射频接口和基带接口。
蓝牙服务
蓝牙服务包含在蓝牙堆栈中，基本上是在设备之间发送的一组 PDU（协议数据单元）。 支持以下服务：
- 服务发现
- 连接建立
- 连接协商
- 数据传输
- 命令状态
蓝牙相容性
蓝牙技术广泛用于个人区域网络，允许设备在有限距离内进行无线通信。 蓝牙设备遵循一组规范和功能以确保兼容性，包括使用唯一的 MAC（媒体访问控制）地址和运行蓝牙堆栈的能力。 蓝牙还支持异步数据传输并使用 ARQ 和 FEC 处理纠错。
与蓝牙连接
配对设备
使用蓝牙连接设备是一种独特而简单的无线连接设备的方法。 配对设备涉及注册和链接两个支持蓝牙的设备，例如智能手机和笔记本电脑，以在没有任何电线的情况下交换数据。 配对设备的方法如下：
- 在两台设备上打开蓝牙。
- 在一台设备上，从出现的可用设备列表中选择另一台设备。
- 点击“配对”或“连接”按钮。
- 在设备之间交换一些代码以确保它们是正确的。
- 该代码有助于确保设备是正确的设备，而不是其他人的设备。
- 配对设备的过程可能因您使用的设备而异。 例如，将 iPad 与蓝牙扬声器配对可能涉及与将智能手机与笔记本电脑配对不同的过程。
安全注意事项
蓝牙技术相当安全，可以防止随意窃听。 向无线电频率的转移阻碍了对正在传输的数据的轻松访问。 但是，蓝牙技术确实存在一些安全风险，使用时务必牢记安全。 以下是一些安全注意事项：
- 将蓝牙活动限制在特定类型的设备上，并限制允许的活动类型。
- 参与允许的活动，避免不允许的活动。
- 请注意可能会试图未经授权访问您的设备的黑客。
- 不使用时禁用蓝牙。
- 始终使用最新版本的蓝牙，它提供改进的带宽和安全功能。
- 请注意网络共享的风险，网络共享允许您与其他设备共享您设备的互联网连接。
- 如果未知设备出现在可用设备列表中，则在公共区域配对设备可能会带来风险。
- 蓝牙技术可用于为 Amazon Echo 或 Google Home 等智能设备供电，这些设备是便携式的，专为在旅途中使用而设计，例如在海滩上。
差异
蓝牙与射频
好吧，大家聚在一起，让我们来谈谈蓝牙和射频之间的区别。 现在，我知道你在想什么，“那些到底是什么？” 好吧，让我告诉你，它们都是无线连接电子设备的方式，但它们有一些很大的区别。
首先，让我们谈谈带宽。 RF 或无线电频率具有比蓝牙更宽的带宽。 把它想象成一条高速公路，RF 就像一条 10 车道的高速公路，而蓝牙就像一条单车道的公路。 这意味着 RF 可以一次处理更多数据，这非常适合流式传输视频或音乐。
但问题是，RF 需要比蓝牙更多的功率才能运行。 这就像悍马和普锐斯之间的区别。 射频是耗油量大的悍马，而蓝牙是环保的普锐斯。 蓝牙运行所需的电力更少，这意味着它可以集成到耳塞或智能手表等更小的设备中。
现在让我们谈谈它们是如何连接的。 射频使用电磁场传输数据，而蓝牙使用无线电波。 这就像魔法咒语和无线电广播之间的区别。 RF 需要专用发射器才能工作，而蓝牙可以直接连接到您的设备。
但现在还不要将 RF 排除在外，它还有一个妙招。 RF 可以使用红外 (IR) 技术连接设备，这意味着它不需要专用的发射器。 这就像设备之间的秘密握手。
最后，让我们谈谈尺寸。 蓝牙的芯片尺寸小于射频，这意味着它可以集成到更小的设备中。 这就像巨型SUV和紧凑型轿车之间的区别。 蓝牙可用于微型耳塞，而射频更适用于扬声器等大型设备。
伙计们，这就是蓝牙和射频之间的区别。 请记住，RF 就像悍马，而蓝牙就像普锐斯。 做出明智的选择。
结论
因此，蓝牙是一种无线技术标准，使设备能够在短距离内相互通信。
它非常适合个人区域网络，您可以使用它让您的生活更轻松。 所以不要害怕探索它提供的所有可能性。
我是 Joost Nusselder，Neaera 的创始人，也是一名内容营销人员，父亲，我热爱以吉他为核心尝试新设备，并与我的团队一起，自 2020 年以来一直在撰写深度博客文章帮助忠实的读者获得录音和吉他技巧。
