‧ 什麼是藍牙（Bluetooth）

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藍牙標誌

藍牙（Bluetooth），是一種無線個人局域網（Wireless PAN），最初由易利信創製，後來由藍牙技術聯盟訂定技術標準。這個詞的來源是10世紀丹麥和挪威國王藍牙哈拉爾（丹麥語：Harald Blåtand Gormsen），借國王的綽號「Blåtand」當名稱，直接翻譯成中文爲「藍牙」（blå＝藍，tand＝牙）。

名稱和LOGO

藍牙（Bluetooth）一詞是古北歐語 Blåtand / Blåtann 的一個英語化變體，藍牙的標誌是 （Hagall，ᚼ）和 （Bjarkan，ᛒ）的組合，也就是 Harald Blåtand 的首字母 HB 的合寫。

在2006年，藍牙技術聯盟組織已將全球中文譯名統一改採直譯為「藍牙」。

歷史

藍牙技術最初由易利信創製。技術始於易利信公司的1994方案，它是研究在行動電話和其他配件間進行低功耗、低成本無線通訊連線的方法。發明者希望為裝置間的通訊創造一組統一規則（標準化協定），以解決使用者間互不相容的移動電子裝置。1997年前易利信公司此概念接觸了行動裝置製造商，討論其專案合作發展，結果獲得支援。

 為什麼藍牙叫藍牙？

1999年5月20日，索尼易立信、國際商業機器、英特爾、諾基亞及東芝公司等業界龍頭創立「特別興趣小組」（Special Interest Group，SIG），即藍牙技術聯盟的前身，標的是開發一個成本低、效益高、可以在短距離範圍內隨意無線連線的藍牙技術標準。

這項無線技術的名稱取自古代丹麥維京國王Harald Blaatand的名字，他以統一了因宗教戰爭和領土爭議而分裂的挪威與丹麥而聞名於世，而這個名字的英文字面意義便是Harald Bluetooth。

1998年時藍牙推出0.7規格，支援Baseband與LMP（Link Manager Protocol）通訊協定兩部份。1999年推出先後0.8版，0.9版、1.0 Draft版，1.0a版、1.0B版。1.0 Draft版，完成SDP（Service Discovery Protocol）協定、TCS（Telephony Control Specification）協定。

1999年7月26日正式公布1.0版，確定使用2.4GHz頻譜，最高資料傳輸速度1Mbps，同時開始了大規模宣傳。和當時流行的紅外線技術相比，藍牙有著更高的傳輸速度，而且不需要像紅外線那樣進行介面對介面的連線，所有藍牙裝置基本上只要在有效通訊範圍內使用，就可以進行隨時連線。

當1.0規格推出以後，藍牙並未立即受到廣泛的應用，除了當時對應藍牙功能的電子裝置種類少，藍牙裝置也十分昂貴。2001年的1.1版正式列入IEEE標準，Bluetooth 1.1即為IEEE 802.15.1。同年，SIG成員公司超過2000家。過了幾年之後，採用藍牙技術的電子裝置如雨後春筍般增加，售價也大幅回落。

為了擴寬藍牙的應用層面和傳輸速度，SIG先後推出了1.2、2.0版，以及其他附加新功能，例如EDR（Enhanced Data Rate，配合2.0的技術標準，將最大傳輸速度提高到3Mbps）、A2DP（Advanced Audio Distribution Profile，一個控音軌分配技術，主要應用於立體聲耳機）、AVRCP（A/V Remote Control Profile）等。Bluetooth 2.0將傳輸率提升至2Mbps、3Mbps，遠大於1.x版的1Mbps（實際約723.2kbps）。

應用

一個藍牙耳機

• 行動電話和免持裝置之間的無線通訊，這也是最初流行的應用。
• 特定距離內電腦間的無線網路。
• 電腦與外設的無線連線，如：滑鼠、耳機、印表機等。
• 藍牙裝置之間的檔案傳輸。
• 傳統有線裝置的無線化，如：醫用器材、GPS、條形碼掃描器、交管裝置、藍芽無線麥克風收發機：具有發送端與接收端，發送端提供3-pin XLR接頭，可連接麥克風發射訊號，接收端提供3.5mm接頭/6.3mm接頭，可直接插在揚聲器或擴大機上，彼此之間使用藍芽傳輸。。
• 數個乙太網之間的無線橋架。
• 7代家用遊戲機的手柄，PS3、PSP Go、Nintendo Wii
• 依靠藍牙支援，使PC或PDA能透過手機的數據機實作撥號上網。
• 即時定位系統（RTLS），應用"節點"或"標籤"嵌入被跟蹤物品中讀卡器從標籤接收並處理無線訊號以確定物品位置。

藍牙在汽車領域的應用

目前許多汽車的車載多媒體訊息系統都支援藍牙接入功能，比如凱迪拉克XTS豪華轎車上所搭載的CUE移動互聯體驗系統的藍牙接入功能，最多可支援10組藍牙配對，包括智慧型手機、平板電腦和多媒體播放器等。車主可以透過藍牙配對，將這些便攜裝置中的訊息與CUE系統實作共享。比如，可以讀取手機中的通訊錄，透過CUE系統的人聲識別功能直接進行語音撥叫；可以讀取手機或多媒體播放器中的音樂檔案，透過CUE系統在車內音響中播放，並在CUE系統的顯示器上顯示曲目名、歌詞和專輯封面影像等。

版本

顏色	含義
紅色	舊版本
綠色	目前版本
藍色	未來版本

版本	規範發佈日期	增強功能
0.7	1998年10月19日	Baseband、LMP
0.8	1999年1月21日	HCI、L2CAP、RFCOMM
0.9	1999年4月30日	OBEX與IrDA的互通性
1.0 Draft	1999年7月5日	SDP、TCS
1.0 A	1999年7月26日	/
1.0 B	2000年10月1日	WAP應用上更具互通性
1.1	2001年2月22日	IEEE 802.15.1
1.2	2003年11月5日	列入IEEE 802.15.1a
2.0 + EDR	2004年11月9日	EDR傳輸率提升至2-3Mbps
2.1 + EDR	2007年7月26日	簡易安全配對、暫停與繼續加密、Sniff省電
3.0 + HS	2009年4月21日	交替射頻技術、取消了UMB的應用
4.0 + HS	2010年6月30日	傳統藍牙技術、高速藍牙和新的藍牙低功耗技術

最近發展

一台正在以藍牙介面與無線耳機溝通的Sony Ericsson P910i PDA手機

藍牙用於在不同的裝置之間進行無線連線，例如連線電腦和外圍裝置，如：印表機、鍵盤等，又或讓個人數位助理（PDA）與其它附近的PDA或電腦進行通訊。具備藍牙技術的手機可以連線到電腦、PDA甚至連線到免持聽筒。

事實上，根據已訂立的標準，藍牙可以支援功能更強的長距離通訊，用以構成無線區域網路。每個Bluetooth裝置可同時維護8個連線。可以將每個裝置配置為不斷向附近的裝置宣告其存在以便建立連線。另外也可以對二個裝置之間的連線進行密碼保護，以防止被其他裝置接收。

藍牙的標準是IEEE 802.15.1，藍牙協定工作在無需許可的ISM（Industrial Scientific Medical）頻段的2.45GHz。最高速度可達723.1kb/s。為了避免干擾可能使用2.45GHz的其它協定，藍牙協定將該頻段劃分成79頻道，（頻寬為1MHZ）每秒的頻道轉換可達1600次。

一隻藍牙滑鼠

格和功能

這個版本向下相容1.1版，其主要改進包括：

• 匿名方式：遮蔽裝置的硬體位址（BD_ADDR），保護用戶免受身分嗅探攻擊和跟蹤。從1.1版開始已經可以實作硬體匿名，但未被實施，因此對普通消費者來說還是沒有此功能。
• 自適應頻率跳躍（AFH,Adaptive Frequency Hopping）：透過避免使用跳躍序列中的擁擠頻率，從而改善對無線電干涉的抵抗。
• 更高的實際傳輸速度，實際測試約為24KB/S（192Kbps）左右。
• L2CAP層引入了流量控制和錯誤糾正機制

藍牙2.0介面卡的內部結構
（此產品廠商：高銳（CELL）電子）

2.0版的內容還沒有什麼明確的訊息，但易利信的研究者公布了一些內容：

• 加入了「非跳躍窄頻通道」（Non-hopping narrowband channel）。
• 因為不需要與每個裝置交換應答訊號，這種通道可以用來將各種器件的藍牙服務概要同時廣播到巨量的藍牙器件。應答訊號交換過程當前需要大約一秒。
• 即時公共運輸時刻表、基本的交通暢通性訊息和高階交通指向指示等未加密訊息可以以高速度發送給裝置。
• 更高的連線速度（實際測試速度為280KB/s=2240Kbps）
• 支援多個速度水平

藍牙2.1+EDR

藍牙核心規範2.1+EDR向下對1.2版本完全相容，藍牙技術聯盟於2007年7月26日透過。

藍牙2.1，增加了Sniff省電功能，使得介面卡與裝置的聯繫時間延長到0.5秒，能節約不小電量；增強功能有簡單安全配對（SSP），這改善了藍牙裝置的配對經驗，同時提升了使用和安全強度。詳細請參閱配對一節。

藍牙3.0+HS

• 更高的資料傳輸速率，整合802.11PAL最高速度可達24Mbps。是2.0速度的8倍。
• 引入了增強電源控制，實際空閒功耗明顯降低。

藍牙4.0

• 藍牙4.0是Bluetooth SIG於2010年7月7日推出的新的規範。其最重要的特性是支援省電；
• Bluetooth 4.0，協定組成和當前主流的Bluetooth h2.x+EDR、還未普及的Bluetooth h3.0+HS不同，Bluetooth 4.0是Bluetooth從誕生至今唯一的一個綜合協定規範，
• 還提出了「低功耗藍牙」、「經典藍牙」和「高速藍牙」三種模式。
• 其中：高速藍牙主攻資料交換與傳輸；經典藍牙則以訊息溝通、裝置連線為重點；藍牙低功耗顧名思義，以不需佔用太多頻寬的裝置連線為主。前身其實是NOKIA開發的Wibree技術，本是作為一項專為行動裝置開發的極低功耗的移動無線通訊技術，在被SIG接納並規範化之後重新命名為Bluetooth Low Energy（後簡稱低功耗藍牙）。這三種協定規範還能夠互相組合搭配、從而實作更廣泛的應用模式，此外，Bluetooth 4.0還把藍牙的傳輸距離提升到100米以上（低功耗模式條件下）。
• 分Single mode與Dual mode。
• Single mode只能與BT4.0互相傳輸無法向下相容（與3.0/2.1/2.0無法相通）;Dual mode可以向下相容可與BT4.0傳輸也可以跟3.0/2.1/2.0傳輸
• 超低的峰值、平均和待機模式功耗，覆蓋範圍增強，最大範圍可超過100米。
• 速度：支援1Mbps資料傳輸率下的超短封包，最少8個八組位，最多27個。所有連線都使用藍牙2.1加入的減速呼吸模式（sniff subrating）來達到超低工作迴圈。
• 跳頻：使用所有藍牙規範版本通用的自適應跳頻，最大程度地減少和其他2.4 GHz ISM頻段無線技術的串擾。
• 主控制：可以休眠更長時間，只在需要執行動作的時候才喚醒。
• 延遲：最短可在3毫秒內完成連線設定並開始傳輸資料。
• 健壯性：所有封包都使用24-bit CRC校驗，確保最大程度抵禦干擾。
• 安全：使用AES-128 CCM加密演算法進行封包加密和認證。
• 拓撲：每個封包的每次接收都使用32位元定址，理論上可連線數十億裝置；針對一對一連線最佳化，並支援星形拓撲的一對多連線；使用快速連線和斷開，資料可以在網狀拓撲內轉移而無需維持複雜的網狀網路。

藍牙協議堆疊

藍牙協議堆疊依照其功能可分四層：

• 核心協議層（HCI、LMP、L2CAP、SDP）
• 線纜替換協定層（RFCOMM）
• 電話控制協定層（TCS-BIN）
• 選用協議層（PPP、TCP、IP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE）

藍牙規範

藍牙規範（Profile）是指藍牙通訊在那一種用途下應該使用的通訊協定和相關的規範。藍牙1.1定義的profile有13個。SIG認為藍牙裝置有4個最基本的Profile：

• General Access Profile（GAP）
• Service Discovery Application Profile（SDAP）
• Serial Port Profile（SPP）
• General Object Exchange Profile（GOEP）

早期缺點

早期的1.0和1.0B版本存在多個問題，多家廠商指出他們的產品互不相容。同時，在兩個裝置「連結」（handshaking）的過程中，藍牙硬體的位址（BD_ADDR）會被傳送出去，在協定的層面上不能做到匿名，造成洩漏資料的危險，令一些使用者卻步。

干擾

Bluetooth在2.4GHz的電波干擾問題一直為大家所詬病，特別和無線區域網路間的互相干擾問題。有干擾發生時，就以重新傳送封包的方法來解決干擾。

  

低耗電藍牙BLE（Bluetooth Low Energy）

技術規範	典型藍牙	低耗電藍牙
無線電頻率	2.4 GHz	2.4 GHz
距離	10米/100米	30米
空中資料速率	1-3 Mb/s	1 Mb/s
應用吞吐量	0.7-2.1 Mb/s	0.2 Mb/s
節點／單元	7-16,777,184	未定義（理論最大值為2^32）
安全	64/128-bit及用戶自定義的應用層	128-bit AES及用戶自定義的應用層
強健性	自動適應快速跳頻，FEC，快速ACK	自動適應快速跳頻
延遲（非連接狀態）
發送資料的總時間	100 ms	<6 ms="" nbsp="" o:p="">