作者

PeterKarlsson，u-blox短程通信高級技術總監(jiān)

在忙碌一天后，您回到裝有智能家居設備的家里。手機會自動連接到本地網(wǎng)絡，室內溫度也很舒適，不冷也不熱。當您坐在最喜歡的沙發(fā)上，插上耳機準備聆聽一首動聽的樂曲的時候，家里人走過來讓您連接設備共享給他一些文件。在這個等待傳輸過程中，你被一臺曾經屬于你祖母的舊收音機吸引了目光。剎那間，一切都悵然若失了，你瞥見了過去，回想著過去十年的林林總總，那時還沒有這些短程無線技術。

上面說到的這些，都需要通過以光速在空氣中傳播的無線電波來傳輸數(shù)據(jù)。雖然我們無法觀測到它們，但無線電波確實是在不同頻率和距離的發(fā)射器和接收器之間傳輸著大量的信息。作為一種基礎的、無處不在的信息載體，短程無線技術現(xiàn)已成為我們日常生活的一部分。要實現(xiàn)這一點，必須先取得許多科學和技術發(fā)展。

回望短程通信的前世

電報是最開始的雛形，在19世紀初的幾十年時間里這項技術取得了革命性發(fā)展。19世紀80年代，Heinrich Hertz證明了電磁波（包括無線電波）的存在，也證實了通過空氣收發(fā)電波的可能性。在此基礎上，Guillermo Marconi于1895年成功發(fā)送了無線信息。

在世紀之交，無線電波在通信中的應用可謂是一項重大創(chuàng)新。由于無線電的發(fā)現(xiàn)以及發(fā)射機和接收機的進一步發(fā)展，到20世紀20年代，人們已經可以遠程發(fā)送信息、廣播媒體、聆聽人聲和音樂。

收音機在短短幾十年內就進入了千家萬戶。音頻傳輸開啟了通信技術的新篇章，視覺廣播則成為下一個挑戰(zhàn)。電視隨之也迅速成為下一個廣泛應用的通信技術。

這些早期通信和廣播工具的共同點是需要使用大功率發(fā)射機和頻譜較低部分的無線電頻率信道。當時，它們被定義為長波、中波和短波。但自20世紀60年代以來，為每條通信鏈路使用特定頻段或信道比提及波長更為常見。

幾十年以來，這些發(fā)展主要集中在完善廣播技術、擴大遠距離通信的范圍以及覆蓋更遠的地方。但故事并未就此結束?？茖W家和工程師們又向前邁進了幾步，開始在許可頻譜中試驗用于移動應用的蜂窩技術，并在免許可頻譜中試驗短程無線電和無線技術，為個人和數(shù)據(jù)通信開辟了新的可能性。

短程無線電和蜂窩無線電技術的歷史過程非常具有故事性。因此，我們目前將重點介紹前者，而未來的文章中將介紹后者。

短程無線電

藍牙和Wi-Fi是最常見的短程無線技術。智能手機和許多其他設備中嵌入的短程無線芯片和模塊使這種通信成為可能，使它們能夠與附近的其他設備連接和通信。

長距離傳輸基礎設施和廣播系統(tǒng)部署成熟之后，大約四十年前，人們突然對短距離通信產生了興趣。美國聯(lián)邦通信委員會擴大了無線電頻譜頻率，允許民用設備在900 MHz、2.4 GHz和5.8 GHz頻段進行傳輸。隨著各種通信技術的發(fā)展，短程無線技術時代即將來臨。

Wi-Fi

如今，當我們到達一個新地方時，無論是朋友家、餐廳還是火車站，第一件事就是要求Wi-Fi密碼。一旦你的手機“接入”，通過無線電波的高速數(shù)據(jù)傳輸就開始了。

20世紀80年代的時候，您都在忙什么？當我們許多人沉浸在時尚、音樂和電影等這些80年代的娛樂文化中時，科技公司正忙于建設無線局域網(wǎng)（WLAN）的基礎設施。依靠這些基礎設施，制造商開始生產大量設備。很快，不同品牌設備之間的不兼容性也開啟了一個不確定性時期，這個時期非常需要一個通用的無線標準。

1997年的一項協(xié)議結束了這一時期。電氣與電子工程師協(xié)會發(fā)布了通用的802.11標準，聯(lián)合了業(yè)內一些最大的公司，為無線以太網(wǎng)兼容性聯(lián)盟（WECA）的成立鋪平了道路。有了802.11標準，不久后被稱為Wi-Fi的技術就誕生了。

2000年，Wi-Fi聯(lián)盟組織繼續(xù)推廣新的無線網(wǎng)絡技術，并推廣了Wi-Fi（無線保真）這一術語。在隨后的幾年里，聯(lián)盟成員為確保Wi-Fi產品的安全應用、用例和互操作性付出了大量努力。

藍牙

隨身聽是80年代的一項標志性技術。它小巧便攜，人人都愛。將磁帶混在一起聽至少一個小時的音樂，就像在Spotify上創(chuàng)建自己喜歡的歌曲列表一樣。

隨身聽發(fā)明于20世紀70年代末，是一款革命性的產品，在市場上暢銷了約40年，并在前20年達到銷售高峰。

雖然這項技術極具創(chuàng)新性，但卻有一個重大缺陷：線材。當你運動或從事任何需要移動的活動時，難免會被周圍的物體卡住或纏住。

藍牙技術的創(chuàng)意源于1953年出生的瑞典醫(yī)生Johan Ullman于1989年獲得的一項專利。他在研究移動電話的模擬無線耳機時獲得了這項專利，靈感可能來自使用隨身聽時線材纏繞的不便。他的研究成果為無線耳機的發(fā)展奠定了基礎。

20世紀90年代，愛立信重要的努力之一，就是致力于實現(xiàn)Ullman的想法。在Ullman專利和1992年另一項專利的基礎上，時任愛立信移動首席技術官的Nils Rydbeck委托Sven Mattisson領導的工程師團隊開發(fā)了我們今天所熟知的藍牙技術。為了紀念Harald Bluetooth，愛立信于1999年在隆德豎立了一座現(xiàn)代石碑，紀念這項創(chuàng)新技術的誕生。

Thread

雖然這種網(wǎng)絡協(xié)議沒有被定義為短程技術，但它是智能家居和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應用的最新工具。它的優(yōu)勢在于可以提供可靠、低功耗和安全的連接。

Thread的起源可以追溯到2013年，當時Nest Labs的一個團隊著手為智能家居設備開發(fā)一種新的網(wǎng)絡協(xié)議。在此之前，該公司曾開發(fā)過一個名為Nest Weave的早期版本。與早期的Wi-Fi一樣，這個版本也存在一個重大缺陷：不同制造商的設備之間缺乏互操作性。

隨著物聯(lián)網(wǎng)設備的出現(xiàn)，對特定網(wǎng)絡協(xié)議的需求變得顯而易見。2015年，Thread Group（最初由包括三星在內的七家公司組成，后來谷歌和蘋果也加入其中）發(fā)布了Thread規(guī)范1.0。

該規(guī)范定義了為物聯(lián)網(wǎng)設備設計的網(wǎng)絡協(xié)議的細節(jié)。對于制造商來說，該協(xié)議至關重要，它有助于開發(fā)安全可靠的Thread兼容設備，并促進家庭環(huán)境中智能設備之間的通信。

該網(wǎng)絡協(xié)議的獨特之處在于其網(wǎng)狀網(wǎng)絡架構，這也是其與眾不同之處。該架構可使多個設備或節(jié)點組成一個分段網(wǎng)狀網(wǎng)絡，其中每個設備都能與網(wǎng)絡中的其他成員進行通信。網(wǎng)狀拓撲結構使通信高效可靠，即使特定節(jié)點發(fā)生故障或不可用時也是如此。

在過去的十年中，Thread技術獲得了廣泛的關注和支持，尤其是在為智能家居和物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)解決方案的公司中。設備制造商、半導體公司、軟件開發(fā)商和服務提供商都認識到了這一協(xié)議對于構建互聯(lián)互通的智能家居系統(tǒng)的重要性。

無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量從未像今天這樣巨大。電子設備之間的信號傳輸呈指數(shù)級增長。無論是長距離還是短距離電波，都能實現(xiàn)設備之間的傳輸和通信，例如加入網(wǎng)絡訪問互聯(lián)網(wǎng)?，F(xiàn)在，無數(shù)無線電波包圍著我們。

在過去的 34 年中，這些短程技術（包括協(xié)議）為汽車、工業(yè)自動化等各行各業(yè)的互聯(lián)互通做出了貢獻。直到最近幾年，它們才各自獨立完成了這些工作。

如今，制造商和其他利益相關者面臨的挑戰(zhàn)是為每種應用選擇最合適的技術，如藍牙或Thread。他們還意識到，將這些技術結合起來可以進一步推動物聯(lián)網(wǎng)連接的可能性。

下一次，當您將智能手機連接到無線耳機、在咖啡館詢問網(wǎng)絡密碼或在Thread網(wǎng)絡上與同事交流時，請花點時間記住在這樣一個互聯(lián)世界中生活所需的步驟。

/關于u-blox公司/

瑞士u-blox公司（SIX:UBXN）專注于為客戶提供豐富的芯片和模塊產品以及全面的物聯(lián)網(wǎng)服務，賦能客戶以實現(xiàn)精準定位與萬物互聯(lián)。我們憑借業(yè)界領先的解決方案持續(xù)推動未來汽車與物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的創(chuàng)新升級。u-blox公司總部設于瑞士蘇黎世塔爾維爾，目前全球員工約1,400名，可為客戶量身打造出兼具精準、智能和可持續(xù)性的解決方案。