當初愛立信開發(fā)出“藍牙”這個技術時，應該不會想到30年后的今天，它會贏得如此大的市場規(guī)模：根據(jù)藍牙技術聯(lián)盟預測，到2018年全球藍牙設備將達到49億部，而且隨著物聯(lián)網(wǎng)應用場景的擴展，這一數(shù)字還在不斷攀升。之所以藍牙能夠交出這樣一份“成績單”與其因應市場發(fā)展需求，不斷“變形”的個性不無關系。

寂寞的前4.0時代

藍牙誕生之初，其定位是為PC和移動設備，及其配件之間提供一種點對點的無線通信連接。但是與其他無線局域網(wǎng)協(xié)議，特別是WiFi相比，其在傳輸距離和速率方面都不占優(yōu)勢。比如代表藍牙協(xié)議速度極致的藍牙3.0+HS版本，其傳輸速率理論上雖可達到24 Mbps，但是和動輒幾百Mbps的WiFi相比還是有明顯差距，況且在藍牙3.0+HS中，藍牙只是用于完成協(xié)商和建立連接，高速的數(shù)據(jù)傳輸是由802.11鏈接完成的。所以，干大量“傳輸數(shù)據(jù)”的活兒，藍牙并無多少優(yōu)勢。

因此在相當長的一段時間內，藍牙技術雖然也在演進，但其最大的應用還是局限在無線耳機等音頻傳輸?shù)拿浇?，著實有些寂寞?/span>

藍牙4.0：BLE的誕生

命運的轉折發(fā)生在藍牙4.0。2010年6月發(fā)布的這個藍牙規(guī)格版本中，一個重要的變化就是將藍牙協(xié)議分為三個子集：高速藍牙、傳統(tǒng)藍牙和低功耗藍牙（BLE）。前兩者顯然是沿著以前人們熟知的藍牙技術套路前進，而新來的BLE則很準確地“踩中”了物聯(lián)網(wǎng)興起后短距、低速、低功耗（平均電流微安級）應用這個風口，將藍牙擴展到可穿戴等電池容量受限的物聯(lián)網(wǎng)應用中，擴大了藍牙協(xié)議的語境。加之標配藍牙的智能手機漸成個人計算中心，所以BLE很快呈燎原之勢擴散開來。

不在傳輸速率等別人更具話語權的指標上計短長，而力求通過BLE將低功耗做到極致，這正是藍牙審時度勢認清自我后，一次成功的“變形”。BLE緊緊扣住“低功耗”這一點，做了不少文章，諸如：

• 與傳統(tǒng)藍牙采用16～32個頻道相比，BLE僅使用了3個廣播通道；

• 將射頻開啟時間縮減到0.6～1.2ms，BLE與傳統(tǒng)藍牙的22.5ms相比，能耗節(jié)省高達20倍；

• BLE完成連接（掃描、鏈路、發(fā)送數(shù)據(jù)、驗證和終止）只需3ms，比傳統(tǒng)藍牙幾百毫秒減少了兩個數(shù)量級；

• BLE的GFSK調制指數(shù)為0.5（傳統(tǒng)藍牙是0.35），降低了功耗要求，且有助于擴大覆蓋范圍及增強魯棒性；

• BLE使用的數(shù)據(jù)包比傳統(tǒng)藍牙更短；

• 具有深度睡眠狀態(tài)，此時主機可長時間處于超低負載循環(huán)狀態(tài)，按需開啟，數(shù)據(jù)發(fā)送時間間隔也隨之增加，降低系統(tǒng)功耗。

這些特性使得BLE成了諸多電池供電物聯(lián)網(wǎng)設備的不二之選。在此以后，藍牙技術規(guī)范重要的更新大都是圍繞著BLE展開的。

圖1，憑借低功耗特性，BLE成了可穿戴設備標配，圖為安富利基于BLE開發(fā)的智能手環(huán)解決方案（圖片來源：安富利）

從4.1到4.2：不斷優(yōu)化的連接性

2013年底，藍牙技術升級到4.1版本，對連接性的優(yōu)化是這個版本最大的特點。首先，藍牙4.1對于BLE和蜂窩LTE的共存性提出了改善方案，理論上減少了與其他無線通信技術之間相互的干擾；其次，新版本中藍牙設備可在網(wǎng)絡中扮演多重“身份”，既可做外設也可做樞紐，給開發(fā)者提供了更多便利；此外，4.1還在增加設備重新連接的時間間隔，提高傳輸效率，支持多設備連接上做了優(yōu)化。

一年之后，藍牙4.2如期而至。與之前的版本相比，4.2規(guī)格將BLE數(shù)據(jù)包的容量從27字節(jié)增加到251個字節(jié)，讓設備間的數(shù)據(jù)傳輸速度提升了約2.5倍。不過，藍牙4.2最大的一個亮點，還是在連接安全性上的提升。藍牙4.2在密鑰管理方面添加了不對稱橢圓曲線加密法 (ECC)，還使用了高級加密標準計數(shù)器，加密策略更為安全，保護了無線鏈路的通信安全。

值得一提的是，從藍牙4.1開始，BLE開始考慮對IPv6的支持，可創(chuàng)建IPv6專用通道，目的是讓通過BLE連接的傳感器節(jié)點無需網(wǎng)關服務即可進行IP連接和轉換。藍牙4.2在BLE協(xié)議棧中采用了互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議支持配置文件 (IPSP)，讓BLE設備通過簡單廉價的路由器或網(wǎng)關與其他IPv6設備進行通信。這也是藍牙為了支持更廣泛的物聯(lián)網(wǎng)連接性埋下的伏筆。

藍牙5的野心

藍牙4.0問世之后的無線互連市場，在物聯(lián)網(wǎng)概念的推動下，已經(jīng)陷入混戰(zhàn)。諸多無線協(xié)議都是吃著自己“碗”里的，看著別人“鍋”里的，希望在物聯(lián)網(wǎng)初級階段割據(jù)更多的市場地盤兒。藍牙技術攜用戶數(shù)量基數(shù)的優(yōu)勢自然不會沉默，所以在充分醞釀之后，藍牙技術聯(lián)盟在2016年底發(fā)布了藍牙5。人們津津樂道的藍牙5的性能“大躍進”包括：

• 數(shù)據(jù)傳輸速率提高2倍，從4.0的1Mbps提升到2Mbps；

• 信號覆蓋范圍提升4倍，可達300米；

• 廣播信道發(fā)送的數(shù)據(jù)長度提升8倍，從31個字節(jié)增加到255個字節(jié)。

圖2，藍牙5數(shù)據(jù)包容量/數(shù)據(jù)吞吐量關系圖（圖片來源：Nordic Semiconductor）

不過，比性能參數(shù)更值得注意的是，新規(guī)范背后蘊含的藍牙技術新的“野心”——從藍牙5開始，BLE在堅守低功耗的前提下正通過“變形”，獲得向細分市場更強的滲透力。

數(shù)據(jù)傳輸速率的提升，使得藍牙5在發(fā)送特定數(shù)據(jù)量時，無線電活躍的時間比4.x協(xié)議更短，從而讓射頻系統(tǒng)處于深度休眠模式的時間更長，進一步降低了功耗，這對于典型的BLE應用價值顯著。

而藍牙5定義的“4倍傳輸范圍”，并非通過提高射頻發(fā)射功率獲得，而是通過提高接收器的靈敏度以及在數(shù)據(jù)包中增加冗余位糾錯的方式實現(xiàn)。當然，其代價是必須接受較低的數(shù)據(jù)速率，而且由于需要更長的數(shù)據(jù)傳輸和校驗時間平均功耗也會增加。

不過試想一下，傳輸距離的提升可以讓用戶擺脫復雜的Mesh網(wǎng)絡，通過一個簡單的星形結構就可以將連接范圍延展至百米以上，這實際上是想與ZigBee等既有技術直接對標競爭，以期為藍牙擴展出新的應用領域。其中頗具深意。

廣播信道發(fā)送數(shù)據(jù)長度的提升，則是藍牙希望通過Beacon應用，從個人消費市場想商業(yè)領域滲透的努力，借此新特性零售商或服務商可以在廣告包中向地理位置接近的用戶推送更多信息，實現(xiàn)高效的獲客和銷售轉化。這與目前如火如荼的“新零售”無疑有明顯的交集。

所以可以預見，藍牙5規(guī)范“變形”之后，連帶出的藍牙應用形態(tài)的“變形”會更加豐富。

BLE Mesh來了

也有人認為藍牙5的“變形”中稍有缺憾，因為人們期望的BLE Mesh并沒有包含在內。實際上在此之前，“民間”關于利用BLE實現(xiàn)Mesh網(wǎng)絡的嘗試一直沒有停歇，只是大家期待在藍牙5中能夠得到藍牙技術聯(lián)盟官方的承認，順利“轉正”。畢竟，隨著應用的拓展，傳統(tǒng)星型組網(wǎng)方式的局限性難免會限制人們的想象，Mesh網(wǎng)絡中基于節(jié)點之間直接進行數(shù)據(jù)傳輸，可以提高效率，且在復雜環(huán)境中有更強的網(wǎng)絡“自愈”能力。

這次，藍牙沒有讓人們等待太久，2017年7月藍牙技術聯(lián)盟宣布藍牙技術開始全面支持Mesh網(wǎng)絡！當然，從理論上講，由于BLE Mesh基于網(wǎng)絡泛洪的協(xié)議，模式簡單、易于實現(xiàn)，但不利于節(jié)點的低功耗優(yōu)化以及大規(guī)模提升節(jié)點數(shù)目，但藍牙這新一波的“變形”已然啟動，技術的瓶頸總會被不斷突破，未來在Mesh網(wǎng)絡的世界里一定不乏藍牙的身影。

圖3，安富利開發(fā)的BLE Mesh智能照明方案（圖片來源：安富利）

其實，像藍牙這樣熱衷“變形”的技術并不少見，只是藍牙是其中最具代表性的一個。只要市場需求不斷發(fā)展，開發(fā)者的想象沒有上限，這樣的“變形”就會沒完沒了

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