尽管蓝牙技术已成为耳机的代名词,但它已用于各种无线设备。
随着我们的世界变得越来越紧密,我们采用了许多技术来帮助我们与朋友和家人保持联系。最流行的技术之一是蓝牙技术,在我们每天使用的许多设备中都可以找到它。无线技术将鼠标和键盘连接到我们的计算机。它将我们的手机连接到我们的汽车,以便在我们早上通勤时赶上最新的播客,并将我们的智能手表和活动追踪器连接到我们的智能手机。
当任何两个设备需要相互通信时,它们必须在对话开始之前就一些要点达成一致。协议的第一个要点是物理上的:他们会通过有线还是无线信号进行通话?如果他们使用电线,需要多少根——一根、两根、八根还是 25 根?一旦确定了物理属性,就会出现更多问题:
- 一次发送多少数据?例如,串行端口一次发送一位数据,而并行端口一次发送几位数据。
- 他们将如何互相交谈?电子讨论中的所有各方都需要知道这些位的含义以及他们收到的消息是否与发送的消息相同。这意味着开发一组称为协议的命令和响应。
在不需要物理连接的情况下,蓝牙技术联盟 (SIG) 为硬件制造商创建无线技术标准,供他们在创建新设备时使用。随着技术的发展,无线通信技术也在发展。在撰写本文时,开发人员使用两种蓝牙技术标准让您保持连接。尽管相似,但存在细微差别,使它们适用于不同的应用程序。我们将在下面了解两种类型的蓝牙技术。
内容
- 蓝牙连接
- 蓝牙技术如何运作
- 蓝牙范围
- 蓝牙安全
蓝牙连接
无线通信现在是一种普遍现象。我们中的许多人在办公室和家里都有 WiFi 互联网连接。但是蓝牙设备直接相互通信,而不是通过无线路由器等中间设备发送流量。这让生活变得非常方便,并保持极低的功耗,从而延长电池寿命。
蓝牙设备使用2.400 GHz 和 2.483.5 GHz 之间频段上的低功率无线电波进行通信 [来源:蓝牙技术联盟 (SIG) ]。这是国际协议规定用于工业、科学和医疗设备 (ISM) 的少数频段之一。
您可能已经使用的许多设备都利用了相同的无线电频段,包括婴儿监视器、车库门开启器和最新一代的无绳电话。确保蓝牙设备和其他无线通信技术不会相互干扰至关重要。
截至 2020 年,蓝牙技术有两种类型:低功耗蓝牙 (LE) 和经典蓝牙(更正式地称为蓝牙基本速率/增强数据速率,或 BR/EDR)[来源:蓝牙 SIG ]。两者都使用相同的频段运行,但到目前为止,蓝牙 LE 是更受欢迎的选择。它需要更少的能量来运行,除了允许两个设备之间通过点对点连接进行通信外,还可以用于广播或网状网络。
经典蓝牙技术可以提供比蓝牙 LE 稍高的数据速率(3 Mbs 与 1Mbs 或 2 Mbs 相比),但只能用于使用点对点连接的两个设备之间的直接通信。两种蓝牙技术中的每一种都有其独特的优势,制造商采用最适合其产品需求的版本。
Harald Bluetooth 是 900 年代后期的丹麦之王。他设法将丹麦和挪威的一部分统一为一个王国,然后将基督教引入丹麦。他留下了一块巨大的纪念碑,即耶林符文石,以纪念他的父母。986 年,他在与儿子 Svend Forkbeard 的战斗中阵亡。为该标准选择这个名称表明来自北欧地区(包括丹麦、瑞典、挪威和芬兰在内的国家)的公司对通信行业的重要性,即使它对技术的工作方式只字未提。
蓝牙 BR/EDR 设备必须始终配对,此过程会导致两个设备相互信任并能够使用加密以安全方式交换数据。
当蓝牙 BR/EDR 设备进入彼此的范围内时,会发生电子对话以确定它们是否相互信任以及是否有数据共享。用户通常不必按下按钮或发出命令——电子对话会自动发生。一旦对话发生,这些设备——无论它们是计算机系统的一部分还是立体声音响——就形成了一个网络。
蓝牙 LE 的工作方式不同。设备也可以配对以在它们之间形成信任关系,但并非所有类型的产品都需要这样做。想要被发现的蓝牙 LE 设备在称为广告的过程中广播特殊消息(称为数据包)。广告数据包包含有关广告设备的有用信息。另一个合适的设备将通过扫描(侦听)广告数据包并选择来自适当设备的数据包来找到广告设备。通常只有当用户通过按下智能手机应用程序中的按钮来触发它时才会发生扫描。通常,用户会看到已发现的适当设备的详细信息,然后选择一个进行连接。
连接到同一中央设备(例如智能手机)的蓝牙外围设备(例如活动跟踪器和智能手表)形成个域网 (PAN) 或微微网它可能会填满整座建筑物,也可能只包含口袋中的智能手机和手腕上的手表之间的距离。微微网一旦建立,其成员就会一致地跳变无线电频率,这样他们就可以彼此保持联系,避免干扰可能在同一房间内运行的其他蓝牙微微网或使用其他无线技术(例如 WiFi)的设备。Bluetooth 技术甚至可以了解哪些无线电信道运行良好,哪些无线电信道受到干扰,因此它可以动态地避开不良信道并仅使用不受干扰的信道。这个称为自适应跳频的过程允许蓝牙设备非常好地工作,即使在有大量无线设备运行的环境中也是如此。
尽管许多人认为蓝牙主要是一种短距离技术,但它也可用于连接相距超过一公里(3,280 英尺)的设备 [来源:Bluetooth SIG ]。事实上,无线耳机等许多类型的产品都要求设备的通信范围非常短。但由于蓝牙技术非常灵活,可以根据应用需求进行配置,制造商可以调整其设备上的蓝牙设置以达到他们需要的范围,同时最大限度地延长电池寿命并获得最佳信号质量。
有几个因素会影响蓝牙设备的范围:
- 无线电频谱:蓝牙技术的频段使其成为无线通信的不错选择。
- 物理层 (PHY):这定义了无线电如何用于传输和接收数据的一些关键方面,例如数据速率、如何执行错误检测和纠正、干扰保护以及影响不同范围内信号清晰度的其他技术。
- 接收器灵敏度:接收器仍可以接收并正确解码数据的最小信号强度的度量。
- 传输功率:如您所料,传输信号强度越高,可达到的范围越远。但是增加传输功率也会更快地耗尽电池。
- 天线增益:本质上,这是将来自发射器的电信号转换为无线电波,然后在接收端再次返回。
- 路径损耗:有几个因素可能会削弱信号,包括距离、湿度和信号传播的介质(例如木材、混凝土或金属)。
最近的蓝牙技术更新之一引入了一种称为前向纠错 (FEC ) 的技术来提高接收器灵敏度。FEC 纠正在接收端检测到的数据错误,并将设备的有效范围提高四倍或更多倍,而无需使用更多的传输功率。这意味着当设备距离发射器更远时,它可以成功接收数据,而信号会弱得多[来源:Bluetooth SIG ]。
蓝牙技术包括许多安全措施,甚至可以满足最严格的安全要求,例如联邦信息处理标准(FIPS) 中包含的要求。
设置新设备时,用户通常会经历一个称为配对的过程。配对为每个设备配备特殊的安全密钥,并使它们相互信任。需要配对的设备将不会连接到另一个未配对的设备。
这些安全密钥允许蓝牙技术以多种方式保护数据和用户。例如,可以对设备之间交换的数据进行加密,使其无法被其他设备读取。它还可以允许用作设备身份的地址以及无线数据交换中包含的地址每隔几分钟就被伪装和更改一次。这可以保护用户免受使用其个人电子设备传输的数据被跟踪的风险。
如果您拥有支持蓝牙的设备,您就会亲身体验到这一点。例如,如果您购买了无绳鼠标,则在您第一次打开它时,您会将它与您打算使用它的设备配对。您可以打开鼠标,然后在附近的蓝牙配件列表中看到它的名称后,转到计算机上的蓝牙设置以配对设备。根据设计,计算机可以同时处理多个蓝牙连接。您可能需要使用无绳鼠标、键盘和耳机。
然而,这些配件的制造商将限制一次只能连接一个。您希望您的键盘只在您的计算机上打字,或者您的耳机专门听您的电话。有些允许用户将设备与多台计算机、平板电脑或手机配对,但一次只能连接一台。这完全取决于制造商决定对他们的产品明智的做法。
某些设备在与另一台设备配对时需要安全代码。这是身份验证的示例它确保您正在与之建立信任关系的设备是您认为的设备,而不是环境中其他地方的另一台设备。例如,许多汽车让您的手无需离开方向盘即可接听电话。第一次使用此功能时,您必须同时使用汽车的娱乐显示屏和智能手机将手机与汽车的音响系统配对。汽车会给你一个数字让你输入。你的手机会让你知道一个设备想要使用数字代码配对。您在娱乐显示屏上输入代码以确认这是授权配对。之后,您无需再次配对即可使用免提电话系统。
用户还可以控制设备对其他蓝牙设备的可见性。例如,在计算机或智能手机上,您还可以简单地将设备的蓝牙模式切换为“不可发现”或简单地禁用蓝牙,直到您再次需要它。
最初发布时间:2019 年 11 月 11 日
WiFi和蓝牙有什么区别?
WiFi 和蓝牙都是用于连接设备的无线技术,但 Wifi 主要用于将设备连接到互联网,而蓝牙则用于在短距离内跨电子设备传输数据。
什么是蓝牙驱动程序?
蓝牙驱动程序允许蓝牙笔记本电脑、台式电脑或平板电脑与其他蓝牙设备(如鼠标、键盘和耳机)之间进行无线通信。它通常可以处理同时与许多蓝牙设备配对。
哪些设备使用蓝牙?
蓝牙是作为有线键盘、耳机和扬声器的无线替代品而发明的。现在,蓝牙被广泛使用,从将我们的手机连接到我们的汽车,将我们的耳机连接到我们的手机,以及智能家居安全设备。
谁监管蓝牙技术?
蓝牙特别兴趣小组 (SIG) 为硬件制造商创建无线技术标准,供他们在创建新设备时使用。
如何将蓝牙添加到 PC?
大多数 PC 已经内置了蓝牙,因此在购买任何东西之前请仔细检查您的电脑是否确实没有。如果您需要添加蓝牙,则需要一个空闲的 USB 端口。购买 USB 蓝牙适配器或加密狗并将其插入端口,然后从适配器制造商的网站下载驱动程序(或者它可能会提示您自行下载)。完成后,您应该能够配对您的蓝牙设备并开始使用它们。