藍牙版本有哪些? 淺談藍牙5.0

無線網路應用廣泛,衍生如紅外線、藍牙、ZigBee、ANT、NFC、UWB、LiFiTransferJet ..短距離無線技術。隨著物聯網的應用逐漸受到矚目,成本低廉、應用廣泛的藍牙(Bluetooth)技術深受矚目。

藍牙(Bluetooth),是一種\無線個人局域網(Wireless PAN),最初由Ericsson創製,剛開始中文被叫做【藍芽】,後來由藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)訂定成全球技術標準,正名為【藍牙】。藍牙這個詞的來源是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)。藍牙版本由最早的1988年的0.7版到2016年6月已推出5.0版 。各版本的差異為何? 最新版的藍牙5.0有哪些功能特色呢? 藍牙5.0與WiFi有哪些差異呢? 以下做一整理與說明:

 

 

1.藍牙歷代版本:

藍牙(Bluetooth)由藍牙技術聯盟(SIG)主導技術標準,以2.4至2.485 GHz的ISM頻段來進行通訊,主攻個人區域網路(PAN)。藍牙版本由最早的1988年的0.7版開始,迄今有14個版本,最新版本為2016年6月發表的藍牙5.0版。

 

藍牙規格自V2.0出現 +EDR及+HS。+EDR及+HS是什麼意思?

「EDR(Enhanced Data Rate)」,是有關資料傳輸加速的,如果沒有,速度只有1Mbps,加了+EDR,速度就會增快到3Mbps。

「HS(High Speed)」,代表高速傳輸,V3.0以後版本加了+HS(High Speed),因其採用了Wi-Fi的Generic Alternate MAC/PHY (AMP)以及802.11協定配接層(PAL),透過利用Wi-Fi的射頻技術,可讓藍牙達到接近Wi-Fi的傳輸速率,速度可以來到24Mbps,是+EDR的8倍,但傳輸距離需為10公尺以內。

而”+”這個符號,代表是選配的,並不是標準規格。

藍牙規格自V4.0起出現「傳統藍牙」、「高速藍牙」及「低耗電藍牙」 。各是什麼意思?

「傳統藍牙」標準主要作為訊息傳遞、裝置連線為目標,傳輸速度為1~3Mbps,距離10米或100米;「高速藍牙」 (Bluetooth HS)主攻數據交換與傳輸,速度最高可達24Mbps,為傳統藍牙8倍;「低耗電藍牙」 (BLE,Bluetooth Low Energy,亦稱作Bluetooth Smart)則是針對穿戴式裝置(如手錶、體育健身/醫療保健產品)或工業自動化之低耗電需求,為2010年所公佈的分支標準,距離在30米以內,傳輸速度為1Mbps。

另外,藍牙4.0也分成分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。

 

2.藍牙5.0的特色:

藍牙 5.0 於2016年6月正式宣布規範,對比藍牙 4.2 ,藍牙 5.0 在低功耗技術(BLE)可提供 2 倍的傳輸速度,同時涵蓋範圍提升達 4 倍,並具備 8 倍廣播數據乘載量。主要有以下特色:

 

A.更快速的速度:

藍牙傳輸速度為2Mbps,是之前4.2 LE(低功耗)版本的兩倍。

B.更遠的有效距離:

藍牙5.0有效距離是前4.2LE版本的4倍,理論上,藍牙發射和接收設備之間的有效工作距離可達300公尺。

C.更多的傳輸功能:

藍牙5.0能夠增加更多的數據傳輸功能,在數據傳遞容量提升方面更是達到8倍。另外硬體廠商可以通過藍牙5.0創建更複雜的連接系統,譬如Beacon或位置服務。

D.室內導航功能:

藍牙5.0 強化導航功能,因此該技術可以作為室內導航信標或類似定位設備使用,結合wifi可以實現精準度小於1公尺的室內定位。

F. 更低的功耗並針對物聯網規範進行優化:

藍牙5.0針對物聯網進行了很多底層優化並鎖定智慧家庭、音訊與 IoT 的重要規範,力求以更低的功耗和更高的性能為智慧家庭服務。

G.安全性更佳且抗干擾程度佳:

藍牙 5.0 的安全性達到美國聯邦安全規範層級,確保所有藍牙設備都能夠滿足並超越嚴格的政府安全標準。此外,藍牙5.0具有更強的抗干擾能力,尤其是對 Wi-Fi 和 LTE 訊號,能在一定程度規避有限空間內的「訊號堵塞」。

H. 須有新的硬體:

藍牙5.0不像過去藍牙版本只要升級軟體即可,需使用新的處理器晶片硬體才行,高通S835處理器即支援藍牙5.0功能。藍牙 5.0 依舊維持可以與更先前藍牙版本向下相容性。

 

3.藍牙5.0 與WiFi的差異:

藍牙5.0技術規格主攻物聯網及智慧家庭的規範,相較WiFi傳輸,藍牙傳輸的優點是成省電、安全性高、兼容性高、有效距離更遠、成本低,但缺點則是網速較慢。

 

藍牙5.0與WiFi差異如下:

A.省電:

藍牙5.0的發射功率與待機功耗相較WiFi低,在待機狀態下,與1台裝置分享,Wi-Fi分享一小時平均耗10%電力,但藍牙耗電是WIFI的1/3。

B.安全性較高:

藍牙還提供兩層密碼保護,而WiFi的安全風險則與其他網路相同,一旦有人取得部分存取權限,就能進入整個網路。在安全性上,藍牙 5.0優於WiFi。

C.通訊距離較遠:

傳統藍牙的有效距離約10公尺,藍牙5.0則可以最遠達到150公尺;WiFi的有效距離一般為50~100公尺。WiFi有效距離贏過傳統藍牙,但輸給藍牙5.0。

D.成本較低’:

藍牙5.0的體積小、成本低比WiFi模組低。

E.相互干擾較低::

藍牙5.0具有更強的抗干擾能力,尤其是對 Wi-Fi 和 LTE 訊號,能在一定程度規避有限空間內的「訊號堵塞」,相互干擾低於WiFi。不過,藍牙與WiFi都是使用2.4GHz 頻段,該頻段相當擁擠。為減少訊號干擾,很多用戶會選擇 5GHz 頻段 Wi-Fi 而不是 2.4GHz。

F.傳輸速度慢::

藍牙5.0因走低功耗設計,最大的缺點就是傳輸速度約1 ~3Mbps,相較Wi-Fi(第四代802.11n)可使用2.4GHz或5GHz,20和40MHz頻寬下最快72和150Mbps,兩者速度上已有明顯差距。是故,藍牙5.0的傳輸速度並不適合作影片或大檔案資料傳輸。

整體而言,藍牙5.0是針對物連網、智慧家電、穿戴裝置規範所訂定的技術規範,在這些領域領先WiFi, 不過WiFi在無線傳輸速度遙遙領先,在大量資料傳輸及行動網路分享上仍有無法被取代的地位。雖然短距離無線技術如雨後春筍冒出來,除NFC已在行動支付站穩腳步外,藍牙與WiFi挾眾多行動裝置採用優勢,仍是最被看好的短距離無線技術兩強。

 

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