當初愛立信開發出“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模：根據藍牙技術聯盟預測，到2018年全球藍牙設備將達到49億部，而且隨著物聯網應用場景的擴展，這一數字還在不斷攀升。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協議，特別是WiFi相比，其在傳輸距離和速率方面都不占優勢。比如代表藍牙協議速度極致的藍牙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商和建立連接，高速的數據傳輸是由802.11鏈接完成的。所以，干大量“傳輸數據”的活兒，藍牙并無多少優勢。

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的媒介，著實有些寂寞。

藍牙4.0：BLE的誕生

命運的轉折發生在藍牙4.0。2010年6月發布的這個藍牙規格版本中，一個重要的變化就是將藍牙協議分為三個子集：高速藍牙、傳統藍牙和低功耗藍牙（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”了物聯網興起后短距、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網應用中，擴大了藍牙協議的語境。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與傳統藍牙的22.5ms相比，能耗節省高達20倍；

• BLE完成連接（掃描、鏈路、發送數據、驗證和終止）只需3ms，比傳統藍牙幾百毫秒減少了兩個數量級；

• BLE的GFSK調制指數為0.5（傳統藍牙是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使用的數據包比傳統藍牙更短；

• 具有深度睡眠狀態，此時主機可長時間處于超低負載循環狀態，按需開啟，數據發送時間間隔也隨之增加，降低系統功耗。

這些特性使得BLE成了諸多電池供電物聯網設備的不二之選。在此以后，藍牙技術規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開發的智能手環解決方案（圖片來源：安富利）

從4.1到4.2：不斷優化的連接性

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絡中扮演多重“身份”，既可做外設也可做樞紐，給開發者提供了更多便利；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化。

一年之后，藍牙4.2如期而至。與之前的版本相比，4.2規格將BLE數據包的容量從27字節增加到251個字節，讓設備間的數據傳輸速度提升了約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，可創建IPv6專用通道，目的是讓通過BLE連接的傳感器節點無需網關服務即可進行IP連接和轉換。藍牙4.2在BLE協議棧中采用了互聯網協議支持配置文件 (IPSP)，讓BLE設備通過簡單廉價的路由器或網關與其他IPv6設備進行通信。這也是藍牙為了支持更廣泛的物聯網連接性埋下的伏筆。

藍牙5的野心

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

• 數據傳輸速率提高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；

• 廣播信道發送的數據長度提升8倍，從31個字節增加到255個字節。

圖2，藍牙5數據包容量/數據吞吐量關系圖（圖片來源：Nordic Semiconductor）

不過，比性能參數更值得注意的是，新規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。

數據傳輸速率的提升，使得藍牙5在發送特定數據量時，無線電活躍的時間比4.x協議更短，從而讓射頻系統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射功率獲得，而是通過提高接收器的靈敏度以及在數據包中增加冗余位糾錯的方式實現。當然，其代價是必須接受較低的數據速率，而且由于需要更長的數據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。

廣播信道發送數據長度的提升，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規范“變形”之后，連帶出的藍牙應用形態的“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Mesh網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盟官方的承認，順利“轉正”。畢竟，隨著應用的拓展，傳統星型組網方式的局限性難免會限制人們的想象，Mesh網絡中基于節點之間直接進行數據傳輸，可以提高效率，且在復雜環境中有更強的網絡“自愈”能力。

這次，藍牙沒有讓人們等待太久，2017年7月藍牙技術聯盟宣布藍牙技術開始全面支持Mesh網絡！當然，從理論上講，由于BLE Mesh基于網絡泛洪的協議，模式簡單、易于實現，但不利于節點的低功耗優化以及大規模提升節點數目，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網絡的世界里一定不乏藍牙的身影。

圖3，安富利開發的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展，開發者的想象沒有上限，這樣的“變形”就會沒完沒了

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