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蓝牙:“同行十九年,不知WI-FI是女郎!” | 硬件技术趣化科普

By 玉龙 at 2 年前 , 917 次浏览

2015-02-02缪斯众智

今日新华社消息,中央一号文件:科学普及转基因,此乃国家大事;而不知从什么时候起,WI-FI几乎是成了一切有人来往的地方的标配。而蓝牙这个小伙伴于我们而言也是如影随形。因此,缪斯今天则要科普一下WI-FI和蓝牙这两项通信技术。

当然还有一些八卦,比如用了蓝牙这么久,才知道其得名于一位丹麦有着蓝牙齿的国王。

除此之外,蓝牙也有自己的苦情要说:“同行十九年,不知WI-FI(木兰)是女郎!”

为何WI-FI是女郎?探究二位的性别,我们要翻翻二位的身世来历,先调出蓝牙的户口本看看:

First Blood : 蓝牙(Bluetooth)

蓝牙的概念?

蓝牙,是一种支持设备短距离通信的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术,能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信,也能够简化设备与因特网Internet之间的通信,从而数据传输变得更加迅速高效。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术,支持点对点及点对多点通信,工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。
蓝牙的名字源于何?

蓝牙这个名称来自于第十世纪的一位丹麦国王哈拉尔蓝牙王(Blatand),因为国王喜欢吃蓝莓,牙龈每天都是蓝色的所以叫蓝牙。Blatand 在英文里的意思可以被解释为 Bluetooth( 蓝牙 )。

哈拉尔蓝牙王

在行业协会筹备阶段,需要一个极具有表现力的名字来命名这项高新技术。行业组织人员,在经过一夜关于欧洲历史和未来无线技术发展的讨论后,有些人认为用Blatand国王的名字命名再合适不过了。Blatand国王将挪威,瑞典和丹麦统一起来;他的口齿伶俐,善于交际,就如同这项即将面世的技术,技术将被定义为允许不同工业领域之间的协调工作,保持着各个系统领域之间的良好交流,例如计算机,手机和汽车行业之间的工作。名字于是就这么定下来了。

蓝牙的开创者是爱立信公司,爱立信早在1994年就已进行研发。1997年,爱立信与其他设备生产商联系,并激发了他们对该项技术的浓厚兴趣。 1998年2月,跨国大公司,包括诺基亚、苹果、三星组成的一个特殊兴趣小组(SIG),他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术,即蓝牙。

而蓝牙这个标志的设计:它取自 Harald Bluetooth 名字中的「H」和「B」两个字母,用古北欧字母来表示,将这两者结合起来,就成为了蓝牙的logo(见图,蓝牙标志的来历):

蓝牙的优势?
1. 全球可用

Bluetooth 无线技术是在两个设备间进行无线短距离通信的最简单、最便捷的方法。它广泛应用于世界各地,可以无线连接手机、便携式计算机、汽车、立体声耳机、MP3 播放器等多种设备。由于有了“配置文件”这一独特概念,Bluetooth产品不再需要安装驱动程序软件。此技术现已推出第四版规格,并在保持其固有优势的基础上继续发展 — 小型化无线电、低功率、低成本、内置安全性、稳固、易于使用并具有即时联网功能。其周出货量已超过五百万件,已安装基站数超过 5 亿个。

Bluetooth 无线技术是当今市场上支持范围最广泛,功能最丰富且安全的无线标准。全球范围内的资格认证程序可以测试成员的产品是否符合标准。自 1999 年发布 Bluetooth 规格以来,总共有超过 4000 家公司成为 Bluetooth 特别兴趣小组 (SIG) 的成员。同时,市场上 Bluetooth 产品的数量也成倍的迅速增长。产品数量已连续四年成倍增长,安装的基站数量在 2005 年底也可能达到 5 亿个。

  1. 设备范围

Bluetooth 技术得到了空前广泛的应用,集成该技术的产品从手机、汽车到医疗设备,使用该技术的用户从消费者、工业市场到企业等等,不一而足。低功耗,小体积以及低成本的芯片解决方案使得 Bluetooth 技术甚至可以应用于极微小的设备中。请在 Bluetooth 产品目录和组件产品列表中查看我们的成员提供的各类产品大全。

3.易于使用

Bluetooth 技术是一项即时技术,它不要求固定的基础设施,且易于安装和设置。您不需要电缆即可实现连接。新用户使用亦不费力 – 您只需拥有 Bluetooth 品牌产品,检查可用的配置文件,将其连接至使用同一配置文件的另一 Bluetooth 设备即可。后续的 PIN 码流程就如同您在 ATM 机器上操作一样简单。外出时,您可以随身带上您的个人局域网(PAN),甚至可以与其它网络连接。

蓝牙的工作原理?
1. 主丛关系

蓝牙技术规定每一对设备之间进行蓝牙通讯时,必须一个为主角色,另一为从角色,才能进行通信,通信时,必须由主端进行查找,发起配对,建链成功后,双方即可收发数据。理论上,一个蓝牙主端设备,可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯。一个具备蓝牙通讯功能的设备, 可以在两个角色间切换,平时工作在从模式,等待其它主设备来连接,需要时,转换为主模式,向其它设备发起呼叫。一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时,需要知道对方的蓝牙地址,配对密码等信息,配对完成后,可直接发起呼叫。

2.呼叫过程

蓝牙主端设备发起呼叫,首先是查找,找出周围处于可被查找的蓝牙设备。主端设备找到从端蓝牙设备后,与从端蓝牙设备进行配对,此时需要输入从端设备的PIN码,也有设备不需要输入PIN码。配对完成后,从端蓝牙设备会记录主端设备的信任信息,此时主端即可向从端设备发起呼叫,已配对的设备在下次呼叫时,不再需要重新配对。已配对的设备,做为从端的蓝牙耳机也可以发起建链请求,但做数据通讯的蓝牙模块一般不发起呼叫。链路建立成功后,主从两端之间即可进行双向的数据或语音通讯。在通信状态下,主端和从端设备都可以发起断链,断开蓝牙链路。

3.数据传输

蓝牙数据传输应用中,一对一串口数据通讯是最常见的应用之一,蓝牙设备在出厂前即提前设好两个蓝牙设备之间的配对信息,主端预存有从端设备的PIN码、地址等,两端设备加电即自动建链,透明串口传输,无需外围电路干预。一对一应用中从端设备可以设为两种类型,一是静默状态,即只能与指定的主端通信,不被别的蓝牙设备查找;二是开发状态,既可被指定主端查找,也可以被别的蓝牙设备查找建链。

蓝牙4.0?

继蓝牙3.0之后,蓝牙4.0进一步规范发展。蓝牙4.0包括三个子规范,即传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的蓝牙低功耗技术。在其改进技术方面主要在电池续航时间、节能和设备种类三个方面上。相对而言拥有成本更低,跨厂商互操作性,3毫秒低延迟、100米以上超长距离、AES-128加密等诸多特色。

蓝牙4.0实际是个三位一体的蓝牙技术,它将三种规格合而为一,分别是传统蓝牙、低功耗蓝牙和高速蓝牙技术,这三个规格可以组合或者单独使用。SIG首席技术总监(CTO)葛立表示,全新的蓝牙4.0版本涵盖了三种蓝牙技术,是一个“三融技术”,首先蓝牙4.0继承了蓝牙技术无线连接的所有固有优势,同时增加了低耗能蓝牙和高速蓝牙的特点,尤以低耗能技术为核心,大大拓展了蓝牙技术的市场潜力。低耗能蓝牙技术将为以纽扣电池供电的小型无线产品及感测器,进一步开拓医疗保健、运动与健身、保安及家庭娱乐等市场提供新的机会。

Double Kill : WI-FI(无线保真)

WI-FI的概念?

WI-FI 中文名为:无线保真。WI-FI是一种可以将个人电脑、手持设备(如pad、手机)等终端以无线方式互相连接的技术,事实上它是一个高频无线电信号。

WI-FI的背景故事?

无线网络技术由澳洲政府的研究机构CSIRO在90年代发明并于1996年在美国成功申请了无线网技术专利。发明人是悉尼大学工程系毕业生Dr JohnO'Sullivan领导的一群由悉尼大学工程系毕业生组成的研究小组 。

IEEE曾请求澳洲政府放弃其无线网络专利,让世界免费使用无线保真技术,但遭到拒绝。澳洲政府随后在美国通过官司胜诉或庭外和解,收取了世界上几乎所有电器电信公司(包括苹果,英特尔,联想,戴尔,AT&T,索尼,东芝,微软,宏碁,华硕,等等)的专利使用费。2010年我们每购买一台含有无线保真技术的电子设备的时候,我们所付的价钱就包含了交给澳洲政府的无线保真专利使用费。

时至今日,你才明白膝盖中的这一箭是这么来的。

无线网络被澳洲媒体誉为澳洲有史以来最重要的科技发明,其发明人John O'Sullivan被澳洲媒体称为”WI-FI之父“并获得了澳洲的国家最高科学奖和全世界的众多赞誉,其中包括欧盟机构,欧洲专利局,European PatentOffice (EPO)颁发的European Inventor Award 2012,即2012年欧洲发明者大奖。

WI-FI的特性?

  1. 更宽的带宽

目前WI-FI使用的802.11n标准将数据速率提高了一个等级,可以适应不同的功能和设备,所有11n无线收发装置支持两个空间数据流,发送和接收数据可以使用两个或三个天线组合。

2.更强的射频信号

WI-FI选择的11n中更多可选的性能特性将会出现在无线芯片中,无线客户端和无线访问点利用这些芯片可以使射频(RF)信号更具弹性,稳定和可靠,换句话说更象一个电线。
3.WI-FI功耗更低

WI-FI不断完善,802.11n在功耗和管理方面进行了重大创新,能够延长Wi-Fi智能手机等电子产品的电池寿命,同时还可以嵌入到其它设备中。

  1. 有待改进的安全性

互联网最具破坏性的影响是通过盗窃身份证明,拒绝服务攻击,侵犯隐私,刺探以及缺乏相应的信任手段对用户造成的伤害,移动网络使这一情况变得更糟,如果用户信任当前打开的Wi-Fi连接,有可能使他们遭受毁灭性的风险。

2014年8月,网络安全研究人员鲁本·圣马尔塔表示,如果飞机WI-FI开放度过高,可能会被黑客用于劫机。

WI-FI和蓝牙的区别?

共同点:

  1. 蓝牙&WI-FI都是用的无线电波传递的信号,他们同属于短距离无线技术,是一种网络传输标准。

  2. WI-FI与蓝牙共同使用2.4GHz波段,难以避免有电波干扰现象,不过后果并不严重,通常只会减慢速率而已。

不同点:

  1. 蓝牙是为不同的电子设备通讯而设计的,而WI-FI是为无线局域网而设计的。

  2. 蓝牙是以无线LAN的IEEE802.11标准技术为基础的,而WI-FI所使用的协议时IEEE802.11b局域网协议,主要提供的是无线上网业务。

  3. 蓝牙使用的是FHSS(跳频扩谱)方式,一般每秒钟跳变1600次,将83.5MHz的频带划分为79个频带信道,每个时刻只占1MHz的带宽。WI-FI使用的是DSSS(直序列扩频)和QPSK或BPSK(相移键控),带宽是22MHz。简单点说,蓝牙设备之间可以直接通讯,wi-fi设备之间要通过AP才能通讯。就如同对讲机和电话机的区别。

  4. 蓝牙(4.0版)标准传输距离一般在100米以内,目前工业级WI-FI传输距离最远的产品可以在300米左右 。

综上,揭开二位的生世之谜,二位的性别如下:

男人就像蓝牙:他们在你身边时,他就处于连接状态。但你一走开,他就搜寻其他设备了。

女人就像WI-FI:她们可以看到所有可连接的设备,但会选择最强的那一个。

1 回复
玉龙 medium avatar
#1 - 2 年前
玉龙

材料都是本宅,为公司的微信号所撰写,大家帮忙关注一下啦~~“微信公众号:museswork” 可以常常交流,我们专业做硬件的哦~