Eine umfassende Anleitung zu verschiedenen Bluetooth-Versionen

Der Himmel ist blau, Das Meer ist blau, und anscheinend ist Bluetooth auch blau. Im 2024, Die weltweiten Lieferungen von Bluetooth-Geräten erreichten astronomische Ausmaße 5.4 Milliarde Einheiten! Diese Zahl steigt Jahr für Jahr sprunghaft an. Von der Übertragung von Audio und Text/Bildern, bis hin zum Streaming von Videos und der Stromversorgung energiesparender IoT-Verbindungen, Die Bluetooth-Technologie hat das Leben für Menschen überall deutlich komfortabler gemacht. Es bietet angeschlossenen Geräten die entscheidende Möglichkeit, Daten ohne Kabel zu kommunizieren. In diesem Artikel, Wir werfen einen Blick zurück auf die Entwicklung der Bluetooth-Versionen 1.0 zu 6.0, und erkunden Sie die zunehmenden Anwendungen. Wenn Sie keine Ahnung von dieser allgegenwärtigen drahtlosen Technologie haben, Bereiten Sie sich darauf vor, von verschiedenen Bluetooth-Versionen erleuchtet zu werden!

Was ist Bluetooth-Technologie??

Bluetooth ist ein offener globaler Standard für die drahtlose Daten- und Sprachübertragung, das darauf abzielt, kostengünstige Lösungen zu ermöglichen, Drahtlose Konnektivität über kurze Entfernungen zwischen verschiedenen elektronischen Geräten.

Ursprünge der Bluetooth-Technologie

Der Ursprung der Bluetooth-Technologie lässt sich bereits zurückverfolgen 1942 wenn ein Antrag auf Nutzung des FHSS gestellt wird (Frequenzsprung-Spreizspektrum) wurde von der Schauspielerin Hedy Lamarr zusammen mit dem Komponisten George Antheil patentiert. Die Idee dieses Patents besteht darin, den Bereich der Signalfrequenzen zu erweitern, die die Torpedos beeinflussen 88 diejenigen, die den Prozess sicherer machen und weniger Störungen verursachen. Doch das Militär adaptierte es später während des Krieges für die drahtlose Kommunikation, und Weiterentwicklung machte es zur Basis moderner drahtloser Technologien wie Bluetooth, W-lan, und 3G.

Bluetooth ist nach dem mittelalterlichen dänischen König Harald Bluetooth Bluetooth benannt, der die geteilten Königreiche Dänemark und Norwegen vereinte. Dieser Name bedeutet Integration und Interaktion mehrerer unterschiedlicher Geräte. Jim Kardach von Intel schlug den Begriff Bluetooth vor; Das Bluetooth-Logo besteht aus den Initialen HB, leitet sich von Haralds verliehenem Namen ab und wird in altnordischer Schrift dargestellt.

Eine kurze Geschichte der Entwicklung der Bluetooth-Technologie

• Im 1994, Ericsson begann mit der Arbeit an einer drahtlosen Schnittstelle mit geringem Stromverbrauch für die Telefone und deren Zubehör.
• Im 1998, Ericsson, IBM, Intel, Nokia und Toshiba gründeten die „Bluetooth Special Interest Group“, um Standards für den Kurzstreckenfunk festzulegen.
• 1999 Habe das Bluetooth gesehen 0.7-1.0 Spezifikationsveröffentlichungen, die 2,4 GHz benennen und Kernprotokolle definieren.
• In der letzten Hälfte 1999, Microsoft, Motorola, und andere beteiligten sich an den Werbemaßnahmen, löste weltweite Bluetooth-Einführung aus. Das Bündnis hat sein Ende erreicht 1,500 Mitglieder pro Jahr 2000.
• 2001: 1. 1 IEEE 802.15.1.
• 2003: 1. 2 Einführung des adaptiven Frequenzsprungs.
• 2004: 2. 1 EDR übernommen, mit einer maximalen Übertragungsrate von 3 Mbit/s.
• 2007: 2. 1 Sichere Kopplung/Verbindung, NFC eingeführt.
• 2009: 3. 0 integriert mit WiFi, 24Mbit/s-Geschwindigkeit.
• 2010: 4.0 Ich habe mich für Bluetooth Low Energy entschieden.
• 2013: 4. 1 Unterstützung für LTE.
• 2014: 4. 2 unterstützt IPv6 und 6LoWPAN.
• 2016: 5. 0 verdoppelte Geschwindigkeit, Es erfüllt vollständig die Übertragungsanforderungen der Datenübertragung eines Lagerverwaltungssystems.
• 2019: 5. 1 verbesserter Standort, Energieverwaltung.
• 2020: 5. 2 unterstützt LE Audio, EATT.
• 2021: 5. 3 Verbindungsunterbewertung für Frequenzen hinzugefügt.
• 2023: 5. 4 PAwR und EAD hinzugefügt
• Von 2023, Die Bluetooth SIG hatte mehr als 40, 000 Mitglieder.
• 2024, Bluetooth 6.0 kommt.

Bluetooth wurde durch mehrere verschiedene Bluetooth-Versionen mit verbesserter drahtloser Kommunikationsleistung und breiterem Anwendungsbereich weiterentwickelt und verbessert.

Klassische Bluetooth-Versionen: Bluetooth 1.0 – 3.0

Bluetooth 1.0

Im Juli 1999, Die Bluetooth SIG hat Bluetooth offiziell eingeführt 1.0 Spezifikation, die Technologie auf ein kommerziell nutzbares Stadium zu bringen. Das Bluetooth 1.0 Der Standard zielt in erster Linie auf drahtlose Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ab, beispielsweise auf die drahtlose Kommunikation zwischen Mobil- und Computergeräten, Computer und Peripheriegeräte, Mobiltelefone und Headsets, unter anderen.

Das Original-Bluetooth 1.0 Die Spezifikation legte die Grundfunktionen fest, Aber es gab nicht genügend detaillierte Anweisungen, wie man es tatsächlich in die Praxis umsetzt. Dies machte es für verschiedene Geräte sehr schwierig, gut zusammenzuarbeiten. Aufgrund dieser Interoperabilitätsprobleme, Bluetooth 1.0 konnte dem Hype nicht gerecht werden und wurde in der Tech-Welt nicht so weit verbreitet wie erhofft.

Bluetooth 1.1

Der Inoffizielle 1.1 Version wurde im Oktober eingeführt 2000, Erweiterung der Funktionalität zur Unterstützung von Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen und Behebung von Problemen in der Version 1.0. Das offizielle 1.1 Die Spezifikation wurde anschließend im März veröffentlicht 2001. Um eine sichere Kommunikation zu gewährleisten, Bluetooth verwendet eine Verschlüsselung, bei der Geräte während des Verbindungsaufbaus Schlüssel austauschen, um Identitäten zu authentifizieren. Wenn die Schlüsselüberprüfung fehlschlägt, kann keine Kommunikation stattfinden. Bluetooth 1.1 Das Konfliktproblem von Geräten, die in der Version um Master-Slave-Rollen wetteiferten, wurde behoben 1.0 durch klare Definition des Pairing-Prozesses.

Es standardisierte die Verwendung von 79 Kanäle im 2,4-GHz-Frequenzsprungschema in allen Regionen. zusätzlich, Slave-Geräte könnten unterstützte Kanalzahlen und Paketgrößen melden, um eine Anpassung der Übertragungsparameter zu ermöglichen.

Bluetooth 1.2

Im November 2003, Bluetooth SIG hat Bluetooth veröffentlicht 1.2 Spezifikation. Als Bluetooth 1.1 war anfällig für Störungen durch 802.11b-WLANs, Ausführung 1.2 führte AFH ein (Adaptives Frequenzspringen) um Störungen mit Bluetooth-Geräten und anderen drahtlosen Kommunikationsgeräten zu reduzieren. Außerdem, Bluetooth 1.2 Geräte, die den ESCO erweiterten (Verbesserte synchrone verbindungsorientierte) Verbindungstyp für die Sprach-/Audioübertragung wurden ebenfalls identifiziert. Bietet zwar die Möglichkeit einer schnelleren Verbindung, es war immer noch mit Bluetooth kompatibel 1.1 Geräte.

Bluetooth 2.0

Bluetooth 2.0, das im November veröffentlicht wurde 2004, hat den EDR eingeführt (Verbesserte Datenrate) Technologie, Das ist ein großer Fortschritt gegenüber der Version 1.2. EDR erhöhte die Datenübertragungsraten auf bis zu 3 Mbit/s und verdreifachte die Bandbreite im Vergleich zur Vorgängerversion. Dadurch war die Übertragung großer Dateien doppelt so energiesparend wie bei Bluetooth 1.2. Bluetooth 2.0 unterstützt Vollduplex-Kommunikation, Dies ermöglichte die gleichzeitige Übertragung von Sprache und Daten. Außerdem wurde die Fähigkeit zur Verbindung mehrerer Geräte erweitert.

Bluetooth 2.1

März 2007, bei CTIA Wireless 2007, Es entstand der Bluetooth 2.1+EDR-Standard. Ein Schlüsselmerkmal war die NFC-Integration für ein vereinfachtes Pairing durch Übertragung von Passwörtern ohne manuelle Eingabe, wenn sich Geräte in unmittelbarer Nähe befanden. Die Sniff-Subrating-Funktion sparte Strom, indem sie das Signalbestätigungsintervall zwischen Geräten von 0,1 s auf 0,5 s verlängerte. zusätzlich, Sicheres einfaches Pairing (SSP) Das Pairing-Erlebnis wurde verbessert und gleichzeitig die Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit verbessert.

Bluetooth 3.0

Im 2009, Die Bluetooth SIG führte Bluetooth ein 3.0 + Hohe Geschwindigkeit (HS), Pflegeversion 2.0 Funktionskompatibilität. Die wichtigste Ergänzung war eine optionale Hochgeschwindigkeitserweiterung, die IEEE 802.11PAL nutzt (Protokollanpassungsschicht) zur Unterstützung eines Durchsatzes von bis zu 24 Mbit/s – 8x schneller als die maximalen 3 Mbit/s von Bluetooth 2.0.

Die Kerninnovation war Alternate MAC/PHY (AMPERE) – Dadurch kann der Bluetooth-Stack das entsprechende Funkgerät für einen bestimmten Anwendungsfall dynamisch nutzen. Dies führte zu einer gewissen Verbesserung der Leistungsoptimierung mit dem EPC (Verbesserte Leistungskontrolle) und Auslagern größerer Transfers an 802. 11s niedrigerer Leerlaufmodus. Außerdem, die Entstehung von UCD (Unidirektionale verbindungslose Daten) hat dazu beigetragen, die Sendefunktionen zu verbessern.

Bluetooth-Low-Energy-Versionen: Bluetooth 4.0 – 5.4

Bluetooth 4.0

Im Dezember 2009, Bluetooth 4.0 wurde enthüllt – eine umfassende Tri-Mode-Integration von klassischem Bluetooth, Hohe Geschwindigkeit, und das innovative Bluetooth Low Energy (DIE) Erweiterung.

Der entscheidende Durchbruch war LE. Es reduziert den Stromverbrauch um bis zu 90% über einen Leerlaufmodus mit extrem geringem Stromverbrauch unter Verwendung eines optimierten Protokollstapels mit geringer Bandbreite, der auf IoT-Geräte zugeschnitten ist. Dies bedeutete, dass IoT-Sensoren und -Gadgets jahrelang mit einer winzigen Knopfzellenbatterie betrieben werden konnten.

BLE bot außerdem eine niedrige Latenz von 3 ms, über 100m Reichweite, AES-128-Verschlüsselung und andere robuste Konnektivitätsfunktionen. Parallel zu, Hohe Geschwindigkeit ermöglicht hohen Durchsatz, Nutzung 802.11 Radios, während Classic Bluetooth abwärtskompatibel blieb.

Dieser Tri-Mode-Ansatz ermöglichte eine Optimierung der Vielseitigkeit hinsichtlich der Datenraten, nämlich High Speed ​​für die hohe Bandbreitenauslastung in LAN-Anwendungen, LE für das IoT mit extrem geringem Stromverbrauch, und Classic für die ursprüngliche Streaming-Anwendung.

Bluetooth 4.1

Eingeführt in 2013, Bluetooth 4. 1 war eine Hauptversion, die Verbesserungen rund um das IoT brachte, Hauptsächlich, um eine allgegenwärtige Konnektivität für Geräte bereitzustellen. Aufbauend auf Bluetooth 4.0 DIE, Es bietet einen höheren Durchsatz für die Übertragung großer Datenmengen, was sich perfekt für Wearables wie Fitness-Tracker eignet. Geräte können gleichzeitig als betrieben werden “Bluetooth Smart” und “Bereit für Bluetooth Smart,” Ermöglicht Verbindungen mit mehreren Geräten.

Außerdem, Bluetooth 4.1 Außerdem wurde die Unterstützung für die Koexistenz mit den neuesten Mobilfunktechnologien, einschließlich LTE, eingeführt, um eine reibungslose Interkonnektivität zu ermöglichen. Es umfasste IPv6-basierte Cloud-Synchronisierungsunterstützung, Berücksichtigung der IoT-Anwendungsanforderungen.

Bluetooth 4.2

Eingeführt 2014, Bluetooth 4.2 führte einen größeren Schritt durch die Unterstützung der Internetverbindung über die Protokolle IPv6 und 6LoWPAN ein. Diese Innovation ermöglichte vor allem die Verbindung mehrerer Bluetooth-Geräte über ein Gateway-Terminal mit dem Internet oder LAN. Es lieferte bis zu 2,5-mal schnellere Übertragungsgeschwindigkeiten und eine 10-mal größere Paketkapazität im Vergleich zu Bluetooth 4.1.

Vor allem, Bluetooth 4. 2 erhöhte Übertragungsraten und Datenschutz. Bluetooth-Signale im neuen Standard können ein Gerät nur verbinden oder verfolgen, nachdem der Benutzer die Erlaubnis dazu erhalten hat. Dies gibt Benutzern auch die Gewissheit, dass sie Wearables furchtlos verwenden können, ohne sich über unbefugtes Tracking Sorgen machen zu müssen.

Bluetooth 5.0

Bluetooth 5.0 wurde schon früh ins Leben gerufen 2016, Bietet verbesserte Leistungen als die vorherigen Bluetooth-Standards. Dadurch wurde die Nachrichtenkapazität erheblich verbessert 255 Bytes – 8 Mal mehr als die Kapazität von Bluetooth 4. 2. Als Ergebnis, Die Datenübertragungsrate erhöhte sich und stieg auf sogar 2 Mbit/s im Energiesparmodus, doppelt so hoch wie früher. Zusätzlich, Die Kommunikationsreichweite wurde im Vergleich zu Bluetooth um das Vierfache erweitert 4.2, theoretisch bis zu 300m.

Vor allem, es war auch in Bluetooth 5.0 dass Ortung und Navigation in Innenräumen eingeführt wurden und bei Integration mit WLAN eine Genauigkeit im Submeterbereich ermöglichten. Weiterentwicklung der bisherigen Internetlandschaft und IoT, es verzweigte sich in größerem Maßstab weiter in das Konzept des Smart Home.

Bluetooth 5.1

Bluetooth-Version 5.1 wurde angekündigt 2019, das bahnbrechende Dienste zur Peilung und Positionierung im Zentimeterbereich brachte. Ziel dieser Erweiterung war die Verbesserung der Lokalisierung mithilfe von Bluetooth, was sich bei der Indoor-Navigation und der Nachverfolgung von Vermögenswerten als sehr nützlich erwies, ein zentrales Anliegen in der Region.

Zu diesen Verbesserungen gehörten ein besseres GATT-Caching und die Handhabung redundanter Daten, um den Stromverbrauch zu senken, erweiterte Broadcast-Funktionalität, und Koexistenz mit verschiedenen drahtlosen Protokollen. Auch die Audioqualität und Synchronisierung von Bluetooth LE wurde deutlich verbessert.

Die früheren Bluetooths wie das 4.x, könnte auch Mesh-Netzwerke und die Beacons für die Asset-Verfolgung übernehmen. jedoch, Bluetooth 5.1 bietet mehr Vielseitigkeit und Effizienz, Dies ergänzt die oben genannten Anwendungen und kann für alle anderen bestehenden oder zukünftigen Anwendungen nützlich sein, die eine höhere Genauigkeit der Positionierung und Lokalisierung erfordern.

Bluetooth 5.2

Bluetooth 5.2 mit seiner frühen Einführung in 2020 konzentrierte sich hauptsächlich auf die Verbesserung des Audioerlebnisses. Zu den wichtigsten besprochenen Funktionen gehörte EATT (Erweitertes Attributprotokoll), LE-Leistungsregelung, CTKD, und Unterstützung für isochrone LE-Kanäle. Vor allem, LE Audio ermöglichte Stereo-Streaming im Verbindungs- und Broadcast-Modus und verbesserte gleichzeitig die Bluetooth-Audioleistung. Durch die Integration von Bluetooth Auracase konnten Benutzer eine deutliche Verbesserung der hochwertigen Audioausgabe erleben.

Bluetooth 5.3

Im 2021, Bluetooth 5.3 wurde veröffentlicht, mit erheblichen Verbesserungen der Übertragungseffizienz, Sicherheit, und Stabilität. Im Vergleich zu Bluetooth 5.2, Bluetooth 5.3 bietet reduzierte Latenz, erhöhte Störfestigkeit, und verbesserte Akkulaufzeit. Vor allem, Bluetooth 5.3 ändert weder die Übertragungsgeschwindigkeit noch die Reichweite. Im Folgenden sind die vier wichtigsten Verbesserungen aufgeführt:

• Unterbewertung der Verbindung
• Verbesserungen bei der Kontrolle der Verschlüsselungsschlüsselgröße
• Regelmäßige Werbeverbesserungen
• Verbesserungen der Kanalklassifizierung

Bluetooth 5.4

Enthüllt in 2023 als neueste Bluetooth-Version, Bluetooth 5. 4 Es wurden mehrere Verbesserungen eingeführt, um eine effektivere Bereitstellung zu gewährleisten, bidirektional, Sichere Kommunikation für Geräte mit geringem Stromverbrauch. Einige der neuen Aspekte von Bluetooth 5. 4 umfassen:

• Regelmäßige Werbung mit Antworten (PAwR): Ermöglicht zeitsynchronisierte bidirektionale Netzwerke durch die Übertragung kleiner Datenpakete innerhalb von Unterereignissen, um die Synchronisierung und Energieeinsparungen zu erleichtern.
• Verschlüsselte Werbedaten (EAD) – Aktivieren der Datenverschlüsselung innerhalb von Werbepaketen. Nur Geräte mit dem gemeinsamen Sitzungsschlüssel können EAD entschlüsseln und zur Erhöhung der Sicherheit steht die Option einer teilweisen/vollständigen Verschlüsselung zur Verfügung.
• LE GATT Sicherheit: Ermöglichen, dass Geräte den Sicherheitsmodus und die Sicherheitsstufe anzeigen.
• Auswahl des Broadcast-Codecs: Aktivieren der Codec-Auswahl für eine optimierte Übertragung von erweiterten BLE-Werbungen.

Vergleich der Bluetooth-Versionen: Bluetooth vs. Bluetooth Low Energy

Seit Version 4.0, Die Bluetooth-Technologie hat sich in zwei verschiedene Zweige aufgespalten: Bluetooth Classic und Bluetooth Low Energy. Das klassische Bluetooth, auf dem unsere heutige Idee der drahtlosen Konnektivität hauptsächlich basiert, findet Anwendung in Bereichen wie drahtlosen Lautsprechern, Infotainmentsysteme für Autos, und Kopfhörer. Betrieb im 2,4-GHz-Band, Es ermöglicht den Geräten den Aufbau persönlicher Netzwerke für die Datenübertragung über kurze Entfernungen und ist zu einer unverzichtbaren Technologie für die Kopplung von Audiogeräten mit mobilen Plattformen geworden.

Bluetooth Low Energy, andererseits, stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Energieeffizienz innerhalb des Bluetooth-Ökosystems dar. Wie der Name schon sagt, Das herausragende Merkmal von BLE ist der bemerkenswert niedrige Stromverbrauch und der hochoptimierte Schlafmodus. Es nutzt zwar das gleiche 2,4-GHz-Band wie klassisches Bluetooth, es verwendet ein anderes FHSS-Schema, Dies führt zu einer Datenübertragungsrate, die etwa halb so hoch ist wie bei klassischem Bluetooth.

Die Begriffe BT, BR, Grundrate, EDR, BR/EDR, und AMP stehen für klassisches Bluetooth, während BLE, Bluetooth Low Energy, Bluetooth Smart, und LE beziehen sich auf Low-Power-Bluetooth.

Dual-Mode-Bluetooth, wie der Name schon sagt, ist eine Kombination aus klassischem Bluetooth und Bluetooth LE, Dadurch können Geräte beide Standards gleichzeitig unterstützen.

Angesichts der Beliebtheit von klein, Geräte und Sensoren mit geringem Stromverbrauch in verschiedenen IoT-Anwendungen, BLE hat sich zu einem dominanteren Bluetooth-Protokoll im IoT-Bereich entwickelt. Deshalb, Der Markt hat die Entwicklung von Dual-Mode-Bluetooth-Chips erlebt. Im Wesentlichen, BLE ist nicht nur eine Lite-Version von klassischem Bluetooth, sondern eine spezielle Version energieeffizienter drahtloser Konnektivität, die für stromempfindliche Anwendungen und Anwendungen mit niedriger Datenrate entwickelt wurde.

Zukunft von Bluetooth: Was Sie von Bluetooth erwarten können 6.0

Seit seiner Gründung in 1998, Bluetooth hat eine bemerkenswerte 26-jährige Entwicklung hinter sich, Fortschreitend von der Version 1.0 zum Strom 5.0 freigeben. Ursprünglich konzentrierte man sich auf Audio, Text, und Videoübertragung, Sein Anwendungsbereich hat sich nach und nach in Richtung einer auf IoT-Anwendungen zugeschnittenen Datenübertragung mit geringem Stromverbrauch verlagert. Unter Beibehaltung der Abwärtskompatibilität, ein Markenzeichen der Technologie, Bluetooth wird bei einer Vielzahl von IoT-Geräten immer häufiger eingesetzt.

Da die BLE-Variante Fortschritte in puncto Energieeffizienz und Übertragung machte, Die klassische Bluetooth-Version stagnierte nach der Version 3.0. Das neueste große Update war Bluetooth 5.0 im 2016, Optimierung der Geschwindigkeits- und Reichweitenbalance für Geräte mit geringem Stromverbrauch. Ausrichtung an typischen Release-Kadenzen, Bluetooth 6.0 wird in den nächsten Jahren erwartet. Der primäre Entwicklungsvektor wird sich voraussichtlich auf den IoT-Bereich konzentrieren, Überwindung historischer Grenzen mobiler Geräte. Die Einführung von Bluetooth 5.0 und die Weiterentwicklung der Mesh-Technologie haben die Möglichkeiten für zukünftige IoT-Anwendungen erweitert.

Im September 3, 2024, Bluetooth sig Gerade ausgegebene offizielle Aussagen zu Versionen Bluetooth 6.0, Einführung neuer Verbesserungen und Funktionen. Ein wichtiges Highlight dieses Updates ist das Bluetooth Channel Sounding. Trotz des vielversprechenden Bluetooth 6.0 Aktualisierung, Es kann mehrere Jahre dauern, bis die 6.0 Die Version wird in Verbrauchergeräten und IoT-Produkten weit verbreitet verfügbar sein. Bleiben Sie geduldig!

FAQs zu Bluetooth-Versionen

Kann ein Bluetooth 3.0 Gerät stellt eine Verbindung mit Bluetooth her 5.0 Gerät?

Bluetooth 3.0 Geräte sind von Natur aus nicht in der Lage, eine direkte Verbindung zu Bluetooth herzustellen 5.0 Geräte, da sie unterschiedliche Übertragungsprotokolle verwenden. jedoch, bestimmtes Dual-Mode-Bluetooth 4.0 Geräte können gleichzeitig Bluetooth unterstützen 3.0 und Bluetooth 5.0 Geräte.

Kann ein Bluetooth 5.0 Gerät stellt eine Verbindung mit Bluetooth her 3.0 Gerät?

Bluetooth 5.0 Geräte weisen eine Abwärtskompatibilität mit Bluetooth auf 3.0 Geräte, Dadurch wird die Konnektivität zwischen beiden ermöglicht. Dennoch, Diese Interoperabilität geht mit geringeren Übertragungsraten und einem erhöhten Stromverbrauch einher.