kaix

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这颗牙是怎么蓝的?

2019-5-17 11:32:36 显示全部楼层
        以前,当我们需要将自己手机里的信息分享给别人时,还需要找到一台电脑和一条数据线。过程就是:先将信息导入到电脑,才能传给别人。十分繁琐。
             
        如果我们想用耳机听歌,我们需要找到一个线已经缠成一团的耳机,如果恰巧手机没电、插座又远的话,我们可能不得不强忍住带耳机煲歌粥的欲望,不然就要尴尬地蹲在墙角了。
        这颗牙是怎么蓝的?
        而无线技术标准——蓝牙(Bluetooth),就这样应运而生。它主要使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波来实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。
        但是,蓝牙这个名字是怎么来的呢?
       
        (来源:51yuansu.com)
        1994年,电信巨头爱立信公司最先创制了蓝牙技术,当时是作为RS232数据传输方法的替代方案。RS232标准被广泛用于计算机串行接口,用在调制解调器、打印机、鼠标、数据存储设备和诸多其他外设中。
        直到1997年,英特尔的工程师吉姆(Jim Kardach)开发了能够允许移动电话与计算机通讯的系统,这就是“蓝牙”的最初模型。1999年,首批消费类蓝牙产品——一款采用免提设计的手机耳机诞生。同年,蓝牙1.0规范正式发布。
        而“蓝牙(Bluetooth)”这个名字,就是吉姆给取的。其实,“蓝牙”是10世纪的一位海盗国王的绰号,这位国王就是丹麦国王——哈拉尔德(Harald Gormsson)。哈拉尔德出身于海盗家族,但是他却统一了北欧四分五裂的各个部落,成为了维京王国(古挪威语:víking,大概是挪威、瑞典和丹麦等地)的国王。
       
        (来源:Dreamstime.com)
        当时,蓝莓里是满满的花青素,并没有被人们认可,相反却被认为是它不能食用的象征。但是不走寻常路的海盗国王却尝试了蓝莓,而且还一发不可收拾的爱上了蓝莓。
        吃完蓝莓后,哈拉尔德的牙齿经常会被染成蓝色。所以,哈拉尔德也得到了一个绰号——蓝牙(古挪威语blátǫnn)。也即后来斯堪的纳维亚语中的Blåtand / Blåtann ,一直到现代,演化成了英语中的Bluetooth一词。
        1997年,当时的吉姆正在阅读的一本由弗兰斯·G·本特森(Frans G. Bengtsson )撰写的描写10世纪时的一本历史小说《长船》(The Long Ships)。他希望这种短距离传输协议将会“把通讯协议统一为全球标准”,就像哈拉尔德统一北欧一样。
        从此,这种短距离传输协议有了自己的名字——蓝牙(Bluetooth)
       
        (来源:HiCling社区)
        大大小小的蓝牙网络!
        蓝牙可连接多个设备,克服了数据同步的难题。所以,蓝牙到底是如何“有条不紊”的在多个设备之间工作的呢?要解释清楚上述问题,首先要提到的就是蓝牙设备之间的两种网络拓扑结构,一种是微微网(Piconet);另一种是分散网(Scatternet)。
        2.jpg
        微微网就是一种采用蓝牙技术的临时计算机网络,多个微微网如果存在重叠区域,就形成了分散网。
       
        (分散网,来源:百度百科)
        在微微网中,蓝牙设备自动同时分别扮演主设备及从设备的角色。但是,这个角色不是一成不变的,通过协议可以完成设备主从关系的互换。比如,当一个蓝牙耳机向手机发起连接请求,它是以主设备的角色发起连接的请求;但是当连接完成后,它更多的是作为从设备运行。
        这里,主设备最多可以与7个从设备相连接,但是从设备却只能与1个主设备相连。而在分散网中,一个微微网中的主设备也可能是另一个微微网中的从设备。
        通常来说,蓝牙技术中是主设备主动选择要访问的从设备,理论上从设备常处于接收槽内待命的状态,所以从设备的负担也要比主设备大一些。
        但是,蓝牙是如何做到在主、从设备之间通信时不被干扰的呢?蓝牙通信时收发机一般使用跳频扩谱技术,将其通信频带分成若干个跳频信道,最多可以分成79个宽度为1 MHz的频宽。跳频时隙宽度为625微秒(625微秒×1600=1秒)。只有收发设备按照相同的协议从某一个频带不断变换到另一个频带,就能保证通信时不被干扰。
        那处于分散网中,既是主设备、又是从设备的设备,是如何避免“分身乏术”的呢?为了让主从设备相互通信,蓝牙规定第偶数个时隙由主设备开始信息传输,而从设备则在第奇数个时隙开始传输。如果要让一个设备同时存在于多个微微网中,其实只需要让该设备在不同时隙处于不同微微网即可。
        蓝牙还能干这些事~
       
        (来源:百度“创业家”)
        现代社会,我们蓝牙不仅仅是用来进行简单的数据输送,它能连接手机和无线耳机等设备、让鼠标、键盘都没有了长长的尾巴,我们的办公桌面更加整洁。
        此外,包括医疗保健、运动健身、家庭娱乐、礼品、汽车、钟表、自动化等行业在内所使用的各种智能设备,都能通过蓝牙,连接便携式设备对其进行远程控制,这不仅为智能产品的发展提供更多的技术选择,更让我们的生活更加便利。
       
        (来源:百度经验)
        从1999年至今,蓝牙技术经历了约20年的发展,也从最初的蓝牙1.0发展到了2017年的蓝牙5.0。经过多次修订,如今的蓝牙标准相比以往来说,传输速度越来约高、功耗越来越低、成本越来越低、兼容性等也越来越好。相信在我们未来的生活中,蓝牙能给我们更多的惊喜。
        PS:
       

        参考文献  
        [1]朱昭华.浅析蓝牙技术[J].电声技术,2018,42(04):70-72.   
        [2]胡竞扬.蓝牙技术探究[J].中国新通信,2017,19(01):75.   
        [3]张力舒,高兆法.蓝牙技术原理及其在汽车领域中的应用[J].山东通信技术,2014,34(02):44-47.
        [4]创业家.蓝牙发展简史:原来还跟海盗有关系
         
来源: 颜相宁 中科院半导体所           

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curton

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