蓝牙是如何工作的

无线通信现在是一种普遍现象。我们很多人在办公室和家里都有WiFi网络连接。但蓝牙设备之间是直接通信的，而不是通过无线路由器等中间设备发送流量。这使生活非常方便，并使电力使用极低，改善电池的生活。

蓝牙设备使用低功耗进行通信无线电波在2.400 GHz至2.483.5 GHz的频带上[来源:蓝牙特殊兴趣组(SIG)]．这是国际工业、科学和医疗设备协议(ISM)中留出的少数几个频段之一。

你可能已经在使用的许多设备都利用了这个相同的无线电频段，包括婴儿监视器，车库门开启器和最新一代的无绳电话．确保蓝牙设备和其他无线通信技术互不干扰是至关重要的。

截至2020年，有两种类型的蓝牙技术:低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy, LE)和经典蓝牙(Bluetooth Classic，更正式的说法是蓝牙基本速率/增强数据速率，或BR/EDR)[来源:蓝牙技术联盟]．两者都使用相同的频段，但到目前为止，蓝牙LE是更流行的选择。除了允许在两个设备之间的点对点连接上进行通信外，它还可以用于广播或网状网络。

经典的蓝牙技术可以提供比蓝牙LE稍高的数据速率(3mb比1mb或2mb)，但只能用于使用点对点连接的两个设备之间的直接通信。这两种蓝牙技术都有其独特的优势，制造商采用最适合其产品需求的版本。

蓝牙BR/EDR设备必须总是配对的，这个过程导致两个设备相互信任，能够使用加密以安全的方式交换数据。

当蓝牙BR/EDR设备处于彼此的范围内时，就会进行电子对话，以确定它们是否相互信任，并共享数据。用户通常不需要按下按钮或发出命令，电子对话就会自动进行。一旦对话发生，这些设备——无论它们是计算机系统的一部分还是立体音响——就形成了一个网络。

蓝牙LE的工作原理不同。设备也可以配对以形成信任关系，但不是所有类型的产品都需要这样。一个想要被发现的蓝牙LE设备通过一个称为广告的过程广播特殊的消息(称为包)。广告包中包含了关于广告设备的有用信息。另一个合适的设备将通过扫描(听)广告包找到广告设备，并选择来自合适设备的广告包。通常，只有当用户按下智能手机应用程序中的一个按钮时，扫描才会发生。通常情况下，用户会看到已发现的合适设备的详细信息，然后选择一个连接。

连接到同一中心设备(如智能手机)的蓝牙外设(如活动追踪器和智能手表)形成个人区域网络(PAN)或微微网它可能会占据一整栋大楼，也可能只占据你口袋里的智能手机和手腕上的手表之间的距离。一旦建立了微微网，它的成员就会一致地跳跃无线电频率，这样他们就能彼此保持联系，避免干扰可能在同一房间运行的其他蓝牙微微网或使用其他无线技术(如WiFi)的设备。蓝牙技术甚至可以知道哪些无线电频道工作得很好，哪些频道受到干扰，从而动态地避免坏频道，只使用不受干扰的频道。这个过程称为自适应跳频即使在有大量无线设备运行的环境中，蓝牙设备也能很好地工作。

智能手机和智能音箱都采用蓝牙技术。八木工作室/盖蒂图片社

尽管很多人认为蓝牙主要是一种短距离技术，但它也可以用来连接距离超过1公里(3280英尺)的设备。蓝牙技术联盟]．事实上，许多类型的产品，如无线耳机，要求设备的通信范围非常短。但由于蓝牙技术非常灵活，可以配置到应用程序的需要，制造商可以调整其设备上的蓝牙设置，以实现他们需要的范围，同时最大限度地延长电池寿命，实现最佳信号质量。

几个因素影响蓝牙设备的范围:

最新的蓝牙技术之一是引入了一种叫做前向纠错(FEC)以提高接收器的灵敏度。FEC校正在接收端检测到的数据错误，并在不使用更多传输功率的情况下将设备的有效距离提高四倍或更多。这意味着，当设备距离发射机远得多，信号就弱得多时，它可以成功地接收数据。蓝牙技术联盟]．

蓝牙技术包括许多安全措施，甚至可以满足最严格的安全要求，如在联邦信息处理标准(FIPS)。

当设置一个新设备时，用户通常要经历一个叫做配对．配对为每个设备配备了特殊的安全密钥，并使它们彼此信任。一个需要配对的设备将不会连接到另一个没有配对的设备。

这些安全密钥允许蓝牙技术以多种方式保护数据和用户。例如，可以对设备之间交换的数据进行加密，使其他设备无法读取数据。它还可以让地址(作为设备的身份，包含在无线数据交换中)每隔几分钟就被伪装和更改一次。这可以保护用户避免使用个人电子设备传输的数据被跟踪的风险。

如果你有蓝牙设备，你自己就有过这种体验。例如，如果你买了一个无线鼠标，在你第一次打开它的时候，你就把它与你计划使用它的设备配对。您可以打开鼠标，然后在附近的蓝牙附件列表中看到设备的名称后，进入计算机上的蓝牙设置，对该设备进行配对。电脑可以同时处理多个蓝牙连接。你可能需要使用无线鼠标、键盘和耳机。

然而，这些配件的制造商将限制每次只能连接一个。你希望你的键盘只在你的电脑上打字，或者你的耳机只听你的手机。有些允许用户将设备与多台电脑、平板电脑或手机配对，但他们可能一次只能连接一台。这完全取决于制造商决定什么对他们的产品是明智的。

有些设备在与另一个设备配对时需要一个安全代码。这是一个例子身份验证它确保你正在建立信任关系的设备是你认为的那个，而不是环境中其他地方的另一个设备。例如，许多汽车允许你在不离开方向盘的情况下接听电话。如果你第一次想使用这个设备，你必须将你的手机和汽车的音频系统结合起来，使用汽车的娱乐显示器和你的智能手机。汽车会给你一个输入的数字。你的手机让你知道一个设备想要配对使用一个数字代码。您输入娱乐显示的代码，以确认这是一个授权的配对。之后，您可以使用免提电话系统，而无需再次配对。

用户还可以控制设备对其他蓝牙设备的可见性。例如，在电脑或智能手机上，你也可以简单地将设备的蓝牙模式切换到“不可发现”，或者干脆关闭蓝牙，直到你再次使用它。

发布日期:2019年11月11日