什麼是藍牙及其工作原理？

當我們需要兩個設備進行通訊時，藍牙是我們的首選，並且在過去的二十年中一直如此。雖然藍牙是我們越來越認為理所當然的寶貴功能，但藍牙到底是什麼？您可能想知道它是什麼以及它如何在當今日益互聯的世界中發揮作用，本指南提供了清晰的解釋。

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什麼是藍牙？

現代藍牙的歷史可以追溯到 1994 年，以 10 世紀斯堪的納維亞國王 Harald“Bluetooth”Gormsson 的名字命名，他統一了丹麥和挪威。

藍牙是一種無線技術，它使用短程無線電頻率來實現附近設備之間的通訊。與 Wi-Fi 和蜂巢訊號不同，藍牙使用功率較低的無線電波。雖然這將其範圍限制為近距離（通常為10 至20 公尺/33 至65 英尺）的設備，但它也保持了較低的功耗，使其成為依賴電池的設備的理想選擇，例如智慧型手機、耳機、耳麥、及其他週邊設備。

瑞典電信巨頭愛立信看到了使用藍牙作為無線連接來連接耳機和行動裝置的前景。 1998 年，五家行業領導者（愛立信、諾基亞、IBM、東芝和英特爾）聯手創建了藍牙 SIG（特別興趣小組）來監督藍牙技術的開發和許可。

藍牙現在是電子“標準”，這意味著想要包含此功能的製造商必須將特定要求納入其電子設備中。這些規範允許設備識別其他使用藍牙技術的小工具並與之互動。目前，有三種類型的藍牙類別可用：

• 1 級– 最大監管範圍為 100 公尺（330 英尺）。但這是以更高的功耗為代價的。它主要用於工業環境。
• 2 級– 最常見，保留 10 至 20 公尺（33 至 65 英尺）的原始標準。
• 3 級– 威力最弱，通常只適用於 1 公尺（3.3 英尺）的極短距離。

藍牙類型

目前，藍牙有兩種選擇：基本速率/增強資料速率 (BR/EDR) 和低功耗 (LE)。請務必注意，BR/EDR 連線始終需要配對。

另一方面，LE 設備並不總是需要信任關係；這並不總是一個要求。藍牙 LE 隨藍牙 4.0 一起推出，非常適合穿戴式裝置、耳機或其他低功耗裝置等電子產品，這些裝置的電池壽命非常寶貴。截至目前，藍牙有五個不同版本：

經典藍牙（版本 1.0 – 3.0）

當藍牙 1.0 首次推出時，其數據速度上限低於 1 Mbps，範圍不超過 10 公尺（33 英尺）。市場上推出的第一款擁有該功能的手機是 Ericsson T39。藍牙 2.0 將速度提高了 2 至 3 Mbps，將效能提升了一個檔次。

藍牙 3.0 利用 802.11 無線電協議，讓藍牙協定在傳輸大數據包（包括音樂、影像和視訊）時搭載 Wi-Fi 訊號。這有助於將資料傳輸速度提高至 24 Mbps。

藍牙4.0

藍牙4.0增加了藍牙能量（BLE）模式，也稱為藍牙智慧。雖然藍牙 4.0 可以實現高達 25 Mbps 的高速，但 BLE 優先考慮的是功率效率而不是速度。 BLE 的傳輸速率較低，為 1 Mbps，非常適合穿戴式裝置和物聯網感測器等小型裝置。這使他們能夠更長時間地保持連接，而無需頻繁充電。

藍牙5.0

與先前的版本相比，藍牙 5 版本有可能實現裝置之間更遠的距離。它還透過提高數據速率在低能耗方面進行了改進。它可以工作在各種傳輸範圍，包括125 Kbps、500 Kbps、1 Mbps和2 Mbps。

數據速率的降低帶來了積極的影響，能夠將數據範圍擴大到高達 240 公尺（800 英尺），儘管由於強制規定，您目前可能無法體驗到這一點。相反，2 Mbps 的更快傳輸受到的限制明顯更大，最適合短距離使用。

最新版本是藍牙5.3，於2021年首次亮相。它承諾連接幹擾更少、連接安全性更高、品質更好。

藍牙技術如何運作？

當它們在附近時，支援藍牙的設備可以互相檢測到。藍牙利用 2.4 GHz 頻段內的 79 個不同的無線電頻率。雖然 Wi-Fi 也使用該頻段，但它為兩種無線技術無縫共存提供了足夠的空間。

為了建立連接，支援藍牙的裝置會隨機選擇 79 個可用頻率之一。配對後，它們不斷地在這些頻率之間切換，每秒跳躍多次。這種快速的連續性主動減輕了 Wi-Fi 和其他藍牙裝置的干擾，最終確保了穩定的連線。

一組共享資訊的藍牙設備創建一個稱為微微網的臨時迷你電腦網絡，允許設備隨時加入或離開。在微微網中，一台設備扮演主設備的領導角色，協調網路內的通訊。其他設備（稱為從設備）遵循主設備的指令。該網路可容納兩到八個在任何給定時間連接和通訊的設備。

將兩個藍牙裝置連接在一起的過程稱為「配對」。通常，如果裝置的藍牙模式打開，裝置就會相互廣播其存在。一旦主設備顯示可用的設備名稱，用戶只需選擇他們想要連接的設備。為了提高安全性，某些連線可能需要輸入配對代碼以驗證您正在連線到目標裝置。

藍牙與 Wi-Fi

我們日常使用的大多數設備（例如筆記型電腦和智慧型手機）都配備藍牙和 Wi-Fi。儘管兩者都是無線通訊形式，但這兩種標準在目的和功能方面有所不同。

最大的區別是藍牙允許附近設備之間的短距離資料傳輸。另一方面，Wi-Fi 允許設備連接到互聯網，以便它們可以存取線上內容和服務。 Wi-Fi 的覆蓋範圍更遠，通常可達 100m（330 英尺）及以上，視路由器而定。同時，Wi-Fi 提供明顯更快的資料傳輸速度，而藍牙則在速度上落後。

至於功耗，藍牙專為低功耗使用而設計，這就是為什麼它非常適合電池供電的設備。相較之下，Wi-Fi 使用更多電量來維持連接和傳輸資料。

為什麼要使用藍牙？

藍牙的核心是在設備之間提供無線連接，但它還具有一些額外的優點：

• 廣泛的可用性——如今，從智慧型手機和筆記型電腦到揚聲器和耳機，藍牙幾乎無處不在。無論您是否需要，您今天購買的任何新設備上都會發現該功能，因此您不妨嘗試一下。
• 相對安全－藍牙也不能免受漏洞和破壞的影響。通常認為傳輸基本資料是安全的。
• 運作所需的電力很少——藍牙是一種電池友善技術。它使用的電量比 Wi-Fi 低得多，讓您可以讓設備長時間運行而無需充電。

雖然藍牙是一種可靠的無線技術，但它也不能避免問題。或者，這些建議將有助於解決 Windows 中的藍牙計量連接錯誤。

圖片來源：Freepik。圖片由克里斯多·克勞德拍攝。