开启移动设备的物联网－蓝牙的技术与应用
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蓝牙技术已是当今应用广泛的无线通讯标准之一，举凡各式电脑周边产品、移动设备、穿戴式装置，几乎都可以看到蓝牙的身影。近年来，物联网技术的兴起，低功耗、长时间运作已成为无线通讯的主流，因此蓝牙在4.0版也推出低功耗的标准，尝试从移动设备市场横跨到物联网市场。接下来深入了解蓝牙的技术与应用…
蓝牙(Bluetooth)是一种泛用的短距离无线通讯协定，最早由易立信(Ericsson)于1994年发起，初期是针对手机和配件(如耳机)间进行低功耗、低成本的无线通讯连线，透过标准化的协定，以无线方式来以取代有线连接的束缚。
1997年为了让该理念实现，Ericsson与其他大厂合作，并于1999年和Sony Ericsson、IBM、Intel、Nokia、Toshiba等大厂，共同创立Bluetooth SIG(Special Interest Group)协会，来为跨电话之间的免持功能无线化而做努力。
蓝牙无线传输技术，基于IEEE 802.15.1的PHY与MAC规范，使用2.4GHz做为传输频段，被归属于无线个人区域网络(WPAN)的应用领域。
分成3种工作模式：「传统蓝牙」主要作为信息传递、装置连线为目标，传输速度为1？3Mbps，距离10米或100米，适合运用在音讯传输、名片交换、键盘或鼠标输入等要求速度不高的应用情境。
「高速蓝牙」(Bluetooth HS)主攻数据交换与传输，速度为传统蓝牙8倍，适合进行立体声音效、数据传输之用。「蓝牙低耗电(Bluetooth Low Energy；BLE)」则强调低耗电，主要应用于穿戴式装置。
由于蓝牙的低功率与可靠性，其技术也开始扩展到各种应用，让产品之间只要一经配对之后，便可进行音乐播放、语音通讯、个人信息交换、档案传输、多媒体播放控制、输入装置、数据同步。
至今蓝牙已有超过2万家会员，许多移动设备如手机、平板、耳机、立体声音频串流、汽车、笔记本电脑、游戏机，以及穿戴式装置等产品，都可看到蓝牙的身影，而物联网的来临，许多智能家庭的产品(如智能灯泡)也导入蓝牙技术，让蓝牙的应用无所不在。
蓝牙串起WPAN应用 流行至今光芒不坠
蓝牙自1998/1999年推出0.7、0.8版，主要提供「拨号网络规范」，包括基带与LMP(连接管理协定)、射频规范、L2CAP (固定通道支持)、RFCOMM等等，以及HCI与HCI USB传输层、随后的0.9版加入OBEX(物件交换)与IrDA(红外线传输)的互通性与相关的传输层、HCI UART传输层与测试模式。到1.0版草案，加入了SDP(服务探索协定)、TCS(电信控制规范)等等，后来1.0a正式版推出，便有蓝牙USB Dongle的产品出现。
2000年前夕的1.0B版做了一些修正，并加入了一个当时流行的WAP应用之互通性需求，此时才加入了Bluetooth Audio的协定。2001年的1.1版做了许多错误修正，规范列入IEEE 802.15.1。
到了2003年的1.2版才算是比较完整的版本，包含连接速度加快、错误侦测、流量控制与规范、同步能力等等，其规范列入IEEE 802.15.1a标准。蓝牙1.x的传输速度理论值到1Mbps(实际大约723.2Kbps)，大多应用在单音(Mono)耳机的使用环境。
2004年的v2.0 + EDR(Enhanced Data Rate；强化数据传输率)，将传输率提升至2？3Mbps，其A2DP(Advanced Audio Distribution Profile；先进声道分配协定)，让立体声耳机的应用得以成真。
2007年的v2.1 + EDR，加入了错误数据回报、加密暂停与恢复、延伸谘询回应、安全且简单配对、降级的(较省电)接收模式等等。
而2009年的v3.0 + HS(High Speed；高速)，则加入了交替射频技术，并增加了A2MP(AMP管理协定)、针对AMP的L2CAP、HCI及安全性的强化，并增强了USB与SDIO的HCI传输层，且使用了802.11 PAL (协议配接层)来将传输率提高到>24Mbps的水准，并透过一些技术来强化电源控制，使蓝牙3.0在效能与功耗上又再向上一层楼。
有监于移动设备的省电需求，2010年蓝牙SIG协会再公布4.0的标准，主要提供传统蓝牙模式(v2.0以前)，以及高速蓝牙模式(v3.0)，以及全新的低耗电模式(v4.0)。蓝牙低耗电 (Bluetooth Low Energy；BLE，亦称作Bluetooth Smart)的推出，可以在距离在30米以内，提供1Mbps传输速度，且具备让一颗水银电池的供电时间长达1年以上的其低耗电设计。
BLE主要是针对穿戴式装置(如智能手表、手环、心率带产品，运动健身？医疗保健领域的长时间传感之用)或工业自动化之低耗电需求，来跟ZigBee与ANT+协定竞争并抢占物联网商机。
2013年底，蓝牙4.1发表出来，更针对物联网应用做强化，不仅提升配对的效率，且装置可同时成为中枢(Hub)和终端设备(Endpoint Device)，让传感器、各种装置之间都能独立通讯。而2014年底发表的蓝牙4.2，则再增加三大功能，包括隐私度高、传输效率高(比以前快2.5 倍)、以IP连接。因此4.2的出现，几乎快把ZigBee的锋头抢走，成为物联网标准的明日之星。
蓝牙协定用途多 各式应用协定介绍
蓝牙自推出以来，就伴随着手机、PDA、笔记本电脑、各式电脑周边等的出现，来增加其应用的范围，相较于Wi-Fi主要以数据传输为主的应用来说，蓝牙主要是提供跨装置的连线，透过配对的方式，来达到点对点的无线连接。
因此其应用范围极广，像是：基本图像规范(Basic Imaging Profile)，可在装置之间传送图片，可再分成Image Push/Pull(影像推送？接收)、Advanced Image Printing(高端影像打印)、Automatic Archive(自动归档)、Remote Camera(遥控摄影)、Remote Display(线上显示)。而许多蓝牙手表、自拍棒便是采用Remote Camera的Profile来与智能手机连线，以便自助拍照。
在音讯方面，有包含头戴式耳机规范(Headset Profile)、A2DP(Advance Audio Distribution Profile)、立体声音讯传输规范，可听CD音质的音讯。而CTP(Cordless Telephony Profile；无线电话规范)则是用蓝牙耳机来讲电话等等。
跟手机、传真与PDA应用和通讯相关的应用，有拨号网络规范(利用到基带、LMP、L2CAP、SDP、RFCOMM等协定需求)、传真规范(Fax Profile)、SIM卡存取规范(SIM Access Profile；可透过Phone Access Profile来存取SIM卡的电话簿、简讯、通话纪录等数据)、同步规范(Sync Profile；例如电脑与PDA同步)、影像电话规范(Video Distribution Profile；以H.263编码的视讯电话功能)。
与电脑或移动设备的应用，有档案传输规范(File Transfer Protocol)、物件交换规范(Object Push Profile)，利用OBEX通讯协定在两个装置间交换数据或传输档案。而序列埠(Serial Port Profile)则取代传统RS-232连线，人机界面规范(HID Profile)则可支持鼠标、键盘。
蓝牙更进阶的应用 室内定位与移动支付
苹果自iPhone 4s以后加入了蓝牙4.0功能，且在其iOS 7版本之后，加入iBeacon这个功能，透过蓝牙4.0(BLE)的低功耗特色，来做到室内定位与产品信息推播的功能。其原理是在商店内部署多个成本低的iBeacon基站，搭配iOS 7的手机与专属App，便可接收到来自各iBeacon基站的电波信号，来定位与估算手机(消费者)所在的位置大概在哪里。
iBeacon基站透过GATT (Generic ATTribute profile，一般属性协定)来放送专属信号，而接收端(手机)能在极接近(几厘米内)、近距离(几米内)、线上离(10米以上)中，获知自己的位置在哪，若接近某iBeacon基站时，亦可收到推播信息(如商品折扣信息)或进行打卡。
iBeacon除室内定位、商场信息广播、车位寻找之外，理论上也能做到移动支付。只要预先在App设定好采购点，当经过POS机时，即可进行支付动作。率先推出类似服务的PayPal公司，便推出PayPal Beacon的USB装置，插入电脑便成POS站点。
消费者安装PayPal App后，当出现在预先设定好的店家附近时，App签到服务会提醒打卡，店家的POS屏幕也会同步显示顾客的个人信息，便可亲切向顾客打招呼。此时优惠或消费时都完全无须拿出手机，只要口头与店家确认即可完成移动支付，就算没网络环境也可以达成。
