藍牙是一種無線通訊技術標準，用來讓固定與行動裝置，在短距離間交換資料，以形成個人區域網路。其使用短波特高頻無線電波，經由 24 至 2485 GHz 的 ISM 頻段來進行通訊。1994 年由電信商愛立信發展出這個技術。它最初的設計是希望建立一個 RS232 資料線的無線通訊替代版本。它能夠連結多個裝置，以克服同步的亦被幹擾等問題。 藍牙技術目前由藍牙技術聯盟負責維護其技術標準，其成員已超過三萬，分佈在電信、電腦、網路與消費性電子產品等領域。IEEE 曾經將藍牙技術標準化為 IEEE 802151，但是這個標準已經不再繼續使用。 名稱與標識 Bluetooth 一詞是斯堪的納維亞語言詞彙 的英語化。這個詞的來源是 10 世紀丹麥和挪威國王藍牙哈拉爾，借國王的綽號「」當名稱，直接翻譯成中文為「藍牙」（＝藍，＝牙）。原本臺灣翻譯為「藍 芽」，但 2006 年時，藍牙技術聯盟組織已將全球中文譯名統一改採直譯為「藍牙」，並註冊為該組織的註冊商標。 藍牙哈拉爾曾統一了因宗教戰爭和領土爭議而分裂的挪威和丹麥，因此藍牙技術的研發小組以其名號期許新技術能整合各大資通品牌的標準。藍牙的標誌是盧恩字母 （，ᚼ）和 （，ᛒ）的組合，也就是的首字母 HB 的合寫。 歷史 創制 藍牙技術最初由愛立信創制。技術始於愛立信公司的 1994 方案，它是研究在行動電話和其他配件間進行低功耗、低成本無線通訊連線的方法。發明者希望為裝置間的通訊創造一組統一規則（標準化協議），以解決使用者間互不相容的移動電子裝置。1997 年前愛立信公司以此概念接觸了移動裝置製造商，討論其專案合作發展，結果獲得支援。 1998 年 5 月 20 日，愛立信、國際商業機器、英特爾、諾基亞及東芝公司等業界龍頭創立 特別興趣小組（Special Interest Group，SIG），即藍牙技術聯盟的前身，目標是開發一個成本低、效益高、可以在短距離範圍內隨意無線連線的藍牙技術標準。 1998 年時藍牙推出 07 規格，支援 Baseband 與 LMP（Link Manager Protocol）通訊協定兩部份。1999 年推出先後 08 版，09 版、10 Draft 版，10a 版、10B 版。10 Draft 版，完成 SDP（Service Discovery Protocol）協定、TCS（Telephony Control Specification）協定。1999 年 7 月 26 日正式公佈 10 版，確定使用 24GHz 頻譜，最高資料傳輸速度 1Mbps，同時開始了大規模宣傳。和當時流行的紅外線技術相比，藍牙有著更高的傳輸速度，而且不需要像紅外線那樣進行介面對介面的連線，所有藍牙裝置基本上只要在有效通訊範圍內使用，就可以進行隨時連線。 當 10 規格推出以後，藍牙並未立即受到廣泛的應用，除了當時對應藍牙功能的電子裝置種類少，藍牙裝置也十分昂貴。2001 年的 11 版正式列入 IEEE 標準，Bluetooth 11 即為 IEEE 802151。同年，SIG 成員公司超過 2000 家。過了幾年之後，採用藍牙技術的電子裝置如雨後春筍般增加，售價也大幅下降。為了擴寬藍牙的應用層面和傳輸速度，SIG 先後推出了 12、20 版，以及其他附加新功能，例如 EDR（Enhanced Data Rate，配合 20 的技術標準，將最大傳輸速度提高到 3Mbps）、A2DP（Advanced Audio Distribution Profile，一個控音軌分配技術，主要應用於立體聲耳機）、AVRCP（AV Remote Control Profile）等。Bluetooth 20 將傳輸率提升至 2Mbps、3Mbps，遠大於 1x 版的 1Mbps（實際約 7232kbps）。 發展 藍牙用於在不同的裝置之間進行無線連線，例如連線計算機和外圍裝置，如：印表機、鍵盤等，又或讓個人數碼助理（PDA）與其它附近的 PDA 或計算機進行通訊。具備藍牙技術的手機可以連線到計算機、PDA 甚至連線到免持聽筒。 事實上，根據已訂立的標準，藍牙可以支援功能更強的長距離通訊，用以構成無線區域網。。可以將每個裝置配置為不斷向附近的裝置宣告其存在以便建立連線。另外也可以對二個裝置之間的連線進行密碼保護，以防止被其他裝置接收。 藍牙的標準是 IEEE 802151，藍牙協議工作在無需許可的 ISM（Industrial Scientific Medical）頻段的 245GHz。最高速度可達 7231kbs。為了避免干擾可能使用 245GHz 的其它協議，藍牙協議將該頻段劃分成 79 個頻道，（頻寬為 1MHz）每秒的頻道轉換可達 1600 次。 原理和應用 工作方式 藍牙技術分為基礎率 增強資料率（BREDR）和低耗能（LE）兩種技術型別。其中 BREDR 型是以點對點網路拓撲結構建立一對一裝置通訊；LE 型則使用點對點（一對一）、廣播（一對多）和網格（多對多）等多種網路拓撲結構。 應用 藍牙技術已經應用到超過 3 萬個聯盟技術成員的 82 億件產品之中。依靠藍牙支援，電腦或 PDA 能透過手機的調變解調器實現撥號上網。可以在一定距離內架設電腦間的無線網路或數個乙太網之間的無線橋架。藍牙裝置之間可以傳輸檔案。 汽車藍牙擴音呼叫系統；車載音訊娛樂系統；監測和診斷機電系統 消費類電子產品電視和遊戲系統，家用遊戲機的手柄，包括 PS4、PSP Go、 Wii、Switch。 家居自動化智慧家居，室內的照明、溫度、家用電器、窗戶和門鎖等安全系統以及牙刷、鞋墊等日常用品。 醫療和保健血糖監測儀、脈搏血氧儀、心率監視器、哮喘吸入器等產品 手機行動電話和擴音裝置之間的無線通訊，這也是最初流行的應用。 電腦與外設滑鼠、鍵盤、耳機、印表機等 可穿戴裝置智慧眼鏡、耳機、活動監測儀、兒童和寵物監視器、醫療救助、頭部和手部安裝終端以及攝像機 運動和健身健身跟蹤手環和智慧手錶，瑜伽墊、棒球棍等 零售和位置導向式服務即時定位系統（RTLS），應用 節點 或 標籤 嵌入受跟蹤物品中讀卡器從標籤接收並處理無線訊號以確定物品位置。 其它的例子還有： 傳統有線裝置的無線化，如：醫用器材、GPS、條形碼掃描器、交管裝置、藍牙無線麥克風收發機：具有傳送端與接收端，傳送端提供 3pin XLR 接頭，可連線麥克風發射訊號，接收端提供 35mm 接頭 63mm 接頭，可直接插在揚聲器或擴大機上，彼此之間使用藍牙傳輸。 凱迪拉克 XTS 豪華轎車上所搭載的 CUE 移動互聯體驗系統的藍牙接入功能，最多可支援 10 組藍牙配對，包括智慧手機、平板電腦和多媒體播放器等。車主可以透過藍牙配對，將這些便攜裝置中的資訊與 CUE 系統實現共享。比如，可以讀取手機中的通訊錄，透過 CUE 系統的人聲識別功能直接進行語音撥叫；可以讀取手機或多媒體播放器中的音樂檔案，透過 CUE 系統在車內音響中播放，並在 CUE 系統的顯示屏上顯示曲目名、歌詞和專輯封面影像等。 規格和功能 藍牙版本 發布時間 最大傳輸速度 傳輸距離 LMP 版本 藍牙 54 2023 48 Mbits 300 公尺 LMP 13 藍牙 53 2021 48 Mbits 300 公尺 LMP 12 藍牙 52 2020 48 Mbits 300 公尺 LMP 11 藍牙 51 2019 48 Mbits 300 公尺 LMP 10 藍牙 50 2016 48 Mbits 300 公尺 LMP 9 藍牙 42 2014 24 Mbits 50 公尺 LMP 8 藍牙 41 2013 24 Mbits 50 公尺 LMP 7 藍牙 40 2010 24 Mbits 50 公尺 LMP 6 藍牙 30HS 2009 24 Mbits 10 公尺 LMP 5 藍牙 21EDR 2007 3 Mbits 10 公尺 LMP 4 藍牙 20EDR 2004 21 Mbits 10 公尺 LMP 3 藍牙 12 2003 1 Mbits 10 公尺 LMP 2 藍牙 11 2002 810 Kbits 10 公尺 LMP 1 藍牙 10 1998 7231 Kbits 10 公尺 LMP 0 第一代 早期的 10 和 10B 版本存在多個問題，多家廠商指出他們的產品互不相容。同時，在兩個裝置「連結」（handshaking）的過程中，藍牙硬體的位址（BD_ADDR）會給傳送出去，在協定的層面上不能做到匿名，造成洩漏資料的危險，令一些使用者卻步。 藍牙 12 版本可以向下相容 11 版，其主要改進包括： 匿名方式：遮蔽裝置的硬體地址（BD_ADDR），保護使用者免受身分嗅探攻擊和跟蹤。從 11 版開始已經可以實現硬體匿名，但未實施，因此對普通消費者來說還是沒有此功能。 自適應頻率跳躍（AFHAdaptive Frequency Hopping）：透過避免使用跳躍序列中的擁擠頻率，從而改善對無線電干涉的抵抗。 更高的實際傳輸速度，實際測試約為 90KBS（721Kbps）左右。 L2CAP 層引入了流量控制和錯誤糾正機制 第二代 藍牙 20EDR 版加入了「非跳躍窄頻通道」（Nonhopping narrowband channel）。因為不需要與每個裝置交換應答訊號，這種通道可以用來將各種器件的藍牙服務概要同時廣播到巨量的藍牙器件。應答訊號交換過程當前需要大約一秒。即時公共交通時刻表、基本的交通暢通性資訊和高階交通指向指示等未加密資訊可以以高速度傳送給裝置。更高的連線速度，支援多個速度水平。 2007 年 7 月 26 日，藍牙技術聯盟通過了藍牙核心規範 21EDR，向下對 12 版本完全相容，並增加了 Sniff 省電功能，使得介面卡與裝置的聯絡時間延長到 05 秒，能節約不小電量；增強功能有簡單安全配對（SSP），這改善了藍牙裝置的配對經驗，同時提升了使用和安全強度。 第三代 2009 年 4 月 21 日，藍牙技術聯盟頒佈了藍牙核心規範 30 版（30HS），是一種全新的交替射頻技術。藍牙 30HS 提高了資料傳輸速率，整合 80211PAL 最高速度可達 24Mbps。是藍牙 20 速度的 8 倍。此外，引入了增強電源控制，實際空閒功耗明顯降低。 第四代 低耗電藍牙 BLE（Bluetooth Low Energy） 技術規範 典型藍牙 低耗電藍牙 無線電頻率 24 GHz 24 GHz 距離 10 米 100 米 30 米 空中資料速率 13 Mbs 1 Mbs 應用吞吐量 0721 Mbs 02 Mbs 節點／單元 716777184 未定義（理論最大值為 232） 安全 64128bit 及使用者自定義的應用層 128bit AES 及使用者自定義的應用層 強健性 自動適應快速跳頻，FEC，快速 ACK 自動適應快速跳頻 延遲（非連線狀態） 100 ms 6 ms 傳送資料的總時間 0625 ms 3 ms 政府監管 全球 全球 認證機構 藍牙技術聯盟（Bluetooth SIG） 藍牙技術聯盟（Bluetooth SIG） 語音能力 有 沒有 網路拓撲 分散網 星狀拓撲（Star） 匯流排拓撲（Bus） 網狀拓撲（Mesh） 耗電量 1（作為參考） 001 至 05（視使用情況） 最大操作電流 30 mA 15 mA（最高執行時為 15 mA） 服務探索 有 有 簡介概念 有 有 主要用途 手機，遊戲機，耳機，立體聲音訊串流，汽車和 PC 等 手機，遊戲機，PC，錶，體育和健身，醫療保健，汽車，家用電子，自動化和工業等 2010 年 7 月 7 日，藍牙技術聯盟推出了藍牙 40 規範。其最重要的特性是支援省電。 Bluetooth 40，協議組成和當前主流的 Bluetooth h2xEDR、還未普及的 Bluetooth h30HS 不同，Bluetooth 40 是 Bluetooth 從誕生至今唯一的一個綜合協議規範， 還提出了 低功耗藍牙、傳統藍牙 和 高速藍牙 三種模式。 其中：高速藍牙主攻資料交換與傳輸；傳統藍牙則以資訊溝通、裝置連線為重點；低功耗藍牙顧名思義，以不需佔用太多頻寬的裝置連線為主。前身其實是 NOKIA 開發的 Wibree 技術，本是作為一項專為移動裝置開發的極低功耗的移動無線通訊技術，在獲 SIG 接納並規範化之後重新命名為 Bluetooth Low Energy（後簡稱低功耗藍牙）。這三種協議規範還能夠互相組合搭配、從而實現更廣泛的應用模式，此外，Bluetooth 40 還把藍牙的傳輸距離提升到 100 米以上（低功耗模式條件下）。 分 Single mode 與 Dual mode。 Single mode 只能與 BT40 互相傳輸無法向下相容（與 302120 無法相通）Dual mode 可以向下相容，可與 BT40 傳輸也可以跟 302120 傳輸 超低的峰值、平均和待機模式功耗，覆蓋範圍增強，最大範圍可超過 100 米。 速度：支援 1Mbps 資料傳輸率下的超短資料包，最少 8 個八組位，最多 27 個。所有連線都使用藍牙 21 加入的減速呼吸模式（sniff subrating）來達到超低工作迴圈。 跳頻：使用所有藍牙規範版本通用的自適應跳頻，最大程度地減少和其他 24 GHz ISM 頻段無線技術的串擾。 主控制：可以休眠更長時間，只在需要執行動作的時候才喚醒。 延遲：最短可在 3 毫秒內完成連線設定並開始傳輸資料。 健壯性：所有資料包都使用 24bit CRC 校驗，確保最大程度抵禦干擾。 安全：使用 AES128 CCM 加密演算法進行資料包加密和認證。 拓撲：每個資料包的每次接收都使用 32 位定址，理論上可連線數十億裝置；針對一對一連線最佳化，並支援星形拓撲的一對多連線；使用快速連線和斷開，資料可以在網狀拓撲內轉移而無需維持複雜的網狀網路。 2013 年底，藍牙技術聯盟推出了藍牙 41 規範，其目的是為了讓 Bluetooth Smart 技術最終成為物聯網 Internet of Things 發展的核心動力。 此版本為藍牙 40 的軟體更新版本，搭載藍牙 40 裝置的終端可透過軟體更新獲得此版本。 對於開發人員而言，該更新是藍牙技術發展史上一項重要的進步。該更新提供了更高的靈活性和掌控度，讓開發人員能創造更具創新並催化物聯網（IOT）發展的產品。 支援多裝置連線。 智慧連線：增加設定裝置間連線頻率的支援。製造商可以對裝置設定連線進行設定，使得裝置可以更加智慧的控制裝置電量。 2014 年 12 月，藍牙技術聯盟推出了藍牙 42 規範。 第五代 藍牙 50 在 2016 年 6 月釋出。在有效傳輸距離上將是 42LE 版本的 4 倍，傳輸速度將是 42LE 版本的 2 倍（速度上限為 24Mbps）。藍牙 50 還支援室內定位導航功能（結合 WiFi 可以實現精度小於 1 米的室內定位），允許無需配對接受信標的資料（比如廣告、Beacon、位置資訊等，傳輸率提高了 8 倍），針對物聯網進行了很多底層最佳化。 2019 年 1 月，藍牙技術聯盟推出了藍牙 51 規範。 2020 年 1 月，藍牙技術聯盟推出了藍牙 52 規範。 2021 年 7 月，藍牙技術聯盟推出了藍牙 53 規範。 2023 年 1 月，藍牙技術聯盟推出了藍牙 54 規範。 藍牙技術聯盟 藍牙技術聯盟（，縮寫為）擁有藍牙的商標，負責製定藍牙規範、認證製造廠商，授權他們使用藍牙技術與藍牙標誌，但本身不負責藍牙裝置的設計、生產及販售。 藍牙協議堆疊 藍牙協議堆疊依照其功能可分四層： 核心協議層（HCI、LMP、L2CAP、SDP） 線纜替換協定層（RFCOMM） 電話控制協定層（TCSBIN） 選用協議層（PPP、TCP、IP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE） 藍牙規範 藍牙規範（Profile）是指藍牙通訊在那一種用途下應該使用的通訊協定和相關的規範。藍牙 11 定義的 profile 有 13 個。SIG 認為藍牙裝置有 4 個最基本的 Profile： General Access Profile（GAP） Service Discovery Application Profile（SDAP） Serial Port Profile（SPP） General Object Exchange Profile（GOEP） 缺點 幹擾 Bluetooth 在 24GHz 的電波幹擾問題一直為大家所詬病，特別和無線區域網路 WiFi 間的互相干擾問題。有幹擾發生時，就以重新傳送封包的方法來解決幹擾。 安全性 在 JAVA 和 Symbian60 平臺上，使用 藍牙駭客 或 藍牙間諜 軟體，對方同意配對就可以控制開啟藍牙的手機。此種軟體可以實現的功能有：檢視對方手機中的電話簿、簡訊、電量、序列號；更改對方手機的情景模式和介面語言、開啟對方手機內建的 JAVA 軟體、控制手機多媒體播放器、遙控對方手機打電話、發簡訊等。 2023 年 11 月，來自的研究人員揭示了一類新的攻擊方式，稱為 BLUFFS（低能耗藍牙前向與未來保密攻擊）。這 6 種新攻擊是在之前已知的 KNOB 和 BIAS（藍牙冒充攻擊）的基礎上進行擴充套件和協作的。之前的 KNOB 和 BIAS 攻擊允許攻擊者在會話中解密和偽造藍牙資料包，而 BLUFFS 將這一能力擴充套件到由裝置生成的所有會話（包括過去、現在和未來）。所有執行藍牙版本 42 到 54 的裝置都受到影響。 參見 藍牙規範 紅外線通訊技術 近場通訊 WiFi OSGi Alliance Salutation 服務定位協定 UPnP 參考文獻 外部連結 藍牙技術聯盟官方網站 Category 網路標準 Category 無線通訊