開啟行動裝置的物聯網－藍牙的技術與應用
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藍牙技術已是當今應用廣泛的無線通訊標準之一，舉凡各式電腦週邊產品、行動裝置、穿戴式裝置，幾乎都可以看到藍牙的身影。近年來，物聯網技術的興起，低功耗、長時間運作已成為無線通訊的主流，因此藍牙在4.0版也推出低功耗的標準，嘗試從行動裝置市場橫跨到物聯網市場。接下來深入了解藍牙的技術與應用…
藍牙(Bluetooth)是一種泛用的短距離無線通訊協定，最早由易立信(Ericsson)於1994年發起，初期是針對手機和配件(如耳機)間進行低功耗、低成本的無線通訊連線，透過標準化的協定，以無線方式來以取代有線連接的束縛。
1997年為了讓該理念實現，Ericsson與其他大廠合作，並於1999年和Sony Ericsson、IBM、Intel、Nokia、Toshiba等大廠，共同創立Bluetooth SIG(Special Interest Group)協會，來為跨電話之間的免持功能無線化而做努力。
藍牙無線傳輸技術，基於IEEE 802.15.1的PHY與MAC規範，使用2.4GHz做為傳輸頻段，被歸屬於無線個人區域網路(WPAN)的應用領域。
分成3種工作模式：「傳統藍牙」主要作為訊息傳遞、裝置連線為目標，傳輸速度為1？3Mbps，距離10公尺或100公尺，適合運用在音訊傳輸、名片交換、鍵盤或滑鼠輸入等要求速度不高的應用情境。
「高速藍牙」(Bluetooth HS)主攻數據交換與傳輸，速度為傳統藍牙8倍，適合進行立體聲音效、資料傳輸之用。「藍牙低耗電(Bluetooth Low Energy；BLE)」則強調低耗電，主要應用於穿戴式裝置。
由於藍牙的低功率與可靠性，其技術也開始擴展到各種應用，讓產品之間只要一經配對之後，便可進行音樂播放、語音通訊、個人訊息交換、檔案傳輸、多媒體播放控制、輸入裝置、資料同步。
至今藍牙已有超過2萬家會員，許多行動裝置如手機、平板、耳機、立體聲音頻串流、汽車、筆電、遊戲機，以及穿戴式裝置等產品，都可看到藍牙的身影，而物聯網的來臨，許多智慧家庭的產品(如智慧燈泡)也導入藍牙技術，讓藍牙的應用無所不在。
藍牙串起WPAN應用 流行至今光芒不墜
藍牙自1998/1999年推出0.7、0.8版，主要提供「撥號網路規範」，包括基頻與LMP(連接管理協定)、射頻規範、L2CAP (固定通道支援)、RFCOMM等等，以及HCI與HCI USB傳輸層、隨後的0.9版加入OBEX(物件交換)與IrDA(紅外線傳輸)的互通性與相關的傳輸層、HCI UART傳輸層與測試模式。到1.0版草案，加入了SDP(服務探索協定)、TCS(電信控制規範)等等，後來1.0a正式版推出，便有藍牙USB Dongle的產品出現。
2000年前夕的1.0B版做了一些修正，並加入了一個當時流行的WAP應用之互通性需求，此時才加入了Bluetooth Audio的協定。2001年的1.1版做了許多錯誤修正，規範列入IEEE 802.15.1。
到了2003年的1.2版才算是比較完整的版本，包含連接速度加快、錯誤偵測、流量控制與規範、同步能力等等，其規範列入IEEE 802.15.1a標準。藍牙1.x的傳輸速度理論值到1Mbps(實際大約723.2Kbps)，大多應用在單音(Mono)耳機的使用環境。
2004年的v2.0 + EDR(Enhanced Data Rate；強化資料傳輸率)，將傳輸率提升至2？3Mbps，其A2DP(Advanced Audio Distribution Profile；先進聲道分配協定)，讓立體聲耳機的應用得以成真。
2007年的v2.1 + EDR，加入了錯誤資料回報、加密暫停與恢復、延伸諮詢回應、安全且簡單配對、降級的(較省電)接收模式等等。
而2009年的v3.0 + HS(High Speed；高速)，則加入了交替射頻技術，並增加了A2MP(AMP管理協定)、針對AMP的L2CAP、HCI及安全性的強化，並增強了USB與SDIO的HCI傳輸層，且使用了802.11 PAL (協議配接層)來將傳輸率提高到>24Mbps的水準，並透過一些技術來強化電源控制，使藍牙3.0在效能與功耗上又再向上一層樓。
有鑑於行動裝置的省電需求，2010年藍牙SIG協會再公布4.0的標準，主要提供傳統藍牙模式(v2.0以前)，以及高速藍牙模式(v3.0)，以及全新的低耗電模式(v4.0)。藍牙低耗電 (Bluetooth Low Energy；BLE，亦稱作Bluetooth Smart)的推出，可以在距離在30米以內，提供1Mbps傳輸速度，且具備讓一顆水銀電池的供電時間長達1年以上的其低耗電設計。
BLE主要是針對穿戴式裝置(如智慧手錶、手環、心率帶產品，運動健身？醫療保健領域的長時間感測之用)或工業自動化之低耗電需求，來跟ZigBee與ANT+協定競爭並搶佔物聯網商機。
2013年底，藍牙4.1發表出來，更針對物聯網應用做強化，不僅提升配對的效率，且裝置可同時成為中樞(Hub)和終端設備(Endpoint Device)，讓感測器、各種裝置之間都能獨立通訊。而2014年底發表的藍牙4.2，則再增加三大功能，包括隱私度高、傳輸效率高(比以前快2.5 倍)、以IP連接。因此4.2的出現，幾乎快把ZigBee的鋒頭搶走，成為物聯網標準的明日之星。
藍牙協定用途多 各式應用協定介紹
藍牙自推出以來，就伴隨著手機、PDA、筆電、各式電腦週邊等的出現，來增加其應用的範圍，相較於Wi-Fi主要以資料傳輸為主的應用來說，藍牙主要是提供跨裝置的連線，透過配對的方式，來達到點對點的無線連接。
因此其應用範圍極廣，像是：基本圖像規範(Basic Imaging Profile)，可在裝置之間傳送圖片，可再分成Image Push/Pull(影像推送？接收)、Advanced Image Printing(高階影像列印)、Automatic Archive(自動歸檔)、Remote Camera(遙控攝影)、Remote Display(遠端顯示)。而許多藍牙手錶、自拍棒便是採用Remote Camera的Profile來與智慧手機連線，以便自助拍照。
在音訊方面，有包含頭戴式耳機規範(Headset Profile)、A2DP(Advance Audio Distribution Profile)、立體聲音訊傳輸規範，可聽CD音質的音訊。而CTP(Cordless Telephony Profile；無線電話規範)則是用藍牙耳機來講電話等等。
跟手機、傳真與PDA應用和通訊相關的應用，有撥號網路規範(利用到基頻、LMP、L2CAP、SDP、RFCOMM等協定需求)、傳真規範(Fax Profile)、SIM卡存取規範(SIM Access Profile；可透過Phone Access Profile來存取SIM卡的電話簿、簡訊、通話紀錄等資料)、同步規範(Sync Profile；例如電腦與PDA同步)、影像電話規範(Video Distribution Profile；以H.263編碼的視訊電話功能)。
與電腦或行動裝置的應用，有檔案傳輸規範(File Transfer Protocol)、物件交換規範(Object Push Profile)，利用OBEX通訊協定在兩個裝置間交換資料或傳輸檔案。而序列埠(Serial Port Profile)則取代傳統RS-232連線，人機介面規範(HID Profile)則可支援滑鼠、鍵盤。
藍牙更進階的應用 室內定位與行動支付
蘋果自iPhone 4s以後加入了藍牙4.0功能，且在其iOS 7版本之後，加入iBeacon這個功能，透過藍牙4.0(BLE)的低功耗特色，來做到室內定位與產品資訊推播的功能。其原理是在商店內部署多個成本低的iBeacon基站，搭配iOS 7的手機與專屬App，便可接收到來自各iBeacon基站的電波訊號，來定位與估算手機(消費者)所在的位置大概在哪裡。
iBeacon基站透過GATT (Generic ATTribute profile，一般屬性協定)來放送專屬信號，而接收端(手機)能在極接近(幾公分內)、近距離(幾公尺內)、遠距離(10公尺以上)中，獲知自己的位置在哪，若接近某iBeacon基站時，亦可收到推播訊息(如商品折扣資訊)或進行打卡。
iBeacon除室內定位、商場資訊廣播、車位尋找之外，理論上也能做到行動支付。只要預先在App設定好採購點，當經過POS機時，即可進行支付動作。率先推出類似服務的PayPal公司，便推出PayPal Beacon的USB裝置，插入電腦便成POS站點。
消費者安裝PayPal App後，當出現在預先設定好的店家附近時，App簽到服務會提醒打卡，店家的POS螢幕也會同步顯示顧客的個人資訊，便可親切向顧客打招呼。此時優惠或消費時都完全無須拿出手機，只要口頭與店家確認即可完成行動支付，就算沒網路環境也可以達成。
