Bluetooth 5.0

什麼是藍牙 5.0

藍牙是一種無線傳輸技術，理論上能夠在最遠 100 公尺左右的裝置之間進行短距離連線，但實際使用時大約只有 10 公尺。跟WI-FI一樣BlueTooth可以無線傳輸資料和訊息，大量應用在手機和及智能家居、物聯網等。而新推出的藍牙 5.0 不僅可以向下兼容舊版本產品，同時具有更高速、更遠傳輸距離的特點。

1， 傳輸距離更快、距離更遠

藍牙 5.0 和前一代藍牙 4.2 相比，它的傳輸距離更遠、速度更快。理論上的有效距離是 300 公尺，也就是整個家庭或整間辦公室裡的行動裝置都可以穩定連結。而速度最快則是可以達到 2Mbps，讓反應更快、性能更高的藍牙裝置更有可能被使用。除此之外，它還大幅增強了藍牙廣播的數據傳輸，能為商用藍牙帶來更好的前景，讓使用藍牙做為標準的物聯網應用更加強大。

2， 藍牙 Mesh 技術改變傳輸應用

藍牙技術聯盟（Bluetooth SIG）日前宣布推出藍牙 Mesh 技術，這項技術將打破傳統藍牙裝置間「一對一」的配對轉變成「多對多」的訊號傳輸模式，除了應用在藍牙 5.0，也會擴展到過往版本。藍牙技術聯盟表示，藍牙 Mesh 技術是基於低功耗藍牙技術推出的新網路技術，將為商用和工業用裝置網路帶來轉變，也能讓現有的物聯網技術更加完整、穩定。

3， 藍牙 4. 0和藍牙 5.0之間的差異

4， 藍牙 5.0 對生活的影響

在家庭中有越來越多的藍牙裝置，包含鍵盤、滑鼠、耳機、音響等，這些都是因為民眾對於藍牙、物聯網的需求大量提升，對一般使用者來說，藍牙 5.0 傳輸速度的提升會是最有感的更新，但對於智能家居、物聯網使用者與開發者來說，傳輸範圍增長為 4 倍也會是個顯著的優勢，以往 10 公尺限制（甚至是隔一面牆就收不到）將被打破，這對講求無線傳輸距離的物聯網設備無疑是一項利多。事實藍牙 5.0 是為了提高設備間的連接品質和彼此的互用性，讓藍牙成為家庭、商用物聯網設備的最佳選擇。

5， 智能家庭的強大基礎

由於藍牙 5.0 將傳輸距離提高最遠 300 公尺的距離，這將使它能在在智能家居市場與WI-FI爭奪。使用者可以透過藍牙控制家裡所有的智能產品，而家庭中的智能裝置也可以用藍牙來連接。此外，藍牙有著低功耗的特色，相比耗電量大的 Wi-Fi 技術，藍牙用於智能家庭產品的優勢也就非常明顯，很有可能改變智能家庭市場WI-FI壟斷的格局。

6， 無線傳輸的能力提升

隨著藍牙 5.0 的到來，對於耳機和揚聲器來說也會有益處。首先是續航力，因低功耗藍牙將使耗電量更少，所以理論上採用藍牙 5.0 的裝置將可大幅改進電池續航力。而且藍牙 5.0 的頻寬比藍牙 4.2 寬 8 倍，一臺藍牙 5.0 的智能手機，將可同時對兩台藍牙喇叭輸出信號。

除此之外，藍牙 5.0 將可讓智能家居的產品選擇更加多樣，控制也更容易, 實際上相比WI-FI更多的人愿意用藍牙，而且藍牙 5.0 也可應用在其他層面，例如養老院可利用藍牙追蹤器防止院友走失


藍牙Mesh
上面提到藍牙Mash應用到BT5.0，這可望讓物聯網的應用情境更多元。目前的智能家庭裝置，主要都是透過 Wi-Fi 傳輸。不過，能做到的就是用手機來開關電燈、控制家電，再好一點就是讓你用語音指揮。不過，通常當你要控制電燈的時候，需要開啟一個 App、下一個指令，然後控制其他裝置時，得開啟另外一個 App，下其他指令，其實也不太智能。

嘗試想像如果當你打開最外面的大門時，大聽燈亮起，警報系統自己關閉、冷氣自動打開、客廳開始播放你喜歡的音樂，這些都可以從你踏入家門瞬間完成，這是不是顯得智慧多了呢？


藍牙 Mesh 優點：傳輸範圍贏過 Wi-Fi


Wi-Fi 與藍牙的一大共同缺陷就是有距離限制，包括過去一對一藍牙網路在內的傳統無線網路，都會受兩台裝置距離的限制。以 Wi-Fi 來說，有效的傳輸距離為 50 米以內，Wi-Fi 還有耗電問題，而藍牙即使節省電，但是距離就更少就10米。

「藍牙 Mesh」找到一個聰明的解決辦法。這些裝置彼此間連接，並將信號傳遞給附近另一個裝置，形成中繼資料傳輸的互連裝置網路或網格。這意味著訊息從一個裝置傳遞到另一個裝置，再到下一個裝置，接力傳輸。

下面左圖為傳統 Wi-Fi 的連接方式，必須要有一個 Hub 連繫其他裝置，因此有距離限制。右圖則是藍牙 Mesh 的方式，越多裝置連到這個網路上，範圍就會越廣




透過這種接力傳輸，形成一個無需大量電力消耗或天線廣佈的可靠網路。藍牙裝置之間可不透過 Wi-Fi 網路就能實現設備與設備的「對話」。換句話說，智慧裝置採用這種技術，在有限範圍內就能完成裝置間的溝通，並利用手機等裝置來控制。

過去因為家中需要有一個 Hub 連接其他裝置，因此有 Google、Apple、Amazon 等這些「語音助手」出現，用這些當成控制中樞。但藍牙 Mesh 架構下，你不需要另外一個「中樞」，用智慧手機就可以掌握一切。家中的藍牙裝置建構自己的網路，手機只要與其中一個藍牙裝置取得聯繫，就可以控制全家（整個建築物）裝置，監控這些裝置的狀態。

由於 Mesh 網路不需複雜設定、配對或使用路由器等存取裝置，因此並不會造成安裝負擔，反觀採用其他智慧家庭聯網技術如 ZigBee、Z-wave 或其他廠商間自有的通訊技術，多需加裝閘道器（Gateway）才能確保各種裝置溝通無虞，實際上這也是當年我們放棄開發ZigBee的原因
藍牙 Mesh 工作原理：為什麼還是無法取代 Wi-Fi？

藍牙 BLE 通訊協議中，GAP 層（Generic Access Profile）用來控制決定藍牙裝置的掃描、廣播和連接等關係，也就是說，GAP 決定藍牙裝置怎樣與其他裝置連接、被其他裝置看到等流程。 在藍牙 mesh 出現之前，GAP 有一個典型的父子網路關係，其中「父」端決定所有路由，「子」端執行分配的任務。 例如，當你將藍牙鍵盤連接到平板電腦，平板為父端、鍵盤為子端。

GAP 使你的裝置被其他裝置看見，並決定你的裝置是否可以或怎樣與其他裝置互動。例如常用在室內定位的 Beacon 裝置就只是向外廣播，不支援連接。智慧手環等裝置，就可以與你的手機裝置連接。

從藍牙 4.1 開始，GAP 擴大了藍牙裝置的網路能力。藍牙裝置可兼具「父」和「子」的功能，使所有裝置能直接連接和廣播到任何其他裝置。藍牙也因此適用傳輸範圍內和傳輸範圍外的所有裝置。

正是上述這種能直接或間接連接任何數量有 Mesh 功能的裝置，因此理論上建構一個長達幾公里範圍的 Mesh 網路也不是不可能。 如果網路中每個裝置都在其他至少一個裝置的廣播範圍內，Mesh 網路理論上可覆蓋無限距離。


在這情況下，燈泡就可能成為一個家庭主要 Mesh 網路裝置之一，因為一個家庭或是建築，幾乎每個角落都有光線覆蓋的需要，因此燈泡就會以保持一定距離的方式連續安裝。如果每個燈泡都是藍牙 Mesh 裝置，那麼這個網路就得以全面覆蓋建築物。


由於藍牙 Mesh 網路不是用來讓你發送影音資料，主要是用來傳遞維護連接或發送命令，發送一個「關閉」或「打開」的指定，用不到多少頻寬。這就是為什麼藍牙 Mesh 網路雖然範圍無遠弗屆，但無法完全取代 Wi-Fi。

必需注意幾點：

雖然Bluetooth 5強調更遠的傳輸距離、更快的傳輸率，但先決條件是不增加功耗，功耗可以維持或更低，但不能增加。此外，Bluetooth 5也可以捨棄過往藍牙慣用的配對（Pair）通訊模式，改採無連線狀態（Connectionless）通訊方式，這同樣是為了物聯網、近接應用而設計。

Bluetooth 5必須換替新晶片，現行晶片無法透過韌體、軟體更新方式來支援Bluetooth 5，原有的Bluetooth 4.x還是可以跟Bluetooth 5相容通訊，但無法有更高傳輸距離、更高資料傳輸率