作者

PeterKarlsson，u-blox短程通信高級(jí)技術(shù)總監(jiān)

在忙碌一天后，您回到裝有智能家居設(shè)備的家里。手機(jī)會(huì)自動(dòng)連接到本地網(wǎng)絡(luò)，室內(nèi)溫度也很舒適，不冷也不熱。當(dāng)您坐在最喜歡的沙發(fā)上，插上耳機(jī)準(zhǔn)備聆聽一首動(dòng)聽的樂曲的時(shí)候，家里人走過來讓您連接設(shè)備共享給他一些文件。在這個(gè)等待傳輸過程中，你被一臺(tái)曾經(jīng)屬于你祖母的舊收音機(jī)吸引了目光。剎那間，一切都悵然若失了，你瞥見了過去，回想著過去十年的林林總總，那時(shí)還沒有這些短程無線技術(shù)。

上面說到的這些，都需要通過以光速在空氣中傳播的無線電波來傳輸數(shù)據(jù)。雖然我們無法觀測(cè)到它們，但無線電波確實(shí)是在不同頻率和距離的發(fā)射器和接收器之間傳輸著大量的信息。作為一種基礎(chǔ)的、無處不在的信息載體，短程無線技術(shù)現(xiàn)已成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠?。要?shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，必須先取得許多科學(xué)和技術(shù)發(fā)展。

回望短程通信的前世

電報(bào)是最開始的雛形，在19世紀(jì)初的幾十年時(shí)間里這項(xiàng)技術(shù)取得了革命性發(fā)展。19世紀(jì)80年代，Heinrich Hertz證明了電磁波（包括無線電波）的存在，也證實(shí)了通過空氣收發(fā)電波的可能性。在此基礎(chǔ)上，Guillermo Marconi于1895年成功發(fā)送了無線信息。

在世紀(jì)之交，無線電波在通信中的應(yīng)用可謂是一項(xiàng)重大創(chuàng)新。由于無線電的發(fā)現(xiàn)以及發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，到20世紀(jì)20年代，人們已經(jīng)可以遠(yuǎn)程發(fā)送信息、廣播媒體、聆聽人聲和音樂。

收音機(jī)在短短幾十年內(nèi)就進(jìn)入了千家萬戶。音頻傳輸開啟了通信技術(shù)的新篇章，視覺廣播則成為下一個(gè)挑戰(zhàn)。電視隨之也迅速成為下一個(gè)廣泛應(yīng)用的通信技術(shù)。

這些早期通信和廣播工具的共同點(diǎn)是需要使用大功率發(fā)射機(jī)和頻譜較低部分的無線電頻率信道。當(dāng)時(shí)，它們被定義為長(zhǎng)波、中波和短波。但自20世紀(jì)60年代以來，為每條通信鏈路使用特定頻段或信道比提及波長(zhǎng)更為常見。

幾十年以來，這些發(fā)展主要集中在完善廣播技術(shù)、擴(kuò)大遠(yuǎn)距離通信的范圍以及覆蓋更遠(yuǎn)的地方。但故事并未就此結(jié)束。科學(xué)家和工程師們又向前邁進(jìn)了幾步，開始在許可頻譜中試驗(yàn)用于移動(dòng)應(yīng)用的蜂窩技術(shù)，并在免許可頻譜中試驗(yàn)短程無線電和無線技術(shù)，為個(gè)人和數(shù)據(jù)通信開辟了新的可能性。

短程無線電和蜂窩無線電技術(shù)的歷史過程非常具有故事性。因此，我們目前將重點(diǎn)介紹前者，而未來的文章中將介紹后者。

短程無線電

藍(lán)牙和Wi-Fi是最常見的短程無線技術(shù)。智能手機(jī)和許多其他設(shè)備中嵌入的短程無線芯片和模塊使這種通信成為可能，使它們能夠與附近的其他設(shè)備連接和通信。

長(zhǎng)距離傳輸基礎(chǔ)設(shè)施和廣播系統(tǒng)部署成熟之后，大約四十年前，人們突然對(duì)短距離通信產(chǎn)生了興趣。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)擴(kuò)大了無線電頻譜頻率，允許民用設(shè)備在900 MHz、2.4 GHz和5.8 GHz頻段進(jìn)行傳輸。隨著各種通信技術(shù)的發(fā)展，短程無線技術(shù)時(shí)代即將來臨。

Wi-Fi

如今，當(dāng)我們到達(dá)一個(gè)新地方時(shí)，無論是朋友家、餐廳還是火車站，第一件事就是要求Wi-Fi密碼。一旦你的手機(jī)“接入”，通過無線電波的高速數(shù)據(jù)傳輸就開始了。

20世紀(jì)80年代的時(shí)候，您都在忙什么？當(dāng)我們?cè)S多人沉浸在時(shí)尚、音樂和電影等這些80年代的娛樂文化中時(shí)，科技公司正忙于建設(shè)無線局域網(wǎng)（WLAN）的基礎(chǔ)設(shè)施。依靠這些基礎(chǔ)設(shè)施，制造商開始生產(chǎn)大量設(shè)備。很快，不同品牌設(shè)備之間的不兼容性也開啟了一個(gè)不確定性時(shí)期，這個(gè)時(shí)期非常需要一個(gè)通用的無線標(biāo)準(zhǔn)。

1997年的一項(xiàng)協(xié)議結(jié)束了這一時(shí)期。電氣與電子工程師協(xié)會(huì)發(fā)布了通用的802.11標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合了業(yè)內(nèi)一些最大的公司，為無線以太網(wǎng)兼容性聯(lián)盟（WECA）的成立鋪平了道路。有了802.11標(biāo)準(zhǔn)，不久后被稱為Wi-Fi的技術(shù)就誕生了。

2000年，Wi-Fi聯(lián)盟組織繼續(xù)推廣新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并推廣了Wi-Fi（無線保真）這一術(shù)語。在隨后的幾年里，聯(lián)盟成員為確保Wi-Fi產(chǎn)品的安全應(yīng)用、用例和互操作性付出了大量努力。

藍(lán)牙

隨身聽是80年代的一項(xiàng)標(biāo)志性技術(shù)。它小巧便攜，人人都愛。將磁帶混在一起聽至少一個(gè)小時(shí)的音樂，就像在Spotify上創(chuàng)建自己喜歡的歌曲列表一樣。

隨身聽發(fā)明于20世紀(jì)70年代末，是一款革命性的產(chǎn)品，在市場(chǎng)上暢銷了約40年，并在前20年達(dá)到銷售高峰。

雖然這項(xiàng)技術(shù)極具創(chuàng)新性，但卻有一個(gè)重大缺陷：線材。當(dāng)你運(yùn)動(dòng)或從事任何需要移動(dòng)的活動(dòng)時(shí)，難免會(huì)被周圍的物體卡住或纏住。

藍(lán)牙技術(shù)的創(chuàng)意源于1953年出生的瑞典醫(yī)生Johan Ullman于1989年獲得的一項(xiàng)專利。他在研究移動(dòng)電話的模擬無線耳機(jī)時(shí)獲得了這項(xiàng)專利，靈感可能來自使用隨身聽時(shí)線材纏繞的不便。他的研究成果為無線耳機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

20世紀(jì)90年代，愛立信重要的努力之一，就是致力于實(shí)現(xiàn)Ullman的想法。在Ullman專利和1992年另一項(xiàng)專利的基礎(chǔ)上，時(shí)任愛立信移動(dòng)首席技術(shù)官的Nils Rydbeck委托Sven Mattisson領(lǐng)導(dǎo)的工程師團(tuán)隊(duì)開發(fā)了我們今天所熟知的藍(lán)牙技術(shù)。為了紀(jì)念Harald Bluetooth，愛立信于1999年在隆德豎立了一座現(xiàn)代石碑，紀(jì)念這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的誕生。

Thread

雖然這種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議沒有被定義為短程技術(shù)，但它是智能家居和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用的最新工具。它的優(yōu)勢(shì)在于可以提供可靠、低功耗和安全的連接。

Thread的起源可以追溯到2013年，當(dāng)時(shí)Nest Labs的一個(gè)團(tuán)隊(duì)著手為智能家居設(shè)備開發(fā)一種新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在此之前，該公司曾開發(fā)過一個(gè)名為Nest Weave的早期版本。與早期的Wi-Fi一樣，這個(gè)版本也存在一個(gè)重大缺陷：不同制造商的設(shè)備之間缺乏互操作性。

隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的出現(xiàn)，對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的需求變得顯而易見。2015年，Thread Group（最初由包括三星在內(nèi)的七家公司組成，后來谷歌和蘋果也加入其中）發(fā)布了Thread規(guī)范1.0。

該規(guī)范定義了為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的細(xì)節(jié)。對(duì)于制造商來說，該協(xié)議至關(guān)重要，它有助于開發(fā)安全可靠的Thread兼容設(shè)備，并促進(jìn)家庭環(huán)境中智能設(shè)備之間的通信。

該網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的獨(dú)特之處在于其網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這也是其與眾不同之處。該架構(gòu)可使多個(gè)設(shè)備或節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)分段網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)設(shè)備都能與網(wǎng)絡(luò)中的其他成員進(jìn)行通信。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使通信高效可靠，即使特定節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障或不可用時(shí)也是如此。

在過去的十年中，Thread技術(shù)獲得了廣泛的關(guān)注和支持，尤其是在為智能家居和物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)開發(fā)解決方案的公司中。設(shè)備制造商、半導(dǎo)體公司、軟件開發(fā)商和服務(wù)提供商都認(rèn)識(shí)到了這一協(xié)議對(duì)于構(gòu)建互聯(lián)互通的智能家居系統(tǒng)的重要性。

無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量從未像今天這樣巨大。電子設(shè)備之間的信號(hào)傳輸呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。無論是長(zhǎng)距離還是短距離電波，都能實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的傳輸和通信，例如加入網(wǎng)絡(luò)訪問互聯(lián)網(wǎng)。現(xiàn)在，無數(shù)無線電波包圍著我們。

在過去的 34 年中，這些短程技術(shù)（包括協(xié)議）為汽車、工業(yè)自動(dòng)化等各行各業(yè)的互聯(lián)互通做出了貢獻(xiàn)。直到最近幾年，它們才各自獨(dú)立完成了這些工作。

如今，制造商和其他利益相關(guān)者面臨的挑戰(zhàn)是為每種應(yīng)用選擇最合適的技術(shù)，如藍(lán)牙或Thread。他們還意識(shí)到，將這些技術(shù)結(jié)合起來可以進(jìn)一步推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接的可能性。

下一次，當(dāng)您將智能手機(jī)連接到無線耳機(jī)、在咖啡館詢問網(wǎng)絡(luò)密碼或在Thread網(wǎng)絡(luò)上與同事交流時(shí)，請(qǐng)花點(diǎn)時(shí)間記住在這樣一個(gè)互聯(lián)世界中生活所需的步驟。

/關(guān)于u-blox公司/

瑞士u-blox公司（SIX:UBXN）專注于為客戶提供豐富的芯片和模塊產(chǎn)品以及全面的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，賦能客戶以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位與萬物互聯(lián)。我們憑借業(yè)界領(lǐng)先的解決方案持續(xù)推動(dòng)未來汽車與物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的創(chuàng)新升級(jí)。u-blox公司總部設(shè)于瑞士蘇黎世塔爾維爾，目前全球員工約1,400名，可為客戶量身打造出兼具精準(zhǔn)、智能和可持續(xù)性的解決方案。