蓝牙技术浅析

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ACL即在物理信道上传输数据的异步无连接（Asynch ronous Connection-Less）物理链路。ACL链路在主单 元（Master）和所有其他从单元（Slave）之间提供分 组交换连接。 SCO 即同步连接（Synchronous Connection-Orient ed）物理链路，主要用于语音通信之类的信息传输。S CO是主单元和指定从单元之间点对点的对称链路。它 和电路交换连接非常相似。 链路管理器（Link Manager）主要处理链路建立、 链路安全和链路控制等任务。它提供认证、加密控制、 功率控制等服务和QoS能力。 L2CAP即逻辑链路控制和适应层协议（Logical Link Control and Adaptation Layer protocol）。它位于 数据链路层，向上层协议提供复用、分段、重组和组 抽象等无连接和面向连接的数据服务。L2CAP允许高层 协议和应用程序收发长 度最高可达64 Kb的L2CAP数据 包。
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依据各国的具体情况,以2.45GHz为中心频率,最多可以 得到79个1MHz带宽的信道。在发射带宽为1MHz时，其 有效数据速率为 721kb/s，并采用低功率时分复用方 式发射。蓝牙技术理想的连接范围为10厘米—10米， 但是通过增大发射功率可以将距离延长至100米。 跳 频扩谱技术是蓝牙使用的关键技术之一。对应于单时 隙分组，蓝牙的跳频速率为1600跳/秒；对应于时隙包， 跳频速率有所降低；但在建立链路时则提高为 3200跳 /秒。使用这样高的跳频速率，蓝牙系统具有足够高的 抗干扰能力。它采用以多级蝶形运算为核心的映射方 案，与其他方案相比，具有硬件设备简单、性 能优越、 便于79/23频段两种系统的兼容以及各种状态的跳频序 列使用统一的电路来实现等特点。与其他工作在相同 频段的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短，因此 更稳定。
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蓝牙系统可优化到在同一区域中有数十个微微网运行， 而没有明显的性能下降。蓝牙时隙连接采用基于包的 通信，使不同微微网可互联。欲连接单元可加 入到不 同微微网中，但因无线信号只能调制到单一跳频载波 上，任一时刻单元只能在一微微网中通信。通过调整 微微网信道参数（即主单元标志和主单元时钟），单 元可从一微微网跳到另一微微网中，并可改变任务。 例如某一时刻在微微网中的主单元，另一时刻在另一 微微网中为从单元。由于主单元参数标示了微微网信 道的跳 转模式，因此一单元不可能在不同的微微网中 都为主单元。跳频选择机制应设计成允许微微网间可 相互通信，通过改变标志和时钟输入到选择机制，新 微微网可立即 选择新的跳频。为了使不同微微网间的 跳频可行，数据流体系中没有保护时间，以防止不同 微微网的时隙差异。
二、蓝牙协议
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蓝牙的通信协议也采用分层结构。层次结构使其设备 具有最大可能的通用性和灵活性。根据通信协议，各 种蓝牙设备无论在任何地方，都可以通过人工或 自动 查询来发现其他蓝牙设备，从而构成微微网（piconet） 或分散网（scatternet），实现系统提供的各种功能， 使用十分方便。其中： * Bluetooth radio是蓝牙设备中负责传送和接收调制 无线电信号的收发器。出于兼容的原因，采用蓝牙的 无线设备应当具有确定的无线收发特性。 * Baseband（基带）即蓝牙的物理层，负责管理物 理信道和链路，但不包括错误纠正、数据处理、跳频 选择和蓝牙安全等业务。
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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5.安全性 蓝牙技术的无线传输特性使它非常容易受到攻击， 因此安全机制在蓝牙技术中显得尤为重要。虽然蓝牙 系统所采用的跳频技术已经提供了一定的安全保障， 但是蓝牙系统仍然需要链路层和应用层的安全管理。 在链路层中，蓝牙系统使用认证、加密和密钥管理等 功能进行安全控制。在应用层中，用户可以使用个人 标识码（PIN）来进行单双向认证。
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SDP即服务发现协议（Service Discovery Protoco l），应用程序使用该协议找出哪些服务可用，并确定 这些可用服务的特性。 串口仿真协议（RFCOMM）是一种简单传输协议，可 在L2CAP之上仿真RS-232串口电路，因此它实际上是一 种电缆替代协议。RFCOMM协议支持两台蓝牙设备之间 的多达60个并发连接。 TCP(传输控制协议：Transmission Control Protoc ol）在网络层采用IP协议情况下在传输层建立不同设 备之间的可靠连接。
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3.时分多址（TDMA）的调制技术 在1.0版本的技术标准中，蓝牙的基带比特速率为1Mb/s， 采用TDD方案来实现全双工传输，因此蓝牙的一个基带帧包 括两个分组，首先是发送分组，然后是接收分组。蓝牙系 统既支持电路交换也支持分组交换，支持实时的同步定向 链接（SCO）和非实时的异步不定向链接（ACL）。 SCO链路是微微网中单一主单元和单一从单元之间的一种 点对点对称的链路。主单元采用按照规定间隔预留时隙 （电路交换类型）的方式可以维护 SCO链路。主单元可以 支持多达三条并发SCO链路，而从单元则可以支持两条或者 三条SCO链路，SCO链路上的数据包不会重新传送。SCO链路 主要用于 64 kB/s的语音传输。 ACL链路是微微网内主单元和全部从单元之间点对多点链 路。在没有为SCO链路预留时隙的情况下，主单元可以对任 意从单元在某一时隙的基础上建 立ACL链路，其中也包括 了从单元已经使用某条SCO链路的情况（分组交换类型）。 对大多数ACL数据包来说都可以应用数据包重传。ACL链路 主要以数据 为主，可在任意时隙传输。
三、蓝牙关键技术
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1.跳频技术 蓝牙的载频选用全球通用的2.45GHz ISM频段，由 于2.45GHz的频段是对所有无线电系统都开放的频段， 因此使用其中的任何一个频段都有可能遇到不可预测 的干扰源。采用跳频扩谱技术是避 免干扰的一项有效 措施。跳频技术是把频带分成若干个跳频信道，在一 次连接中，无线电收发器按一定的码序列不断地从一 个信道跳到另一个信道，只有收发双方是按这个规律 进行通信的，而其他的干扰不可能按同样的规律进行 干扰。跳频的瞬时带宽是很窄的，但通过扩展频谱技 术使这个窄带宽成百倍地扩展成宽频带，使干扰 可能 产生的影响变得很小。
蓝牙简介
计算机应用技术: 计算机应用技术:徐 小乐 10825011
“蓝牙”的由来
“蓝牙”这个名字的来历颇具传奇色彩。公元10世纪 的北欧正值动荡年代，各国之间战争频繁，丹麦国王 哈拉德二世挺身而出，到处疾呼和平。经过他的不懈 努力，战争终于停止，各方领袖坐到了谈判桌前，至 此，四分五裂的挪威和丹麦得以统一。 关于这位国王的名字有两种说法：一种说法是他的 全名是Harald Blatand，Blatand在英语中意思为“蓝 牙”（Bluetooth）；还有一种说法是这位英雄的丹麦 国王酷爱吃蓝梅，以致于牙齿都被染成了蓝色，因此 “蓝牙”（Bluetooth）成了他的绰号。
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4.编址技术 蓝牙有4种基本类型的设备地址： *BD_ADDR：BD_ADDR是一个48位长地址，该地址符合IE EE802标准，可划分为LAP（24位地址低端部分）、UAP（8 位地址高端部分）和NAP（16位无意义地址部分）三部分。 * AM_ADDR：AM_ADDR是3位长的活动成员地址，所有的 0信息AM_ADDR都用于广播消息。 * PM_ADDR：PM_ADDR是8位长的成员地址，分配给处于 暂停状态的从单元使用。 * AR_ADDR：AR_ADDR是访问请求地址（access reques t address），被暂停状态的从单元用该地址来确定访问窗 口内从单元—主单元半时隙，通过它发送访问消息。 任一蓝牙设备，都可根据IEEE802标准得到一个惟一的 48bit的BD_ADDR。它是一个公开的地址码，可以通过人工 或自动进行查询。在 BD_ADDR基础上，使用一些性能良好 的算法可获得各种保密和安全码，从而保证了设备识别码 （ID）在全球的惟一性，以及通信过程中设备的鉴权和通 信的 安全保密。
四、蓝牙系统组成
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近年来，随着各种短距离无线通信技术的发展，专 业人士提出了一个新的概念，即个人局域网（Persona l Area Network, PAN）。PAN核心思想是用无线电或 红外线代替传统的有线电缆，实现个人信息终端的智 能化互联，组建个人化的信息网络。从计算机网络的 角度来看，PAN 是一个局域网；而从电信网络的角度 来看，PAN是一个接入网。 PAN的实现技术主要有：Bluetooth、IrDA、Home RF与 UWB（Ultra-Wideband Radio）四种。其中，蓝牙(Blu etooth)技术是一种支持点到点、点到多点的话音、数 据业务的短距离无线通信技术，蓝牙技术的发展极大 地推动了 PAN技术的发展，IEEE专门成立了IEEE802.1 5小组负责研究基于蓝牙的PAN技术。
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一、蓝牙技术的概念
蓝牙是一个开放性的、短距离无线通信技术标准， 它可以用于在较小的范围内通过无线连接的方式实现 固定设备以及移动设备之间的网络互连，可以在各种 数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话 音和数据通信。因为蓝牙技术可以方便地嵌入到单一 的CMOS芯片中，因此它特别适用于小型的移动通信设 备. 具体地说，“蓝牙”技术的作用就是简化小型网络 设备（如移动PC、掌上电脑、手机）之间以及这些设 备与Internet之间的通信，免除在无绳电话或移动电 话、调制解调器、头套式送／受话器、PDA、计算机、 打印机、幻灯机、局域网等之间加装电线、电缆和连 接器。
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2.微微网和分散网 当两个蓝牙设备成功建立链路后，一个微微网便形成了，两 者之间的通信通过无线电波在79个信道中随机跳转而完成。 微微网信道由一主单元标识（提供跳频序列）和系统时钟 （提供跳频相位）来定义，其它为从单元。每一蓝牙无线系统有 一本地时钟，没有通常的定时参 考。当一微微网建立后，从单元 进行时钟补偿，使之与主单元同步，微微网释放后，补偿亦取消， 但可存储起来以便再用。一条普通的微微网信道的单元数量为8 （1主7从），可保证单元间有效寻址和大容量通信。实际上，一 个微微网中互联设备的数量是没有限制的，只不过在同一时刻只 能激活8个，其中1个为主，7个 为从。蓝牙系统建立在对等通信 基础上，主从任务仅在微微网生存期内有效，当微微网取消后， 主从任务随即取消。每一单元皆可为主/从单元，可定义建立微微 网 的单元为主单元。除定义微微网外，主单元还控制微微网的信 息流量，并管理接入。蓝牙给每个微微网提供特定的跳转模式， 因此它允许大量的微微网同时存在，同 一区域内多个微微网的互 联形成了分散网。不同的微微网信道有不同的主单元，因而存在 不同的跳转模式。