藍(lán)牙技術(shù)基礎(chǔ)

藍(lán)牙的技術(shù)特點(diǎn)
藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性標(biāo)準(zhǔn)，它以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動設(shè)備通信環(huán)境建立一個特別連接。如果把藍(lán)牙技術(shù)引入到移動電話和便攜型電腦中，就可以去掉移動電話與便攜型電腦之間令人討厭的連接電纜而通過無線使其建立通信。打印機(jī)、ＰＤＡ、桌上型電腦、傳真機(jī)、鍵盤、游戲操縱桿及所有其它的數(shù)字設(shè)備都可以成為“藍(lán)牙”技術(shù)系統(tǒng)的一部分。除此之外，藍(lán)牙無線技術(shù)還為已存在的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和外設(shè)提供通用接口以組建一個遠(yuǎn)離固定網(wǎng)絡(luò)的個人特別連接設(shè)備群。
藍(lán)牙技術(shù)在全球通用的2.4GHz ISM（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段，藍(lán)牙的數(shù)據(jù)速率為１Mb/s。從理論上來講，以2.45GHz ISM波段運(yùn)行的技術(shù)能夠使相距30m以內(nèi)的設(shè)備互相連接，傳輸速率可達(dá)到2Mbps，但實(shí)際上很難達(dá)到。應(yīng)用了藍(lán)牙技術(shù)link and play的概念，有點(diǎn)類似“即插即用”的概念，任意藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備一旦搜尋到另一個藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備，馬上就可以建立聯(lián)系，而無須用戶進(jìn)行任何設(shè)置，可以解釋成“即連即用”。這在無線電環(huán)境非常嘈雜的環(huán)境下，它的優(yōu)勢就更加明顯了。
　　藍(lán)牙技術(shù)的另一大優(yōu)勢是它應(yīng)用了全球統(tǒng)一的頻率設(shè)定，這就消除了“國界”的障礙，而在蜂窩式移動電話領(lǐng)域，這個障礙已經(jīng)困擾用戶多年。
　　另外，ISM頻段是對所有無線電系統(tǒng)都開放的頻段，因此使用其中的某個頻段都會遇到不可預(yù)測的干擾源。例如某些家電、無繩電話、汽車房開門器、微波爐等，都可能是干擾。為此，藍(lán)牙技術(shù)特別設(shè)計(jì)了快速確認(rèn)和跳頻方案以確保鏈路穩(wěn)定。跳頻技術(shù)是把頻帶分成若干個跳頻信道（Hop Channel），在一次連接中，無線電收發(fā)器按一定的碼序列不斷地從一個信道跳到另一個信道，只有收發(fā)雙方是按這個規(guī)律進(jìn)行通信的，而其它的干擾不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾；跳頻的瞬時帶寬是很窄的，但通過擴(kuò)展頻譜技術(shù)使這個窄帶或成倍地?cái)U(kuò)展成寬頻帶，使干擾可能的影響變成很小。與其它工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，這使藍(lán)牙技術(shù)比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。　

藍(lán)牙的結(jié)構(gòu)體系
藍(lán)牙協(xié)議棧的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是由底層硬件模塊，中間層和高端應(yīng)用層三大部分組成。
 

1. 藍(lán)牙的底層模塊
底層模塊是藍(lán)牙技術(shù)的核心模塊，所有嵌入藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備都必須包括底層模塊。它主要由鏈路管理層LMP（Link Manager Protocol）、基帶層BB（Base Band）和射頻RF（Radio Frequency）組成。其功能是：無線連接層（RF）通過2.4GHz無需申請的ISM頻段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的過濾和傳輸；它主要定義了工作在此頻段的藍(lán)牙接收機(jī)應(yīng)滿足的需求；其帶層（BB）提供了兩種不同的物理鏈路（同步面向連接鏈路SCO Synchronous Connection Oriented和異步無連接鏈路ACL Asynchronous Connection Less），負(fù)責(zé)跳頻和藍(lán)牙數(shù)據(jù)及信息幀的傳輸，且對所有類型的數(shù)據(jù)包提供了不同層次的前向糾錯碼FEC（Forward Error Correction）或循環(huán)沉余度差錯校驗(yàn)CRC（Cyclic Redundancy Check）；LMP層負(fù)責(zé)兩個或多個設(shè)備鏈路的建立和拆除及鏈路的安全和控制，如鑒權(quán)和加密、控制和協(xié)商基帶包的大小等，它為上層軟件模塊提供了不同的訪問入口；藍(lán)牙主機(jī)控制器接口HCI（Host Controller Interface）由基帶控制器、連接管理器、控制和事件寄存器等組成。它是藍(lán)牙協(xié)議中軟硬件之間的接口，提供了一個調(diào)用下層BB、LM、狀態(tài)和控制寄存器等硬件的統(tǒng)一命令，上、下兩個模塊接口之間的消息和數(shù)據(jù)的傳遞必須通過HCI的解釋才能進(jìn)行。HCI層以上的協(xié)議軟件實(shí)體運(yùn)行在主機(jī)上，而HCI以下的功能由藍(lán)牙設(shè)備來完成，二者之間通過傳輸層進(jìn)行交互。

2. 中間協(xié)議層
中間協(xié)議層由邏輯鏈路控制與適配協(xié)議L2CAP（Logical Link Control and Adaptation Protocol）、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議SDP（Service Discovery Protocol）、串口仿真協(xié)議或稱線纜替換協(xié)議（RFCOM）和二進(jìn)制電話控制協(xié)議TCS（Telephony Control protocol Specification）組成。L2CAP是藍(lán)牙協(xié)議棧的核心組成部分，也是其它協(xié)議實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。它位于基帶之上，向上層提供面向連接和無連接的數(shù)據(jù)服務(wù)。它主要完成數(shù)據(jù)的拆裝、服務(wù)質(zhì)量控制、協(xié)議的復(fù)用、分組的分割和重組（Segmentation And Reassembly）及組提取等功能。L2CAP允許高達(dá)64KB的數(shù)據(jù)分組。SDP是一個基于客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的協(xié)議。它工作在L2CAP層之上，為上層應(yīng)用程序提供一種機(jī)制來發(fā)現(xiàn)可用的服務(wù)及其屬性，而服務(wù)屬性包括服務(wù)的類型及該服務(wù)所需的機(jī)制或協(xié)議信息。RFCOMM是一個仿真有線鏈路的無線數(shù)據(jù)仿真協(xié)議，符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)的TS 07.10串口仿真協(xié)議。它在藍(lán)牙基帶上仿真RS-232的控制和數(shù)據(jù)信號，為原先使用串行連接的上層業(yè)務(wù)提供傳送能力。TCS是一個基于ITU-T Q.931建議的采用面向比特的協(xié)議，它定義了用于藍(lán)牙設(shè)備之間建立語音和數(shù)據(jù)呼叫的控制信令（Call Control Signalling），并負(fù)責(zé)處理藍(lán)廾設(shè)備組的移動管理過程。

3. 高端應(yīng)用層
高端應(yīng)用層位于藍(lán)牙協(xié)議棧的最上部分。一個完整的藍(lán)牙協(xié)議棧按其功能又可劃分為四層：核心協(xié)議層（BB、LMP、LCAP、SDP）、線纜替換協(xié)議層（RFCOMM）、電話控制協(xié)議層（TCS-BIN）、選用協(xié)議層（PPP、TCP、TP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE）。而高端應(yīng)用層是由選用協(xié)議層組成。選用協(xié)議層中的PPP（Point-to-Point Protocol）是點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議，由封裝、鏈路控制協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議組成，定義了串行點(diǎn)到點(diǎn)鏈路應(yīng)當(dāng)如何傳輸因特網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)，它要用于LAN接入、撥號網(wǎng)絡(luò)及傳真等應(yīng)用規(guī)范；TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議）、UDP（User Datagram Protocol用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）是三種已有的協(xié)議，它定義了因特網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的通信及其他類型計(jì)算機(jī)設(shè)備和外圍設(shè)備之間的通信。藍(lán)牙采用或共享這些已有的協(xié)議去實(shí)現(xiàn)與連接因特網(wǎng)的設(shè)備通信，這樣，既可提高效率，又可在一定程度上保證藍(lán)牙技術(shù)和其它通信技術(shù)的互操作性；OBEX（Object Exchange Protocol）是對象交換協(xié)議，它支持設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換，采用客戶/服務(wù)器模式提供與HTTP（超文本傳輸協(xié)議）相同的基本功能。該協(xié)議作為一個開放性標(biāo)準(zhǔn)還定義了可用于交換的電子商務(wù)卡、個人日程表、消息和便條等格式；WAP（Wireless Application Protocol）是無線應(yīng)用協(xié)議，它的目的是要在數(shù)字蜂窩電話和其它小型無線設(shè)備上實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)業(yè)務(wù)。它支持移動電話瀏覽網(wǎng)頁、收取電子郵件和其它基于因特網(wǎng)的協(xié)議。WAE(Wireless Application Environment)是無線應(yīng)用環(huán)境，它提供用于WAP電話和個人數(shù)字助理PDA所需的各種應(yīng)用軟件。