藍(lán)牙時(shí)代的生活……
當(dāng)你進(jìn)行家裝時(shí)，不必為如何布線而煩惱了，因?yàn)樗{(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用可以讓你隨心所欲地安排室內(nèi)的家用電器；當(dāng)你回到家時(shí)，不必要找電視遙控器、空調(diào)遙控器、音響遙控器等，你可用手機(jī)或是車鑰匙就能“盡在掌握”；當(dāng)你的愛人出差在外時(shí)，你可通過藍(lán)牙攝像機(jī)拍攝你和孩子的生活畫面，通過第三代移動(dòng)通信技術(shù)，你的愛人就可以看到你們的畫面，距離不再是割斷親情的障礙；當(dāng)你準(zhǔn)備開始新的一天工作時(shí)，藍(lán)牙技術(shù)可以讓你在家中就可先行啟動(dòng)汽車，在臨近工作地點(diǎn)時(shí)，就可啟動(dòng)你的計(jì)算機(jī)、打印機(jī)。有了足夠的帶寬，剩下的只需要你的想像力。
一．什么是藍(lán)牙技術(shù)
1999年12月1日，藍(lán)牙特殊利益集團(tuán)——Bluetooth SIG發(fā)布了藍(lán)牙技術(shù)最新標(biāo)準(zhǔn)1.0B版。發(fā)展至今，加盟的公司已超過2000多家，其中包括諸如AMD、康柏、戴爾、惠普、德州儀器、高通以及卡西歐、菲利普、三星、LG、精工、夏普等許多世界最著名的計(jì)算機(jī)行業(yè)、通信領(lǐng)域以及消費(fèi)電子產(chǎn)品、甚至還有汽車與相機(jī)的生產(chǎn)制造廠家。一項(xiàng)公開的全球統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范能得到工業(yè)界如此廣泛的關(guān)注和支持是前所未有的。當(dāng)然，這主要得益于藍(lán)牙技術(shù)本身所具有的廣闊應(yīng)用前景和誘人的商機(jī)。
藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)計(jì)初衷是將智能移動(dòng)電話與筆記本電腦、掌上電腦以及各種數(shù)字化的信息設(shè)備，通過一種小型的、低成本的無線通信技術(shù)連接起來，從而甩掉常用的有線電纜；同時(shí)還要形成一種個(gè)人身邊的網(wǎng)絡(luò)，使得身邊的各種信息化的移動(dòng)便攜設(shè)備都能無縫地實(shí)現(xiàn)資源共享。據(jù)國外權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，不久的將來會(huì)有數(shù)以億計(jì)的數(shù)字移動(dòng)電話、PC機(jī)以及各種信息設(shè)備采用基于藍(lán)牙技術(shù)的無線接口作為一種標(biāo)準(zhǔn)配置，從而建立一個(gè)全球統(tǒng)一的無線連接標(biāo)準(zhǔn)，讓不同廠家生產(chǎn)的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備在近距離內(nèi)無需電纜線都可實(shí)現(xiàn)互操作和數(shù)據(jù)共享。
目前，全球已有2000多家企業(yè)推出了藍(lán)牙芯片、藍(lán)牙平臺(tái)、應(yīng)用程序、測試設(shè)備等產(chǎn)品。它將以簡單、方便、快捷、低廉等優(yōu)越性能而在全球范圍得到廣泛的應(yīng)用，并對家庭信息化的進(jìn)程及短距離通信技術(shù)產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。
二．藍(lán)牙技術(shù)的起源
藍(lán)牙技術(shù)培起源于1998年，當(dāng)時(shí)，愛立信、IBM、英特爾、諾基亞和東芝公司聯(lián)合為設(shè)備間無線傳送數(shù)據(jù)創(chuàng)建了一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)十世紀(jì)挪威國王Harald Bluetooth的名字命名的，Harald最偉大的功績是將生活在斯堪的那維亞半島上的各個(gè)民族統(tǒng)一了起來。上述幾家公司聯(lián)合成立了藍(lán)牙特殊利益小組(SIG)，負(fù)責(zé)開發(fā)無線協(xié)議規(guī)范并設(shè)定交互操作的需求。
三．解讀藍(lán)牙系統(tǒng)
1．為什么是藍(lán)牙
藍(lán)牙技術(shù)是一種支持點(diǎn)對點(diǎn)或點(diǎn)對多點(diǎn)的話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的短距離無線通信技術(shù)。藍(lán)牙系統(tǒng)采用一種靈活的無基站的組網(wǎng)方式，使得一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可同時(shí)與7個(gè)其它的藍(lán)牙設(shè)備相連接。藍(lán)牙系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有兩種形式：
微微網(wǎng)（piconet）和分布式網(wǎng)絡(luò)（Scatternet）。微微網(wǎng)（piconet）是通過藍(lán)牙技術(shù)連接起來的一種微型網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)微微網(wǎng)可以只是兩臺(tái)相連的設(shè)備，比如一臺(tái)便攜式電腦和一部移動(dòng)電話，也可以是8臺(tái)連在一起的設(shè)備。在一個(gè)微微網(wǎng)中，所有設(shè)備的級別是相同的，具有相同的權(quán)限。在微微網(wǎng)初建時(shí)，定義其中一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備為主設(shè)備，其余設(shè)備則為從設(shè)備。
分布式網(wǎng)絡(luò)是由多個(gè)獨(dú)立的非同步的微微網(wǎng)組成的。它靠跳頻順序識(shí)別每個(gè)微微網(wǎng)。同一微微網(wǎng)所有用戶都與這個(gè)跳頻順序同步。一個(gè)分布網(wǎng)絡(luò)中，在帶有10個(gè)全負(fù)載的獨(dú)立的微微網(wǎng)的情況下，全雙工數(shù)據(jù)速率超過6Mbit/s。
２．藍(lán)牙系統(tǒng)組成
藍(lán)牙系統(tǒng)由無線單元、鏈路控制單元、鏈路管理：
（1）無線單元
藍(lán)牙是以無線LAN的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為基礎(chǔ)的，使用2.45GHz ISM全球通自由波段。藍(lán)牙天線屬于微帶天線，空中接口是建立在天線電平為0dBm基礎(chǔ)上的，遵從FCC（美國聯(lián)邦通信委員會(huì)）有關(guān)0dBm電平的ISM頻段的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)采用擴(kuò)頻技術(shù)時(shí)，其發(fā)射功率可增加到100mW。頻譜擴(kuò)展功能是通過起始頻率為2.402GHz、終止頻率為2.480GHz、間隔為1MHz的79個(gè)跳頻頻點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的。其最大的跳頻速率為1660跳/s。系統(tǒng)設(shè)計(jì)通信距離為10cm～10m，如增大發(fā)射功率，其距離可長達(dá)100m。
（2）鏈路控制單元
鏈路控制單元（即基帶）描述了硬件——基帶鏈路控制器的數(shù)字信號(hào)處理規(guī)范�；鶐ф溌房刂破髫�(fù)責(zé)處理基帶協(xié)議和其它一些低層常規(guī)協(xié)議。
A．建立物理鏈路
微微網(wǎng)內(nèi)的藍(lán)牙設(shè)備之間的連接被建立之前，所有的藍(lán)牙設(shè)備都處于待命(standby)狀態(tài)。此時(shí)，未連接的藍(lán)牙設(shè)備每隔1.28s就周期性地“監(jiān)聽”信息。每當(dāng)一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備被激活，它就將監(jiān)聽劃給該單元的32個(gè)跳頻頻點(diǎn)。跳頻頻點(diǎn)的數(shù)目因地理區(qū)域的不同而異（32這個(gè)數(shù)字只適用于使用2.400～2.4835GHz波段的國家）。作為主藍(lán)牙設(shè)備首先初始化連接程序，如果地址已知，則通過尋呼(page)消息建立連接；如果地址未知，則通過一個(gè)后接尋呼消息的查詢(inquiry)消息建立連接。在最初的尋呼狀態(tài)，主單元將在分配給被尋呼單元的16個(gè)跳頻頻點(diǎn)上發(fā)送一串16個(gè)相同的尋呼消息。如果沒有應(yīng)答，主單元?jiǎng)t按照激活次序在剩余16個(gè)頻點(diǎn)上繼續(xù)尋呼。從單元收到從主單元發(fā)來的消息的最大延遲時(shí)間為激活周期的2倍(2.56s)，平均延遲時(shí)間是激活周期的一半(0.6s)。查詢消息主要用來尋找藍(lán)牙設(shè)備。查詢消息和尋呼消息很相像，但是查詢消息需要一個(gè)額外的數(shù)據(jù)串周期來收集所有的響應(yīng)。
如果微微網(wǎng)中已經(jīng)處于連接的設(shè)備在較長一段時(shí)間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)傳輸，藍(lán)牙還支持節(jié)能工作模式。主設(shè)備可以把從設(shè)備置為保持（hold）模式，在保持模式下，只有一個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器在工作。從設(shè)備也可以主動(dòng)要求被置為保持模式。一旦處于保持模式的單元被激活，則數(shù)據(jù)傳遞也立即重新開始。保持模式一般被用于連接好幾個(gè)微微網(wǎng)的情況下或者耗能低的設(shè)備。另外。藍(lán)牙還支持呼吸（sniff）模式和暫停（park）模式。在呼吸模式下，從設(shè)備降低了從微微網(wǎng)“收聽”消息的速率，“呼吸”間隔可以依應(yīng)用要求作適當(dāng)調(diào)整。在暫停模式下，設(shè)備依然與微微網(wǎng)同步但沒有數(shù)據(jù)傳送。工作在暫停模式下的設(shè)備放棄了MAC地址，偶爾收聽主設(shè)備的消息并恢復(fù)同步、檢查廣播消息。這幾種工作模式按照節(jié)能效率以升序排隊(duì)依次是：呼吸模式、保持模式和暫停模式。
藍(lán)牙基帶技術(shù)支持兩種連接類型：同步定向連接(SCO)類型和異步無連接(ACL)類型。前者主要用于同步話音傳送，后者主要用于分組數(shù)據(jù)傳送。
同一個(gè)微微網(wǎng)中不同的主從對可以使用不同的連接類型，而且在一個(gè)階段內(nèi)還可以任意改變連接類型。每個(gè)連接類型最多可以支持16種不同類型的數(shù)據(jù)包，其中包括4個(gè)控制分組，這一點(diǎn)對SCO和ACL來說都是相同的。兩種連接類型都使用時(shí)分雙工(TDD)實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。
SCO連接為對稱連接，利用保留時(shí)隙傳送數(shù)據(jù)包。連接建立后，主設(shè)備和從設(shè)備可以不被選中就發(fā)送SCO數(shù)據(jù)包。SCO數(shù)據(jù)包既可以傳送話音，也可以傳送數(shù)據(jù)，但在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，只用于重發(fā)被損壞的那部分的數(shù)據(jù)。
ACL鏈路就是定向發(fā)送數(shù)據(jù)包，它既支持對稱連接，也支持不對稱連接。主設(shè)備負(fù)責(zé)控制鏈路帶寬，并決定微微網(wǎng)中的每個(gè)從設(shè)備可以占用多少帶寬和連接的對稱性。從設(shè)備只有被選中時(shí)才能傳送數(shù)據(jù)。ACL鏈路也支持接收主設(shè)備發(fā)給微微網(wǎng)中所有從設(shè)備的廣播消息。
B．差錯(cuò)控制
基帶控制器有3種糾錯(cuò)方式。1/3比例前向糾錯(cuò)(1/3FEC)碼，用于分組頭；2/3比例前向糾錯(cuò)(2/3FEC)碼，用于部分分組；數(shù)據(jù)的自動(dòng)請求重發(fā)方式（ARQ），用于帶有CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）的數(shù)據(jù)分組。差錯(cuò)控制用于提高分組傳送的安全性和可靠性。
C．驗(yàn)證和加密
藍(lán)牙基帶部分在物理層為用戶提供保護(hù)和信息加密機(jī)制。驗(yàn)證基于“請求-響應(yīng)”運(yùn)算法則，采用口令/應(yīng)答方式，在連接進(jìn)程中進(jìn)行，它是藍(lán)牙系統(tǒng)中的重要組成部分。它允許用戶為個(gè)人的藍(lán)牙設(shè)備建立一個(gè)信任域，比如只允許主人自己的筆記本電腦通過主人自己的移動(dòng)電話通信。
加密采用流密碼技術(shù)，適用于硬件實(shí)現(xiàn)。它被用來保護(hù)連接中的個(gè)人信息。密鑰由程序的高層來管理。網(wǎng)絡(luò)傳送協(xié)議和應(yīng)用程序可以為用戶提供一個(gè)較強(qiáng)的安全機(jī)制。
（3）鏈路管理器
鏈路管理器(LM)軟件模塊設(shè)計(jì)了鏈路的數(shù)據(jù)設(shè)置、鑒權(quán)、鏈路硬件配置和其它一些協(xié)議。鏈路管理器能夠發(fā)現(xiàn)其它藍(lán)牙設(shè)備的鏈路管理器，并通過鏈路管理協(xié)議(LMP)建立通信聯(lián)系。鏈路管理器提供的服務(wù)項(xiàng)目包括：發(fā)送和接收數(shù)據(jù)、設(shè)備號(hào)請求（LM能夠有效地查詢和報(bào)告名稱或者長度最大可達(dá)16位的設(shè)備ID）、鏈路地址查詢、建立連接、驗(yàn)證、協(xié)商并建立連接方式、確定分組類型、設(shè)置保持方式及休眠方式。
（4）軟件結(jié)構(gòu)和協(xié)議體系
A．軟件結(jié)構(gòu)
藍(lán)牙設(shè)備應(yīng)具有互操作性，即任何藍(lán)牙設(shè)備之間都應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)互通互連，這包括硬件和軟件。對于某些設(shè)備，從無線電兼容模塊和空中接口，直到應(yīng)用層協(xié)議和對象交換格式，都要實(shí)現(xiàn)互操作性；而另外一些簡單的設(shè)備（如耳機(jī)）的要求則寬松得多。藍(lán)牙計(jì)劃的目標(biāo)就是要確保任何帶有藍(lán)牙標(biāo)記的設(shè)備都能進(jìn)行互換性操作。軟件的互操作性始于鏈路級協(xié)議的多路傳輸、設(shè)備和服務(wù)的發(fā)現(xiàn)，以及分組的分段和重組。藍(lán)牙設(shè)備必須能夠彼此識(shí)別，并通過安裝合適的軟件識(shí)別出彼此支持的高層功能。互操作性要求采用相同的應(yīng)用層協(xié)議棧。不同類型的藍(lán)牙設(shè)備對兼容性有不同的要求（如用戶不能奢望頭戴式設(shè)備內(nèi)含有地址簿）。藍(lán)牙的兼容性是指它具有無線電兼容性，有語音收發(fā)能力及發(fā)現(xiàn)其它藍(lán)牙設(shè)備的能力，更多的功能則要由手機(jī)、手持設(shè)備及筆記本電腦來完成。為實(shí)現(xiàn)這些功能，藍(lán)牙軟件構(gòu)架必須利用現(xiàn)有的規(guī)范，而不是再去開發(fā)新的規(guī)范。設(shè)備的兼容性要求能夠適應(yīng)藍(lán)牙規(guī)范和現(xiàn)有的協(xié)議。
軟件結(jié)構(gòu)的功能有：配置及故障診斷工具、自動(dòng)識(shí)別其它藍(lán)牙設(shè)備、電纜仿真、與外網(wǎng)設(shè)備的通信、音頻通信與呼叫控制和商用卡的交易與號(hào)簿網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
藍(lán)牙的軟件體系是一個(gè)獨(dú)立的操作系統(tǒng)，不與任何操作系統(tǒng)捆綁。適用于幾種不同商用操作系統(tǒng)的藍(lán)牙規(guī)范正在完善中。藍(lán)牙規(guī)范接口可以直接集成到蜂窩電話、筆記本電腦等設(shè)備中，也可以通過PC卡或USB接口附加設(shè)備連接。
B．協(xié)議體系
設(shè)計(jì)協(xié)議和協(xié)議棧的主要原則是盡可能地利用現(xiàn)有各種高層協(xié)議，保證現(xiàn)有協(xié)議與藍(lán)牙技術(shù)的融合以及各種應(yīng)用之間的互通性；充分利用兼容藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范的軟硬件系統(tǒng)和藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范的開放性，便于開發(fā)新的應(yīng)用。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)包括Core和Profiles兩大部分。Core是藍(lán)牙的核心，主要定義藍(lán)牙的技術(shù)細(xì)節(jié)；Profiles部分定義了在藍(lán)牙的各種應(yīng)用中的協(xié)議棧組成，并定義了相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)協(xié)議棧。這樣就為全球兼容性打下了基礎(chǔ)。
藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)主要定義的是底層協(xié)議，也定義了一些高層協(xié)議和相關(guān)接口。具體的協(xié)議按SIG的需要分為4層：
◆核心協(xié)議
它是藍(lán)牙協(xié)議的關(guān)鍵部分。包括基帶部分協(xié)議和其它低層鏈路功能的基帶/鏈路控制期協(xié)議；用于鏈路的建立、安全和控制的鏈路管理器協(xié)議LMP；描述主機(jī)控制器接口的HCI協(xié)議；支持高層協(xié)議復(fù)用、幀的組裝和拆分的邏輯鏈路控制和分配協(xié)議L2CAP；發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備提供服務(wù)的SDP協(xié)議等。
◆RFCOMM電纜替代協(xié)議
它是一種仿真協(xié)議，在藍(lán)牙基帶協(xié)議上仿真RS-232控制和數(shù)據(jù)信號(hào)，為上層協(xié)議提供服務(wù)。
◆TCS電話控制協(xié)議
它是面向比特的協(xié)議，定義藍(lán)牙設(shè)備間建立數(shù)據(jù)和話音呼叫的控制信令和處理藍(lán)牙TCS設(shè)備群的移動(dòng)管理進(jìn)程；AT-Command控制命令集是定義在多用戶模式下控制移動(dòng)電話、調(diào)制解調(diào)器和用于仿真的命令集。
◆與Internet相關(guān)的高層協(xié)議
它定義了與Internet相關(guān)的PPP、UDP、TCP/IP協(xié)議及無線應(yīng)用協(xié)議WAP。兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備必須具有相同的協(xié)議組成才能進(jìn)行相互的通信。
四．藍(lán)牙技術(shù)市場前景廣闊
暢游在藍(lán)牙技術(shù)的夢想中，你會(huì)發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)無所不能。而現(xiàn)實(shí)的情況經(jīng)常是與夢想中的有些差距，雖然第一份有關(guān)藍(lán)牙技術(shù)說明書的出版距今不到1年，但是一些業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)在談?wù)撍{(lán)牙工程的發(fā)展處于停滯或放緩的狀況。稍稍關(guān)注一下今年的網(wǎng)絡(luò)高科技市場，就會(huì)發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙技術(shù)從誕生的那一天起，就一直被人們寄予了極高的期望，大家的胃口被“很快就要實(shí)現(xiàn)，很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)”的宣傳吊得高高的。
分析家們預(yù)測，5年后市場中將出現(xiàn)各個(gè)層次的第三代藍(lán)牙專用設(shè)備，其應(yīng)用范圍之廣泛是人們所始料不及的。屆時(shí)，人們所談?wù)摰木筒辉偈撬{(lán)牙市場，而是短距離無線市場，或數(shù)字無線電收發(fā)市場。根據(jù)英國分析家Frost&Sullivan調(diào)查指出，用于無線傳輸?shù)乃{(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在2001年將正式投入使用，預(yù)計(jì)2006年歐洲的無線局域網(wǎng)(LAN)和藍(lán)牙市場規(guī)�？梢酝黄�531.2億美元。中的個(gè)人信息。密鑰由程序的高層來管理。網(wǎng)絡(luò)傳送協(xié)議和應(yīng)用程序可以為用戶提供一個(gè)較強(qiáng)的安全機(jī)制。
