藍牙時代的生活……
當你進行家裝時，不必為如何布線而煩惱了，因為藍牙技術的應用可以讓你隨心所欲地安排室內的家用電器；當你回到家時，不必要找電視遙控器、空調遙控器、音響遙控器等，你可用手機或是車鑰匙就能“盡在掌握”；當你的愛人出差在外時，你可通過藍牙攝像機拍攝你和孩子的生活畫面，通過第三代移動通信技術，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；當你準備開始新的一天工作時，藍牙技術可以讓你在家中就可先行啟動汽車，在臨近工作地點時，就可啟動你的計算機、打印機。有了足夠的帶寬，剩下的只需要你的想像力。
一．什么是藍牙技術
1999年12月1日，藍牙特殊利益集團——Bluetooth SIG發布了藍牙技術最新標準1.0B版。發展至今，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算機行業、通信領域以及消費電子產品、甚至還有汽車與相機的生產制造廠家。一項公開的全球統一的技術規范能得到工業界如此廣泛的關注和支持是前所未有的。當然，這主要得益于藍牙技術本身所具有的廣闊應用前景和誘人的商機。
藍牙技術的設計初衷是將智能移動電話與筆記本電腦、掌上電腦以及各種數字化的信息設備，通過一種小型的、低成本的無線通信技術連接起來，從而甩掉常用的有線電纜；同時還要形成一種個人身邊的網絡，使得身邊的各種信息化的移動便攜設備都能無縫地實現資源共享。據國外權威機構預計，不久的將來會有數以億計的數字移動電話、PC機以及各種信息設備采用基于藍牙技術的無線接口作為一種標準配置，從而建立一個全球統一的無線連接標準，讓不同廠家生產的移動計算設備在近距離內無需電纜線都可實現互操作和數據共享。
目前，全球已有2000多家企業推出了藍牙芯片、藍牙平臺、應用程序、測試設備等產品。它將以簡單、方便、快捷、低廉等優越性能而在全球范圍得到廣泛的應用，并對家庭信息化的進程及短距離通信技術產生巨大的推動作用。
二．藍牙技術的起源
藍牙技術培起源于1998年，當時，愛立信、IBM、英特爾、諾基亞和東芝公司聯合為設備間無線傳送數據創建了一項標準。這項標準是根據十世紀挪威國王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民族統一了起來。上述幾家公司聯合成立了藍牙特殊利益小組(SIG)，負責開發無線協議規范并設定交互操作的需求。
三．解讀藍牙系統
1．為什么是藍牙
藍牙技術是一種支持點對點或點對多點的話音、數據業務的短距離無線通信技術。藍牙系統采用一種靈活的無基站的組網方式，使得一個藍牙設備可同時與7個其它的藍牙設備相連接。藍牙系統的網絡結構為拓撲結構，有兩種形式：
微微網（piconet）和分布式網絡（Scatternet）。微微網（piconet）是通過藍牙技術連接起來的一種微型網絡，一個微微網可以只是兩臺相連的設備，比如一臺便攜式電腦和一部移動電話，也可以是8臺連在一起的設備。在一個微微網中，所有設備的級別是相同的，具有相同的權限。在微微網初建時，定義其中一個藍牙設備為主設備，其余設備則為從設備。
分布式網絡是由多個獨立的非同步的微微網組成的。它靠跳頻順序識別每個微微網。同一微微網所有用戶都與這個跳頻順序同步。一個分布網絡中，在帶有10個全負載的獨立的微微網的情況下，全雙工數據速率超過6Mbit/s。
２．藍牙系統組成
藍牙系統由無線單元、鏈路控制單元、鏈路管理：
（1）無線單元
藍牙是以無線LAN的IEEE802.11標準技術為基礎的，使用2.45GHz ISM全球通自由波段。藍牙天線屬于微帶天線，空中接口是建立在天線電平為0dBm基礎上的，遵從FCC（美國聯邦通信委員會）有關0dBm電平的ISM頻段的標準。當采用擴頻技術時，其發射功率可增加到100mW。頻譜擴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個跳頻頻點來實現的。其最大的跳頻速率為1660跳/s。系統設計通信距離為10cm～10m，如增大發射功率，其距離可長達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字信號處理規范。基帶鏈路控制器負責處理基帶協議和其它一些低層常規協議。
A．建立物理鏈路
微微網內的藍牙設備之間的連接被建立之前，所有的藍牙設備都處于待命(standby)狀態。此時，未連接的藍牙設備每隔1.28s就周期性地“監聽”信息。每當一個藍牙設備被激活，它就將監聽劃給該單元的32個跳頻頻點。跳頻頻點的數目因地理區域的不同而異（32這個數字只適用于使用2.400～2.4835GHz波段的國家）。作為主藍牙設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，則通過一個后接尋呼消息的查詢(inquiry)消息建立連接。在最初的尋呼狀態，主單元將在分配給被尋呼單元的16個跳頻頻點上發送一串16個相同的尋呼消息。如果沒有應答，主單元則按照激活次序在剩余16個頻點上繼續尋呼。從單元收到從主單元發來的消息的最大延遲時間為激活周期的2倍(2.56s)，平均延遲時間是激活周期的一半(0.6s)。查詢消息主要用來尋找藍牙設備。查詢消息和尋呼消息很相像，但是查詢消息需要一個額外的數據串周期來收集所有的響應。
如果微微網中已經處于連接的設備在較長一段時間內沒有數據傳輸，藍牙還支持節能工作模式。主設備可以把從設備置為保持（hold）模式，在保持模式下，只有一個內部計數器在工作。從設備也可以主動要求被置為保持模式。一旦處于保持模式的單元被激活，則數據傳遞也立即重新開始。保持模式一般被用于連接好幾個微微網的情況下或者耗能低的設備。另外。藍牙還支持呼吸（sniff）模式和暫停（park）模式。在呼吸模式下，從設備降低了從微微網“收聽”消息的速率，“呼吸”間隔可以依應用要求作適當調整。在暫停模式下，設備依然與微微網同步但沒有數據傳送。工作在暫停模式下的設備放棄了MAC地址，偶爾收聽主設備的消息并恢復同步、檢查廣播消息。這幾種工作模式按照節能效率以升序排隊依次是：呼吸模式、保持模式和暫停模式。
藍牙基帶技術支持兩種連接類型：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據傳送。
同一個微微網中不同的主從對可以使用不同的連接類型，而且在一個階段內還可以任意改變連接類型。每個連接類型最多可以支持16種不同類型的數據包，其中包括4個控制分組，這一點對SCO和ACL來說都是相同的。兩種連接類型都使用時分雙工(TDD)實現全雙工傳輸。
SCO連接為對稱連接，利用保留時隙傳送數據包。連接建立后，主設備和從設備可以不被選中就發送SCO數據包。SCO數據包既可以傳送話音，也可以傳送數據，但在傳送數據時，只用于重發被損壞的那部分的數據。
ACL鏈路就是定向發送數據包，它既支持對稱連接，也支持不對稱連接。主設備負責控制鏈路帶寬，并決定微微網中的每個從設備可以占用多少帶寬和連接的對稱性。從設備只有被選中時才能傳送數據。ACL鏈路也支持接收主設備發給微微網中所有從設備的廣播消息。
B．差錯控制
基帶控制器有3種糾錯方式。1/3比例前向糾錯(1/3FEC)碼，用于分組頭；2/3比例前向糾錯(2/3FEC)碼，用于部分分組；數據的自動請求重發方式（ARQ），用于帶有CRC（循環冗余校驗）的數據分組。差錯控制用于提高分組傳送的安全性和可靠性。
C．驗證和加密
藍牙基帶部分在物理層為用戶提供保護和信息加密機制。驗證基于“請求-響應”運算法則，采用口令/應答方式，在連接進程中進行，它是藍牙系統中的重要組成部分。它允許用戶為個人的藍牙設備建立一個信任域，比如只允許主人自己的筆記本電腦通過主人自己的移動電話通信。
加密采用流密碼技術，適用于硬件實現。它被用來保護連接中的個人信息。密鑰由程序的高層來管理。網絡傳送協議和應用程序可以為用戶提供一個較強的安全機制。
（3）鏈路管理器
鏈路管理器(LM)軟件模塊設計了鏈路的數據設置、鑒權、鏈路硬件配置和其它一些協議。鏈路管理器能夠發現其它藍牙設備的鏈路管理器，并通過鏈路管理協議(LMP)建立通信聯系。鏈路管理器提供的服務項目包括：發送和接收數據、設備號請求（LM能夠有效地查詢和報告名稱或者長度最大可達16位的設備ID）、鏈路地址查詢、建立連接、驗證、協商并建立連接方式、確定分組類型、設置保持方式及休眠方式。
（4）軟件結構和協議體系
A．軟件結構
藍牙設備應具有互操作性，即任何藍牙設備之間都應能夠實現互通互連，這包括硬件和軟件。對于某些設備，從無線電兼容模塊和空中接口，直到應用層協議和對象交換格式，都要實現互操作性；而另外一些簡單的設備（如耳機）的要求則寬松得多。藍牙計劃的目標就是要確保任何帶有藍牙標記的設備都能進行互換性操作。軟件的互操作性始于鏈路級協議的多路傳輸、設備和服務的發現，以及分組的分段和重組。藍牙設備必須能夠彼此識別，并通過安裝合適的軟件識別出彼此支持的高層功能。互操作性要求采用相同的應用層協議棧。不同類型的藍牙設備對兼容性有不同的要求（如用戶不能奢望頭戴式設備內含有地址簿）。藍牙的兼容性是指它具有無線電兼容性，有語音收發能力及發現其它藍牙設備的能力，更多的功能則要由手機、手持設備及筆記本電腦來完成。為實現這些功能，藍牙軟件構架必須利用現有的規范，而不是再去開發新的規范。設備的兼容性要求能夠適應藍牙規范和現有的協議。
軟件結構的功能有：配置及故障診斷工具、自動識別其它藍牙設備、電纜仿真、與外網設備的通信、音頻通信與呼叫控制和商用卡的交易與號簿網絡協議。
藍牙的軟件體系是一個獨立的操作系統，不與任何操作系統捆綁。適用于幾種不同商用操作系統的藍牙規范正在完善中。藍牙規范接口可以直接集成到蜂窩電話、筆記本電腦等設備中，也可以通過PC卡或USB接口附加設備連接。
B．協議體系
設計協議和協議棧的主要原則是盡可能地利用現有各種高層協議，保證現有協議與藍牙技術的融合以及各種應用之間的互通性；充分利用兼容藍牙技術規范的軟硬件系統和藍牙技術規范的開放性，便于開發新的應用。藍牙標準包括Core和Profiles兩大部分。Core是藍牙的核心，主要定義藍牙的技術細節；Profiles部分定義了在藍牙的各種應用中的協議棧組成，并定義了相應的實現協議棧。這樣就為全球兼容性打下了基礎。
藍牙標準主要定義的是底層協議，也定義了一些高層協議和相關接口。具體的協議按SIG的需要分為4層：
◆核心協議
它是藍牙協議的關鍵部分。包括基帶部分協議和其它低層鏈路功能的基帶/鏈路控制期協議；用于鏈路的建立、安全和控制的鏈路管理器協議LMP；描述主機控制器接口的HCI協議；支持高層協議復用、幀的組裝和拆分的邏輯鏈路控制和分配協議L2CAP；發現藍牙設備提供服務的SDP協議等。
◆RFCOMM電纜替代協議
它是一種仿真協議，在藍牙基帶協議上仿真RS-232控制和數據信號，為上層協議提供服務。
◆TCS電話控制協議
它是面向比特的協議，定義藍牙設備間建立數據和話音呼叫的控制信令和處理藍牙TCS設備群的移動管理進程；AT-Command控制命令集是定義在多用戶模式下控制移動電話、調制解調器和用于仿真的命令集。
◆與Internet相關的高層協議
它定義了與Internet相關的PPP、UDP、TCP/IP協議及無線應用協議WAP。兩個藍牙設備必須具有相同的協議組成才能進行相互的通信。
四．藍牙技術市場前景廣闊
暢游在藍牙技術的夢想中，你會發現藍牙技術無所不能。而現實的情況經常是與夢想中的有些差距，雖然第一份有關藍牙技術說明書的出版距今不到1年，但是一些業內人士已經在談論藍牙工程的發展處于停滯或放緩的狀況。稍稍關注一下今年的網絡高科技市場，就會發現藍牙技術從誕生的那一天起，就一直被人們寄予了極高的期望，大家的胃口被“很快就要實現，很快就會實現”的宣傳吊得高高的。
分析家們預測，5年后市場中將出現各個層次的第三代藍牙專用設備，其應用范圍之廣泛是人們所始料不及的。屆時，人們所談論的就不再是藍牙市場，而是短距離無線市場，或數字無線電收發市場。根據英國分析家Frost&Sullivan調查指出，用于無線傳輸的藍牙(Bluetooth)技術標準在2001年將正式投入使用，預計2006年歐洲的無線局域網(LAN)和藍牙市場規模可以突破531.2億美元。中的個人信息。密鑰由程序的高層來管理。網絡傳送協議和應用程序可以為用戶提供一個較強的安全機制。
