建立网络连接
• 在最初的寻呼状态，master单元将在分配给被寻呼单元的16个跳 频频点上发送一串16个相同的page消息。如果没有应答，master 则按照激活次序在剩余16个频点上继续寻呼。Slave收到从 master发来的消息的最大延迟时间为激活周期的 2倍（ 2.56秒）， 平均延迟时间是激活周期的一半（0.6秒）。Inquiry消息主要用 来寻找蓝牙设备，如共享打印机、传真机和其它一些地址未知的 类似设备。Inquiry消息和page消息很相象，但是inquiry消息需 要一个额外的数据串周期来收集所有的响应。
02
蓝牙技术原理
theory
概述
• 蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低 成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立 一个特别连接。其程序写在一个9x9mm的微芯片中。 • 例如，如果把蓝牙技术引入到移动电话和膝上型电脑中，就可以 去掉移动电话与膝上型电脑之间的令人讨厌的连接电缆而而通过 无线使其建立通信。打印机、 PDA 、桌上型电脑、传真机、键盘、 游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部 分。除此之外，蓝牙无线技术还为已存在的数字网络和外设提供 通用接口以组建一个远离固定网络的个人特别连接设备群。
连接类型和数据包类型
• ACL 链路就是定向发送数据包，它既支持对称连接，也支持不对 称连接。 master 负责控制链路带宽，并决定 piconet 中的每个 slave可以占用多少带宽和连接的对称性。slave只有被选中时才 能传送数据。 ACL 链路也支持接收 master 发给 piconet 中所有 slave的广播消息。
技2/2.0/2.1。
• 2）以通讯距离来在不同版本可再分为Class A(1)/Class B(2)。
• 3）版本的区别
• 1.1 为最早期版本，传输率约在748~810kb/s，因是早期设计， 容易受到同频率之产品所干扰下影响通讯质量。
背景
• 蓝牙（ Bluetooth ）：是一种无线技术标准，可实现固定设备、 移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用 2.4 — 2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波）。蓝牙技术最初由电信巨头 爱立信公司于1994 年创制，当时是作为RS232数据线的替代方案。 蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。 如今蓝牙由蓝 牙技术联盟（Bluetooth Special Interest Group，简称SIG） 管理。蓝牙技术联盟在全球拥有超过25,000家成员公司，它们分 布在电信、计算机、网络、和消费电子等多重领域。
背景
• IEEE 将蓝牙技术列为IEEE 802.15.1，但如今已不再维持该标准。 蓝牙技术联盟负责监督蓝牙规范的开发，管理认证项目，并维护 商标权益。制造商的设备必须符合蓝牙技术联盟的标准才能以 “蓝牙设备”的名义进入市场。蓝牙技术拥有一套专利网络，可 发放给符合标准的设备。
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• 发送和接收数据请求名称。
• LM 能够有效地查询和报告名称或者长度最大可达 16 位的设备 ID。
• 链路地址查询 • 建立连接
鉴权
• 链路模式协商和建立，比如数据模式或者话音 / 数据模式。在连 接建立过程中模式是可以变更的。
01
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技术版本
technical version
• Scatternet：几个独立且不同步的piconet组成一个scatternet。 • Master unit：主单元,即在一个piconet中，其时钟和跳频顺序被用来同 步其它单元的设备。 • Slave units：从单元,即piconet中不是master的所有设备。 • Mac address：用来区分piconet中各单元的长度为3比特的地址。 • Parked units ：暂停单元 , 即 piconet 中与网络保持同步但没有 Mac address的设备。 • Sniff and hold mode：呼吸与保持模式 ,与网络同步但进入睡眠状态以 节省能源的一种工作模式。
连接类型和数据包类型
• 连接类型定义了哪种类型的数据包能在特别连接中使用。蓝牙基 带技术支持两种连接类型： • 同步定向连接（SCO）类型（主要用于传送话音） • 异步无连接（ACL）类型（主要用于传送数据包）
连接类型和数据包类型
• 同一个 piconet 中不同的主从对可以使用不同的连接类型，而且 在一个阶段内还可以任意改变连接类型。每个连接类型最多可以 支持16种不同类型的数据包，其中包括四个控制分组，这一点对 SCO和 ACL来说都是相同的。两种连接类型都使用 TDD（时分双工 传输方案）实现全双工传输。 • SCO连接为对称连接，利用保留时隙传送数据包。连接建立 后,master和slave可以不被选中就发送SCO数据包。SCO数据包既 可以传送话音，也可以传送数据，但在传送数据时，只用于重发 被损坏的那部分的数据
概述
• 蓝牙工作在全球通用的 2.4GHz ISM( 即工业、科学、医学）频段。 蓝牙的数据速率为 1Mb/s 。时分双工传输方案被用来实现全双工 传输。 使用IEEE802.15协议。
概述
• ISM 频带是对所有无线电系统都开放的频带，因此使用其中的某 个频段都会遇到不可预测的干扰源。例如某些家电、无绳电话、 汽车房开门器、微波炉等等，都可能是干扰。为此，蓝牙特别设 计了快速确认和跳频方案以确保链路稳定。
话音
• 话音信道采用连续可变斜率增量调制（CVSD）话音编码方案，并 且从不重发话音数据包。CVSD编码擅长处理丢失和被损坏的语音 采样，即使比特错误率达到4%，CVSD编码的语音还是可听的。
无线
• 蓝牙空中接口是建立在天线电平为0dBm的基础上的。空中接口遵 循FCC(美国联邦通信委员会）有关电平为 0dBm的 ISM频段的标准。 如果全球电平达到 100mW 以上，可以使用扩展频谱功能来增加一 些补充业务。频谱扩展功能是通过起始频率为 2.402 ，终止频率 为 2.480，间隔为1MHz的 79个跳频频点来实现的。出于某些本地 规定的考虑，日本、法国和西班牙都缩减了带宽。最大的跳频速 率为1660 跳/秒。理想的连接范围为10厘米--10米，但是通过增 大发送电平可以将距离延长至100米。
网络技术
• 蓝牙技术支持点对点和点对多点连接。几个 piconet 可以被连接 在一起，靠跳频顺序识别每个piconet。同一piconet所有用户都 与这个跳频顺序同步。其拓扑结构可以被描述为 "多 piconet" 结 构。 • 在一个"多piconet"结构中，在带有10个全负载的独立的piconet 的情况下，全双工数据速率超过6Mb/s。
纠错
• 基带控制器有三中纠错方案：
• 1/3比例前向纠错（FEC）码
• 2/3比例前向纠错码
• 数据的自动请求重发方案
1/3比例前向纠错（FEC）码
• FEC （前向纠错）方案的目的是为了减少数据重发的次数，降低 数据传输负载。但是，要实现数据的无差错传输， FEC 就必然要 生成一些不必要的开销比特而降低数据的传送效率。这是因为， 数据包对于是否使用 FEC 是弹性定义的。报头总有占 1/3 比例的 FEC码起保护作用，其中包含了有用的链路信息。
03
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组成
constitute
单元组成
• 无线单元
• 链路控制单元
• 链路管理
• 软件功能Definitions
04
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关键词
index term
蓝牙技术中的一些名词
• Piconet ：通过蓝牙技术连接在一起的所有设备被认为是一个 piconet，一个piconet可以只是两台相连的设备，比如一台便携 式电脑和一部移动电话，也可以是八台连在一起的设备。在一个 piconet 中，所有设备都是级别相同的单元，具有相同的权限。 但是在piconet网络初建时，其中一个单元被定义为master ，其 它单元被定义为slave。
基带
• 基带部分描述了硬件--基带链路控制器的数字信号处理规范。基 带链路控制器负责处理基带协议和其它一些低层常规协议。
建立网络连接
• 在piconet内的连接被建立之前，所有的设备都处于standby（待 令）状态。在这种模式下，未连接单元每隔 1.28 秒周期性地 "监 听 " 信息。每当一个设备被激活，它就监听规划给该单元的32 个 跳频频点。跳频频点的数目因地理区域的不同而异，32这个数字 只适用于除日本、法国和西班牙之外的大多数国家。作为master 的设备首先初始化连接程序，如果地址已知，则通过寻呼（page） 消息建立连接，如果地址未知，则通过一个后接 page 消息的 inquiry（查询）消息建立连接。
概述
• 与其它工作在相同频段的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短， 这使蓝牙比其它系统都更稳定。FEC（Forward Error Correction，前向纠错）的使用抑制了长距离链路的随机噪音。 应用了二进制调频（FM）技术的跳频收发器被用来抑制干扰和防 止衰落。
概述
• 蓝牙基带协议是电路交换与分组交换的结合。在被保留的时隙中 可以传输同步数据包，每个数据包以不同的频率发送。一个数据 包名义上占用一个时隙，但实际上可以被扩展到占用 5 个时隙。 蓝牙可以支持异步数据信道、多达 3 个的同时进行的同步话音信 道，还可以用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音 信道支持64kb/s同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率 为721kb/s 而另一端速率为57.6kb/s的不对称连接，也可以支持 43.2kb/s的对称连接。
• 加密被用来保护连接中的个人信息。密钥由程序的高层来管理。 网络传送协议和应用程序可以为用户提供一个较强的安全机制。