蓝牙技术 简介
1MB/s的传输率,并且支持身份验证和资料加密,其所采用的跳频扩频
技术,每秒1600跳,有效降低了电磁波干扰和资料被截获的可能性。
早在1997年,蓝牙技术 就在“爱立信”诞生, 1998 年5月, Ericsson、NOKIA、 Toshiba、IBM和Intel联合宣 布了这种无线通讯标准。 但是一直是命运多厄,郁郁 不得志。 2002年随着移动通 信与互联网技术的发展, “蓝牙”终于柳暗花明,走 出阴霾,在越来越多的领域 投入应用。
当Slave不需要再参与Piconet,但是仍需要与Piconet 维持同步时,便可以进入Park Mode。 Park Mode是 一种低功率与低活动性的模式。在Park Mode,Slave 必须放弃原有的AM_ADDR,并改成使用PM_ADDR (Parked Member Address)与AR_ADDR(Access Request Address)。在Park Mode中Slave为了与 Piconet保持同步,会在固定的时期醒来,监听并确认 Master所传送的广播资讯。 Park Mode除了为低功率 的目的之外,另一个目的则是让Master可以服务更多 的蓝牙装置。
RFCOMM是射频通信协议,它可以仿真串列电缆介 面协议(如RS232、V24等,符合ETSI0710串口仿 真协议。通过RFCOMM,BLUETOOTH可以在无线 环境下实现对高层协议,如PPP、 TCP/IP、WAP等 协议的支援。另外,RFCOMM可以支援AT命令集, 从而可以实现移动电话和传真机及数据机之间的无 线连接
1.什么是蓝牙 2.蓝牙的特色 3.蓝牙工作的原理 4.蓝牙协议中的角色 5.蓝牙的操作模式 6.连线的形式 7.蓝牙规范 8.协议模型
蓝牙是一项适用于小范围的无线通讯标准,它可以被应用于台式电 脑、笔记本电脑、PDA、手机、扫描器、数码相机、甚至一些家用电器 产品之间的互相通讯。蓝牙(晶片)的原理是将讯息和语音信号在ISM频段 上传输。每一种蓝牙设备都带有一个标准地址,可以支援点到点和一点 到多点的低功耗通信(蓝牙的基本组成是微微网Pico-net),发射距离为 10米(增强功率情况下可以到100米)。蓝牙通讯技术不仅可以高达到
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采用2.4GHz的公用频段 采用跳频式展频技术( FHSS ,Frequency Hopping Spread Spectrum)。 低功率。 采用GFSK(Gaussian Frequency Shift Key)调变。 传输速率为1Mbps,实际资料有效速率最高可达721kbps。 传输距离约为10米,若加大功率则可达到50至100米。 语音传输则采用连续可变斜率调制(Continuous Variable Slope Delta-Modulation ,CVSD )技术,传输频宽为 64kbps。 网路传输通讯协议采用时分多路访问(TDMA, Time Division Multiple Access )协议技术。 可以结合蓝牙微网成蓝牙叠网,拓绍如下: 物理层:物理层就是蓝牙的无线界面层。这个无线 界面层的射频系统是跳频系统。 核心协议:基带协议、LMP、L2CAP、SDP等 射频通信协议:RFCOMM 电话传输控制协议: TCS Binary2、AT命令集等。 应用协议(可选协议):PPP、UDP/TCP/IP、 OBEX、 vCard/vCarl、 lrMC、 WAP等。
核心协议中的基带协议可以提供面向连接(SCO)业务和无连接(ACL)业务。一般地, SCO用于分组资料业务,其特点是可靠性,但有延时。而ACL用于话音传送,其 特点是即时性好,但可靠性比SCO差。
链路管理协议(LMP)负责建立和解除主从设备单元之间的连接,以及鉴权和加密
功能。另外还控制主从设备单元的工作模式(如PARK/HOLD/SNIFF等模式)。
在Sniff Mode中,Slave监听的时间可以缩短,如 果Slave利用ACL连结通道,Slave必须在每一个 ACL时槽监听从Master传送的讯息。如果使用Sniff Mode,则Master传送资讯的时槽也可以减少。因 为Master只需在特定的时槽内传送资讯给Slave。
在连结的状态时,Slave装置可以进入Hold Mode ,暂时停止传送ACL封包。 SCO封包则仍须传送。 在Hold mode中不传送资料的时槽可以被空出来执 行如Scanning、Pagging、Inquiring等动作,或 是加入新的Piconet中。在进入Hold Mode之前, Master与Slave会协议Slave维持在Hold Mode的 时间。此时Slave仍保有原本的Active Member Address (AM_ADDR)。协议时间一到,Slave便会 重新进入Active Mode,与通道连结进行同步,并 等待Master的指令。
一、 同步连结导向连结(SCO) 同步连结导向连结是主装置与特定附属装置间以点对点的对称式的 连结,同步连结导向连结有保留的时槽因而可以被视为主装置与附属装 置间的电路交换式连结,主要提供如语音类的,具有时效性的资讯。主 装置可以同时对同一个或不同的附属装置支援 二、 非同步非连结导向连结(ACL)
L2CAP是第三层的控制和适配协议。 L2CAP向RFCOMM和SDP等层提供面向连 接和无连接业务。基带资料业务可以越过LMP而直接通过L2CAP向高层协议传送 资料。从某种意义上说,L2CAP和LMP都相当于OSI第二层即链路层的协议。
SDP是服务发现协议。服务发现在BLUETOOTH技术中 的作用很大,它是所有用户模式的基础。 SDP上层可以 有FTP、LAN接入、无绳电话、同步模式等应用。通过 确定不同的资讯类型和业务类型,SDP可以在设备单元 之间建立不同的SDP层连接。 实现方式:由于BLUETOOTH技术独立于不同的作业系 统和通信协议之外,可以移植到许多应用领域,因而应 用场合很普遍。 BLUETOOTH力求与不同的作业系统 和通信协议有良好的介面,从而保证一定的相容性。
主要以序列连结为主,架构在RFCOMM与Serial Port Profile。以 取代传统的序列连结线,达到无线传输的目的。 A. 耳机规范:利用无线传输语音资料到耳机上,取代传统耳机。 而且也可以让带有麦克风的耳机,不单能与电话或手机结合,更 能使两个耳机互相通讯。而不需要再经由电话通讯。 B. 拨接网路规范: 规范电脑或是行动装置与手机如何与数据机以 无线的方式连结,透过PSTN拨接上网。 C. 传真机规范:让行动电话模拟传真数据机。 D. 区域网路存取规范:利用在一定的范围内架设无线网路基地台, 使得电脑或其它的装置可以利用此一无线基地台连结到区域网路 (Local Area Network)或广域网路(Wide Area Network), 使用网路所提供的服务。 E. 序列埠规范:此为蓝牙为了要取代传统的有线连结的重要规范。 以RFCOMM模拟序列埠,使得电脑可以以无线的方式与周边设备 沟通。相关的应用有无线滑鼠或是两台电脑的连结。
蓝牙协议规格里定义了四种蓝牙的操作模式
Active Mode (活动)模式 Sniff Mode Hold Mode Park Mode (呼吸)模式 (保持)模式 (暂停)模式
在Active Mode时,蓝牙装置会主动分享通道,Master会根据 Slave传输资料的需求分配Slave可以使用的时槽。同时会定期的 传送资料以维持主从之间的同步。在Active Mode中Slave监听 Master-to-Slave时槽以接收Master所发送的封包,该封包中包 含Slave有多少的时槽可以使用。未被分配时槽的Slave装置必须 处于Stand by mode直到下次被呼叫。为了保持Master与Slave 之间的同步,必须定期的传送资料。 Slave装置只需要知道通道存 取码(Channel Access Code)便可以与通道同步。
提供蓝牙微网中主装置与附属装置间对称或非对称式封包交换以及
点对多点的连接。非同步非连结导向式连结主装置在为保留给同步连结 导向的时槽,与附属装置交换封包。在主装置与附属装置间只能存在一
个非同步非连结导向式连结。封包可以重传以确保资料的完整。
一、基本规范:此类为所有蓝牙装置需具备以便互 通有无 二、与电话相关的规范:这类的规范主要是与电话 有关,且架构与电话控制协议(TCS)之上. 三、与序列连结有关的规范:主要以序列连结为主, 架构在RFCOMM与Serial Port Profile。以取代传 统的序列连结线,达到无线传输的目的。 四、与已有的远红外线连结的设备有关,所建立的 连结规范。
蓝牙系统是以跳频的方式运作,通道被切割成 625ms的时槽。每个时槽使用不同的频率。因此每 秒会产生一千六百次的跳跃次数,每个封包可以在 时槽上传送。而下一个时槽可以被选择用来作为传 送或接收的机制。即是所谓的时分多工。
蓝牙协议中主要有两个角色,Master与Slave。 两个角色的分界并没有一定的规则,一个蓝牙装置 可以同时扮演两者,或是在两者之间切换。一般而 言起始端(发出要求的一端)是Master,而接收端 (接受要求的一端)是Slave。
A. 物件交换规范:使用客户端-伺服端(ClientServer)模式。原本是要作为透过红外线传输的资料物 件交换。改为以RFCOMM与TCP/IP作为传输层。 B. 物件传输规范:为物件在不同装置间如何嵌入的程 序。 C. 档案传输规范:与传统网路的FTP(File Transfer Protocol)有点类似。定义某台蓝牙装置如何去存取另 一台蓝牙装置内的档案。 D. 同步规范:同步规范主要是要使得资料的同步能够 自动化。利用蓝牙协议,使得不同的装置之间,能自动 侦测到自己本身周围的携带型装置,自动更新内部的资 料,使得本身有最新的资讯。而不需要再花费时间去更 新资料。