蓝牙技术及其系统特征

蓝牙是一种低成本大容量的短距离无线通信规范。其名字来源于一段传奇故事。公元10世纪，北欧诸侯争霸，丹麦国王挺身而出，在他的不懈努力下，血腥的战争被制止了，各方都坐到了谈判桌前。通过沟通，诸侯们冰释前嫌，成为朋友。由于丹麦国王酷爱吃蓝梅，以至于牙齿都被染成了蓝色，人称蓝牙国王，所以，蓝牙也就成了沟通的代名词。当新的无线通信规范出台时，人们又用蓝牙来为它命名。
　
        1995年，爱立信公司最先提出蓝牙概念。蓝牙规范采用微波频段工作，传输速率每秒1M字节，最大传输距离10米，通过增加发射功率可达到100米。蓝牙技术是全球开放的，在全球范围内具有很好的兼容性，全世界可以通过低成本的无形蓝牙网连成一体。

蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的2.4GHz ISM频段，提供1Mbps的传输速率和10m的传输距离。

蓝牙技术不仅仅运用于电脑，像移动电话、数字相机、摄像机、打印机、传真机、家电等许许多多电子设备都可以采用蓝牙技术，实现无线连通，而不必拖一条尾巴（连接线）。随着蓝牙技术的普及，家庭装修时不再为电器的布线而烦恼；使用家电时，不必为一大堆遥控器而头疼，一部手机或是一把汽车钥匙就能一切搞定；出门在外，公司的工作安排和家里亲人的画面可以随时随地获得；打卡、缴费不用排队，从缴费点附近经过，不必进门就可以轻松完成……蓝牙技术的广泛应用将使我们的生活无比轻松。

基本特征
　　
        蓝牙系统结构的基本特征可从下述诸方面获得理解：(1)网络拓扑；(2)交换模式；(3)节能模式；(4)抗干扰性能；(5)鉴权、加密；(6)话音编码；(7)软件结构。 　　

蓝牙的软件体系是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑；适用于几种不同商用操作系统的蓝牙规范正在完善中。蓝牙协议体系中设计协议和协议栈的主要原则为尽可能利用现有各种高层协议，保证现有协议与蓝牙技术融合及各种应用之间的互通性，充分利用兼容蓝牙技术规范的软硬件系统和蓝牙技术规范的开放性，便于普遍开发新的应用。 　　

蓝牙软件结构标准包括Core(核心)和Profile(应用协议栈)两大部分。Core为蓝牙协议核心，主要定义蓝牙的技术细节，Profile定义相应的实现协议栈，这样就为全球的兼容性奠定了基础。 　　

蓝牙标准主要定义的是底层协议，也定义了一些高层协议和相关接口。具体协议分为4层：核心协议（蓝牙连接管理协议LMP、蓝牙逻辑链路控制与适配协议L2CAP、服务检测协议SDP）、蓝牙电缆替代协议RFCOMM、电话传送控制协议TCB　BIN／AT、与Internet应用相关的一些高层协议（PPP、UDP／TCP／IP、OBEX／vCard／vCal、IrMC、E-mail、WAP和WAE等）。 　　

对蓝牙系统结构基本系统参数及指标要求可归纳如下： 　
　
工作频段：ISM频段2.402GHz-2.480GHz； 　　
双工方式：TDD； 　　
业务类别：同时支持电路交换及分组交换业务； 　　
数据标称速率：1Mbit／s； 　　
异步信道速率：非对称连接723.2kbit／s／57.6kbit／s； 　　
对称连接：433.9kbit／s(全双工模式)； 　　
同步信道速率：64kbit／s(3个全双工信道)； 　　
信道间隔：1MHz； 　　
信道数：79； 　　
发射功率及覆盖：0dBm(1mW)，1-10m覆盖，20dBm(100mW)，扩展至1O0m覆盖； 　　
跳频频点数：79个频点／MHz(2408+k(MHz)，k=0，1，2……78)； 　　
跳频速率：1600次／s； 　　
工作模式：Active／Sniff／Hold／Park； 　　
数据连接方式：面向连接业务SCO(话音，电路交换、预留时隙)、无连接业务ACL(分组数据、分组交换、轮询)； 　　
纠错方式：1／3FEC(3bit重复码)，2/3FEC(截短Hamming码)，CRC-16，ARQ；
鉴权：反应逻辑算术方式； 　　
密钥：以8bits为单位增减，最长128bits； 　　
安全机制：链路级，认证基于共享链路密钥询问／响应机制，认证和加密密钥生成基于SAFER+算法； 　　
话音编码方式：CVSD或对数PCM； 　　
网络拓扑结构：Ad hoc(无中心自组织)结构，Piconet及Scatternet。