蓝牙技术及其系统原理<2>

蓝牙技术及其系统原理<2>
2.3键路管理（软件）单元
链路管理（LM）软件模块携带了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其它一些协议。
LM能够发现其它远端LM并通过LMP（键路管理协议）与之通信。LM模块提供如下服务：
（1）发送和接收数据。
（2）请求名称。
（3）链路地址查询。
（4）建立连接。
（5）鉴权。
（6）链路模式协商和建立。
（7）决定帧的类型。
（8）将设备设为sniff模式。master只能有规律地在特定的时隙发送数据。
（9）将设备设为hold模式。工作在hold模式的设备为了节能在一个较长的周期内停止
接收数据，平均每激活一次链路，这由LM定义，LC（链路控制器）具体操作。
（10）当设备不需要传送或接收数据但仍需保持同步时将设备设为暂停模式。处于暂
停模式的设备周期性地激活并跟踪同步，同时检查page消息。
（11）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
命）状态。在这种模式下，未连接单元每隔1.28s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。?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消处。如果没有应答，master则按
照激活次序在剩余6个频点上继续寻呼。Slave收到从master发来的消息的最大的延迟时间为
激活周期的2倍(2.56s)，平均处迟时间是激活周期的一半（0.6s）。Iqnuiry消?息主要用来
寻找蓝牙设备，如共熟打印机、传真机和其它一些地址未知的类似设备，Inquiry消息和
page消息很相像，但是Inquriy消息需要一个额外的数据串周期来收集所有的响应。
如果piconet中已经处于连接的设备在较长一段时间内没有数据传输，蓝牙还支持节能
工作模式。master可以把salve置为hold（保持）模式，在这种模式下，只有一个内部计数
器在工作。slave也可以主动要求被置为hold模式。一旦处于hold模式一般被用于连接好几
个piconet的情况下或
者耗能低的设备，如温度传感器。除hold模式外，蓝牙还支持另外两种节能工作模式：sniff
（呼吸）模式和park（暂停）模式。在sniff模式下，slave降低了从piconet“收听”消息
的速率，“呼吸”间隔可以依应用要
求做适当的调整。在park模式下，设备依然与piconet同步但没有数据传送。工作在park模
式下的设备放弃了mac地址，偶尔收听master的消息并恢复同步、检查广播消息。如果我们
把这几种工作模式按照节能效率以升序排一队，那么依次是：呼吸模式、保持模式和暂停模
式。
（12）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（Synchronous Connection Oriented，简
称SCO）类型，主要用于传送话音；异步无连接（Asynchronous Connectionless,简称ACL）
类型，主要用于
传送数据包。
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4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。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。
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
被选中时才能传送据。ACL链路也支持接收master发给piconet中所有slave的广播消息。
（13）鉴权和保密。蓝牙基带部分在物理层为用户提供保护和信息保密机制。
鉴权基于“请求一响应”运算法则。鉴权是蓝牙系统中的关键部分，它允许用户为个人
的蓝牙设备建立一个信任域，比如只允许主人自己的笔记本电脑通过主人自己的移动电话通
信。加密被用来保护连接的个人信息。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。
2.4软件（协议）单元
Bluetooth基带协议结合电路开关和分组交换机，适用于语音和数据传输。每个声道支持
64 kb／s同步（语音）链接。而异步信道支持任一方向上高达721kb／s和回程方向57.6kb／s
的非对称链接，也可以支持43.2kb／s的对称连接。因此，它可以足够快地应付蜂窝系统上的
非常大的数据比率。一般来说，它的链接范围为100mm～10m；如果增加传输功率的话，其链
接范围可以扩展到100m。Bluetooth软件构架规范要求与Bluetooth相顺从的设备支持基本水
平的互操作性。这种顺从水平由不同的应用来决定。
蓝牙设备需要支持一些基本互操作特性要求。对某些设备，这种要求涉及到无线模块、
空中协议以及应用层协议和对像交换格式。Bluetooth1.0标准由两个文件组成。一个叫
FoundationCore，它规定的是设计标准。另一个叫FoundationProfile，它规定的是相互运作
性准则。但对另外一些设备，比如耳机，这种要求就简单得多。蓝牙设备必须能够彼此识别
并装载与之相应的软件以支持设备更高层次的性能。
蓝牙对不同级别的设备（如PC、手持机、移动电话、耳机等）有不同的要求，例如，你
无法期望一个蓝牙耳机提供地址簿。但是移动电话、手持机、笔记本电脑就需要有更多的功
能特性。
软件（协议）结构需有如下功能：
·设置及故障诊断工具；
·能自动识别其它设备；
·取代电缆连接；
·与外设通信；
·音频通信与呼叫控制；
·商用卡的交易与号簿网络协议。
蓝牙的软件（协议）单元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。
3结束语
近年来移动通信发展迅速，便携式计算机如膝上型电脑（Laptop）、笔记本电脑
（Notebook）、手持式电脑（HPC）以及个人数字辅助器（PDA）等也迅速发展，还有因特网
的迅速发展，使人们对电话通信以外的各种数据信息传递的需求日益增长。
“蓝牙”技术把各种便携式电脑与蜂窝移动电话用无线电镀路连接起来，使计算机与通
信更加密切结合起来，使人们能随时随地进行数据信息的交换与传输。因此计算机行业、移
动通信行业都对“蓝牙”技术很重视，认为将对未来的无线移动数据通信业务有巨大的促进
作用，预计在最近几年内无线数据通信业务将迅速增长。“蓝牙”技术被认为是无线数据通
信最为重大的进展之一。

摘自《电信技术》