物联网与短距离无线通信技术第二章

1、2本章内容本章内容蓝牙技术概述蓝牙技术概述 蓝牙应用蓝牙应用组网形式组网形式协议栈协议栈32.1.1 “蓝牙蓝牙”的由来的由来 “蓝牙”这个名字的来历颇具传奇色彩。公元10世纪的北欧正值动荡年代，各国之间战争频繁，丹麦国王哈拉德二世挺身而出，到处疾呼和平。经过他的不懈努力，战争终于停止，各方领袖坐到了谈判桌前，至此，四分五裂的挪威和丹麦得以统一。 关于这位国王的名字有两种说法：一种说法是他的全名是Harald Blatand，Blatand在英语中意思为“蓝牙”（Bluetooth）；还有一种说法是这位英雄的丹麦国王酷爱吃蓝梅，以致于牙齿都被染成了蓝色，因此“蓝牙”（Bluetooth）成了他

2、的绰号。4 1000年后的今天，世界范围内电子设备技术高速发展。瑞典的爱立信公司于1994年成立了一个专项科研小组，对移动电话及其附件的低能耗、低费用无线连接的可能性进行研究，他们的最初目的在于建立无线电话与PC卡、耳机及桌面设备等产品的连接。但是随着研究的深入，科研人员越来越感到这项技术所独具的个性和巨大的商业潜力，同时也意识到凭借一家企业的实力根本无法继续研究，于是，爱立信将其公诸于世，并极力说服其他企业加入到它的研究中来。 他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术，并将此技术命名为“蓝牙”，来表达要将这种全新的无线传输技术在全球推广，并实现全球通用的雄心。2.1.1“蓝牙蓝牙”

3、的由来的由来5 1998年2月，瑞典爱立信（ERICSSON）、芬兰诺基亚（NOKIA）、日本东芝（TOSHIBA）、美国IBM和英特尔（Intel）公司五家著名厂商，组成了一个特殊利益集团（有的书译为特别兴趣小组）SIG（Special Interest Group）。之后，蓝牙引起了越来越多企业的关注。 1999年11月，比尔盖茨专程到拉斯维加斯一间只有11名员工的小公司访问，只因这家公司已研制成功一种含蓝牙技术的胸卡，随后，微软便宣布加入SIG。目前，包括索尼、惠普、戴尔在内的2500多家公司都签署了相关协议加入该组织，共享这一先进技术，而且数目还在不断的增长，从而在全球范围内掀起了一股

4、蓝牙热潮。这么多的精英公司集中在一项技术的大旗下，在商业史上是史无前例的，一项公开的全球统一的技术规范得到了工业界如此广泛的关注和支持，也是以往所罕见的。这说明基于此项技术的产品具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场+。2.1.1“蓝牙蓝牙”的由来的由来62.1.2 蓝牙技术概述蓝牙技术概述 蓝牙是一个开放性的无线通信标准，设计者的初衷是用隐形的连接线代替线缆。其目标和宗旨是：保持联系，不靠电缆，拒绝插头，并以此重塑人们的生活方式。它将取代目前多种电缆连接方案，通过统一的短程无线链路，在各信息设备之间可以穿过墙壁或公文包，实现方便快捷、灵活安全、低成本小功耗的话音和数据通信。 7 它推动和扩大了无

5、线通信的应用范围，使网络中的各种数据和语音设备能互连互通，从而实现个人区域内的快速灵活的数据和语音通信。“蓝牙”技术的目的是使特定的移动电话、便携式电脑以及各种便携式通信设备的主机之间在近距离内实现无缝的资源共享。使现代现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效，蓝牙技术使便于携带的现代移动通信设备和终端设备，不必借助电缆就能实现无线上网。2.1.2 蓝牙技术概述蓝牙技术概述8 作为一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，蓝牙技术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，完成数据信息的短程无线传输。其实质内容是要建立通用的无线电空中接口（Radio Ai

6、r Interface）及其控制软件的公开标准，使通信和计算机进一步结合，使不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能够在近距离范围内具有互用、互操作的性能（Interoperability）。 2.1.2 蓝牙技术概述蓝牙技术概述9BLUETOOTH1.0技术指标和系统参数 2.1.2 蓝牙技术概述蓝牙技术概述102.1.2 蓝牙技术概述蓝牙技术概述全双工：指可以同时（瞬时）进行信号的双向传输（AB且BA）。指AB的同时BA，是瞬时同步的。半双工：指一个时间内只有一个方向的信号传输（AB或BA）。举例说明其原理：一座桥的两头分别有车要过桥，如果桥比较宽，就可以来左去右，互不

7、影响，这就是全双工；如果桥窄，只能先过一边的车，然后再过另一边的车，这就是半双工。在通信产品中，对讲机就是半双工的典型例子；电话是全双工的应用。此定义在计算机通信中提到最广。11频分双工(FDD)，操作时需要两个独立的信道。一个信道用来向下传送信息，另一个信道用来向上传送信息。两个信道之间存在一个保护频段，以防止邻近的发射机和接收机之间产生相互干扰。时分双工(TDD)，只需要一个信道。无论向下还是向上传送信息都采用这同一个信道。因为发射机和接收机不会同时操作，它们之间不可能产生干扰。面向连接（SCO）方式：主要用于话音传输；无连接(ACL)方式：主要用于分组数据传输。12132.1.3 蓝牙技

8、术的特点蓝牙技术的特点 蓝牙技术是为了实现以无线电波替换移动设备所使用的电缆而产生的。它试图以相同成本和安全性完成一般电缆的功能，从而使移动用户摆脱电缆束缚，这就决定了蓝牙技术具备以下技术特性。14 1.成本低 为了能够替代一般电缆，它必须具备和一般电缆差不多的价格，这样才能被广大普通消费者所接受，也才能使这项技术普及开来。蓝牙的最终目标是集成于单价为5美元的CMOS芯片。目前，蓝牙芯片价格降不下来，既有经济原因，也有技术原因。从技术角度来看，蓝牙芯片集成了无线、基带和链路管理层功能，而链路管理功能实际上既可以通过硬件实现，也可以通过软件实现，如果由软件实现链路管理层功能，那么芯片被简化，价格

9、也将变得合理。2.1.3 蓝牙技术的特点蓝牙技术的特点15 2. 功耗低、体积小 蓝牙技术本来目的就是用于互连小型移动设备及其外设，它的市场目标是移动笔记本电脑、移动电话、小型的PDA以及它们的外设，因此蓝牙芯片必须具有功耗低、体积小的特点，以便于集成到小型便携设备中去。蓝牙产品输出功率很小(只有1mW)，仅是微波炉使用功率的百万分之一，是移动电话的一小部分 3.近距离通信 蓝牙技术通信距离为10m，如果需要的话，还可以选用放大器使其扩展到100m。这已经足够在办公室内任意摆放外围设备，而不用再担心电缆长度是否够用。2.1.3 蓝牙技术的特点蓝牙技术的特点16 4.安全性 同其它无线信号一样，

10、蓝牙信号很容易被截取，因此蓝牙协议提供了认证和加密功能，以保证链路级的安全。蓝牙系统认证与加密服务由物理层提供，采用流密码加密技术，适合于硬件实现，密钥由高层软件管理。如果用户有更高级别的保密要求，可以使用更高级、更有效的传输层和应用层安全机制。认证可以有效防止电子欺骗以及不期望的访问，而加密则保护链路隐私。除此之外，跳频技术的保密性和蓝牙有限的传输范围也使窃听变得困难。 2.1.3 蓝牙技术的特点蓝牙技术的特点172.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 蓝牙系统一般由天线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单元四个功能单元组成。 1.天线单元 蓝牙要求其天线部分

11、体积十分小巧、重量轻，因此，蓝牙天线属于微带天线。蓝牙空中接口是建立在天线电平为0dB的基础上的。18 2. 链路控制（固件）单元 在目前蓝牙产品中，人们使用了3个IC集成电路分别作为连接控制器、基带处理器以及射频传输接收器，此外还使用了3050个单独调谐元件。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。它有3种纠错方案：1/3比例前向纠错（FEC）码、2/3比例前向纠错码和数据的自动请求重发（ARQ）方案。采用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。在ARQ方式下，数据包被重传。2.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 19 但是，要实现数据的无差错传输

12、，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。包头总有占1/3比例的FEC码起保护作用，其中包含了有用的链路信息。2.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 20 3.链路管理（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（链路管理协议）与之通信。LM模块提供如下服务：发送和接收数据；请求名称；链路地址查询；建立连接；鉴权；链路模式协商和建立；决定帧的类型。此外，还控制设备的工作状态即激活（Active)、呼吸（Sniff）、保持（Hold）和休眠（Par

13、k）四种模式。将设备设为呼吸模式，Master（主机）只能有规律地在特定的时隙发送数据。2.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 Sniff:从设备被周期性的激活；从设备被周期性的激活；Hold：此模式下，从设备停止监听来自主设备的数据分组，：此模式下，从设备停止监听来自主设备的数据分组，但保持其激活成员地址；但保持其激活成员地址；Park:主从设备扔保持同步，但从设备不需要保留其激活成员主从设备扔保持同步，但从设备不需要保留其激活成员地址。地址。2122 Master可把Slave从机置为Hold模式，在这种模式下，只有一个内部计数器在工作。Slave也可主动要求置为Hold模式。一旦处于Hol

14、d模式的单元被激活，则数据传递也立即重新开始，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。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。 皮网（piconet），也叫微微网，蓝牙最基本的拓扑结构，每个皮网由一个主节点和最多7个激活的从节点组成。2.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 23 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。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（

15、SCO，Synchronous Connection Oriented）类型，主要用于传送话音；异步无连接（ACL，Asynchronous Connectionless）类型，主要用于传送数据包。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“请求响应”运算法则。 2.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 24 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。2.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成

16、25 4. 软件（协议栈）单元 蓝牙的软件（协议栈）单元是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑。它必须符合已经制定好的蓝牙规范。蓝牙规范是为个人区域内的无线通信而制定的协议，它包括两部分：第一部分为核心（Core）部分，用以规定诸如射频、基带、连接管理、业务搜寻（service discovery）、传输层以及与不同通信协议间的互用、互操作性等组件； 2.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 26 第二部分为协议子集（Profile）部分，用以规定不同蓝牙应用（也称使用模式）所需的协议和过程。 蓝牙规范的协议栈仍采用分层结构，分别完成数据流的过滤和传输、跳频和数据帧传输、连接的建立和释放、链路

17、的控制、数据的拆装、业务质量（QoS）、协议的复用和分用等功能。在设计协议栈，特别是高层协议时的原则就是最大限度地重用现存的协议，而且其高层应用协议（协议栈的垂直层）都使用公共的数据链路和物理层。2.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 27 蓝牙协议可以分为4层，即核心协议层、电缆替代协议层、电话控制协议层和采纳的其它协议层。在蓝牙协议栈中，还有一个主机控制接口（HCI）和音频（Audio）接口。HCI是到基带控制器、链路管理器以及访问硬件状态和控制寄存器的命令接口。利用音频接口，可以在一个或多个蓝牙设备之间传递音频数据，该接口与基带直接相连。 发送端发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换发送端

18、发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是频率较低，由于在近距离范）的原始电信号，其特点是频率较低，由于在近距离范围内基带信号的衰减不大，从而信号内容不会发生变化围内基带信号的衰减不大，从而信号内容不会发生变化。因此在传输距离较近时，计算机网络都采用。因此在传输距离较近时，计算机网络都采用基带传输基带传输方式，说的通俗一点方式，说的通俗一点,基带信号就是发出的直接表达了要基带信号就是发出的直接表达了要传输的信息的信号，比如我们说话的传输的信息的信号，比如我们说话的声波声波就是基带信号就是基带信号。2.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 28 通过蓝牙技术可以把各种便携式计算机

19、设备与蜂窝移动电话用无线链路连接起来，使计算机与通信密切结合，从而使人们能够随时随地进行数据信息的交换与传输。因此蓝牙技术虽然出现不久，但已受到许多行业的关注。据国际开发中心（IDC）研究表明，到2004年，蓝牙在美国将被嵌入到102万台设备内，在全世界将被嵌入到449万台设备内；到2006年内，其市场规模将达到7亿美元。一个全新的无线通信时代已经开始。2.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 29 蓝牙技术在电信业、计算机业、家电业有着极其蓝牙技术在电信业、计算机业、家电业有着极其广阔和诱人的应用前景，它也将对未来的无线移动数广阔和诱人的应用前景，它也将对未来的无线移动数据通信业务产生巨大的推动

20、作用。蓝牙技术会有突飞据通信业务产生巨大的推动作用。蓝牙技术会有突飞猛进的发展。但是，它仍然有大量的应用技术细节问猛进的发展。但是，它仍然有大量的应用技术细节问题需要解决，仍然是一项发展中的技术。例如，为了题需要解决，仍然是一项发展中的技术。例如，为了防止语音和数据信息误传或被截收，用户必须事先为防止语音和数据信息误传或被截收，用户必须事先为自己应用的自己应用的各种设备设定某个共同的频率各种设备设定某个共同的频率，即不同的，即不同的用户有不同的频率，这样才能保证无线连接时不发生用户有不同的频率，这样才能保证无线连接时不发生误传或被滥用。误传或被滥用。 2.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 30

21、 蓝牙标准还无法解决硬件兼容性，并且影响到运行蓝牙标准还无法解决硬件兼容性，并且影响到运行在蓝牙技术之上的软件。另外，蓝牙标准本身能否解在蓝牙技术之上的软件。另外，蓝牙标准本身能否解决好安全问题，也是蓝牙能否获得成功的关键因素。决好安全问题，也是蓝牙能否获得成功的关键因素。2.1.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 31内容内容蓝牙概述蓝牙概述蓝牙应用蓝牙应用 组网形式组网形式协议栈协议栈32头戴式耳机头戴式耳机2.2 蓝牙应用蓝牙应用33PC和其它设备互联和其它设备互联2.2 蓝牙应用蓝牙应用34自动同步自动同步在办公室 在家里 2.2 蓝牙应用蓝牙应用35其它应用其它应用对讲机对讲机无绳电话无绳

22、电话拨号网络拨号网络传真传真局域网接入局域网接入文件传输文件传输2.2 蓝牙应用蓝牙应用36相关产品相关产品 Notebook PCs & Desktop computers Printers PDAs Other handheld devices Cell phones Wireless peripherals: Headsets Cameras CD Player TV/VCR/DVD Access Points Telephone Answering Devices Cordless Phones Cars2.2 蓝牙应用蓝牙应用替代线缆替代线缆因特网桥：蓝牙标准进一步定义了因特

23、网桥：蓝牙标准进一步定义了“网络接入点网络接入点”，允许一，允许一台设备通过此网络接入点来访问网络资源，如访问台设备通过此网络接入点来访问网络资源，如访问LAN、Internet等。等。临时组网临时组网 ad hoc connection: 蓝牙标准定义了一种基于无网络蓝牙标准定义了一种基于无网络基础设施（移动的、无线连接的网关）的基础设施（移动的、无线连接的网关）的“散射网散射网”。临时。临时组建的网络，没有固定的路由设备，网络中所有的节点都可组建的网络，没有固定的路由设备，网络中所有的节点都可以自由移动，并以任意方式动态连接以自由移动，并以任意方式动态连接(随时都有节点加入或离随时都有节点

24、加入或离开），网络中的一些节点客串路由器来发现和维持与网络其开），网络中的一些节点客串路由器来发现和维持与网络其他节点间的路由。他节点间的路由。3738内容内容蓝牙概述蓝牙概述应用场景应用场景组网形式组网形式协议栈协议栈39 典型的蓝牙组网模式典型的蓝牙组网模式支持在支持在piconet（微微网）中的点到点和点到多点通（微微网）中的点到点和点到多点通信（广播）信（广播）点到点点到点 Master - slave 模式模式 蓝牙设备可做蓝牙设备可做master,也可做也可做slavePiconet 由一个由一个master和一个或多个和一个或多个slave（最多最多7个个）蓝牙设备组成）蓝牙设备

25、组成 最大数据率最大数据率 (1 Mbps) 最多最多255个个parked从设备从设备(8位地址位地址)mssssm2.3 组网形式组网形式微微网是通过蓝牙技术以特定方式连接起来的一种微型网络，一个微微网可以只是2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8台连在一起的设备（包含主从）。在一个微微网中，所有设备的级别是相同的，具有相同的权限。蓝牙采用自组式组网方式（Ad Hoc），微微网主设备（Master）单元（发起链接的设备）和从设备（Slave）单元构成，有一个主设备单元和最多7个从设备单元。主设备单元负责提供时钟同步信号和跳频序列，从设备单元一般是受控同步的设备单元，受

26、主设备单元控制。例如：办公室的例如：办公室的PC是一个主设备单元，而无线键盘和无线打是一个主设备单元，而无线键盘和无线打印机可以充当从设备单元的角色。印机可以充当从设备单元的角色。4041Piconet 结构结构MasterActive SlaveParked SlaveStandbyMaster节点的设备地址节点的设备地址(BD-ADDR）ID和时钟决定了跳频序列和时钟决定了跳频序列和相位和相位2.3 组网形式组网形式42主节点通过轮询从节点实现两者之间的通信。从节点只有收到主节点的的信息包方可发送数据。如图，从节点2在t时刻收到来自主节点的数据包，此时频率为f（k），之后它可以在下一个时隙

27、通过f（k+1）频率向主节点发送数据包。同理，从节点1在t2时刻收到主节点的数据包，此时频率为f（k+2），并且在时间t3通过频率f（k+3）发送数据包给主节点。（时分双工；同一微微网的所有设备都与此微微网的调频序列同步）43自组织网模式自组织网模式 the Scatternet(散射网散射网)存在存在piconet之间的通信之间的通信最多支持最多支持10个个 piconets多个多个piconets可以在同一空间可以在同一空间共存共存2.3 组网形式组网形式一个微微网最多只能有一个微微网最多只能有7个个从节点同时处于通信状态。从节点同时处于通信状态。为了能容纳更多的装置，并为了能容纳更多的装

28、置，并且扩大网络通讯范围，多个且扩大网络通讯范围，多个微微网互连在一起，就构成微微网互连在一起，就构成了蓝牙自组织网，即散射网了蓝牙自组织网，即散射网，或称，或称微微互联网微微互联网。44不同微微网间使用不同的跳频序列，因此，只要彼此没有同时跳跃到同一频道上，即便有多组资料流同时传送也不会造成干扰。连接微微网之间的串连装置角色称为桥（Bridge）。桥节点可以是所有所属微微网中的Slave角色，这样的Bridge的类别为Slave/Slave（S/S）；也可以是在其中某一所属的微微网中当Master，在其他微微网中当Slave，这样的Bridge类别为Master/Slave（M/S）。桥节点

29、通过不同时隙在不同的微微网之间的转换而实现在跨微微网之间的资料传输。蓝牙独特的组网方式赋予了桥节点强大的生命力，同时可以有7个移动蓝牙用户通过一个网络节点与因特网相连。它靠跳频顺序识别每个微微网，同一微微网所有用户都与这个跳频顺序同步。45内容内容蓝牙概述蓝牙概述应用场景应用场景组网形式组网形式蓝牙协议蓝牙协议 46蓝牙协议栈蓝牙协议栈2.4 蓝牙协议蓝牙协议蓝牙协蓝牙协议体系议体系 电缆替换协议：电缆替换协议：RFCOMM 电话传送控制协议：电话传送控制协议：TCS Binary、AT Commands 所采用的协议：所采用的协议：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX等等等等47蓝牙核心蓝

30、牙核心协议协议基带协议基带协议连接管理协议连接管理协议LMP逻辑链路控制和适配协议逻辑链路控制和适配协议L2CAP服务发现协议服务发现协议SDP48传输传输协议组协议组L2CAP(Logical Link Control &Adaptation Protocol) 处理高层协议的复用（Handles multiplexing of higher level protocols） 对大数据包进行分块和重组（Segmentation & reassembly of large packets） 设备发现和QoSDevice discovery & QoS链路管理器 管理连接

31、状态Managing the connection states. 在从节点(slave)间实现公平性 能耗管理基带 定义分时，分帧 链路上的流控.射频 (RF) 发送和接收比特流2.4 蓝牙协议蓝牙协议491)无线电无线电(radio)：确定包括频率、跳频的使用、调制模式和传：确定包括频率、跳频的使用、调制模式和传输功率在内的空中接口细节。输功率在内的空中接口细节。(2)基带基带(baseband)：考虑一个微微网中的连接建立、寻址、分：考虑一个微微网中的连接建立、寻址、分组格式、计时和功率控制，组格式、计时和功率控制，同步不同设备的发送跳频和时钟同步不同设备的发送跳频和时钟，确保各个蓝牙设

32、备之间的射频连接确保各个蓝牙设备之间的射频连接实现微微网的建立（确定实现微微网的建立（确定主从设备）主从设备）。错误纠正错误纠正、数据处理、查询蓝牙设备、数据处理、查询蓝牙设备(主体是同主体是同一个微微网一个微微网）。）。(3)链路管理器协议链路管理器协议(link manager protocol，LMP)：负责蓝牙：负责蓝牙各各设备间链路的建立设备间链路的建立和设置。和设置。LMP通过连接的发起，交换和通过连接的发起，交换和核实来进行核实来进行身份认证和加密身份认证和加密，通过协商，通过协商确定基带数据分组大确定基带数据分组大小小；还控制无线设备的节能模式和工作周期，以及微微网络；还控制无

33、线设备的节能模式和工作周期，以及微微网络内设备单元的内设备单元的连接状态连接状态。（。（主体是散射网，涉及多个微微网主体是散射网，涉及多个微微网）50(4)逻辑链路控制和逻辑链路控制和自适应自适应协议协议(logical link control and adaptation protocol，L2CAP)：使高层协议适应基带层，向上：使高层协议适应基带层，向上层协议提供服务，层协议提供服务，协议复用协议复用，区分区分高层服务。高层服务。L2CAP提供无提供无连接和面向连接服务。连接和面向连接服务。(5)服务发现协议服务发现协议(service discovery protocol，SDP)：

34、可以查询：可以查询到设备信息和服务类型，从而在蓝牙设备间建立相应的连接到设备信息和服务类型，从而在蓝牙设备间建立相应的连接5152基带协议基带协议2.4 蓝牙协议蓝牙协议53地址机制地址机制蓝牙设备地址蓝牙设备地址 (BD_ADDR) ：BluetoothDevice Address 48位MAC地址活动成员地址活动成员地址 (AM_ADDR) Active Member 3位活动slave地址 广播地址全0Parked Member 地址地址(PM_ADDR) Park Member 8位成员地址，分配给处于休眠状态的从单元使用MAC48位设备地址位设备地址 分为分为3部分部分 The No

35、n-significant Address Part (NAP)无效地址部分：16位 The Upper Address part (UAP)：8位位 The Lower Address Part (LAP)：24位位MAC48位设备地址位设备地址54蓝牙发送数据时，基带部分将来自高层的数据进行信蓝牙发送数据时，基带部分将来自高层的数据进行信道编码，向下发给射频进行发送；接收数据时，将解道编码，向下发给射频进行发送；接收数据时，将解调恢复空中数据并上传给基带，基带进行信道编码传调恢复空中数据并上传给基带，基带进行信道编码传送给上层。送给上层。55通信设备间物理层的数据连接通道就是物理链路。 链

36、路类型链路类型同步面向连接的链路同步面向连接的链路 (SCO)用于传输语音对每对蓝牙设备支持3个SCO链路，每个64kbps。主单元和一个从单元的点对点连接异步的非连接的链路异步的非连接的链路 (ACL)用于传数据支持对称和非对称速率，对称链路最大双向433.9 kbps; 非对称时正向723.2kbps；反向57.6kbps。微微网内主单元和全部从单元之间点对多点的链路。2.4 蓝牙协议蓝牙协议56蓝牙数据包格式：2.4 蓝牙协议蓝牙协议（1）、访问码用于同步、直流、寻呼和查询；）、访问码用于同步、直流、寻呼和查询；（2）、分组头包含链路信息，确保纠正较多的错误。）、分组头包含链路信息，确保

37、纠正较多的错误。57访问码访问码(Access Code)类型类型Channel Access Code (CAC) 信道访问码标示一个Piconet.Device Access Code (DAC)设备访问码用寻呼及其响应.Inquiry Access Code (IAC)查询访问码 GIAC:通用查询访问码 ；DIAC：专用查询访问码，用于专用查询操作 建立连接，必须使用查询、寻呼；查询过程使用IAC，发现覆盖区域内的设备、设备的地址及其时钟；连接过程使用DAC，建立连接的设备处理寻呼过程，成为主设备。2.4 蓝牙协议蓝牙协议58包头：包含数据包确认、包头错误检查包头：包含数据包确认、包头

38、错误检查等等Addressing ( 3 bits ) 3位活动成员地址位活动成员地址Packet type 包类型用四位表示包类型用四位表示(4 bits )Flow Control ( 1 bit ) 流控流控1-bit ARQ 纠错纠错Sequencing ( 1 bit )HEC ( 8 bit ) 过滤重复的包检查头部2.4 蓝牙协议蓝牙协议ARQ自动请求重发自动请求重发596061前向纠错（FEC)是指利用软件技术在发送端对信源信息进行一定形式的编码（如BCH编码、R-S编码），然后用新的编码流进行传输，在接收端再进行解码与纠错，以此获得增益从而增加系统的传输距离。6263流控：在

39、流控：在ACL和和SCO链路中采取先入先出链路中采取先入先出(FIFO）队列处理数）队列处理数据包的收发。据包的收发。“stop”、“go”。链路管理器填充队列；链路控制器负责自动清空队列。链路管理器填充队列；链路控制器负责自动清空队列。64调制是把信息放到光载波上面，使得纯光束携带有信息。解调是把信息从光波中取出来。调制是使得光波载体与业务信号有机结合，使得业务信号能够高速发送出去，使得单纯的光波带有了业务信息。在相干光纤通信系统中，光发射机的功能是将所需传输的信号调制到光载波上，使之适应光传输的要求。在发送端，可以采用直接调制或外调制方式，对光源载波进行幅度、频率和相位调制。在相干通信系统

40、中，可以传输模拟信号，也可以是数字信号，对于数字调制方式，一般采用以下三种基本形式。1）幅频键控（ASK），利用光信号的幅度在两个值之间的改变来表示数字信号的变换，当系统传送“1”码时，有光波输出，而当传送“0”码时，则无光载波输出。652）频移键控（FSK)，利用光载波的频率在两个值之间的改变来表示数字信号的变化，当系统传送“1”码时，输出频率为f1的光载波，而当传送“0”码时，输出频率为f2的光载波。3）相移键控（PSK)，利用光载波的相位差来表示数字信号的变化，当系统传送“1”码变为“0”码时，或由“0”码变为“1”码时，输出光载波相位变化180度，而仅仅是当传送信号由“1”码变为“0”

41、码时，输出光载波相位才会变化180度，则称为差分相移键控（DPSK)。666768链路管理协议链路管理协议2.4 蓝牙协议蓝牙协议69链路管理协议链路管理协议链路管理器进行链路管理器进行链路建立链路建立、鉴权、加密鉴权、加密、认证和配置工作。、认证和配置工作。负责蓝牙负责蓝牙组件间组件间连接的建立和断开，确定基带分组的大小。连接的建立和断开，确定基带分组的大小。信道控制信道控制 控制无线设备的发射功率控制无线设备的发射功率 由由master发起连接发起连接 Master-slave的角色可以互换 提供支持服务质量的能力 控制蓝牙组建的工作模式2.4 蓝牙协议蓝牙协议逻辑链路控制和适配协议（Lo

42、gical Link Control and Adaptation Protocol，负责适配基带中的上层协议。它同链路管理器并行工作，向上层协议提供定向连接的和无连接的数据业务。这个上层具有L2CAP的分割和重组功能，使更高层次的协议和应用能够以64KB的长度发送和接收数据包。它还能够处理协议的多路复用，以提供多种连接和多个连接类型（通过一个空中接口），同时提供服务质量支持和成组通讯。7071Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP)仅仅对仅仅对 ACL 链路定义链路定义(虽然基带协议提供了SCO和ACL两种连接类型，但L2CAP只支持ACL)L2CAP 提供协议复用、分段与数据打包重组、提供协议复用、分段与数据打包重组、QoS控制控制信道信道的连接、配置、打开和关闭。的连接、配置、打开和关闭。2.4 蓝牙协议蓝牙协议72L2CAP: 功能要求功能要求协议复用协议复用: 区分识别上层协议（例如，区分识别上层协议（例如， SDP, RFCOMM） 对上层协议的大的包分