藍(lán)牙技術(shù)開(kāi)發(fā)

1、藍(lán)牙技術(shù)開(kāi)發(fā)2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義服務(wù)器服務(wù)器用戶用戶WSN（Wireless Sensor Network）：一）：一種新型的無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，它綜合了種新型的無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，它綜合了傳感器傳感器技術(shù)、嵌入式處理技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)以及無(wú)線技術(shù)、嵌入式處理技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)以及無(wú)線通信技術(shù)通信技術(shù)等，能夠通過(guò)各個(gè)等，能夠通過(guò)各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種現(xiàn)場(chǎng)信息。它的各種現(xiàn)場(chǎng)信息。它的節(jié)點(diǎn)是傳感器這種特殊的嵌入式設(shè)備，它們節(jié)點(diǎn)是傳感器這種特殊的嵌入式設(shè)備，它們靜態(tài)地隨機(jī)分布于某一區(qū)域。靜態(tài)地隨機(jī)分布于某一區(qū)域。監(jiān)測(cè)區(qū)域監(jiān)測(cè)區(qū)域傳感器節(jié)點(diǎn)傳

2、感器節(jié)點(diǎn)有線或無(wú)線有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)有線或無(wú)線有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ZigBee/ble等等網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特性無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特性無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特性Sensor node: 緩存小CPU計(jì)算速度慢無(wú)線通信傳輸電池耗電可能具備定位功能Sink node傳感器網(wǎng)絡(luò)的控制中心，能夠收集 sensor node的所有數(shù)據(jù)。幾種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的比較幾種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的比較 覆蓋范圍1 Gb/s100 Mb/s10 Mb/s1 Mb/s100 kb/s10 kb/s用戶數(shù)據(jù)率PAN LAN MAN WAN802.15.4ZigBee802.15.1藍(lán)牙802.15.3超寬帶802.11g, a802.11b802.

3、162G移動(dòng)通信3G移動(dòng)通信4G移動(dòng)通信Wi-FiWiMAX藍(lán)牙4.0可以干啥?手表心率計(jì)微定位/室內(nèi)導(dǎo)航智能手環(huán)藍(lán)牙概述藍(lán)牙概述“藍(lán)牙”是一種開(kāi)放的技術(shù)規(guī)范，它可在世界上的任何地方實(shí)現(xiàn)短距離的無(wú)線語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信。藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展：1994年，愛(ài)立信移動(dòng)通信公司開(kāi)始研究在移動(dòng)電話及其附件之間實(shí)現(xiàn)低功耗、低成本無(wú)線接口的可行性。隨著項(xiàng)目的進(jìn)展，愛(ài)立信公司意識(shí)到短距無(wú)線通信（ShortDistance Wireless Communication）的應(yīng)用前景無(wú)限廣闊。1998年5月，愛(ài)立信聯(lián)合諾基亞（Nokia）、英特爾（Intel）、IBM 、東芝（Toshiba）這4家公司一起成立了藍(lán)牙特殊利益

4、集團(tuán)（Special InterestGroup，SIG），負(fù)責(zé)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定、產(chǎn)品測(cè)試，并協(xié)調(diào)各國(guó)藍(lán)牙的具體使用。藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn) 藍(lán)牙是一種短距無(wú)線通信的技術(shù)規(guī)范，它最初的目標(biāo)是取代現(xiàn)有的掌上電腦、移動(dòng)電話等各種數(shù)字設(shè)備上的有線電纜連接。在制定藍(lán)牙規(guī)范之初，就建立了統(tǒng)一全球的目標(biāo)，公開(kāi)發(fā)布，工作頻段為全球統(tǒng)一開(kāi)放的2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)（Industrial, Scientific and Medical, ISM）頻段。從目前的應(yīng)用來(lái)看，由于藍(lán)牙體積小、功率低，其應(yīng)用已不局限于計(jì)算機(jī)外設(shè)，幾乎可以被集成到任何數(shù)字設(shè)備之中，特別是那些對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高的移動(dòng)設(shè)備和便攜設(shè)備。很好

5、的抗干擾很好的抗干擾能力和安全性能力和安全性可建立臨時(shí)可建立臨時(shí)對(duì)等連接對(duì)等連接全球范圍全球范圍適用適用同時(shí)傳輸同時(shí)傳輸語(yǔ)音數(shù)據(jù)語(yǔ)音數(shù)據(jù)近距離通信近距離通信功耗低功耗低體積小體積小藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)特點(diǎn)l藍(lán)牙工作在2.4GHz的ISM頻段，全球大多數(shù)國(guó)家ISM頻段的范圍是2.4-2.4835GHz。l藍(lán)牙采用電路交換和分組交換技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語(yǔ)音信道以及異步數(shù)據(jù)與同步語(yǔ)音同時(shí)傳輸?shù)男诺?。l主設(shè)備是組網(wǎng)連接主動(dòng)發(fā)起連接請(qǐng)求的藍(lán)牙設(shè)備，幾個(gè)藍(lán)牙設(shè)備連接成一個(gè)皮網(wǎng)（Piconet）時(shí)，其中只有一個(gè)主設(shè)備，其余的均為從設(shè)備。l藍(lán)牙采用了跳頻（FrequencyHopping）方式來(lái)擴(kuò)展頻

6、譜，抵抗來(lái)自這些設(shè)備的干擾。l提供了認(rèn)證和加密功能，以保證鏈路級(jí)的安全。l藍(lán)牙設(shè)備在通信連（Connection）狀態(tài)下，有四種工作模式：激活（Active）模式，呼吸（Sniff）模式保持（Hold）模式，休眠（Park）模式，Active 模式是正常的工作狀態(tài)，另外三種模式是為了節(jié)能所規(guī)定的低功耗模式。 l藍(lán)牙技術(shù)通信距離為10m,可根據(jù)需要擴(kuò)展至100m，以滿足不同設(shè)備的需要。（1）全球范圍適用：藍(lán)牙工作在2.4GHz的ISM頻段，全球大多數(shù)國(guó)家ISM頻段的范圍是2.4-2.4835GHz，使用該頻段無(wú)需向各國(guó)的無(wú)線電資源管理部門(mén)申請(qǐng)?jiān)S可證。（2）同時(shí)可傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)：藍(lán)牙采用電路交換和

7、分組交換技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語(yǔ)音信道以及異步數(shù)據(jù)與同步語(yǔ)音同時(shí)傳輸?shù)男诺?。每個(gè)語(yǔ)音信道數(shù)據(jù)速率為64kbit/s，語(yǔ)音信號(hào)編碼采用脈沖編碼調(diào)制（PCM）或連續(xù)可變斜率增量調(diào)制（CVSD）方法。當(dāng)采用非對(duì)稱(chēng)信道傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，速率最高為721kbit/s，反向?yàn)?7.6kbit/s；當(dāng)采用對(duì)稱(chēng)信道傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，速率最高為342.6kbit/s。藍(lán)牙有兩種鏈路類(lèi)型：異步無(wú)連接（ACL）鏈路和同步面向連接（SCO）鏈路。 （3）可以建立臨時(shí)性的對(duì)等連接：根據(jù)藍(lán)牙設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色，可分為主設(shè)備（Master）與從設(shè)備（Slave）。主設(shè)備是組網(wǎng)連接主動(dòng)發(fā)起連接請(qǐng)求的藍(lán)牙設(shè)備，幾個(gè)藍(lán)牙設(shè)備連接成一個(gè)

8、皮網(wǎng)（Piconet）時(shí)，其中只有一個(gè)主設(shè)備，其余的均為從設(shè)備。皮網(wǎng)是藍(lán)牙最基本的一種網(wǎng)絡(luò)形式，最簡(jiǎn)單的皮網(wǎng)是一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)從設(shè)備組成的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信連接。（4）具有很好的抗干擾能力：工作在ISM頻段的無(wú)線電設(shè)備有很多種， 如家用微波爐、無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）Home RF等產(chǎn)品，為了很好地抵抗 來(lái)自這些設(shè)備的干擾，藍(lán)牙采用了跳頻（Frequency Hopping）方式來(lái)擴(kuò)展 頻譜（Spread Spectrum），將2.4022.48GHz頻段分成79個(gè)頻點(diǎn)，相鄰頻 點(diǎn)間隔1MHz。藍(lán)牙設(shè)備在某個(gè)頻點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)之后，再跳到另一個(gè)頻點(diǎn)發(fā)送， 而頻點(diǎn)的排列順序則是偽隨機(jī)的，每秒鐘頻率改變1600

9、次，每個(gè)頻率持續(xù)625。 （5）藍(lán)牙模塊體積很小、便于集成：由于個(gè)人移動(dòng)設(shè)備的體積較小，嵌入其內(nèi)部的藍(lán)牙模塊體積就應(yīng)該更小，如愛(ài)立信公司的藍(lán)牙模塊ROK101008的外形尺寸僅為32.8mm16.8mm2.95mm。（6）低功耗：藍(lán)牙設(shè)備在通信連接（Connection）狀態(tài)下， 有四種工作模式： 激活（Active）模式 呼吸（Sniff）模式 保持（Hold）模式 休眠（Park）模式 Active模式是正常的工作狀態(tài)，另外三種模式是為了節(jié)能所規(guī)定的低功耗模式。（7）開(kāi)放的接口標(biāo)準(zhǔn)：SIG為了推廣藍(lán)牙技術(shù)的使用，將藍(lán)牙的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)全部公開(kāi)，全世界范圍內(nèi)的任何單位和個(gè)人都可以進(jìn)行藍(lán)牙產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)

10、，只要最終通過(guò)SIG的藍(lán)牙產(chǎn)品兼容性測(cè)試，就可以推向市場(chǎng)。（8）成本低：隨著市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，各個(gè)供應(yīng)商紛紛推出自己的藍(lán)牙芯片和模塊，藍(lán)牙產(chǎn)品價(jià)格飛速下降。 藍(lán)牙以無(wú)線LANs的IEEE802.15.1x標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為基礎(chǔ)。應(yīng)用了“Plonkandplay”的概念（類(lèi)似“即插即用”），即任一藍(lán)牙設(shè)備一旦搜尋到另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，馬上就可以建立聯(lián)系，而無(wú)需用戶進(jìn)行任何設(shè)置，因此可以解釋成“即連即用”。藍(lán)牙技術(shù)涉及一系列軟硬件技術(shù)、方法和理論，包括：無(wú)線通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件工程、軟件可靠性理論、協(xié)議的測(cè)試技術(shù)、規(guī)范描述語(yǔ)言、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（EmbeddedRTOS）、跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)和用戶界面圖形化技術(shù)、軟硬

11、件接口技術(shù)（如RS232，UART，USB等），高集成、低功耗芯片技術(shù)等。Bluetooth System OverviewBluetooth Block DiagramRFTransceiverFLASHBasebandProcessorHost ProcessorHCIBluetooth ModuleDC PowerRef Osc8 藍(lán)牙的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范V1.1(1998年年)：最早期版本，傳輸率約在：最早期版本，傳輸率約在748810kbps，容易受到同頻，容易受到同頻率之產(chǎn)品干擾，通訊質(zhì)量較差。率之產(chǎn)品干擾，通訊質(zhì)量較差。V1.2：748810kbps 的傳輸率，增加

12、了的傳輸率，增加了(改善改善 Software)抗干擾跳頻功抗干擾跳頻功能。能。V2.0：V1.2的改良提升版，傳輸率約在的改良提升版，傳輸率約在1.8Mbps2.1Mbps，可同時(shí)傳，可同時(shí)傳輸語(yǔ)音、圖片和文件。輸語(yǔ)音、圖片和文件。V2.1(2004年年)：改善了裝置配對(duì)流程和短距離配對(duì)，提高待機(jī)時(shí)間，具：改善了裝置配對(duì)流程和短距離配對(duì)，提高待機(jī)時(shí)間，具備了在兩個(gè)支持藍(lán)牙的手機(jī)之間互相進(jìn)行配對(duì)與通信傳輸?shù)膫淞嗽趦蓚€(gè)支持藍(lán)牙的手機(jī)之間互相進(jìn)行配對(duì)與通信傳輸?shù)腘FC機(jī)制。機(jī)制。具備更佳的省電效果。具備更佳的省電效果。V3.0(2009年年)：通常成為藍(lán)牙高速傳輸技術(shù)，傳輸速率更高，功耗更低：通常

13、成為藍(lán)牙高速傳輸技術(shù)，傳輸速率更高，功耗更低。全新的交替射頻技術(shù)，允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對(duì)任一任務(wù)動(dòng)態(tài)地選擇正確。全新的交替射頻技術(shù)，允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對(duì)任一任務(wù)動(dòng)態(tài)地選擇正確射頻，通過(guò)集成射頻，通過(guò)集成“802.11 PAL”(協(xié)議適應(yīng)層協(xié)議適應(yīng)層)，數(shù)據(jù)傳輸率提高到了大約，數(shù)據(jù)傳輸率提高到了大約24Mbps(即可在需要的時(shí)候調(diào)用即可在需要的時(shí)候調(diào)用802.11 WI-FI用于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸用于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸)。是普通藍(lán)牙是普通藍(lán)牙2.0的八倍的八倍藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范V4.0(2010年年)：新版本的最大意義在于低功耗，同時(shí)加強(qiáng)不同：新版本的最大意義在于低功耗，同時(shí)加強(qiáng)不同OEM廠商廠商之

14、間的設(shè)備兼容性，并且降低延遲，理論最高之間的設(shè)備兼容性，并且降低延遲，理論最高 傳輸速度依然為傳輸速度依然為24Mbps(即即3MB/s)，有效覆蓋范圍擴(kuò)大到，有效覆蓋范圍擴(kuò)大到100米米(之前的版本為之前的版本為10米米)。v4.1(2013年年) 與與LTE無(wú)線電信號(hào)之間如果同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，藍(lán)牙無(wú)線電信號(hào)之間如果同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，藍(lán)牙4.1可以自可以自動(dòng)協(xié)調(diào)兩者的傳輸信息，理論上可以減少動(dòng)協(xié)調(diào)兩者的傳輸信息，理論上可以減少 其它信號(hào)對(duì)藍(lán)牙其它信號(hào)對(duì)藍(lán)牙4.1的干擾。改的干擾。改進(jìn)是提升了連接速度并且更加智能化，比如減少了設(shè)備之間重新連接的時(shí)進(jìn)是提升了連接速度并且更加智能化，比如減少了設(shè)備之間重新

15、連接的時(shí)間，意味著用戶如果走出了藍(lán)牙間，意味著用戶如果走出了藍(lán)牙4.1的信號(hào)范圍并且斷的信號(hào)范圍并且斷 開(kāi)連接的時(shí)間不算開(kāi)連接的時(shí)間不算很長(zhǎng)，當(dāng)用戶再次回到信號(hào)范圍中之后設(shè)備將自動(dòng)連接，反應(yīng)時(shí)間要比藍(lán)很長(zhǎng)，當(dāng)用戶再次回到信號(hào)范圍中之后設(shè)備將自動(dòng)連接，反應(yīng)時(shí)間要比藍(lán)牙牙4.0更短。更短。V4.2(2014年年)：改善了數(shù)據(jù)傳輸速度和隱私保護(hù)程度，并接入了該設(shè)備：改善了數(shù)據(jù)傳輸速度和隱私保護(hù)程度，并接入了該設(shè)備將可直接通過(guò)將可直接通過(guò)IPv6和和6LoWPAN接入互聯(lián)網(wǎng)。在新的標(biāo)準(zhǔn)下藍(lán)牙信號(hào)想要接入互聯(lián)網(wǎng)。在新的標(biāo)準(zhǔn)下藍(lán)牙信號(hào)想要連接或者追蹤用戶設(shè)備必須經(jīng)過(guò)用戶許可，否則藍(lán)牙信號(hào)將無(wú)法連接和追連接

16、或者追蹤用戶設(shè)備必須經(jīng)過(guò)用戶許可，否則藍(lán)牙信號(hào)將無(wú)法連接和追蹤用戶設(shè)備。速度方面變得更加快速，兩部藍(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度蹤用戶設(shè)備。速度方面變得更加快速，兩部藍(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度提高了提高了2.5倍，因?yàn)樗{(lán)牙智能倍，因?yàn)樗{(lán)牙智能(Bluetooth Smart)數(shù)據(jù)包的容量提高，其可數(shù)據(jù)包的容量提高，其可容納的數(shù)據(jù)量相當(dāng)于此前的容納的數(shù)據(jù)量相當(dāng)于此前的10倍左右。倍左右。 物理層數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層 傳輸層 會(huì)話層 表示層 應(yīng)用層比特流傳輸提供介質(zhì)訪問(wèn)、鏈路管理等尋址和路由選擇建立主機(jī)端到端連接建立、維護(hù)和管理會(huì)話處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等提供應(yīng)用程序間通信 藍(lán)牙協(xié)議采用分層結(jié)構(gòu)，參考開(kāi)

17、放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI， Open System Interconnection）參考模型OSI參考模型藍(lán)牙協(xié)議體系藍(lán)牙協(xié)議體系BLE藍(lán)牙協(xié)議體系藍(lán)牙協(xié)議體系TI BLE藍(lán)牙協(xié)議體系藍(lán)牙協(xié)議體系射頻(RF)協(xié)議：主要定義頻段與信道安排、發(fā)射/接收機(jī)特性等。它通過(guò)2.4GHz頻段規(guī)范物理層無(wú)線傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的過(guò)濾和傳輸?；鶐?BB)協(xié)議：為基帶數(shù)據(jù)分組提供同步定向連接(Synchronous Connection Orented，SCO)和異步無(wú)連接(Asynchronous Connectionless，ACL)兩種物理鏈路，對(duì)不同數(shù)據(jù)類(lèi)型都會(huì)分配一個(gè) 特殊信道，用于傳遞連接管理和控制信息等

18、。鏈路管理協(xié)議(LMP)：主要負(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備間連接的建立、拆除和安全控制，控制無(wú)線設(shè)備的節(jié)能模式和工作周期，以及微微網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備單元的連接狀態(tài)。藍(lán)牙底層協(xié)議藍(lán)牙底層協(xié)議主機(jī)控制器接口(HCI)協(xié)議：位于L2CAP和LMP之間，為上層協(xié)議提供進(jìn)入LMP和BB的統(tǒng)一接口和方式。HCI傳輸層包括：USB、RS232、UART和PC 卡。邏輯鏈路控制與適配協(xié)議(L2CAP)：主要完成數(shù)據(jù)的拆裝、服務(wù)質(zhì)量控制，協(xié)議的復(fù)用、分組的分割和重組及組管理等功能。串口仿真協(xié)議(RFCOMM)：又稱(chēng)線纜替換協(xié)議，仿真RS-232的控制和數(shù)據(jù)信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的串行通信，為使用串行線傳送機(jī)制的上層協(xié)議提供服務(wù)。電話控制協(xié)

19、議(TelCtrl)：包括電話控制規(guī)范二進(jìn)制(TCS-BIN)協(xié)議和AT命令集電話控制命令。其中，TCS-BIN是在藍(lán)牙設(shè)備間建立語(yǔ)音和數(shù)據(jù)呼叫的控制信令。服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)：為上層應(yīng)用程序提供一種機(jī)制來(lái)發(fā)現(xiàn)可用的服務(wù)，是所有用戶模式的基礎(chǔ)。藍(lán)牙中間層協(xié)議藍(lán)牙中間層協(xié)議對(duì)象交換協(xié)議(OBEX)：只定義傳輸對(duì)象，而不指定特定的傳輸數(shù)據(jù)類(lèi)型，可以是從文件到電子商務(wù)卡、從命令到數(shù)據(jù)庫(kù)等任何類(lèi)型。網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)協(xié)議：包括PPP、TCP、IP和UDP協(xié)議，用于實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備的撥號(hào)上網(wǎng)，或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)訪問(wèn)因特網(wǎng)和本地局域網(wǎng)。無(wú)線應(yīng)用協(xié)議(WAP)：支持移動(dòng)電話瀏覽網(wǎng)頁(yè)、收取電子郵件和其他基于因特網(wǎng)的協(xié)議?？?/p>

20、在數(shù)字蜂窩電話和其他小型無(wú)線終端上實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)業(yè)務(wù)。無(wú)線應(yīng)用環(huán)境(WAE）：可提供用于WAP電話和個(gè)人數(shù)字助理PDA所需的各種應(yīng)用軟件。音頻協(xié)議(Audio)：可在一個(gè)或多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間傳遞音頻數(shù)據(jù)，通過(guò)在基帶上直接傳輸SCO分組實(shí)現(xiàn)。藍(lán)牙應(yīng)用層協(xié)議藍(lán)牙應(yīng)用層協(xié)議藍(lán)牙系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)藍(lán)牙系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)微微網(wǎng)（微微網(wǎng)（Piconet）：類(lèi)似于：類(lèi)似于802.11b Ad hoc模式，模式，所有藍(lán)牙設(shè)備都是對(duì)等，以同樣的方式工作，稱(chēng)為所有藍(lán)牙設(shè)備都是對(duì)等，以同樣的方式工作，稱(chēng)為微微網(wǎng)（個(gè)人網(wǎng)絡(luò)）微微網(wǎng)（個(gè)人網(wǎng)絡(luò)）有一臺(tái)為主設(shè)備，其他為從設(shè)備有一臺(tái)為主設(shè)備，其他為從設(shè)備可以連接可以連接7臺(tái)活躍的設(shè)備（臺(tái)

21、活躍的設(shè)備（active）可以連接可以連接200多臺(tái)不活躍的設(shè)備（多臺(tái)不活躍的設(shè)備（parked）最大最大1Mbps的傳輸數(shù)率的傳輸數(shù)率所有的用戶均用同一跳頻序列同步（同信道）所有的用戶均用同一跳頻序列同步（同信道）分布式網(wǎng)絡(luò)（分布式網(wǎng)絡(luò)（Scatternet）：由多個(gè)獨(dú)立、非同步：由多個(gè)獨(dú)立、非同步的微微網(wǎng)形成的微微網(wǎng)形成各微微網(wǎng)由不同的跳頻序列（信道）來(lái)區(qū)分各微微網(wǎng)由不同的跳頻序列（信道）來(lái)區(qū)分MMSSSSPsbsbPP主設(shè)備（主設(shè)備（Master Unit）：某臺(tái)設(shè)備的時(shí)鐘和跳頻序列用于同步其他設(shè)備，稱(chēng)為主設(shè)某臺(tái)設(shè)備的時(shí)鐘和跳頻序列用于同步其他設(shè)備，稱(chēng)為主設(shè)備備只能是一個(gè)微微網(wǎng)的主設(shè)備，

22、可以是其他微微網(wǎng)的從設(shè)備只能是一個(gè)微微網(wǎng)的主設(shè)備，可以是其他微微網(wǎng)的從設(shè)備可實(shí)施呼叫和連接建立過(guò)程可實(shí)施呼叫和連接建立過(guò)程從設(shè)備（從設(shè)備（Slave Unit）：除主設(shè)備以外的設(shè)備，為從設(shè)備除主設(shè)備以外的設(shè)備，為從設(shè)備一個(gè)微微網(wǎng)的從設(shè)備可以是另一個(gè)微微網(wǎng)的主設(shè)備一個(gè)微微網(wǎng)的從設(shè)備可以是另一個(gè)微微網(wǎng)的主設(shè)備連接建立被分配一個(gè)臨時(shí)的連接建立被分配一個(gè)臨時(shí)的3比特成員地址比特成員地址主設(shè)備和從設(shè)備的角色可以互換，互換后是另一個(gè)新的微微網(wǎng)主設(shè)備和從設(shè)備的角色可以互換，互換后是另一個(gè)新的微微網(wǎng)藍(lán)牙系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)藍(lán)牙系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)微微網(wǎng)（皮網(wǎng)）微微網(wǎng)（皮網(wǎng)）MasterSlaveSlaveSlaveSla

23、veSlaveSlaveSlave一個(gè)微微網(wǎng)可由8個(gè)藍(lán)牙設(shè)備組成。在同一個(gè)微微網(wǎng)中，主設(shè)備為所有的設(shè)備提供時(shí)鐘和跳頻同步序列。在同一個(gè)微微網(wǎng)中，所有的設(shè)備有同樣的跳頻序列。ADCBslave Bmaster Aslave Cslave DCreating a Piconet分散網(wǎng)分散網(wǎng)MasterSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveMaster兩個(gè)或更多的微微網(wǎng)在重疊的區(qū)域可以建立特殊的呼叫。slave 1slave 2slave 3master Bslave 4slave 5master AScatternet-散射網(wǎng)超網(wǎng)散射網(wǎng)超網(wǎng)slave 1slave

24、2slave 3slave 4 / master Bslave 6slave 5master AScatternet藍(lán)牙設(shè)備的地址藍(lán)牙設(shè)備的地址n藍(lán)牙設(shè)備地址藍(lán)牙設(shè)備地址 (BD_ADDR) 48-bit IEEE 802 address（全球唯一全球唯一）n 激活設(shè)備激活設(shè)備 地址地址 (Active Member Address： AM_ADDR) 3-bit active slave address 全全0代表廣播地址代表廣播地址 處于激活態(tài)的成員所使用的地址處于激活態(tài)的成員所使用的地址n 暫停設(shè)備地址暫停設(shè)備地址 (Parked Member Address：PM_ADDR) 8-bi

25、t parked slave address處于暫停態(tài)的成員所使用的地址處于暫停態(tài)的成員所使用的地址n訪問(wèn)請(qǐng)求地址訪問(wèn)請(qǐng)求地址(Access Request Address：AR_ADDR)暫停狀態(tài)的從單元通過(guò)它向主單元發(fā)送消息時(shí)使用的地址。暫停狀態(tài)的從單元通過(guò)它向主單元發(fā)送消息時(shí)使用的地址。僅適用于子設(shè)備處于暫停模式，而且該地址不必唯一。僅適用于子設(shè)備處于暫停模式，而且該地址不必唯一。藍(lán)牙安全開(kāi)放性和移動(dòng)性使得藍(lán)牙的安全問(wèn)題很重要擴(kuò)頻已經(jīng)提供了一定的安全性，但是還需要鏈路層和應(yīng)用層的安全管理藍(lán)牙支持三種安全模式第一種是設(shè)備沒(méi)有任何安全措施的“無(wú)安全操作”模式第二種是信道建立之前不需啟動(dòng)安全協(xié)

26、議的“業(yè)務(wù)級(jí)安全”模式第三種是要求終端在鏈路建立前就需啟動(dòng)安全協(xié)議的“鏈路級(jí)安全”模式。安全性能分別按次序由低至高。鏈路級(jí)安全模式 鏈路層：提供認(rèn)證、加密和密匙管理等功能 個(gè)人PIN碼，譯成為128bit的鏈路密匙(linkkey)進(jìn)行單雙向認(rèn)證，一旦認(rèn)證完畢，鏈路就會(huì)以不同長(zhǎng)度的密碼來(lái)加密 鏈路層的安全機(jī)制提供大量的認(rèn)證方案和靈活的加密方案（允許協(xié)商密碼長(zhǎng)度） 鏈路層使用4個(gè)實(shí)體提供安全性 一個(gè)公開(kāi)的藍(lán)牙設(shè)備地址，長(zhǎng)度為48bit 認(rèn)證密鑰，長(zhǎng)度為128bit； 加密密鑰，長(zhǎng)度為8128bit 隨機(jī)數(shù)，長(zhǎng)度為128bitBluetooth Security FeaturesBased on

27、Stored keysNo user intervention AccesstobothdevicesManualinputofPINPairing（配對(duì)）：允許相互認(rèn)證的用戶自動(dòng)建立一個(gè)鏈路密鑰。初始密鑰由輸入雙方設(shè)備的PIN生成。藍(lán)牙設(shè)備的狀態(tài)n主狀態(tài)n待機(jī)狀態(tài)（standby）n連接狀態(tài)(connection)n激活狀態(tài)（Active）n低功耗狀態(tài)：Park、Hold、Sniffn子狀態(tài)l尋呼(page) l尋呼掃描(page scan)l主站響應(yīng)(master response) l從站響應(yīng)(slave response) l查詢(inquiry) l查詢掃描(inquiry scan

28、)l查詢響應(yīng)(inquiry response)等待加入一等待加入一個(gè)微微網(wǎng)個(gè)微微網(wǎng)已加入一個(gè)已加入一個(gè)微微網(wǎng)微微網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)1、釋放、釋放AM_ADDR2、獲得、獲得PM_ADDR3、仍與微微網(wǎng)同步、仍與微微網(wǎng)同步停止傳送數(shù)據(jù)，但一停止傳送數(shù)據(jù)，但一旦激活，數(shù)據(jù)傳遞立旦激活，數(shù)據(jù)傳遞立即開(kāi)始即開(kāi)始降低監(jiān)聽(tīng)信息的時(shí)間降低監(jiān)聽(tīng)信息的時(shí)間間隔間隔Page（尋呼）（尋呼）:主節(jié)點(diǎn)利用尋呼發(fā)起一個(gè)到從節(jié)點(diǎn)的連接Page scan：設(shè)備監(jiān)聽(tīng)對(duì)自身的尋呼。 Inquiry scan：設(shè)備監(jiān)聽(tīng)查詢Inquiry：設(shè)備發(fā)起查詢，收集范圍內(nèi)的設(shè)備地址和時(shí)鐘信息Master Response：主節(jié)點(diǎn)從尋呼狀

29、態(tài)到連接狀態(tài)的過(guò)渡狀態(tài) Slave Response：從節(jié)點(diǎn)從尋呼掃描狀態(tài)到連接狀態(tài)的過(guò)渡狀態(tài) Inquiry Response：從節(jié)點(diǎn)響應(yīng)其它節(jié)點(diǎn)的查詢操作 子狀態(tài)子狀態(tài)描述描述尋呼（Page）該子狀態(tài)被主單元用來(lái)激活和連接從單元，主單元通過(guò)在不同的跳頻信道內(nèi)傳送從單元的設(shè)備識(shí)別碼（DAC）來(lái)發(fā)出尋呼消息。尋呼掃描（PageScan）在該子狀態(tài)下，從單元在一個(gè)窗口掃描存活期內(nèi)以單一跳頻偵聽(tīng)自己的設(shè)備接入碼（DAC）。從響應(yīng)（SlaveResponce）從單元在該子狀態(tài)下響應(yīng)主單元的尋呼消息。如果處于尋呼掃描子狀態(tài)下的從單元和主單元尋呼消息相關(guān)即進(jìn)入該狀態(tài)。主響應(yīng)（MasterResponce

30、）主單元在該狀態(tài)下發(fā)送FHS數(shù)據(jù)包給從單元。如果主單元收到從單元的響應(yīng)后即進(jìn)到該子狀態(tài)。當(dāng)從單元收到主單元發(fā)送的FHS數(shù)據(jù)包后，將進(jìn)入連接狀態(tài)。查詢（Inquiry）該子狀態(tài)被主單元用于收集藍(lán)牙設(shè)備地址，發(fā)現(xiàn)相鄰藍(lán)牙設(shè)備的身份。查詢掃描（InquiryScan）在該子狀態(tài)下，藍(lán)牙設(shè)備偵聽(tīng)來(lái)自其他設(shè)備的查詢。此時(shí)掃描設(shè)備可以偵聽(tīng)一般查詢接入碼（GIAC，GeneralInquiryAccessCode）或者專(zhuān)用查詢接入碼（DIAC，DedicatedInquiryAccessCode）。查詢響（InquiryResponce）對(duì)查詢而言，只有從單元才可以響應(yīng)而主單元?jiǎng)t不能。從單元用FHS數(shù)據(jù)包響

31、應(yīng)，該數(shù)據(jù)包包含了從單元的設(shè)備接入碼、內(nèi)部時(shí)鐘和某些其他從單元信息。藍(lán)牙的狀態(tài)轉(zhuǎn)換藍(lán)牙的狀態(tài)轉(zhuǎn)換藍(lán)牙的建網(wǎng)過(guò)程藍(lán)牙的建網(wǎng)過(guò)程設(shè)備開(kāi)機(jī)后，即處于設(shè)備開(kāi)機(jī)后，即處于standby工作狀態(tài)工作狀態(tài)，此時(shí)各個(gè)藍(lán)牙終端，此時(shí)各個(gè)藍(lán)牙終端會(huì)周期性地監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)信息，每隔會(huì)周期性地監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)信息，每隔1.28秒偵聽(tīng)一次信息。秒偵聽(tīng)一次信息。當(dāng)主設(shè)備需和其他從設(shè)備通信時(shí)，就發(fā)送一個(gè)相應(yīng)從設(shè)備的當(dāng)主設(shè)備需和其他從設(shè)備通信時(shí)，就發(fā)送一個(gè)相應(yīng)從設(shè)備的地址，即發(fā)送一個(gè)地址，即發(fā)送一個(gè)尋呼消息尋呼消息。如果不知道從設(shè)備地址，則先發(fā)如果不知道從設(shè)備地址，則先發(fā)查詢消息查詢消息，查清對(duì)方地址，查清對(duì)方地址，然后再進(jìn)行然后再進(jìn)行尋

32、呼過(guò)程尋呼過(guò)程。 尋呼成功后，最后進(jìn)入到連接狀態(tài)尋呼成功后，最后進(jìn)入到連接狀態(tài)建立通信建立通信Standby(缺省)Inquiry(查詢)(unknown address)Page(尋呼)(known address)Connection. .Active power(活動(dòng)) Sniff(呼吸) Hold(保持) Park(休眠) Standby Standby 等待加入一個(gè)微微網(wǎng)。等待加入一個(gè)微微網(wǎng)。 InquiryInquiry 邀請(qǐng)周?chē)臒o(wú)線連接。邀請(qǐng)周?chē)臒o(wú)線連接。 PagePage 連接一個(gè)明確的無(wú)線鏈路。連接一個(gè)明確的無(wú)線鏈路。 ConnectedConnected 加入一個(gè)皮網(wǎng)加

33、入一個(gè)皮網(wǎng)( (主設(shè)備或者從設(shè)備主設(shè)備或者從設(shè)備) )查詢過(guò)程查詢過(guò)程當(dāng)主設(shè)備想確定哪些從設(shè)備當(dāng)主設(shè)備想確定哪些從設(shè)備(地址不知地址不知)想加入微微網(wǎng)時(shí)觸發(fā)想加入微微網(wǎng)時(shí)觸發(fā)查詢過(guò)程查詢過(guò)程主設(shè)備處于主設(shè)備處于 Inquiry 狀態(tài)狀態(tài), 并在一個(gè)并在一個(gè)32跳的喚醒載波中依次跳的喚醒載波中依次發(fā)送一個(gè)發(fā)送一個(gè) IAC (inquiry access code) ID分組分組 處于處于Standby狀態(tài)的從設(shè)備狀態(tài)的從設(shè)備周期性周期性的進(jìn)入的進(jìn)入 Inquiry Scan 狀狀態(tài)來(lái)偵聽(tīng)?wèi)B(tài)來(lái)偵聽(tīng) IAC 消息消息當(dāng)從設(shè)備收到一個(gè)查詢消息，將進(jìn)入當(dāng)從設(shè)備收到一個(gè)查詢消息，將進(jìn)入 Inquiry R

34、esponse 狀狀態(tài)，并返回一個(gè)態(tài)，并返回一個(gè) 包含其包含其設(shè)備地址和時(shí)鐘信息設(shè)備地址和時(shí)鐘信息的的FHS分組。然分組。然后從設(shè)備進(jìn)入后從設(shè)備進(jìn)入Page scan 狀態(tài)等待來(lái)自主設(shè)備的尋呼，以狀態(tài)等待來(lái)自主設(shè)備的尋呼，以便建立連接便建立連接如果在如果在Inquiry Response 階段出現(xiàn)沖突階段出現(xiàn)沖突 (多個(gè)設(shè)備同時(shí)響應(yīng)多個(gè)設(shè)備同時(shí)響應(yīng)一個(gè)查詢一個(gè)查詢), 將收不到任何尋呼，設(shè)備要返回將收不到任何尋呼，設(shè)備要返回 Inquiry Scan ，嘗試另一個(gè)查詢和響應(yīng)嘗試另一個(gè)查詢和響應(yīng)尋呼過(guò)程尋呼過(guò)程對(duì)每一個(gè)從設(shè)備，主設(shè)備使用對(duì)每一個(gè)從設(shè)備，主設(shè)備使用從設(shè)備的的從設(shè)備的的BD_ADDR

35、計(jì)算計(jì)算一個(gè)一個(gè)尋呼跳頻序列尋呼跳頻序列，目的是在尋呼期間與從設(shè)備聯(lián)系，目的是在尋呼期間與從設(shè)備聯(lián)系主設(shè)備使用一個(gè)帶有確定主設(shè)備使用一個(gè)帶有確定從設(shè)備接入碼從設(shè)備接入碼 (DAC)的的ID分組分組進(jìn)行尋呼進(jìn)行尋呼從設(shè)備通過(guò)從設(shè)備通過(guò)尋呼跳頻序列尋呼跳頻序列向主設(shè)備返回相同的向主設(shè)備返回相同的DAC ID分分組做為響應(yīng)組做為響應(yīng)在下一個(gè)主設(shè)備發(fā)到從設(shè)備的時(shí)隙中，主設(shè)備用它自己在下一個(gè)主設(shè)備發(fā)到從設(shè)備的時(shí)隙中，主設(shè)備用它自己的的FHS分組作響應(yīng)，這個(gè)分組包含了主設(shè)備的地址和藍(lán)分組作響應(yīng)，這個(gè)分組包含了主設(shè)備的地址和藍(lán)牙時(shí)鐘值牙時(shí)鐘值從設(shè)備再次向主設(shè)備發(fā)送一個(gè)從設(shè)備再次向主設(shè)備發(fā)送一個(gè)DAC ID

36、分組作響應(yīng)，確認(rèn)分組作響應(yīng)，確認(rèn)收到主設(shè)備的收到主設(shè)備的FHS分組，此時(shí)從設(shè)備從分組，此時(shí)從設(shè)備從Slave Response 狀態(tài)狀態(tài) Connection 狀態(tài)，并開(kāi)始使用主設(shè)備的定義的狀態(tài)，并開(kāi)始使用主設(shè)備的定義的跳頻序列跳頻序列主設(shè)備繼續(xù)尋呼，直到它連上所有的要求加入的從設(shè)備，主設(shè)備繼續(xù)尋呼，直到它連上所有的要求加入的從設(shè)備，然后主設(shè)備進(jìn)入從然后主設(shè)備進(jìn)入從Master Response狀態(tài)轉(zhuǎn)到連接狀態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)到連接狀態(tài)連接狀態(tài)連接狀態(tài)對(duì)于每個(gè)從設(shè)備而言，連接狀態(tài)用一個(gè)從主設(shè)備發(fā)出的輪詢分對(duì)于每個(gè)從設(shè)備而言，連接狀態(tài)用一個(gè)從主設(shè)備發(fā)出的輪詢分組開(kāi)始組開(kāi)始從設(shè)備處于連接狀態(tài)時(shí)，它便處于下面

37、四個(gè)操作模式之一從設(shè)備處于連接狀態(tài)時(shí)，它便處于下面四個(gè)操作模式之一:Active: 從設(shè)備積極的參與微微網(wǎng)，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)從設(shè)備積極的參與微微網(wǎng)，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)Sniff: 減少減少slave的偵聽(tīng)周期的偵聽(tīng)周期Hold: slave暫時(shí)不支持暫時(shí)不支持ACL連接，仍舊參與連接，仍舊參與SCO交換。一旦被交換。一旦被激活，數(shù)據(jù)傳送立即開(kāi)始。激活，數(shù)據(jù)傳送立即開(kāi)始。Park:只保持與只保持與master信道同步信道同步,但沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送；并隨時(shí)由主但沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送；并隨時(shí)由主設(shè)備控制轉(zhuǎn)回信道工作設(shè)備控制轉(zhuǎn)回信道工作 按照節(jié)能效率按照節(jié)能效率升序升序：sniff、hold、park狀態(tài)狀態(tài)描述描述激活

38、（Active）該模式下，主單元和從單元通過(guò)偵聽(tīng)、發(fā)送或者接收數(shù)據(jù)包而主動(dòng)參與信道操作。主單元和從單元相互保持同步。呼吸（Sniff）該模式下，主單元只能有規(guī)律地在特定的時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)，從單元只在指定的時(shí)隙上“嗅探”消息，可以在空時(shí)隙睡眠而節(jié)約功率。呼吸間隔可以根據(jù)應(yīng)用需求做適當(dāng)調(diào)整。保持（Hold）該模式下，設(shè)備只有一個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器在工作，不支持ACL數(shù)據(jù)包，可為尋呼、掃描等操作提供可用信道。保持模式一般用于連接幾個(gè)微微網(wǎng)或能耗低的設(shè)備。在進(jìn)入該模式前，主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)應(yīng)就從節(jié)點(diǎn)處于保持模式的持續(xù)時(shí)間達(dá)成一致。當(dāng)時(shí)間耗盡時(shí)，從節(jié)點(diǎn)將被喚醒并與信道同步，等待主節(jié)點(diǎn)的指示。休眠（Park）當(dāng)從單元無(wú)需

39、使用微微網(wǎng)信道卻又打算和信道保持同步時(shí)，可以進(jìn)入休眠模式。在該模式下，設(shè)備幾乎沒(méi)有任何活動(dòng)，不支持?jǐn)?shù)據(jù)傳送，偶爾收聽(tīng)主設(shè)備的消息并恢復(fù)同步、檢查廣播消息。設(shè)備被賦予一個(gè)休眠成員地址（ParkingMemberAddress：PM_ADDR）并失去其活動(dòng)成員地址（ActiveMemberAddress：AM_ADDR）。連接狀態(tài)連接狀態(tài)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)文檔及協(xié)議體系結(jié)構(gòu)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)文檔及協(xié)議體系結(jié)構(gòu)核心規(guī)范(core specifications):描述了從無(wú)線電接口到鏈路控制的不同層次藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。概要規(guī)范(profile specifications):考慮使用藍(lán)牙技術(shù)支持不同的應(yīng)用。每個(gè)概要規(guī)范討論在核心規(guī)范中定義的技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)特定的應(yīng)用模型(Usage Model)。 藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)藍(lán)牙協(xié)議棧并非嚴(yán)格遵循藍(lán)牙協(xié)議棧并非嚴(yán)格遵循OSI的模式以及的模式以及OSI采