蓝牙功能组件及技术特点

―――姜益

一.蓝牙功能组件

1．无线射频单元

发射功率按标称0dBm设计，符合FCC关于ISM频段要求。由于采用了跳频扩频技术，发射功率可增加到20dBm。系统最大跳频速度为1600跳/s，在2.402~2.480GHz间采用79个1MHz带宽的频点，通信距离为10cm~10m，增加发射功率可达100m。采用FM调制方式和TDD双工方式，以降低组件的复杂性。

2．连接控制单元

连接控制单元是实现基带协议和其他底层连接规程的基带部分。包括建立网络连接、差错控制和安全控制三方面的内容。

2. 1建立网络连接

所有组件在微微网建立之前均处于等待（STANDBY）状态，未连接的组件每隔1.28秒就被唤醒一次，组件一旦被唤醒，就在预先设定的32个跳频频率上监听信息。连接进程由主组件发起，如果一个组件的地址已知，使用寻呼信息（PAGE message）建立连接；如果地址未知，使用查询信息（INQUIRY message）建立连接。

不传输数据时组件转入节能工作状态，节能工作状态有三种模式：保持方式（HOLD）、监听方式（SNIFF）和休眠方式（PARK）。主组件可将从组件设置为保持方式，从组件也可以要求转入保持方式，此时，只有内部定时器工作。连接几个微微网或低功耗器件（如温度传感器）的组件常使用保持方式。监听方式和休眠方式是另外两种低功耗工作方式。监听方式下，从组件监听网络的时间间隔增大，其间隔大小可视应用情况由编程确定；在休眠方式下，组件放弃了MAC地址，仅偶尔监听网络同步信息和检查广播信息。

蓝牙基带技术支持两种连接方式，主要用于话音传输的面向连接方式（SCO）和主要用于分组数据传输的无线连接方式（ACL）。在同一微微网中不同的主从组件可以采用不同的连接方式，在一次通信中，连接方式可以任意改变。两种连接均采用时分双工通信。SCO为对称连接，支持限时的话音传送，主从组件无须轮询即可发送数据，ACL是面向分组的连接，它支持对称和非对称两种传输流，也支持广播信息，在ACL方式下，主组件控制链路带宽，负责从组件带宽的分配；从组件以轮询方式发送数据。

2.2差错控制

基带控制器采用三种纠错方式，1/3正向纠错；2/3正向纠借；自动请求重发。采用何种纠错方式根据需要而定，但分组报头始终采用1/3FEC方式进行保护。

2.3安全控制

蓝牙通过鉴权与加密服务为业务数据提供安全保障。鉴权采用查询/应答（challenge-response）方式，在连接过程中，可能需要一次鉴权或两次鉴权，或无须鉴权。鉴权可防止盗用和误用。蓝牙采用序列密码（stream cipher）加密技术增加系统安全性，密钥长度可以是0、40或64位，密钥由高层软件管理。如果用户需要更高级别的保密要求，可在传输层和应用层使用特别的安全机制。

3．链路管理

链路管理器（LM）软件完成链路的建立、鉴权、链路配置等功能。链路管理器能够发现其他的链路管理器，并通过链路管理协议（LMP）与之建立通信联系，链路管理器通过链路控制器提供的服务实现上述功能。链路控制器的服务项目包括：接收和发送数据；组件号请求。链路管理器采用一种有效的方法来查询并报告长度可达16个字符的组件ID号；链路地址查询；建立连接；鉴权；协商并建立连接方式（SCO或ACL）；确定分组的帧类型；设置监听方式；设置保持方式；设置休眠方式。

4．软件功能

蓝牙技术的目标就是要确保任何嵌入了蓝牙组件的设备都能进行互通。软件的互通性取决于链路协议的多路传输、组件和服务的发现，以及分组的分段和重组。蓝牙组件必须能够彼此识别自动连接，并通过安装合适的软件识别出彼此支持的高层功能，互通性要求软件必须采用相同的应用层协议，因此，蓝牙软件构架利用了现有的高层规范，如OBEX，vCard/vCalendar，HID（个性化接口设备），及TCP/IP协议等。组件的兼容性要求能够适应蓝牙规范和现有的协议。软件将实现以下功能：配置及诊断；蓝牙组件的发现；电缆仿真；与外围设备的通信；音频通信及呼叫控制；交换名片和电话号码的网络协议。

二.蓝牙通讯技术的特点

1，采用跳频技术，抗信号衰落；

2，采用快跳频和短分组技术，减少同频干扰，保证传输的可靠性；

3，采用前向纠错编码技术，减少远距离传输时的随机噪声影响；

4，使用2.4GHz的ISM频段，无须申请许可证；

5，采用FM调制方式，降低设备的复杂性。该技术的传输速率设计为1MHz，以时分方式进行全双工通信，其基带协议是电路交换和分组交换的组合。一个跳频频率发送一个同步分组，每个分组占用一个时隙，也可扩展到5个时隙。蓝牙技术支持1个异步数据通道或3个并发的同步话音通道，或1个同时传送异步数据和同步话音的通道。每一个话音通道支持64kb/s的同步话音；异步通道支持最大速率为721kb/s、反向应答速率为57.6kb/s的非对称连接，或者是432.6kb/s的对称连接。