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藍牙技術(shù)與協(xié)議的開發(fā)應(yīng)用與實現(xiàn)

云知道


摘要 圍繞最新的藍牙1.1版本規(guī)范 ， 概括了藍牙的生產(chǎn)背景、技術(shù)特點和市場潛力、藍牙開發(fā)等方面 ， 最后介紹了有關(guān)的產(chǎn)品
要害詞 藍牙技術(shù) 藍牙規(guī)范
1 什么是藍牙技術(shù)
所謂藍牙技術(shù) ， 實際上是一種短距離無線電技術(shù) ， 利用"藍牙技術(shù)"能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話手機等移動通信終端設(shè)備 ， 并且能夠成功地簡化以上這些設(shè)備與因特網(wǎng)之間的通信 ， 從而使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效 ， 為無線通信拓寬道路 。通俗地講 ， 藍牙技術(shù)使得現(xiàn)代一些輕易攜帶的移動通信設(shè)備和電腦設(shè)備 ， 不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng) ， 并且能夠?qū)崿F(xiàn)無線上因特網(wǎng) 。其實際應(yīng)用范圍還可以拓展到各種家電產(chǎn)品、消費電子產(chǎn)品和汽車等信息家電 ， 組成一個巨大的無線通信網(wǎng)絡(luò) 。
2 藍牙技術(shù)的特點
2.1 藍牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)
整個藍牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)可分為底層硬件模塊、中間協(xié)議層和高端應(yīng)用層三大部分 。鏈路治理層(LMP)、基帶層(BBP)和藍牙無線電信道構(gòu)成藍牙的底層模塊 。BBP層負責(zé)跳頻和藍牙數(shù)據(jù)及信息幀的傳輸 。LMP層負責(zé)連接的建立和拆除以及鏈路的安全和控制 ， 它們?yōu)樯蠈榆浖K提供了不同的訪問人口 ， 但是兩個模塊接口之間的消息和數(shù)據(jù)傳遞必須通過藍牙主機控制器接口的解釋才能進行 。也就是說 ， 中間協(xié)議層包括邏輯鏈路控制與適配協(xié)議(L2CAP)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)、串口仿真協(xié)議(RFCOMM)和電話控制協(xié)議規(guī)范(TCS) 。L2CAP完成數(shù)據(jù)拆裝、服務(wù)質(zhì)量控制、協(xié)議復(fù)用和組提取等功能 ， 是其他上層協(xié)議實現(xiàn)的基礎(chǔ) ， 因此也是藍牙協(xié)議棧的核心部分 。SDP為上層應(yīng)用程序提供一種機制來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可用的服務(wù)及其特性 。在藍牙協(xié)議棧的最上部是高端應(yīng)用層 ， 它對應(yīng)于各種應(yīng)用模型的剖面 ， 是剖面的一部分 。目前定義了13種剖面 。
2.2 藍牙低層模塊
藍牙的低層模塊是藍牙技術(shù)的核心 ， 是任何藍牙設(shè)備都必須包括的部分 。
藍牙工作在2.4GHZ的ISM頻段 。采用了藍牙結(jié)束的設(shè)備講能夠提供高達720kbit/s 的數(shù)據(jù)交換速率 。
藍牙支持電路交換和分組交換兩種技術(shù) ， 分別定義了兩種鏈路類型 ， 即面向連接的同步鏈路(SCO)和面向無連接的異步鏈路(ACL) 。
為了在很低的功率狀態(tài)下也能使藍牙設(shè)備處于連接狀態(tài) ， 藍牙規(guī)定了三種節(jié)能狀態(tài) ， 即停等(Park)狀態(tài)、保持(Hold)狀態(tài)和呼吸(Sniff)狀態(tài) 。這幾種工作模式按照節(jié)能效率以升序排依次是：Sniff模式、Hold模式、Park模式 。
藍牙采用三種糾錯方案：1/3前向糾錯(FEC)、2/3前向糾錯和自動重發(fā)(ARQ) 。前向糾錯的目的是減少重發(fā)的可能性 ， 但同時也增加了額外開銷 。然而在一個合理的無錯誤率環(huán)境中 ， 多余的投標會減少輸出 ， 故分組定義的本身也保持靈活的方式 ， 因此 ， 在軟件中可定義是否采用FEC 。一般而言 ， 在信道的噪聲干擾比較大時藍牙系統(tǒng)會使用前向糾錯方案 ， 以保證通信質(zhì)量：對于SCO鏈路 ， 使用1/3前向糾錯；對于ACL鏈路 ， 使用2/3前向糾錯 。在無編號的自動請求重發(fā)方案中 ， 一個時隙傳送的數(shù)據(jù)必須在下一個時隙得到收到的確認 。只有數(shù)據(jù)在收端通過了報頭錯誤檢測和循環(huán)冗余校驗(CRC)后認為無錯時 ， 才向發(fā)端發(fā)回確認消息 ， 否則返回一個錯誤消息 。
藍牙系統(tǒng)的移動性和開放性使得安全問題變得及其重要 。雖然藍牙系統(tǒng)所采用的調(diào)頻技術(shù)就已經(jīng)提供了一定的安全保障 ， 但是藍牙系統(tǒng)仍然需要鏈路層和應(yīng)用層的安全治理 。在鏈路層中 ， 藍牙系統(tǒng)提供了認證、加密和密鑰治理等功能 。每個用戶都有一個個人標識碼(PIN),它會被譯成128bit的鏈路密鑰(Link Key)來進行單雙向認證 。一旦認證完畢 ， 鏈路就會以不同長度的密碼(Encryphon Key)來加密(此密碼以shit為單位增減 ， 最大的長度為128bit)鏈路層安全機制提供了大量的認證方案和一個靈活的加密方案(即答應(yīng)協(xié)商密碼的長度) 。當(dāng)來自不同國家的設(shè)備互相通信時 ， 這種機制是極其重要的 ， 因為某些國家會指定最大密碼長度 。藍牙系統(tǒng)會選取微微網(wǎng)中各個設(shè)備的最小的最大答應(yīng)密碼長度 。例如 ， 美國答應(yīng)128bit的密碼長度 ， 而西班牙僅答應(yīng)48bit ， 這樣當(dāng)兩國的設(shè)備互通時 ， 將選擇48bit來加密 。藍牙系統(tǒng)也支持高層協(xié)議棧的不同應(yīng)用體內(nèi)的非凡的安全機制 。例如兩臺計算機在進行商業(yè)卡信息交流時 ， 一臺計算機就只能訪問另一臺計算機的該項業(yè)務(wù) ， 而無權(quán)訪問其他業(yè)務(wù) 。藍牙安全機制依靠PIN在設(shè)備間建立信任關(guān)系 ， 一旦這種關(guān)系建立起來了 ， 這些PIN就可以存儲在設(shè)備中以便將來更快捷地連接 。

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