麝香壮骨膏有用吗:什么是蓝牙？

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蓝牙
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蓝牙（Bluetooth），或称为蓝芽，是一种新式的无线传送协议，最初由爱立信创制，后来由蓝牙特别兴趣组订定技术标准。据说因为此技术尚在萌芽的阶段，故将Bluetooth以「蓝芽」的中文译名在台湾地区进行商业的注册，不过根据英文本身的意义直译，还是「蓝牙」较为贴切

短距离的无线连接技术--蓝牙

浙江广播电视高等专科学校 练益群　

　　近十年来，微电子技术的不断进步极大地推动了计算机和通信设备的普及和迅猛发展， PC机、掌上电脑、移动电话、无绳电话等进入人们日常的生活和工作中，成为人们生活中不可缺少的一部分。在这些设备之间传送文件时往往是通过线缆来进行，而且需要一些软件的支持才能进行连接。人们希望有一个能够取代线缆的短距离无线连接技术。蓝牙技术应运而生了。蓝牙技术提供了一种不需要线缆就可以在一定距离内进行无线连接的方法。

何为蓝牙技术

　　蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，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的短程无线电技术。

　　蓝牙使用内制在9×9平方毫米微芯片上的短程射频链接，工作在2.4GHz ISM（工业、科学、医学）频段。该频段全球开放，意味着从理论上说，采用这些无线联网技术的设备在全球任何地点都可以正常使用。它的一般连接范围是10米，通过扩展可以达到100米；不限制在直线范围内，甚至设备不在同一间房内也能相互链接；以点对多点的方式链接多个设备，最多可达7个，形成一个个人领域的网络。

　　蓝牙技术定义了计算机和通信设备之间如何进行通信，也定义了如何将某一个应用映射成硬件以便和蓝牙技术相融合。用蓝牙技术可制造蓝牙芯片、移动电话使用的无线耳机，组建个人局域网。它不仅可以应用于手机、电脑、PDA、数字相机这些热门电子产品，甚至可以影响到玩具、家用电器、普通电话、汽车等传统产品。

蓝牙协议体系结构

　　蓝牙技术的一个主要目的就是使符合该规范的各种设备能够互通，这就要求本地设备和远端设备使用相同的协议。不同的应用，其使用的协议栈可能不同，但是，它们都必须使用蓝牙技术中的物理层和数据链路层。当然，不是任何应用都必须使用所有全部协议，可以只采用部分协议，例如语音通信（Audio）时，就只需经过基带协议。

　　蓝牙协议体系可以分为4层：

　　核心协议 Baseband，LMP，L2CAP，SDP
　　电缆替代协议 RFCOMM
　　电话控制协议 TCS Binary，AT Commands
　　选用协议 PPP，UDP/TCP/IP，OBEX，WAP，vCard/vCal， IrMC，WAE

　　1. 基带协议（Baseband）

　　基带协议和连接管理协议负责在多个蓝牙设备间建立物理射频RF（Radio Frequency）连接组成一个Pico网。这一层控制蓝牙设备的同步和跳频序列，并管理蓝牙中定义的两个不同的连接类型：同步面向连接SCO和异步非连接ACL。

　　2. 连接管理协议LMP(Link Manager Protocol)

　　LMP负责蓝牙连接的建立和释放、控制，数据包的控制以及电源模式的管理、消耗，蓝牙设备的状态等。最后，LMP还要负责认证、加密的密码问题。

　　3. 主控制器接口HCI（Host Controller Interface）

　　HCI提供了一个接入蓝牙硬件的统一接口方法。它包括一个到基带控制器和连接管理器以及进入硬件状态的命令接口，另外还包括控制和事件寄存器。

　　4. 逻辑连接控制和适配协议L2CAP（Logical Link Control and Adaptation Protocol）

　　L2CAP在基带层之上，是基带与高层协议间的接口，处理更高层协议的复用、大数据包的拆分和重组、传送以及服务质量信息等问题。L2CAP与LMP并行工作。它们的区别在于当数据不经过LMP时，则L2CAP将采用多路技术、分割和重组技术、群提取技术等为上层提供数据服务。虽然基带协议提供了SCO和ACL两种连接类型，但是L2CAP只支持ACL，并允许高层协议以64K字节的速度收发数据分组。

　　5. 串口仿真协议RFCOMM

　　RFCOMM是基于ETSI的TS07. 10规范的串口仿真协议，支持蓝牙设备之间点对点的通信。作为线缆替代协议，它在基带上仿真RS-232的控制和数据信号，为使用串行线传送机制的上层协议（如OBEX）提供服务。

　　6. 服务发现协议SDP(Service Discovery Protocol)

　　SDP工作于L2CAP层之上，用于发现一定范围内的蓝牙设备上的服务。服务发现协议是蓝牙技术框架中非常重要的一个部分，是所有用户模式的基础。使用SDP，可以查询到设备信息和服务类型，此后蓝牙设备之间的连接才能建立。

　　7. 电话控制协议

　　包括电话控制协议二进制（TCS BIN）和AT命令集电话控制协议（AT Commands）。TCS BIN是面向比特的协议，定义了蓝牙设备建立语音和数据呼叫所需的控制信令，定义了处理蓝牙TCS设备群的移动管理进程。AT Commands是电话控制命令，用于控制移动电话和调制解调器等，由SIG在ITU-TQ．931基础上开发而成。

　　8. 被采纳的其他协议

　　PPP是IETF制订的互联网通信的基本协议。点对点协议PPP 工作于RFCOMM之上，用于实现点至点的连接。UDP/TCP/IP也是IETF制订的互联网通信的基本协议。在蓝牙设备中使用这些协议，是为了与互联网连接的设备进行通信。OBEX是IrOBEX的简写，是由红外数据协会（IrDA）制订的会话层协议，采用客户-服务器模式提供与HTTP相同的基本功能。电子名片交换格式vCard和电子日历交换格式vCal都是互联网邮件协会开发的开放性规范。无线应用协议WAP 是无线应用协议论坛制订的，融合了各种广域无线网络技术，其目的是将互联网内容和电话传送的业务传送到数字蜂窝电话或者其他无线终端。选用WAP，可以充分利用无线应用环境（WAE）开发的高层应用软件。

蓝牙硬件设计方案

　　目前蓝牙产品硬件都采用了两块芯片构成的一个芯片组，一块是射频芯片，一块是基带控制芯片。

　　朗讯公司的W7020和W7400，飞利浦的UAA3558和PCD87750等，就是这样两块芯片再加上外加的Flash、天线和电源芯片构成一个蓝牙模块，用于各种蓝牙产品中。

　　CSR（Cambridge Silicon Radio）公司提供的BlueCoreTM 01，在一片8×8平方毫米CMOS芯片上集成了射频单元和基带控制器，只要和内含蓝牙软件栈的Flash配合，即可向数据和语音设备提供全兼容的蓝牙接口。

　　MITEL公司提供的MT1020基带控制器和PHILSAR公司提供的PH2401无线收发器，两者配合可构成完整的低功耗的蓝牙模块，提供高至HCI层的功能。

蓝牙的问题

　　蓝牙工作在2.4GHz ISM（工业、科学、医学）频段。因为ISM频段是免费的公用频段，所以已经有一些通信协议和电子产品采用了这一频段，典型的如802.11b和微波炉等，因此对蓝牙特别设计了快速确认和跳频方案以确保连接的稳定和数据保密。随着蓝牙技术的应用与推广，蓝牙与其他设备的共存问题必须加以详细的研究和解决。这一问题正受到前所未有的重视，IEEE成立了专门小组，负责建立相互干扰的模型，并提出共存机制。相应的蓝牙标准组织也成立了共存问题研究小组。

　　由于蓝牙工作的ISM频段是对全球开放的频段，它的安全性也引起了广泛的注意。为了保证通信的安全，蓝牙在链路层和应用层提供了安全机制。在链路层，蓝牙使用4个参数，即蓝牙设备地址BD_ADDR，认证私钥，加密私钥和随机码RAND来保证通信安全。它包括密钥的管理、信息的加密和设备的认证三个方面。链路级安全机制的目的在于提供适当级别的安全保护。如果用户有更高级别的保密要求，可采用更有效的传输层和应用层安全机制。

一、蓝牙名字的由来

　　蓝牙的名字来源于10世纪丹麦国王Harald Blatand－英译为Harold Bluetooth。在行业协会筹备阶段,需要一个极具有表现力的名字来命名这项高新技术。行业组织人员，在经过一夜关于欧洲历史和未来无限技术发展的讨论后，有些人认为用Blatand国王的名字命名再合适不过了。Blatand国王将现在的挪威，瑞典和丹麦统一起来；就如同这项即将面世的技术，技术将被定义为允许不同工业领域之间的协调工作，例如计算，手机和汽车行业之间的工作。名字于是就这么定下来了。

　　在丹麦的Jelling城，在教堂里立着一块纪念碑，这块纪念碑就是为了纪念Blatand国王的功绩和他的父亲,丹麦的第一个国王“Gorm the Old”而立的。有趣的是，这块特别的石头在Harald和他的儿子Sven Forkbeard之间的一次战争后就遗失了，近600年里没有人见过这块石头。Sven获胜了（并且把他父亲流放了），因为这块刻着古代北欧文字的石头是Harald的荣耀，所以Sven埋葬了它。直到最近几年，一个农夫对他农场里的这个大土堆产生了好奇，才终于发现了这块石头。

　　这个标志最初是在商业协会宣布成立的时候由Scandinavian公司设计的。标志保留了它名字的传统特色，包含了古北欧字母“H”，看上去非常类似一个星号和一个“B”，在标志上仔细看两者都能看到。

二、蓝牙技术介绍

　　“蓝牙”（Bluetooth）原是十世纪统一了丹麦的国王的名字，现取其“统一”的含义，用来命名意在统一无线局域网通讯标准的蓝牙技术。蓝牙技术是爱立信、IBM等5家公司在1998年联合推出的一项无线网络技术。随后成立的蓝牙技术特殊兴趣组织（SIG）来负责该技术的开发和技术协议的制定，如今全世界已有1800多家公司加盟该组织，最近微软公司也正式加盟并成为SIG组织的领导成员之一。

　　蓝牙是无线数据和语音传输的开放式标准，它将各种通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统、甚至家用电器采用无线方式联接起来。它的传输距离为10cm～10m，如果增加功率或是加上某些外设便可达到100m的传输距离。它采用2.4GHz ISM频段和调频、跳频技术，使用权向纠错编码、ARQ、TDD和基带协议。TDMA每时隙为0.625μs，基带符合速率为1Mb/s。蓝牙支持64kb/s实时语音传输和数据传输，语音编码为CVSD，发射功率分别为1mW、2.5mW和100mW，并使用全球统一的48比特的设备识别码。由于蓝牙采用无线接口来代替有线电缆连接，具有很强的移植性，并且适用于多种场合，加上该技术功耗低、对人体危害小，而且应用简单、容易实现，所以易于推广。

　　蓝牙技术

　　SIG组织于1999年7月26日推出了蓝牙技术规范1.0版本。蓝牙技术的系统结构分为三大部分：底层硬件模块、中间协议层和高层应用。 底层硬件部分包括无线跳频（RF）、基带（BB）和链路管理（LM）。无线跳频层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波，实现数据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输。链路管理负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。

　　蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，可以进行异步数据通信，可以支持多达3个同时进行的同步话音信道，还可以使用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57.6kb/秒的不对称连接，也可以支持43.2kb/秒的对称连接。

　　中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能，该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。串口仿真协议层具有仿真9针RS232串口的功能。电话通信协议层则提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制指令。

　　主机控制接口层（HCI）是蓝牙协议中软硬件之间的接口，它提供了一个调用基带、链路管理、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时，HCI以上的协议软件实体在主机上运行，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。

　　在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架。其中较典型的有拨号网络、耳机、局域网访问、文件传输等，它们分别对应一种应用模式。各种应用程序可以通过各自对应的应用模式实现无线通信。拨号网络应用可通过仿真串口访问微微网（Piconet），数据设备也可由此接入传统的局域网；用户可以通过协议栈中的Audio（音频）层在手机和耳塞中实现音频流的无线传输；多台PC或笔记本电脑之间不需要任何连线，就能快速、灵活地进行文件传输和共享信息，多台设备也可由此实现同步操作。

　　总之，整个蓝牙协议结构简单，使用重传机制来保证链路的可靠性，在基带、链路管理和应用层中还可实行分级的多种安全机制，并且通过跳频技术可以消除网络环境中来自其它无线设备的干扰。

　　应用前景

　　蓝牙技术的应用范围相当广泛，可以广泛应用于局域网络中各类数据及语音设备，如PC、拨号网络、笔记本电脑、打印机、传真机、数码相机、移动电话和高品质耳机等，蓝牙的无线通讯方式将上述设备连成一个微微网（Piconet），多个微微网之间也可以进行互连接，从而实现各类设备之间随时随地进行通信。应用蓝牙技术的典型环境有无线办公环境、汽车工业、信息家电、医疗设备以及学校教育和工厂自动控制等。目前，蓝牙的初期产品已经问世，一些芯片厂商已经开始着手改进具有蓝牙功能的芯片。与此同时，一些颇具实力的软件公司或者推出自已的协议栈软件，或者与芯片厂商合作推出蓝牙技术实现的具体方案。尽管如此，蓝牙技术要真正普及开来还需要解决以下几个问题：首先要降低成本；其次要实现方便、实用，并真正给人们带来实惠和好处；第三要安全、稳定、可靠地进行工作；第四要尽快出台一个有权威的国际标准。一旦上述问题被解决，蓝牙将迅速改变人们的生活与工作方式，并大大提高人们的生活质量。