分类： 网络与安全
2005-10-10 23:38:31
的通信，在10米到100米的空间内所有支持该技术的或非移动设备可以方便地建立联系、进行音频通信或直接通过进行Internet冲浪。其应用范围相当广泛，可以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、、传真机、相机、移动电话和高品质耳机等，使用无线的方式将它们连成一个微微网(Piconet)，多个Piconet之间也可以互连形成 Scatternet，从而方便快速地实现各类设备之间随时随地的通信。
底层部
分包括无线跳频(RadioFrequency，
RF)、基带(Baseband，BB)和链路管理(LinkManager，LM)。RF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满足的要求。BB负责跳频和蓝牙数据及信息帧的传输。LM负责连接的建立和拆除以及链路安全和控制。
蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，不仅可以进行异步数据通信，还可以支持多达3个同时进行的同步话音信道，还可以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/s同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/s，而另一端速率为
57.6kb/s的不对称连接，也可以支持43.2kb/s的对称连接。
中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议
(LogicalLinkControlandAdaptationProtocol，L2CAP)、服务发现协议
(ServiceDiscoveryProtocol，SDP)、串口仿真协议RFCOMM和电话通信协议
(TelephonyControlProtocol，TCS)。L2CAP完成数据的拆装、服务质量和协议复用等功能，是其他上层协议实现的基础。
SDP为上层应用提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。RFCOMM基于ETSI标准TS07.10在L2CAP上仿真9针RS232串口的功能。TCS提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制信令。
在BB和LM上与L2CAP之间还有一个主机控制接口层 (HostControllerInterface，HCI)。HCI是蓝牙协议硬件之间的接口，它提供了一个调用下层BB、LM、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间通信时的系统结构如下图2所示。HCI协议以上的协议实
体运行在主机上，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。随着对Bluetooth研究的深入，人们提出了
Single－Chip结构，即BluetoothHost
与BluetoothModule合二为一，在单芯片上实现Bluetooth，从而省去了HCI接口部分。
在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架(Profiles)。其中较典型的有拨号网络(Dial－upNetworking)、耳机
(Headset)、局域网访问
(LANAccess)、文件传输(FileTransfer)等，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Profile实现无线通信
(图中每一个竖向的协议栈即为一种Profile，即应用模式)。拨号网络应用可以通过由RFCOMM仿真的串口访问Piconet，数据设备也可由此接
入传统的局域网；用户通过协议栈中的Aud
io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用任何连线，即可快速灵活的传输文件，共享信息，多台设备也可由此实现操作的同步。随着手机功能的不断增强，手机无线遥控也将成为蓝牙技术的主要应用方向之一。
整个蓝牙协议结构简单，使用重传等机制保证链路的可靠性，在Baseband、LinkManager和应用层中可实现分级的多种安全机制，
通过跳频消除网络环境中其他无线设备比如微波炉的干扰。遵循蓝牙协议的设备将能够用微波取代传统网络中错综复杂的电缆，非常方便的实现快速灵活、安全、低
代价、低功耗的数据和话音通信，而无须购买、携带和使用各种电缆。由于蓝牙技术能够适合多种用途，它还可以用一条单独的无线链路代替多条电缆连接，使用户
可以通过不同途径，在不同的应用场合中使用移动信息，让用户能够真正专心于他们的工作，而不必花费精力去连接纷繁复杂的线缆。
应用前景
遵循蓝牙协议的各种应用都保证简单易用的安装和操作、高效的安全机制和完全的互操作性，从而实现随时随地的通信。
蓝牙技术将在多种领域迅速发展，其典型应用环境包括无线办公环境(WirelessOffice)、工业、信息家电、医疗设备等等，其他应用环境如学校、工厂自动控制等不再一一详述。
1. 办公环境中，无线局域网设备每年增长27.1％，市场价值将从1998年的3亿美元飞涨到2005年的16亿美元。在办公室中蓝牙设备将消除桌面上错综复杂的连线，通过无线接入局域网，实现文件、调制解调器、打印机和的
共享，同时也可应用于无绳电话。在开办公会议时，可以用无线的方式访问其他成员，共享文件等信息。家庭办公者可以在PC、电子设备、无绳电话等设备间共享
话音和数据，在任何房间中访问Internet，共享ISP连接。在旅行途中，可以就近无线接入Internet，在旅馆的房间或者机场方便地访问网络。
2.蓝牙技术在汽车工业中也有巨大的市场潜力。汽车的主人可由此获得与在家中同样的网络服务，汽车中的电话和音频服务将更加便利，主人可以通
过移动电话控制汽车的上锁和开启，调节座位和温度等环境，以及汽车中各种控制设备，同时还可以从服务中心获得及时的路况、事故等信息。BlueTooth
一旦应用到汽车中，每年将至少产生五千万台设备的市场需求。
3. 随着家电产品数字化程度的不断提高，我们可以设想把所有的信息家电通过一个遥控器来进行控制。这一个遥控器不但可以控制电视、计算机、空调器，同时还可以用作无绳电话或者移动电话，甚至可以在这些信息家电之间共享有用的信息，比如把电视节目或者电话语音录制下来到电脑中。
4.很明显，使用蓝牙互连的各种电子医疗设备具有更广泛的应用范围，可以在各种设备及医疗人员之间更好的协作，出现紧急状态时及时发出告警，在远程医疗中也有很好的市场潜力。
目前，在国内外一些著名大公司的全力支持下，已经有蓝牙的初期产品问世，一些大的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则推出了各自的协议栈软件，与芯片厂商合作推出蓝牙技术实现的具体方案，并且不断开发蓝牙技术的典型应用。随着技术和应用的不断发
展，蓝牙将在人们的日常生活和工作中扮演重要角色，更迅猛地改变人们的生活与工作方式，提高人们的生活质量。
当前蓝牙技术的开发遇到的最主要问题是设备间的互通性，由于蓝牙是一项新技术，其协议并没有经过充分的验证与测试，而且不同厂商对协议的理解
也会有偏差，因而开发出来的芯片或者协议栈可能无法互通。这就需要开发者们之间继续相互合作，采用先进的协议开发技术，进行完善的验证与测试。
相关技术比较
无线局域网是当前发展最迅速的领域之一，相应的新技术也层出不穷，目前无线局域网的技术主要有IEEE802.11、HomeRF和蓝牙，它们都可以工作在2.4GHz频段上。
IEEE802.11
只规定了开放式系统互联参考模型（OSI/RM）的物理层和MAC层，其MAC层利用载波监听多重访问/冲突避免CSMA/CA协议，而在物理层，
802.11定义了三种不同的物理介质：红外线、跳频扩谱方式(FHSS:)以及直扩方式(DSSS)。802.11支持1～11Mbps较高的数据速
率，但是它只支持数据通信，为进行无线数据通信，数据设备先要安装有无线网卡。
另一种无线局域网技术HomeRF，是专门为家庭用户设计的。HomeRF利用跳频扩谱方式，通过家庭中的一台主机在移动数据和语音设备之间
实现通信，既可以通过时分复用支持语音通信，又能通过载波监听多重访问
/冲突避免协议提供数据通信服务。同时，HomeRF提供了与TCP/IP良好的集成，支持广播、多播和48位IP地址。
与上面两种技术不同，蓝牙技术具有一整套全新的协议，可以应用于更多的场合。蓝牙技术中的跳频更快，因而更加稳定，同时它还具有低功耗、低代价和比较灵活等特点。总的来讲，802.11比较适于办公室中的企业，HomeRF
可应用于家庭中的移动数据和语音设备与主机之间的通信，而蓝牙技术则可以应用于任何可以用无线方式替代线缆的场合。目前这些技术还处于并存状态，但是有可
能引起干扰等问题，从长远看，随着产品与市场的不断发展，它们将走向融合，而其中最有竞争力的就是蓝牙技术。
