藍牙技術及其系統(tǒng)原理<2>

藍牙技術及其系統(tǒng)原理<2>
2.3鍵路管理（軟件）單元
    鏈路管理（LM）軟件模塊攜帶了鏈路的數(shù)據(jù)設置、鑒權、鏈路硬件配置和其它一些協(xié)議。
LM能夠發(fā)現(xiàn)其它遠端LM并通過LMP（鍵路管理協(xié)議）與之通信。LM模塊提供如下服務：
    （1）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
    （2）請求名稱。
    （3）鏈路地址查詢。
    （4）建立連接。
    （5）鑒權。
    （6）鏈路模式協(xié)商和建立。
    （7）決定幀的類型。
    （8）將設備設為sniff模式。master只能有規(guī)律地在特定的時隙發(fā)送數(shù)據(jù)。
    （9）將設備設為hold模式。工作在hold模式的設備為了節(jié)能在一個較長的周期內(nèi)停止
接收數(shù)據(jù)，平均每激活一次鏈路，這由LM定義，LC（鏈路控制器）具體操作。
    （10）當設備不需要傳送或接收數(shù)據(jù)但仍需保持同步時將設備設為暫停模式。處于暫
停模式的設備周期性地激活并跟蹤同步，同時檢查page消息。
    （11）建立網(wǎng)絡連接。在piconet內(nèi)的連接被建立之前，所有的設備都處于standby（待
命）狀態(tài)。在這種模式下，未連接單元每隔1.28s周期性地“監(jiān)聽”信息。每當一個設備被
激活，它就監(jiān)聽規(guī)劃給該單元的32個跳頻頻點。跳頻頻點的數(shù)目因地理區(qū)域的不同而異，
32這個數(shù)字適用于除日本、法國和西班牙之外的大多數(shù)國家。作為master的設備首先初始化
連接程序，如果地址已知，則通過尋呼（page）消息建立連接，如果地址未知，則通過一個
后接page消息的inquiry（查詢）消息建立連接。?在最初的尋呼狀態(tài)，master單元將在分配
給被尋呼單元的16個跳頻頻點上發(fā)送一串16個相同的page消處。如果沒有應答，master則按
照激活次序在剩余6個頻點上繼續(xù)尋呼。Slave收到從master發(fā)來的消息的最大的延遲時間為
激活周期的2倍(2.56s)，平均處遲時間是激活周期的一半（0.6s）。Iqnuiry消?息主要用來
尋找藍牙設備，如共熟打印機、傳真機和其它一些地址未知的類似設備，Inquiry消息和
page消息很相像，但是Inquriy消息需要一個額外的數(shù)據(jù)串周期來收集所有的響應。
    如果piconet中已經(jīng)處于連接的設備在較長一段時間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)傳輸，藍牙還支持節(jié)能
工作模式。master可以把salve置為hold（保持）模式，在這種模式下，只有一個內(nèi)部計數(shù)
器在工作。slave也可以主動要求被置為hold模式。一旦處于hold模式一般被用于連接好幾
個piconet的情況下或
者耗能低的設備，如溫度傳感器。除hold模式外，藍牙還支持另外兩種節(jié)能工作模式：sniff
（呼吸）模式和park（暫停）模式。在sniff模式下，slave降低了從piconet“收聽”消息
的速率，“呼吸”間隔可以依應用要
求做適當?shù)恼{(diào)整。在park模式下，設備依然與piconet同步但沒有數(shù)據(jù)傳送。工作在park模
式下的設備放棄了mac地址，偶爾收聽master的消息并恢復同步、檢查廣播消息。如果我們
把這幾種工作模式按照節(jié)能效率以升序排一隊，那么依次是：呼吸模式、保持模式和暫停模
式。
    （12）連接類型和數(shù)據(jù)包類型。連接類型定義了哪種類型的數(shù)據(jù)包能在特別連接中使用。
藍牙基帶技術支持兩種連接類型：同步定向連接（Synchronous Connection Oriented，簡
稱SCO）類型，主要用于傳送話音；異步無連接（Asynchronous Connectionless,簡稱ACL）
類型，主要用于
傳送數(shù)據(jù)包。
    同一個piconet中不同的主從對可以使用不同的連接類型，而且在一個階段內(nèi)還可以任
意改變連接類型。每個連接類型最多可以支持16種不同類型的數(shù)據(jù)包，其中包括4個控制分
組，這一點對SCO和ACL來說都是相同的。兩種連接類型都使用TDD（時分雙工傳輸方案）實
現(xiàn)全雙工傳輸。
    SCO連接為對稱連接，利用保留時隙傳送數(shù)據(jù)包。連接建立后，master和slave可以不被
選中就發(fā)送SCO數(shù)據(jù)。SCO數(shù)據(jù)包既可以傳送話音，也可以傳送數(shù)據(jù)，但在傳送數(shù)據(jù)時，只用
于重發(fā)被損壞的那部分的數(shù)據(jù)。
    ACL鏈路就是定向發(fā)送數(shù)據(jù)包，它既支持對稱連接，也支持不對稱連接。master負責控
制鏈路帶寬，并決定piconet中的每個slave可以占用多少帶寬和連接的對稱性。slave只有
被選中時才能傳送據(jù)。ACL鏈路也支持接收master發(fā)給piconet中所有slave的廣播消息。
    （13）鑒權和保密。藍牙基帶部分在物理層為用戶提供保護和信息保密機制。
    鑒權基于“請求一響應”運算法則。鑒權是藍牙系統(tǒng)中的關鍵部分，它允許用戶為個人
的藍牙設備建立一個信任域，比如只允許主人自己的筆記本電腦通過主人自己的移動電話通
信。加密被用來保護連接的個人信息。密鑰由程序的高層來管理。網(wǎng)絡傳送協(xié)議和應用程序
可以為用戶提供一個較強的安全機制。
2.4軟件（協(xié)議）單元
    Bluetooth基帶協(xié)議結(jié)合電路開關和分組交換機，適用于語音和數(shù)據(jù)傳輸。每個聲道支持
 64 kb／s同步（語音）鏈接。而異步信道支持任一方向上高達721kb／s和回程方向57.6kb／s
的非對稱鏈接，也可以支持43.2kb／s的對稱連接。因此，它可以足夠快地應付蜂窩系統(tǒng)上的
非常大的數(shù)據(jù)比率。一般來說，它的鏈接范圍為100mm～10m；如果增加傳輸功率的話，其鏈
接范圍可以擴展到100m。Bluetooth軟件構架規(guī)范要求與Bluetooth相順從的設備支持基本水
平的互操作性。這種順從水平由不同的應用來決定。
    藍牙設備需要支持一些基本互操作特性要求。對某些設備，這種要求涉及到無線模塊、
空中協(xié)議以及應用層協(xié)議和對像交換格式。Bluetooth1.0標準由兩個文件組成。一個叫
FoundationCore，它規(guī)定的是設計標準。另一個叫FoundationProfile，它規(guī)定的是相互運作
性準則。但對另外一些設備，比如耳機，這種要求就簡單得多。藍牙設備必須能夠彼此識別
并裝載與之相應的軟件以支持設備更高層次的性能。
    藍牙對不同級別的設備（如PC、手持機、移動電話、耳機等）有不同的要求，例如，你
無法期望一個藍牙耳機提供地址簿。但是移動電話、手持機、筆記本電腦就需要有更多的功
能特性。
    軟件（協(xié)議）結(jié)構需有如下功能：
·設置及故障診斷工具；
·能自動識別其它設備；
·取代電纜連接；
·與外設通信；
·音頻通信與呼叫控制；
·商用卡的交易與號簿網(wǎng)絡協(xié)議。
    藍牙的軟件（協(xié)議）單元是一個獨立的操作系統(tǒng)，不與任何操作系統(tǒng)捆綁。適用于幾種
不同商用操作系統(tǒng)的藍牙規(guī)范正在完善中。
3結(jié)束語
    近年來移動通信發(fā)展迅速，便攜式計算機如膝上型電腦（Laptop）、筆記本電腦
（Notebook）、手持式電腦（HPC）以及個人數(shù)字輔助器（PDA）等也迅速發(fā)展，還有因特網(wǎng)
的迅速發(fā)展，使人們對電話通信以外的各種數(shù)據(jù)信息傳遞的需求日益增長。
    “藍牙”技術把各種便攜式電腦與蜂窩移動電話用無線電鍍路連接起來，使計算機與通
信更加密切結(jié)合起來，使人們能隨時隨地進行數(shù)據(jù)信息的交換與傳輸。因此計算機行業(yè)、移
動通信行業(yè)都對“藍牙”技術很重視，認為將對未來的無線移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務有巨大的促進
作用，預計在最近幾年內(nèi)無線數(shù)據(jù)通信業(yè)務將迅速增長。“藍牙”技術被認為是無線數(shù)據(jù)通
信最為重大的進展之一。


摘自《電信技術》