藍(lán)牙技術(shù)及其系統(tǒng)原理<2>

藍(lán)牙技術(shù)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(shè)置、鑒權(quán)、鏈路硬件配置和其它一些協(xié)議。
LM能夠發(fā)現(xiàn)其它遠(yuǎn)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(wù)：
    （1）發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
    （2）請(qǐng)求名稱。
    （3）鏈路地址查詢。
    （4）建立連接。
    （5）鑒權(quán)。
    （6）鏈路模式協(xié)商和建立。
    （7）決定幀的類型。
    （8）將設(shè)備設(shè)為sniff模式。master只能有規(guī)律地在特定的時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)。
    （9）將設(shè)備設(shè)為hold模式。工作在hold模式的設(shè)備為了節(jié)能在一個(gè)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(dāng)設(shè)備不需要傳送或接收數(shù)據(jù)但仍需保持同步時(shí)將設(shè)備設(shè)為暫停模式。處于暫
停模式的設(shè)備周期性地激活并跟蹤同步，同時(shí)檢查page消息。
    （11）建立網(wǎng)絡(luò)連接。在piconet內(nèi)的連接被建立之前，所有的設(shè)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(dāng)一個(gè)設(shè)備被
激活，它就監(jiān)聽規(guī)劃給該單元的32個(gè)跳頻頻點(diǎn)。跳頻頻點(diǎn)的數(shù)目因地理區(qū)域的不同而異，
32這個(gè)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(shè)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(gè)
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(gè)跳頻頻點(diǎn)上發(fā)送一串16個(gè)相同的page消處。如果沒有應(yīng)答，master則按
照激活次序在剩余6個(gè)頻點(diǎn)上繼續(xù)尋呼。Slave收到從master發(fā)來的消息的最大的延遲時(shí)間為
激活周期的2倍(2.56s)，平均處遲時(shí)間是激活周期的一半（0.6s）。Iqnuiry消?息主要用來
尋找藍(lán)牙設(shè)備，如共熟打印機(jī)、傳真機(jī)和其它一些地址未知的類似設(shè)備，Inquiry消息和
page消息很相像，但是Inquriy消息需要一個(gè)額外的數(shù)據(jù)串周期來收集所有的響應(yīng)。
    如果piconet中已經(jīng)處于連接的設(shè)備在較長一段時(shí)間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)傳輸，藍(lán)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(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)
器在工作。slave也可以主動(dòng)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(gè)piconet的情況下或
者耗能低的設(shè)備，如溫度傳感器。除hold模式外，藍(lán)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(yīng)用要
求做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在park模式下，設(shè)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(shè)備放棄了mac地址，偶爾收聽master的消息并恢復(fù)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(duì)，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(lán)牙基帶技術(shù)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(gè)piconet中不同的主從對(duì)可以使用不同的連接類型，而且在一個(gè)階段內(nèi)還可以任
意改變連接類型。每個(gè)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(gè)控制分
組，這一點(diǎn)對(duì)SCO和ACL來說都是相同的。兩種連接類型都使用TDD（時(shí)分雙工傳輸方案）實(shí)
現(xiàn)全雙工傳輸。
    SCO連接為對(duì)稱連接，利用保留時(shí)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(shí)，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(duì)稱連接，也支持不對(duì)稱連接。master負(fù)責(zé)控
制鏈路帶寬，并決定piconet中的每個(gè)slave可以占用多少帶寬和連接的對(duì)稱性。slave只有
被選中時(shí)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(quán)和保密。藍(lán)牙基帶部分在物理層為用戶提供保護(hù)和信息保密機(jī)制。
    鑒權(quán)基于“請(qǐng)求一響應(yīng)”運(yùn)算法則。鑒權(quán)是藍(lán)牙系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，它允許用戶為個(gè)人
的藍(lán)牙設(shè)備建立一個(gè)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(dòng)電話通
信。加密被用來保護(hù)連接的個(gè)人信息。密鑰由程序的高層來管理。網(wǎng)絡(luò)傳送協(xié)議和應(yīng)用程序
可以為用戶提供一個(gè)較強(qiáng)的安全機(jī)制。
2.4軟件（協(xié)議）單元
    Bluetooth基帶協(xié)議結(jié)合電路開關(guān)和分組交換機(jī)，適用于語音和數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè)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(dá)721kb／s和回程方向57.6kb／s
的非對(duì)稱鏈接，也可以支持43.2kb／s的對(duì)稱連接。因此，它可以足夠快地應(yīng)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(kuò)展到100m。Bluetooth軟件構(gòu)架規(guī)范要求與Bluetooth相順從的設(shè)備支持基本水
平的互操作性。這種順從水平由不同的應(yīng)用來決定。
    藍(lán)牙設(shè)備需要支持一些基本互操作特性要求。對(duì)某些設(shè)備，這種要求涉及到無線模塊、
空中協(xié)議以及應(yīng)用層協(xié)議和對(duì)像交換格式。Bluetooth1.0標(biāo)準(zhǔn)由兩個(gè)文件組成。一個(gè)叫
FoundationCore，它規(guī)定的是設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。另一個(gè)叫FoundationProfile，它規(guī)定的是相互運(yùn)作
性準(zhǔn)則。但對(duì)另外一些設(shè)備，比如耳機(jī)，這種要求就簡單得多。藍(lán)牙設(shè)備必須能夠彼此識(shí)別
并裝載與之相應(yīng)的軟件以支持設(shè)備更高層次的性能。
    藍(lán)牙對(duì)不同級(jí)別的設(shè)備（如PC、手持機(jī)、移動(dòng)電話、耳機(jī)等）有不同的要求，例如，你
無法期望一個(gè)藍(lán)牙耳機(jī)提供地址簿。但是移動(dòng)電話、手持機(jī)、筆記本電腦就需要有更多的功
能特性。
    軟件（協(xié)議）結(jié)構(gòu)需有如下功能：
·設(shè)置及故障診斷工具；
·能自動(dòng)識(shí)別其它設(shè)備；
·取代電纜連接；
·與外設(shè)通信；
·音頻通信與呼叫控制；
·商用卡的交易與號(hào)簿網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
    藍(lán)牙的軟件（協(xié)議）單元是一個(gè)獨(dú)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(lán)牙規(guī)范正在完善中。
3結(jié)束語
    近年來移動(dòng)通信發(fā)展迅速，便攜式計(jì)算機(jī)如膝上型電腦（Laptop）、筆記本電腦
（Notebook）、手持式電腦（HPC）以及個(gè)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(duì)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(lán)牙”技術(shù)把各種便攜式電腦與蜂窩移動(dòng)電話用無線電鍍路連接起來，使計(jì)算機(jī)與通
信更加密切結(jié)合起來，使人們能隨時(shí)隨地進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的交換與傳輸。因此計(jì)算機(jī)行業(yè)、移
動(dòng)通信行業(yè)都對(duì)“藍(lán)牙”技術(shù)很重視，認(rèn)為將對(duì)未來的無線移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)有巨大的促進(jìn)
作用，預(yù)計(jì)在最近幾年內(nèi)無線數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)將迅速增長�！八{(lán)牙”技術(shù)被認(rèn)為是無線數(shù)據(jù)通
信最為重大的進(jìn)展之一。


摘自《電信技術(shù)》