暖通的安装与识图:什么叫蓝牙？

什么是蓝牙

　　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。

“蓝牙”取自10世纪丹麦国王哈拉尔德的别名。蓝牙技术是一种用于替代便携或固定电子设备上使用的电缆或连线的短距离无线连接技术。也就是说，在办公室、家庭和旅途中，无需在任何电子设备间布设专用线缆和连接器。通过蓝牙遥控装置可以形成一点到多点的连接，即在该装置周围组成一个“微网”，网内任何蓝牙收发器都可与该装置互通信号。而且，这种连接无需复杂的软件支持。蓝牙收发器的一般有效通信范围为10米，强的可以达到100米左右。正如爱立信蓝牙组负责人所说，设计蓝牙的最初想法是“结束线缆噩梦”。

1998年5月，瑞典爱立信、芬兰诺基亚、日本东芝、美国IBM和英特尔公司五家著名厂商，在联合拓展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术。1999年下半年，著名的业界巨头微软、摩托罗拉、3COM、朗讯与蓝牙特别小组5家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织，从而在全球范围内掀起了一股蓝牙潮。

参考资料：http://www.hangzhou.com.cn/20011125/ca70086.htm

无线网络技术——蓝牙

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br> 　　你是否正为办公室中错综复杂的线缆和各种各样的接线方式而发愁？你是否正为耳机的线太短而烦恼？你是否正为如何方便地控制纷繁复杂的数据语音设备而绞尽脑汁？随着网络技术日新月异的迅速发展，人们已经无法抵制网络对传统生活与工作方式的影响与渗透。如何减免繁杂的连线过程，实现快速方便地数据与语音通信，已成为当前人们最关心的问题之一，也是网络通信发展最迅速的领域之一。为什么不能去掉这些烦人的线缆，通过其它方式通信呢？

　　解决这些问题的答案就是无线通信，其优势在于随时随地、随心所欲的通信。事实上，好多年以前，标准化组织就已经提出了一些无线通信的标准，但是由于协议的复杂性、应用的局限性以及器件的能力等原因，一直没有得到广泛接受。但是随着计算机网络和移动电话技术的迅猛发展，人们越来越感觉到发展一定范围内的无线数据与语音通信的迫切需要。于是在1998年，爱立信、IBM、Intel、诺基亚和东芝等公司联合推出了一项最新的无线网络技术，即蓝牙(Bluetooth)技术。随后这五家公司组建了一个特殊兴趣组织(SIG：Special Interest Group)来负责开发此技术及协议，如今已有1800多家公司加入。1999年7月份蓝牙SIG推出了蓝牙协议的1.0版，将其推向应用阶段。

蓝牙技术概况
　　蓝牙技术在推出时就瞄准了无线局域网的通信，在10米到100米的空间内所有支持该技术的移动或非移动设备可以方便地建立网络联系、进行音频通信或直接通过手机进行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、打印机、传真机、数码相机、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。

　　蓝牙技术的协议结构如图1所示。整个协议体系结构分三大部分：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(Radio Frequency，RF)、基带(Baseband，BB)和链路管理(Link Manager，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 觳绞?萃ㄐ牛?箍梢灾С侄啻?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(Logical Link Control and Adaptation Protocol ，L2CAP)、服务发现协议(Service Discovery Protocol，SDP)、串口仿真协议RFCOMM和电话通信协议(Telephony Control Protocol，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为上层应用程序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(Host Controller Interface，HCI)。HCI是蓝牙协议中软硬件之间的接口，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协议以上的协议软件实体运行在主机上，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Bluetooth Host 与Bluetooth Module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－up Networking)、耳机(Headset)、局域网访问(LAN Access)、文件传输(File Transfer)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Audio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、Link Manager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内容，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(Wireless Office)、汽车工业、信息家电、医疗设备等等，其他应用环境如学校教育、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、打印机和服务器的共享，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咸岣撸?颐强梢陨柘氚阉?械男畔⒓业缤ü?桓鲆？仄骼唇?锌刂啤U庖桓鲆？仄鞑坏?梢钥刂频缡印⒓扑慊?⒖盏髌鳎??被箍梢杂米魑奚?缁盎蛘咭贫?缁埃?踔量梢栽谡庑┬畔⒓业缰?涔蚕碛杏玫男畔ⅲ?热绨训缡咏谀炕蛘叩缁坝镆袈贾葡吕创娲⒌降缒灾小?

　　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IEEE 802.11、HomeRF和蓝牙，它们都可以工作在2.4GHz频段上。

　　IEEE 802.11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 ：Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）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：Frequency Hopping Spread Spectrum) 以及直扩方式(DSSS：Direct Sequence Spread Spectrum )。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无线网络，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。