第15章 蓝牙技术 第第15章章 蓝牙技术蓝牙技术 15.1 “蓝牙蓝牙”的由来的由来 15.2 蓝牙技术概述蓝牙技术概述 15.3 蓝牙技术的特点蓝牙技术的特点 15.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 15.5 蓝牙技术与无线局域网蓝牙技术与无线局域网 15.6 蓝牙技术的实现方式蓝牙技术的实现方式 15.7 蓝牙技术的应用蓝牙技术的应用 15.8 蓝牙产品的现状及所面临的问题蓝牙产品的现状及所面临的问题 第15章 蓝牙技术 15.1 “蓝牙蓝牙”的由来的由来 “蓝牙”这个名字的来历颇具传奇色彩。公元10世纪的北欧正值动荡年代，各国之间战争频繁，丹麦国王哈拉德二世挺身而出，到处疾呼和平。经过他的不懈努力，战争终于停止，各方领袖坐到了谈判桌前，至此，四分五裂的挪威和丹麦得以统一。第15章 蓝牙技术 关于这位国王的名字有两种说法：一种说法是他的全名是HaraldBlatand，Blatand在英语中意思为“蓝牙”（Bluetooth）；还有一种说法是这位英雄的丹麦国王酷爱吃蓝梅，以致于牙齿都被染成了蓝色，因此“蓝牙”（Bluetooth）成了他的绰号。第15章 蓝牙技术 1000年后的今天，世界范围内电子设备技术高速发展。瑞典的爱立信公司于1994年成立了一个专项科研小组，对移动电话及其附件的低能耗、低费用无线连接的可能性进行研究，他们的最初目的在于建立无线电话与PC卡、耳机及桌面设备等产品的连接。但是随着研究的深入，科研人员越来越感到这项技术所独具的个性和巨大的商业潜力，同时也意识到凭借一家企业的实力根本无法继续研究，于是，爱立信将其公诸于世，并极力说服其他企业加入到它的研究中来。第15章 蓝牙技术 他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术，并将此技术命名为“蓝牙”，来表达要将这种全新的无线传输技术在全球推广，并实现全球通用的雄心。1998年2月，瑞典爱立信（ERICSSON）、芬兰诺基亚（NOKIA）、日本东芝（TOSHIBA）、美国IBM和英特尔（Intel）公司五家著名厂商，组成了一个特殊利益集团（有的书译为特别兴趣小组）SIG（SpecialInterestGroup）。之后，蓝牙引起了越来越多企业的关注。第15章 蓝牙技术 1999年11月，比尔盖茨专程到拉斯维加斯一间只有11名员工的小公司访问，只因这家公司已研制成功一种含蓝牙技术的胸卡，随后，微软便宣布加入SIG。目前，包括索尼、惠普、戴尔在内的2500多家公司都签署了相关协议加入该组织，共享这一先进技术，而且数目还在不断的增长，从而在全球范围内掀起了一股蓝牙热潮。这么多的精英公司集中在一项技术的大旗下，在商业史上是史无前例的，一项公开的全球统一的技术规范得到了工业界如此广泛的关注和支持，也是以往所罕见的。这说明基于此项技术的产品具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场。第15章 蓝牙技术 15.2 蓝牙技术概述蓝牙技术概述蓝牙是一个开放性的无线通信标准，设计者的初衷是用隐形的连接线代替线缆。其目标和宗旨是：保持联系，不靠电缆，拒绝插头，并以此重塑人们的生活方式。它将取代目前多种电缆连接方案，通过统一的短程无线链路，在各信息设备之间可以穿过墙壁或公文包，实现方便快捷、灵活安全、低成本小功耗的话音和数据通信。第15章 蓝牙技术 它推动和扩大了无线通信的应用范围，使网络中的各种数据和语音设备能互连互通，从而实现个人区域内的快速灵活的数据和语音通信。“蓝牙”技术的目的是使特定的移动电话、便携式电脑以及各种便携式通信设备的主机之间在近距离内实现无缝的资源共享。第15章 蓝牙技术 作为一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，蓝牙技术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，完成数据信息的短程无线传输。其实质内容是要建立通用的无线电空中接口（RadioAirInterface）及其控制软件的公开标准，使通信和计算机进一步结合，使不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能够在近距离范围内具有互用、互操作的性能（Interoperability）。第15章 蓝牙技术 具体地说，“蓝牙”技术的作用就是简化小型网络设备（如移动PC、掌上电脑、手机）之间以及这些设备与Internet之间的通信，免除在无绳电话或移动电话、调制解调器、头套式送受话器、PDA、计算机、打印机、幻灯机、局域网等之间加装电线、电缆和连接器。第15章 蓝牙技术 此外，蓝牙技术还为已存在的数字网络和外设提供通用接口以组建一个远离固定网络的个人特别连接设备群。蓝牙技术使用全球通行的、无需申请即可使用的2.45GHzISM（工业Industry、科学Science、医学Medicine）频段。若以2.45GHz为中心频率，在这个频段上最多可设立79个带宽为1MHz的信道。其收发信机采用跳频扩谱（FrequencyHoppingSpreadSpectrum）技术，在2.45GHzISM频段上以1600跳/秒的速率进行跳频通信。第15章 蓝牙技术 在发射带宽为1MHz时，其有效数据速率为721kb/s，最高数据速度可达1Mb/s。由于采用低功率时分复用方式工作（发射），其有效传输距离大约为10m，加上功率放大器时，传输距离可扩大到100m。蓝牙数据包在某个载频上的某个时隙内传递，不同类型的数据（包括链路管理和控制消息）占用不同信道，并通过查询（Inquiry）和寻呼（Paging）过程来同步跳频频率和不同蓝牙设备的时钟。除采用跳频扩谱的低功率传输外，蓝牙还采用鉴权和加密等措施来提高通信的安全性。第15章 蓝牙技术 图151蓝牙芯片第15章 蓝牙技术 蓝牙支持点到点和点到多点的连接，可采用无线方式将若干蓝牙设备连成一个微微网（Piconet），多个微微网又可互连成特殊分散网，形成灵活的多重微微网的拓扑结构，从而实现各类设备之间的快速通信。它能在一个微微网内寻址8个设备，其中1个为主设备，7个为从设备。蓝牙是一种低功耗的无线技术，当检测到距离小于10m时，接收设备可动态调节功率。当业务量减小或停止时，蓝牙设备可以进入低功率工作模式。功耗低，对人体危害小。第15章 蓝牙技术 蓝牙集成电路应用简单、成本低廉、容易实现和推广。其程序写在一个99（mm）的微芯片中，如图151所示。图的左端为天线和滤波器，右端为单芯片的植入蓝牙的电子元件（采用标准的BGA封装方式）。可以很方便地应用于电子产品中，有很强的移植性，可随时随地应用于多种通信场合，如WAP、GSM、DECT等，引入身份识别后可灵活漫游。例如，引入到移动电话和笔记本电脑，就可建立无线通信。打印机、PDA、桌上型电脑、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可成为蓝牙系统的一部分。第15章 蓝牙技术 蓝牙以无线LANs的IEEE802.11标准技术为基础。应用了“Plonkandplay”的概念（有点类似“即插即用”），即任一蓝牙设备一旦搜寻到另一个蓝牙设备，马上就可以建立联系，而无需用户进行任何设置，因此可以解释成“即连即用”。蓝牙技术涉及一系列软硬件技术、方法和理论，包括：无线通信与网络技术、软件工程、软件可靠性理论、协议的测试技术、规范描述语言、嵌入式实时操作系统（EmbeddedRTOS）、跨平台开发和用户界面图形化技术、软硬件接口技术（如RS232，UART，USB等），高集成、低功耗芯片技术等。第15章 蓝牙技术 目前，蓝牙技术主要以满足FCC（FederalCommunicationsCommission美国联邦通信委员会）的要求为目标。在其他国家的应用，需要做一些适应性调整，如发射功率和频带。BLUETOOTH1.0规范已公布的主要技术指标和系统参数如表151。第15章 蓝牙技术 表151BLUETOOTH1.0技术指标和系统参数第15章 蓝牙技术 第15章 蓝牙技术 15.3 蓝牙技术的特点蓝牙技术的特点蓝牙技术是为了实现以无线电波替换移动设备所使用的电缆而产生的。它试图以相同成本和安全性完成一般电缆的功能，从而使移动用户摆脱电缆束缚，这就决定了蓝牙技术具备以下技术特性。第15章 蓝牙技术 1.成本低为了能够替代一般电缆，它必须具备和一般电缆差不多的价格，这样才能被广大普通消费者所接受，也才能使这项技术普及开来。蓝牙的最终目标是集成于单价为5美元的CMOS芯片。目前，蓝牙芯片价格降不下来，既有经济原因，也有技术原因。从技术角度来看，蓝牙芯片集成了无线、基带和链路管理层功能，而链路管理功能实际上既可以通过硬件实现，也可以通过软件实现，如果由软件实现链路管理层功能，那么芯片被简化，价格也将变得合理。第15章 蓝牙技术 2.功耗低、体积小蓝牙技术本来目的就是用于互连小型移动设备及其外设，它的市场目标是移动笔记本电脑、移动电话、小型的PDA以及它们的外设，因此蓝牙芯片必须具有功耗低、体积小的特点，以便于集成到小型便携设备中去。蓝牙产品输出功率很小(只有1mW)，仅是微波炉使用功率的百万分之一，是移动电话的一小部分。3.近距离通信蓝牙技术通信距离为10m，如果需要的话，还可以选用放大器使其扩展到100m。这已经足够在办公室内任意摆放外围设备，而不用再担心电缆长度是否够用。第15章 蓝牙技术 4.安全性同其它无线信号一样，蓝牙信号很容易被截取，因此蓝牙协议提供了认证和加密功能，以保证链路级的安全。蓝牙系统认证与加密服务由物理层提供，采用流密码加密技术，适合于硬件实现，密钥由高层软件管理。如果用户有更高级别的保密要求，可以使用更高级、更有效的传输层和应用层安全机制。认证可以有效防止电子欺骗以及不期望的访问，而加密则保护链路隐私。除此之外，跳频技术的保密性和蓝牙有限的传输范围也使窃听变得困难。第15章 蓝牙技术 然而，在提供链路级认证和加密的同时，也阻碍了一些公共性较强应用模型的用户友好访问，比如服务发现和商业卡虚拟交换等。因此，为了满足这些不同的安全需求，蓝牙协议定义了三种安全模式。模式1不提供安全保障，模式2提供业务级安全，模式3则提供链路级安全。第15章 蓝牙技术 15.4 蓝牙系统组成蓝牙系统组成 蓝牙系统一般由天线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单元四个功能单元组成。1.天线单元蓝牙要求其天线部分体积十分小巧、重量轻，因此，蓝牙天线属于微带天线。蓝牙空中接口是建立在天线电平为0dB的基础上的。空中接口遵循FCC有关电平为0dB的ISM频段的标准。第15章 蓝牙技术 2.链路控制（固件）单元在目前蓝牙产品中，人们使用了3个IC分别作为连接控制器、基带处理器以及射频传输接收器，此外还使用了3050个单独调谐元件。基带链路控制器负责处理基带协议和其它一些低层常规协议。它有3种纠错方案：1/3比例前向纠错（FEC）码、2/3比例前向纠错码和数据的自动请求重发（ARQ）方案。采用FEC（前向纠错）方案的目的是为了减少数据重发的次数，降低数据传输负载。第15章 蓝牙技术 但是，要实现数据的无差错传输，FEC就必然要生成一些不必要的开销比特而降低数据的传送效率。这是因为数据包对于是否使用FEC是弹性定义的。报头总有占1/3比例的FEC码起保护作用，其中包含了有用的链路信息。第15章 蓝牙技术 3.链路管理（软件）单元链路管理（LM）软件模块携带了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其它一些协议。LM能够发现其它远端LM并通过LMP（链路管理协议）与之通信。LM模块提供如下服务：发送和接收数据；请求名称；链路地址查询；建立连接；鉴权；链路模式协商和建立；决定帧的类型。此外，还控制设备的工作状态即呼吸（Sniff）、保持（Hold）和休眠（Park）三种模式。将设备设为呼吸模式，Master（主机）只能有规律地在特定的时隙发送数据，第15章 蓝牙技术 Slave降低了从Pioconet“收听”消息的速率，“呼吸”间隔可以依应用要求做适当调整；将设备设为Hold模式，Master可把Slave置为Hold模式，在这种模式下，只有一个内部计数器在工作。Slave也可主动要求置为Hold模式。一旦处于Hold模式的单元被激活，则数据传递也立即重新开始。Hold模式一般被用于连接好几个Piconet的情况下或者耗能低的设备，如温度传感器。第15章 蓝牙技术 在Park模式下，设备依然与Piconet同步但没有数据传送。工作在Park模式下的设备放弃了MAC地址，偶尔收听Master的消息并恢复同步、检查广播消息。连接类型定义了哪种类型的数据包能在特别连接中使用。蓝牙基带技术支持两种连接类型：同步定向连接（SCO，SynchronousConnectionOriented）类型，主要用于传送话音；异步无连接（ACL，AsynchronousConnectionless）类型，主要用于传送数据包。蓝牙基带部分在物理层为用户提供保护和信息保密机制。鉴权基于“请求响应”运算法则。第15章 蓝牙技术 鉴权是蓝牙系统中的关键部分，它允许用户为个人的蓝牙设备建立一个信任域，比如只允许主人自己的笔记本电脑通过主人自己的移动电话通信。加密被用来保护连接的个人信息。密钥由程序的高层来管理。网络传送协议和应用程序可以为用户提供一个较强的安全机制。第15章 蓝牙技术 4.软件（协议栈）单元蓝牙的软件（协议栈）单元是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑。它必须符合已经制定好的蓝牙规范。蓝牙规范是为个人区域内的无线通信而制定的协议，它包括两部分：第一部分为核心（Core）部分，用以规定诸如射频、基带、连接管理、业务搜寻（servicediscovery）、传输层以及与不同通信协议间的互用、互操作性等组件；第15章 蓝牙技术 第二部分为协议子集（Profile）部分，用以规定不同蓝牙应用（也称使用模式）所需的协议和过程。蓝牙规范的协议栈仍采用分层结构，分别完成数据流的过滤和传输、跳频和数据帧传输、连接的建立和释放、链路的控制、数据的拆装、业务质量（QoS）、协议的复用和分用等功能。在设计协议栈，特别是高层协议时的原则就是最大限度地重用现存的协议，而且其高层应用协议（协议栈的垂直层）都使用公共的数据链路和物理层。第15章 蓝牙技术 蓝牙协议可以分为4层，即核心协议层、电缆替代协议层、电话控制协议层和采纳的其它协议层。在蓝牙协议栈中，还有一个主机控制接口（HCI）和音频（Audio）接口。HCI是到基带控制器、链路管理器以及访问硬件状态和控制寄存器的命令接口。利用音频接口，可以在一个或多个蓝牙设备之间传递音频数据，该接口与基带直接相连。第15章 蓝牙技术 通过蓝牙技术可以把各种便携式计算机设备与蜂窝移动电话用无线链路连接起来，使计算机与通信密切结合，从而使人们能够随时随地进行数据信息的交换与传输。因此蓝牙技术虽然出现不久，但已受到许多行业的关注。据国际开发中心（IDC）预测，到2004年，蓝牙在美国将被嵌入到102万台设备内，在全世界将被嵌入到449万台设备内；到2006年内，其市场规模将达到7亿美元。一个全新的无线通信时代已经开始。第15章 蓝牙技术 蓝牙技术在电信业、计算机业、家电业有着极其广阔和诱人的应用前景，它也将对未来的无线移动数据通信业务产生巨大的推动作用。蓝牙技术会有突飞猛进的发展。但是，它仍然有大量的应用技术细节问题需要解决，仍然是一项发展中的技术。例如，为了防止语音和数据信息误传或被截收，用户必须事先为自己应用的各种设备设定某个共同的频率，即不同的用户有不同的频率，这样才能保证无线连接时不发生误传或被滥用。第15章 蓝牙技术 蓝牙标准还无法解决硬件兼容性，并且影响到运行在蓝牙技术之上的软件。另外，蓝牙标准本身能否解决好安全问题，也是蓝牙能否获得成功的关键因素。第15章 蓝牙技术 15.5 蓝牙技术与无线局域网蓝牙技术与无线局域网IEEE802.11标准主要用于办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线数据存储接入业务，其最高速率为2Mb/s。为了满足人们对传输距离和传输速率的要求，IEEE小组又推出了IEEE802.11a和IEEE802.11b两个标准。三者之间的主要技术差别在于MAC子层和物理层。第15章 蓝牙技术 从形式上看，蓝牙和采用IEEE802.11的无线局域网络（WLAN）很相似，它们的共同之处在于：(1)工作在2.4GHz频段上；(2)支持移动联网，用户可以灵活地移动计算设备的位置，保持持续的网络连接；(3)不需要使用物理线路，安装非常简便；(4)因为无线网络所使用的高频率无线电波可以穿透墙壁或玻璃窗，所以网络设备可以在有效范围内任意放置；第15章 蓝牙技术 (5)多层安全防护措施可以充分确保用户隐私；(6)改动网络结构或布局时，不需要对网络进行重新设置。但它们之间是有区别的。主要表现在以下几点：首先蓝牙的覆盖范围小，性能相对较低，通过应用通信协定与其它设备相连；无线局域网络的IEEE802.11b标准的传输速率最高为11Mb/s，范围为50m，可涵盖整层楼和整个办公室，它通过一个底层的传输协定来连接。第15章 蓝牙技术 其次，蓝牙通信模块与802.11相比，耗电低，成本便宜，通信时的操作也简单。由配有蓝牙的设备搜索出位于半径10m内的另外一台配备蓝牙的设备，双方认证后就可通信。1台配备蓝牙的设备可与7台蓝牙设备同时进行通信。与无线LAN不同，对方可为手机、数码相机等多种设备。蓝牙技术也为已有的数字网络和外设提供通用接口以组建一个远离固定网络的个人特别连接设备群。第15章 蓝牙技术 蓝牙设备使用ISM频段实时进行数据和语音传输，意味着在办公室、家庭和旅途中，无需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”，网内任何蓝牙设备都可与该装置互通信号，而且无需复杂的软件支持。蓝牙技术有一整套协议，可以应用于更多场合。蓝牙跳频更快，因而更稳定，同时还具有功耗更低和更灵活等特点。但802.11只规定了开放式系统互联参考模型（OSIRM）的物理层和MAC层，提供比蓝牙更高的传输速率且WLAN只支持数据通信。第15章 蓝牙技术 此外，WIAN研发与生产成本的降低速度比较快，以802.11技术为规格的相关产品，几乎每年都以30的速度降低成本。而蓝牙SIG预测到2005年左右，蓝牙芯片可以降低到5美元，但相比较而言，目前IEEE802.11更具竞争力。第15章 蓝牙技术 在技术标准方面，蓝牙协会于1999年7月推出Bluetooth1.0标准，其规范完全开放。蓝牙IEEE802.15是一项最新标准，对于IEEE802.11来说，它的出现不是为了竞争而是相互补充。蓝牙比IEEE802.11更具移动性，而且成本低、体积小，可用于更多的设备，如IEEE802.11限制在办公室和校园内，蓝牙能把一个设备连接到LAN和WAN，甚至支持全球漫游。但是蓝牙被设计成低功耗、短距离、低带宽的应用，严格来讲不算是真正的局域网技术。第15章 蓝牙技术 总的来讲，IEEE802.11比较适合于办公室中的企业无线网络，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，从长远看，随着产品与市场的不断发展，它们将走向融合。第15章 蓝牙技术 15.6 蓝牙技术的实现方式蓝牙技术的实现方式蓝牙技术的具体实施依赖于应用软件，蓝牙存储栈、硬件/固件以及天线四个主要部分。蓝牙技术独立于不同的操作系统和通信协议之外，还可以移植到许多应用领域，因而应用场合很普遍。蓝牙力求与不同的操作系统和通信协议有良好的接口，从而保证一定的兼容性。蓝牙技术适用于任何数据、图像、声音等短距离通信场合。第15章 蓝牙技术 目前主要有：替换蜂窝电话和远端网络之间的通信时所用的有线电缆；提供新的多功能耳机，从而在PC、蜂窝电话、随身听中共用；笔记本电脑、PDA、蜂窝电话之间的名片数据交换。蓝牙协议可以固化为一个芯片，安置于各种各样的智能端中。目前，全球已有多家企业推出了蓝牙芯片、蓝牙平台、应用程序、测试设备等产品。第15章 蓝牙技术 15.7 蓝牙技术的应用蓝牙技术的应用如前所述，蓝牙技术的初衷是无线互连小型移动设备及其外设，使它们之间的连接变得简单、容易。它的市场目标是移动笔记本电脑、移动电话、小型的PDA及其外设。第15章 蓝牙技术 因此，蓝牙最普通的应用是替代PC机与打印机、鼠标、扫描仪、投影仪等外设的连接电缆，以及无线互连PDA、移动电话以及PC机等。尤其是笔记本电脑与数字移动电话利用蓝牙技术的互相连接，大大扩展了其各自的应用领域。第15章 蓝牙技术 更令人意想不到的是，越来越多的电子产品，甚至家电产品也集成了蓝牙技术，新的应用潜力也在不断地被开发出来，可以预见，蓝牙将会给人们带来新的自由和生活。蓝牙特殊利益集团（SIG）规范了蓝牙的各种应用模式，每一种应用模式对应一个“Profile”，规范了相应模式功能和使用的协议。不同厂商产品只要遵循同样的“Profile”，相互之间就能够互通。下面根据蓝牙SIG的规范，介绍其主要应用模式。第15章 蓝牙技术 1.对讲机未来采用蓝牙技术的移动电话将是“三合一”，即集移动电话、无绳电话、对讲机三种功能于一身。两个蓝牙设备之间在近距离内可以建立直接语音通路，比如两个蜂窝电话用户之间，通过蓝牙连接可以直接进行对话，这样移动电话就可以当对讲机用。第15章 蓝牙技术 2.无绳电话内置蓝牙芯片的移动电话，在室内可以用做无绳电话，通过无绳电话基站接入PSTN进行语音传输，从而不必支付昂贵的移动通话费用，当然在室外或途中仍作为移动电话使用。这种应用模式定义了两种设备角色：网关和终端。网关作为外部网络的终点，处理所有接入此网络的通信。对于外部呼叫，网关是处理所有到达或来自于外部网络的呼叫建立请求中心。充当网关角色的可以是PSTN或ISDN家庭基站、GSM基站、卫星基站或H.323基站。第15章 蓝牙技术 网关可以分为两类：一类可以同时支持多个活动终端，而另一类仅同时支持单个活动终端。终端可以是无绳电话、蜂窝电话或者多媒体PC机。在此种应用模式下，面向连接的和面向非连接的信道都要用到，其中面向无连接信道主要用于网关向终端发送广播信息，只有网关才能使用面向无连接信道发送信息。第15章 蓝牙技术 3.头戴式耳机采用蓝牙技术的头戴式耳机作为移动电话、个人计算机等的语音输入、输出接口，能够在保持私人通话的同时，使用户摆脱电缆束缚而有更大活动自由。这种头戴式耳机必须能够发送AT命令并能够接收相应编码信号，使用户不用手动就能完成摘、挂机等操作。第15章 蓝牙技术 4.拨号网络采用蓝牙技术的移动电话、Modem等设备，能够用做“Internet网桥”。例如，这种移动电话可作为无线Modem供计算机访问拨号网络服务器使用，或者计算机通过这种移动电话或Modem接收数据。此时，移动电话与Modem充当网关角色，提供到公共网络的接入，而台式计算机或笔记本电脑则作为数据终端，使用网关所提供的服务。第15章 蓝牙技术 5.传真采用蓝牙无线技术的移动电话或Modem，可以用做计算机传真Modem，以发送和接收传真信息，此时它们被称为“广域网数据接人点”。与拨号网络应用模式相同，通常移动电话或Modem作为网关，笔记本电脑或台式机作为数据终端，网关提供传真服务，数据终端使用这种服务，两者之间没有固定的主从关系，但一般建立链路都由数据终端发起。第15章 蓝牙技术 当数据终端需要使用某个网关提供的服务但又不知道此网关地址时，需要通过服务发现过程获得该网关地址。同样，网关与数据终端之间通过虚拟串口传输用户数据、控制信号和AT命令。传真呼叫清除之后，信道和物理链路也被释放。第15章 蓝牙技术 6.局域网接入在这种应用模式下，多个数据终端使用同一个局域网接人点（LAP），以无线接入方式访问局域网，一旦连接成功，数据终端将能够访问局域网所提供的一切服务，就好像是通过拨号网络连接到该局域网一样。两个蓝牙设备之间也可以直接通信，类似于用一根电缆把两个PC机连接起来。第15章 蓝牙技术 7.文件传输蓝牙设备之间可以传送数据对象，这些设备可以是个人计算机、智能电话或者是PDA，数据对象可以是各种文件，比如Excel文件、PowerPoint文件、声音文件、图像文件等。用户可以浏览远端设备上文件夹内容，可以新建或删除文件夹。整个文件夹、目录或流媒体格式都可以在设备间传送。第15章 蓝牙技术 这种应用模式定义了两种设备角色，即客户与服务器。客户可以从服务器下载或向服务器上传文件，服务器是使用OBEX文件夹列表格式的远端蓝牙设备，它支持目标交换服务以及文件夹浏览功能。在服务器端，可以设置客户有无修改、创建文件夹文件的权限。第15章 蓝牙技术 8.目标上传使用目标上传功能的设备主要是笔记本电脑、PDA和移动电话。一个蓝牙设备可以将目标上传至另一个蓝牙设备收件箱，其中“目标”可以是商业卡或者是某种委任（Appointment）等，同样，一个蓝牙设备也可以从另一个蓝牙设备下载商业卡。两个蓝牙设备之间可以相互交换商业卡，此时往往先进行上传再进行下载。这种应用模式定义了两种设备角色：上传服务器和上传客户。上传服务器提供目标交换服务，上传客户向上传服务器上传，或从上传服务器下载目标。第15章 蓝牙技术 9.数据同步蓝牙设备非常巧妙的一种功能是发送信息到关掉的或者工作在休眠模式下的另一个蓝牙设备。比如，当蜂窝电话接收到一条消息时，它可以把这条消息发送到笔记本电脑，即使后者被放在包中且没有开机。当然，蓝牙技术可以进行不同设备间数据同步，以保证用户在任何时间、选择任何设备都能得到最新的信息。第15章 蓝牙技术 与前面一样，使用此功能的设备也主要是笔记本电脑、PDA和移动电话。使用蓝牙技术，不同设备之间可以保持(PIM，PersonalInformationManagement）信息同步。这些信息通常包括电话本、日历、消息以及备忘录等，它们使用共同的协议和格式进行传送。此外，当移动电话或者PDA靠近笔记本电脑时，将自动与笔记本电脑进行同步。第15章 蓝牙技术 以上为蓝牙技术的几种主要应用模式，随着越来越多的制造商接受蓝牙技术并生产出越来越多的支持蓝牙的产品，新的、无法预料的蓝牙应用方式将会涌现出来。试想一些日常生活例子：当你进入公共汽车的时候，你的移动电话将自动地为你付车费；或者你可以自动接收有关你孩子放学后平安到家的文字信息；当你在候机室无聊等待之时，你可以通过移动电话得到一些免费的能够给自己增添少许乐趣的服务；第15章 蓝牙技术 在飞机上你还可以跟朋友一起玩电子游戏，或者在自己的笔记本上写Email，下飞机后马上开启移动电话，Email将会自动地被发出去；你甚至可以用移动电话来控制汽车车门开关以及报警设施，或者当你开车的时候可以不用动手操作就可以接听电话。总之，蓝牙技术的应用被认为非常广泛而且极具潜力。它可以应用于无线设备（如PDA、手机、智能电话、无绳电话）、图像处理设备（照相机、打印机、扫描仪）、安全产品（智能卡、身份识别、票据管理、安全检查）、第15章 蓝牙技术 消费娱乐（耳机、MP3、游戏）汽车产品（GPS、ABS、动力系统、安全气袋）、家用电器（电视机、电冰箱、电烤箱、微波炉、音响、录像机）、医疗健身、建筑、玩具等领域。与其它技术一起（比如WAP等）蓝牙将会给人们日常生活带来深远的影响，可以说蓝牙技术是推动移动信息时代到来的关键技术之一。第15章 蓝牙技术 15.8 蓝牙产品的现状及所面临的问题蓝牙产品的现状及所面临的问题15.8.1蓝牙产品现状蓝牙技术现在已经应用到手机、通用串行总线架构（USB）、打印机、数码相机、设备访问终端和其它许多产品中，向实用化迈出了坚实的步伐。第15章 蓝牙技术 掌上电脑和一些电子设备制造商，包括CompaqComputer，IBM，Palm，Sony和Toshiba，都用蓝牙技术开发了自己的产品。Toshiba率先推出用于笔记本电脑的蓝牙PC卡、内置蓝牙通信模块的个人电脑PC卡、以蓝牙方式无线上网的调制解调器、支持蓝牙的小型存储器“蓝牙微型服务器”、无线耳机及液晶电视、数码相机等产品。IBM率先在美国推出IBM蓝牙PC卡，在IBMThinkPad之间实现了短距离无线连接。第15章 蓝牙技术 Sony率先制造了蓝牙数码摄像机，该产品拥有电子邮件客户端，自带的蓝牙移动电话可通过电子邮件发送数字照片和电影。Philips首次实现了AudioDistributionProfile，该组件将使视频和音频组件的无线连接成为现实。澳大利亚的Perth和London的NorwoodSystems，开发了一种基于软件的专用自动交换分机（PABX）系统。它使用蓝牙手机，个人数字助理（PDA）和基站。该软件遵照蓝牙标准开发，允许办公人员在一个办公环境内自由移动，它能用IP传播声音，第15章 蓝牙技术 允许通过WAN连接的办公室之间自由通话。另外，LosAngelesbasedStrixSystems开发了一种新的移动技术，他们将蓝牙应用到访问终端上。Strix的技术具有更高的信息吞吐能力，允许在每个访问终端上安装三台或更多的蓝牙设备。它为蓝牙技术提供了办公室内的数据漫游能力。现在国内部分个人计算机也配备了相应的接口。第15章 蓝牙技术 对独立开发者来说，开发蓝牙产品、软件的成本和复杂度随蓝牙开发工具出现已大大降低。澳大利亚的HCVWirelessofToowong生产一种基于Linux的蓝牙软件开发工具包。这简化并加速了内置蓝牙设备的开发过程，如开发工控设备，家用设备控制器，蓝牙网关的过程。该工具包包括一个软件开发工具套件（SDK），已注册的蓝牙堆栈，内置Web，FTP和Telnet服务器，板上还带有以太口，WLAN，USB，串口和液晶显示器接口。第15章 蓝牙技术 15.8.2蓝牙技术面临的问题目前蓝牙的应用还不够广泛和普及，价格是一方面，缺乏同一标准也延缓了这种技术的应用。除技术因素外，还有多方面原因。在技术方面：使用蓝牙技术的产品，由于历史和技术的原因，各自采用的CPU、操作系统、通信协议可能差别很大。协议在基于某一特定的操作系统（如Windows），开发出来后用于某一专用设备（如PDA、移动电话）时，由于这些设备使用的操作系统不是开发时基于的操作系统，必须做操作系统移植，经过移植的协议栈应当保持原有的稳定性和效率。第15章 蓝牙技术 互操作性是蓝牙产品的重要特性。理论上只要通过了产品的一致性和互连性测试，互操作性问题就可以得到解决。目前蓝牙协议许多互连测试规范尚未推出，即使推出了，其测试的完备性有个过程。国际SIG对蓝牙互操作非常重视，因为它涉及产品的进一步应用，各大公司不断沟通、测试、实验，目的是使其产品相互可操作。第15章 蓝牙技术 分析制约蓝牙技术发展的因素，蓝牙芯片价格是一个大问题。从技术角度看，芯片集成了无线、基带和链路管理层的功能。最关键的问题是还没有足够激动人心的应用软件来使用户跨越价格的心理线。另外，蓝牙模块生产存在两个技术问题：一是决定模块小型化的安装技术；二是包含天线在内的最佳设计。关于天线的设计及装于何处也是个大问题。如果设备框体和内部构造的不同，天线的特性将有巨大变化。第15章 蓝牙技术 再有，全面测试难也制约了蓝牙产品的推广。对通信产品，完成一致性测试、互连测试和性能测试至关重要。但目前蓝牙特殊兴趣小组推出的测试规范中，对状态转移和数据输出的覆盖率都非常小，即便按这些规范完成了软硬件的测试，也难确保蓝牙产品的正确性。最关键一点是另一项类似的通讯协议的崛起硬生生地从蓝牙口中抢走了大量的客户，那就是无线局域网络标准802.11b协议，它使PC在对等的基础上互联（或用集线器和Internet网关相联）。第15章 蓝牙技术 802.11b和802.11a只是其中的两个扩展标准，802.11a工作在5GHz频段，传输速率高达54Mb/s，而802.11b在2.4GHz频段，适合家居环境。802.11b标准引起业界的关注，是因为802.11b是较成熟的已有统一标准的无线技术。无线局域网使用无执照频段，可使用户连接到因特网，它已经进入美国的办公室、饭店、咖啡厅和候机室等。膝上型电脑用户只需插进一张PCMCIA卡或USB卡，便可通过无线局域网连到因特网而无需寻找免费的电话插口。第15章 蓝牙技术 除技术因素之外，还有个安全问题（包括信息和生态安全）。信息安全问题更多地是在软件协议栈中加以强调。OEM商希望知道说明特殊应用（如商务、国防等）中的安全要求，以便由软件工程师去解决它。生态安全问题是指当蓝牙设备靠近人体时是否带来危害，但到目前为止研究一直不能证明是否真有危害。蓝牙使用和微波炉一样的频率范围，是否会带来不良的后果，目前也尚无定论。第15章 蓝牙技术 从目前的情况看，对蓝牙前景我们很难作出判断，不过，计算机行业、移动通信行业和家电行业都十分青睐蓝牙技术，认为蓝牙技术将对未来的无线移动数据通信业务产生巨大的促进作用。蓝牙技术持续发展的最终形态脱离了以手机为核心的发展构架，在各类PC周边产品之间以蓝牙技术传输资料的应用正在同步进行，而不是围绕在手机的架构下打转。第15章 蓝牙技术 蓝牙技术已被公认为是无线数据通信最为重大的进展之一。当然，蓝牙仍然是一项发展中的技术，其应用目前正处于起步阶段，要真正达到大规模进入商用市场并在用户中普及，还有大量应用技术细节需要解决。但是毫无疑问，蓝牙的发展必将产生深刻的影响！