蓝牙（Bluetooth）是一种开放式、低成本、短距离无线连接技术规范的代称，主要用于传送语音和数据。蓝牙技术作为一种便携式电子设备和固定式电子设备之间替代电缆连接的短距离无线通信的标准，具有工作稳定、设备简单、价格便宜、功率较低、对人体危害较小等特点[186]。它强调的是全球性的统一运作，其工作频率定在2.45 GHz这个频段，该频段是向工业生产、科学研究、医疗服务等大众领域都共同开放的，数据速率为1 Mb/s，每个时隙宽度为625 μs，采用时分双工（TDD）方式和高斯频移键控（GFSK）调制方式。蓝牙技术支持一个异步数据信道、三个并发的同步语音信道或一个同时传送异步数据和同步话音的信道。每一个话音信道支持64 kb/s的同步语音；异步信道支持最大速率为57.6 kb/s的非对称连接，或者是432 kb/s的对称连接。系统采用跳频技术抵抗信号衰落，使用快跳频和短分组技术减少同频干扰来保证传输的可靠性，并采用前向纠错（FEC）技术来减少远距离传输时的随机噪声影响。
蓝牙网络的基本单元是微微网，它可以同时最多支持8个电子设备，其中发起通信的那个设备称为主设备，其他设备称为从设备。一组相互独立、以特定方式连接在一起的微微网构成分布式网络，各微微网通过使用不同的调频序列来区分。蓝牙技术支持多种类型的业务，包括声音和数据，为将来的电器设备提供联网和数据传输的功能，它将使来自各个设备制造商的设备能以同样的“语言”进行交流，这种“语言”可以认为是一种虚拟的电缆。蓝牙的一般传输距离是10 cm到10 m，如果提高功率的话，其传输距离则可扩大到100 m。
2.蓝牙无线通信的使用方式及技术特点
蓝牙技术的一个很大优势在于它应用了全球统一的频率设定，消除了“国界”的障碍，而在蜂窝式移动电话领域，这种障碍已经困扰用户多年[187]。另外，蓝牙技术使用的频段是对所有无线电系统都开放的频段，因此使用时可能会遇到不可预测的干扰源，例如某些家电设备、无绳电话、微波炉等，都可能是干扰源。为此蓝牙技术特别设计了快速确认和跳频方案以确保链路能够稳定工作。跳频技术是把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列不断地从一个信道跳到另一个信道，只有收发双方都按这个规律通信，而其他的干扰源不可能按同样的规律进行干扰。跳频的瞬时带宽很窄，但通过扩展频谱技术可将这个窄带成倍的扩展，使之变成宽频带，从而使可能干扰的影响变得很小。与其他工作在相同频段的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短，这使蓝牙技术系统比其他系统工作更加稳定。
目前，蓝牙技术主要以满足美国联邦通信委员会（FCC）的要求为目标，对于其他国家的应用需求还要做一些适应性调整。蓝牙1.0规范已公布的主要技术指标和系统参数如表5-4所示。
表5-4 蓝牙技术指标和系统参数
3.蓝牙无线通信的信息处理
蓝牙协议体系结构主要包括蓝牙核心协议（基带、LMP、L2CAP、SDP），串口仿真协议（RFCOMM）、电话传送控制协议（TCS），以及可选协议（PPP、TCP/IP、OBEX、WAP、IrMC）等[188]。为了使远程设备上的应用程序能够实现互操作功能，SIg（蓝牙技术联盟）为蓝牙应用模型定义了完整的协议栈，如图5-45所示。
图5-45 蓝牙协议栈示意图(www.xing528.com)
需要指出的是，并不是所有的应用程序都要利用全部协议。相反，应用程序往往只利用协议栈中的某些部分，并且协议栈中的某些附加垂直协议子集恰恰是用于支持主要应用的服务。蓝牙技术规范的开放性保证了设备制造商可以自由地选用其专利协议或常用的公共协议，在蓝牙技术规范的基础上开发新的应用。
蓝牙技术规范包括协议和应用规范两个部分。卷1为核心部分，用以规定诸如射频、基带、连接管理、业务搜寻、传输层以及与不同通信协议间的互用、互操作性等组件；卷2为协议子集部分，用以规定不同蓝牙应用（也称应用模式）所需的协议和过程。核心协议定义了各功能元素（如串口仿真协议、逻辑链路控制和适配协议等）各自的工作方式，而应用规范则阐述了为了实现一个特定的应用模型，各层协议间的运转协同机制。
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。在设计协议栈时，特别是设计高层协议时，采用的原则就是最大限度地重用现有的协议，而且其高层应用协议（协议栈的垂直层）都是采用公共的数据链路和物理层。
蓝牙规范的核心部分是其协议栈。这个协议栈允许多个设备进行相互定位、连接和交换数据，并能实现互操作和交互式的应用。协议栈的各种单元（协议、层、应用等）在逻辑上被分为三组：
（1）传输协议组。该协议组包含的协议主要用于使蓝牙设备能确认彼此的相互位置，并能创建、配置和管理物理以及逻辑的链路，以使高层协议和应用经这些链路利用传输协议来传输数据。协议组包括射频、基带、链路管理协议、逻辑链路控制和自适应协议，以及主机控制器接口协议。
（2）中间件协议组。为了在蓝牙链路上运行已有的和新出现的应用，该协议组由另外的一些传送协议构成。它不仅包括第三方和业内的一些标准协议，而且还包括SIg特别为蓝牙无线通信而制定的一些协议。前者包括与Internet有关的协议（PPP、IP和TCP等）、无线应用协议（WAP）和IrDA及类似组织采用的对象交换协议，等等。后者包括三个专为蓝牙通信而制定的协议，以使种类繁多的应用能在蓝牙链路上运行。
（3）应用组。该协议组包含使用蓝牙链路的实际应用。包括通用协议子集，电话协议子集，串口和对象交换协议子集，联网协议子集等，目前共定义了13种协议子集。这些应用被SIg统一收录在蓝牙协议子集内。
基于蓝牙技术的应用成果非常丰富，图5-46和图5-47展示了蓝牙技术的一些应用实例。
图5-46 基于蓝牙技术的 环境智能管理系统
图5-47 基于蓝牙技术的物流管理系统
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