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1、蓝牙协议栈典型无线传输技术应用课程教学资源典型无线传输技术应用课程教学资源本节要点本节要点 蓝牙系统的组成蓝牙系统的组成1蓝牙地址蓝牙地址2蓝牙技术规范蓝牙技术规范3蓝牙技术的协议栈蓝牙技术的协议栈4蓝牙技术用户模式与协议栈蓝牙技术用户模式与协议栈5学习情境内容一、蓝牙系统组成一、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。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
2、用了3050个单独调谐元件。一、蓝牙系统组成一、蓝牙系统组成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。一、蓝牙系统组成一、蓝牙系统组成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。一、蓝牙系统组成一、蓝牙系统组成二、蓝牙地址每个蓝牙设备都分配了一个48位的地址，即蓝牙地址。使用中把蓝牙地址分成了三段：低24位地址
3、段未定义8位地址段高16位地址段其中，高16位和低24位合在一起形成了蓝牙寻址空间240，作为生产厂的惟一标识码，由蓝牙权威部门分配给不同的厂商。三、蓝牙技术规范三、蓝牙技术规范蓝牙以无线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”。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。B
4、LUETOOTH1.0规范已公布的主要技术指标和系统参数如表。三、蓝牙技术规范三、蓝牙技术规范蓝牙技术规范1.0三、蓝牙技术规范三、蓝牙技术规范蓝牙技术规范1.0三、蓝牙技术规范三、蓝牙技术规范蓝牙1.2蓝牙1.2版本相对于1.1版本而言，主要为加入以下四项新增功能： 1.Adaptive Frequency Hopping（AFH）:即所谓适应性跳频技术，主要的功能是用来减少蓝芽产品与其它无线通讯装置之间所产生的干扰问题 2.Extended Synchronous Connection-Oriented links（eSCO）:即延伸同步连结导向信道技术，用于提供具高度QoS的音讯传输，而
5、能进一步满足更高阶语音与音讯产品的需求。 3.Faster Connection：即快速连接。包含First FHS与Interlaced scan技术，缩短重新搜索与再连接的时间，使连结的过程更为稳定、更快速，使蓝芽产品在使用上更为平顺 4.与蓝芽1.1版本产品兼容：确保其可向后兼容于1.1版本的产品。三、蓝牙技术规范三、蓝牙技术规范蓝牙2.0规范BluetoothSIG宣布采用蓝牙核心规范2.0版本及更高数据传输速率（EDR）。新规范使其数据传输速率提高2倍，并降低了功耗，从而延长电池的使用时间。由于带宽增加，新规范提高了设备同时进行多项任务处理、或同时连接多个蓝牙设备的能力，并使传输范围
6、可达100米，最高速率达到10Mbps。三、蓝牙技术规范三、蓝牙技术规范蓝牙2.0规范蓝牙核心规范2.0+EDR主要改进如下：3倍于蓝牙1.2的数据传输速率（最大可以达到10倍）。通过减少工作负载循环达到较低电力消耗。增加带宽简化了多连接模式。向后兼容早期蓝牙设备。降低了比特误差率BER（BitErrorRate）。三、蓝牙技术规范三、蓝牙技术规范蓝牙协议栈概述 蓝牙协议规范遵循开放系统互连参考模型蓝牙协议规范遵循开放系统互连参考模型(OSI/RM),(OSI/RM),从从低到高地定义了蓝牙协议堆栈的各个层次。低到高地定义了蓝牙协议堆栈的各个层次。 SIG SIG所定义的蓝牙技术规范的目的是使
7、符合该规范的各所定义的蓝牙技术规范的目的是使符合该规范的各种应用之间能够实现互操作。互操作的远端设备需要使用种应用之间能够实现互操作。互操作的远端设备需要使用相同的协议栈，不同的应用需要不同的协议栈。但是，所相同的协议栈，不同的应用需要不同的协议栈。但是，所有的应用都要使用蓝牙技术规范中的数据链路层和物理层。有的应用都要使用蓝牙技术规范中的数据链路层和物理层。四、蓝牙协议栈四、蓝牙协议栈四、蓝牙协议栈四、蓝牙协议栈 完整的蓝牙协议栈如图1所示，不是任何应用都必须使用全部协议，而是可以只使用其中的一列或多列。图1显示了所有协议之间的相互关系，但这种关系在某些应用中是有变化的。 四、蓝牙协议栈四、
8、蓝牙协议栈蓝牙协议体系中的协议 蓝牙协议体系中的协议按SIG的关注程度分为四层： 核心协议：BaseBand、LMP、L2CAP、SDP； 电缆替代协议：RFCOMM； 电话传送控制协议：TCS-Binary、AT命令集； 选用协议：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、vCard、vCal、IrMC、WAE。四、蓝牙协议栈四、蓝牙协议栈 除上述协议层外，规范还定义了主机控制器接口（HCI），它为基带控制器、连接管理器、硬件状态和控制寄存器提供命令接口。在图1中，HCI位于L2CAP的下层，但HCI也可位于L2CAP上层。蓝牙核心协议由SIG制定的蓝牙专用协议组成。绝大部分蓝牙设备都
9、需要核心协议（加上无线部分），而其他协议则根据应用的需要而定。总之，电缆替代协议、电话控制协议和被采用的协议在核心协议基础上构成了面向应用的协议。蓝牙协议体系中的协议四、蓝牙协议栈四、蓝牙协议栈蓝牙核心协议介绍1、基带协议基带和链路控制层确保微微网内各蓝牙设备单元之间由射频构成的物理连接。蓝牙的射频系统是一个跳频系统，其任一分组在指定时隙、指定频率上发送。它使用查询和分页进程同步不同设备间的发送频率和时钟，为基带数据分组提供了两种物理连接方式，即面向连接（SCO）和无连接（ACL），而且，在同一射频上可实现多路数据传送。ACL适用于数据分组，SCO适用于话音以及话音与数据的组合，所有的话音和数
10、据分组都附有不同级别的前向纠错（FEC）或循环冗余校验（CRC），而且可进行加密。此外，对于不同数据类型（包括连接管理信息和控制信息）都分配一个特殊通道。可使用各种用户模式在蓝牙设备间传送话音，面向连接的话音分组只需经过基带传输，而不到达L2CAP。话音模式在蓝牙系统内相对简单，只需开通话音连接就可传送话音。蓝牙核心协议介绍2、连接管理协议（LMP）该协议负责各蓝牙设备间连接的建立。它通过连接的发起、交换、核实，进行身份认证和加密，通过协商确定基带数据分组大小。它还控制无线设备的电源模式和工作周期，以及微微网内设备单元的连接状态。四、蓝牙协议栈四、蓝牙协议栈蓝牙核心协议介绍3、逻辑链路控制和适
11、配协议（L2CAP）该协议是基带的上层协议，可以认为它与LMP并行工作，它们的区别在于，当业务数据不经过LMP时，L2CAP为上层提供服务。L2CAP向上层提供面向连接的和无连接的数据服务，它采用了多路技术、分割和重组技术、群提取技术。L2CAP允许高层协议以64k字节长度收发数据分组。虽然基带协议提供了SCO和ACL两种连接类型，但L2CAP只支持ACL。四、蓝牙协议栈四、蓝牙协议栈蓝牙核心协议介绍4、服务发现协议（SDP）发现服务在蓝牙技术框架中起着至关紧要的作用，它是所有用户模式的基础。使用SDP可以查询到设备信息和服务类型，从而在蓝牙设备间建立相应的连接。四、蓝牙协议栈四、蓝牙协议栈电
12、缆替代协议(RFCOMM)RFCOMM是基于ETSI-07.10规范的串行线仿真协议。它在蓝牙基带协议上仿真RS-232控制和数据信号，为使用串行线传送机制的上层协议（如OBEX）提供服务。四、蓝牙协议栈四、蓝牙协议栈电话控制协议二元电话控制协议（TCS-Binary或TCSBIN）该协议是面向比特的协议，它定义了蓝牙设备间建立语音和数据呼叫的控制信令，定义了处理蓝牙TCS设备群的移动管理进程。基于ITUTQ.931建议的TCSBinary被指定为蓝牙的二元电话控制协议规范。AT命令集电话控制协议SIG定义了控制多用户模式下移动电话和调制解调器的AT命令集，该AT命令集基于ITUTV.250建
13、议和GSM07.07，它还可以用于传真业务。四、蓝牙协议栈四、蓝牙协议栈五、用户模式及协议栈五、用户模式及协议栈1、文件传输模式文件传输模式提供两终端间的数据通信功能，可传输后缀为.xls、.ppt、.wav、.jpg和.doc的文件（但并不限于这几种），以及完整的文件夹、目录或多媒体数据流等，提供远端文件夹浏览功能。文件传输协议栈如图2所示。用户模式及协议栈2、因特网网桥模式这种用户模式可通过手机或无线调制解调器向PC提供拨号入网和收发传真的功能，而不必与PC有物理上的连接。拨号上网需要两列协议栈（不包括SDP），如图3所示。AT命令集用来控制移动电话或调制解调器以及传送其他业务数据的协议栈
14、。传真采用类似协议栈，但不使用PPP及基于PPP的其他网络协议，而由应用软件利用RFCOMM直接发送五、用户模式及协议栈五、用户模式及协议栈用户模式及协议栈3)、局域网访问模式该用户模式下，多功能数据终端(DTs)经局域网访问点(LAP)无线接入局域网，然后，DTs的操作与通过拨号方式接入局域网的设备的操作一样，其协议栈如图4所示。五、用户模式及协议栈五、用户模式及协议栈用户模式及协议栈4、同步模式同步用户模式提供设备到设备的个人资料管理(PIM)的同步更新功能，其典型应用如电话簿、日历、通知和记录等。它要求PC、蜂窝电话和个人数字助理(PDA)在传输和处理名片、日历及任务通知时，使用通用的协
15、议和格式。其协议栈如图5所示，其中同步应用模块代表红外移动通信（IrMC）客户机或服务器。五、用户模式及协议栈五、用户模式及协议栈用户模式及协议栈5、一机三用电话模式手持电话机有三种使用方法：第一，接入公用电话网，作为普通电话使用；第二，作为不计费的内部电话使用；第三，作为蜂窝移动电话使用。无线电话和内部电话使用相同的协议栈；语音数据流直接与基带协议接口，不经过L2CAP层，如图6所示。五、用户模式及协议栈五、用户模式及协议栈用户模式及协议栈6、头戴式设备模式使用该模式，用户打电话时可自由移动。通过无线连接，头戴式设备通常作为蜂窝电话、无线电话或PC的音频输入输出设备。头戴式设备协议栈如图7所示，语音数据流不经过L2CAP层而直接接入基带协议层。头戴式设备必须能收发并处理AT命令。五、用户模式及协议栈五、用户模式及协议栈用户模式及协议栈
