蓝牙（802.15）协议研究-1

成立：998 年 5 月，爱立信联合诺基亚（Nokia）、英特尔(Intel)、 IBM 和东芝（Toshiba）这四家公司一起成立了蓝牙特殊利益集团（SIG） ,负责蓝牙技术标准的制订、产品测试、并协调各国蓝牙的具体使用；

目的：旨在移动电话及其附件之间寻找一中低功耗、低成本的空中接口。

蓝牙的主要优点：

� 可以随时随地地用无线接口来代替有线电缆连接；
� 具有很强的移植性，可应用于多种通信场合，如 WAP（无线应用协议）、
GSM（全球移动通信系统）、 DECT（欧规数字无绳通信）等，引入身
份识别后可以灵活的实现漫游；
� 低功耗，对人体伤害小；
� 蓝牙集成电路简单，成本低廉，实现容易，易于推广

蓝牙1.0规范中公布的主要参数：

1）电路交换分为时分交换（Time Division Switching，TDS）和空分交换（Space Division Switching，SDS）两种方式。时分交换是将通信的时间划分为许多独立的时隙，每个时隙都对应一个子信道，通过时隙的交换，实现时隙所承载的数据的传输。空分交换是指在交换过程中，入线通过空间位置选择出线，建立连接并完成通信。通信结束后，随即拆除。

（2）分组交换也称为包交换，它将用户通信的数据划分成多个更小的等长数据段，在每个数据段的前面加上必要的控制信息作为数据段的首部，每个带有首部的数据段就构成了一个分组。首部指明了该分组发送的地址，当交换机收到分组之后，将根据首部中的地址信息将分组转发到目的地，这个过程就是分组交换。能够进行分组交换的通信网被称为分组交换网。

（1）电路交换方式的优点是数据传输可靠、迅速，数据不会丢失，且保持原来的序列。缺点是在某些情况下，电路空闲时的信道容量被浪费；另外，如数据传输阶段的持续时间不长，电路建立和拆除所用的时间就得不偿失。因此，它适用于远程批处理信息传输或系统间实时性要求高的大量数据传输的情况。这种通信方式的计费方法一般按照预订的带宽、距离和时间来计算。

（2）分组交换方式的优点是不同的数据分组可以在同一条链路上以动态共享和复用方式进行传输，通信资源利用率高，从而使得信道的容量和吞吐量有了很大的提升，一个分组交换网络可以实行数据率的转换，在同一个链路上可以同时传输不同类型和规格的数据，当分组网络上有大量的分组时，可以根据设定数据传输的排队机制，保证优先级高的分组优先传输。缺点是有时延抖动、开销大。

蓝牙的基本网络结构为皮克网（Picnet）

皮克网主要由主设备和从设备构成。主设备负责提供时钟同步信号和跳频序列，而从设备一般是受控同步的设备，并接收主设备的控制。在同一匹克网中，所有设备均采用同一跳频序列。一个匹克网中一般只有一个主设备，而处于活动状态的从设备目前最多可达 7 个。

蓝牙协议模型主要包括：
� 物理层，即蓝牙无线接口；
� 核心协议，基带(Baseband)协议， LMP、 L2CAP、 SDP 等；
� 电缆替代协议， RFCOMM；
� 电话传送控制协议， TCS 二进制、 AT 命令集等

牙体系结构中的协议可分为四层。
� 核心协议：基带、 LMP、 L2CAP、 SDP；
� 电缆替代协议： RFCOMM；
� 电话传送控制协议： TCS 二进制、 AT 命令集；
� 可选协议： PPP、 UDP/TCP/IP、 OBEX、 WAP、 vCard、 vCal、 IrMC、
WAE。

、蓝牙核心协议
⑴ 基带协议
基带和链路控制层确保匹克网内各蓝牙设备之间射频构成物理连接。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，它使用查询和寻呼进程来使不同设备间的发送频率和时钟保持同步。基带数据分组提供两种物理连接方式：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 适用于语音及数据/话音的组合。所有语音与数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，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。可使用各种用户模型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。
⑵ 链路管理协议（LMP）
链路管理协议（LMP）负责蓝牙各设备间连接的建立和设置。它通过连接的发起、交换、核实来进行身份验证和加密，通过协商确定基带数据分组大小；它还控制无线设备的节能模式和工作周期，以及匹克网内设备的连接状态。
⑶ 逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）
逻辑链路控制和适配协议（L2CAP）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时，采用了多路复用技术、分段和重组技术及组概念。 L2CAP 允许高层协议以 64K 字节收发数据分组。虽然基带协议提供了 SCO 和 ACL 两种连接类型，但 L2CAP 只支持 ACL。
⑷ 服务搜索协议（SDP）
服务搜索协议在蓝牙技术框架中起到至关重要的作用，它是所有用户模式的基础。使用 SDP，可以查询到设备和服务类型，从而在蓝牙设备间建立相应的连接。
2、电缆替代协议
RFCOMM 是基于 ETSI 07.10 规范的串口仿真协议。 “电缆替代” 协议在蓝牙基带协议上仿真 RS232 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。
3、电话控制协议
电话控制协议（TCS 二进制或 TCS BIN）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 ITU-T Q.931 建议的 TCS 二进制被指定为蓝牙的二元电话控制协议规范。另外， SIG 还根据 ITU-T V.250 建议和 GSM 07.07 定义了控制多用户模式下移动电话和调制解调器以及可用于传真业务的 AT 命令集。
4、选用协议
⑴ 点对点协议（PPP）
在蓝牙技术中， PPP 位于 RFCOMM 上层，完成点对点的连接。
⑵ UDP/IP/TCP
UDP/IP/TCP 协议由 Internet 工程任务组（IETF）制定，广泛应用于互联网通信，在蓝牙设备中使用这些协议是为了与互联网连接的设备进行通信。
⑶ 对象交换协议（OBEX）
IrOBEX（简写为 OBEX）是由红外线数据协会（IrDA）制定的会话层协议，它采用简单的和自发的方式交换对象。 OBEX 是一种类似于 HTTP 的协议，这里假设传输层是可靠的，采用客户机/服务器模式，独立于传输机制和传输应用程序接口（API）。
⑷ 电子名片交换格式（vCard）、电子日历及日程交换格式（vCal）都是开放性规范，它们都没有定义传输机制，而只是定义了数据传输模式。 SIG 采用vCard/vCal 规范，是为了进一步促进个人信息交换。
⑷ 无线应用协议（WAP）
无线应用协议由无线应用协议论坛制定，它融合了各种广域无线网络技术，其目的是将互联网内容和电话债券的业务传送到数字蜂窝电话和其它无线终端上。选用 WAP 可以充分利用为无线应用环境（WAE）开发的高层应用软件。

物理链路的共同特征：

一条物理链路表示设备间的一条基带连接。物理链路和物理信道之间式一对一的关系。应用于所有在物理链路上的逻辑传输的物理链路，它们有以下的共同特征：
� 功率控制
� 链路管理
� 加密
� 信道质量驱动数据速率变换
� 多时隙分组控制
一个连接会因为很多原因，比如说设备移动到通信范围外、遇到严重的干扰或者断电等而会断开。这些情况的发生之前都是不可预料的，因此无法在此之前发送告警信息，所以在主从双方都要进行链路监控，从而避免当逻辑传输地址或者休眠地址重分配到另一个从设备而可能引发的一些冲突。为了能够检测到链路丢失，主从双方都要使用一个管理定时器。在物理链路上接收到带有从地址的分组的合法 header 后，这个定时器就被重置为 0。如果在连接状态的任意时刻，定时器达到 supervision TO(定时器的最大值，又称超时周期)，连接就被认为是处于断开状态了。在 SCO， eSCO，和 ACL 逻辑传输时都要使用链路管理定时器。
超时周期（timeout period，即 supervision TO）是通过链路管理来进行协商的。它的值必须比保持模式的周期（hold period）和呼吸模式的周期（sniffperiod）的值大。对休眠的从设备的链路管理应该通过对从设备进行唤醒（unparking）和再休眠（re-parking）操作。

未完待续。。

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