藍牙技術及其系統原理

2019-11-03 09:47:29

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藍牙技術及其系統原理<2>2.3鍵路管理（軟件）單元鏈路管理（LM）軟件模塊攜帶了鏈路的數據設置、鑒權、鏈路硬件配置和其它一些協議。LM能夠發現其它遠端LM并通過LMP（鍵路管理協議）與之通信。LM模塊提供如下服務：（1）發送和接收數據。（2）請求名稱。（3）鏈路地址查詢。（4）建立連接。（5）鑒權。（6）鏈路模式協商和建立。（7）決定幀的類型。（8）將設備設為sniff模式。master只能有規律地在特定的時隙發送數據。（9）將設備設為hold模式。工作在hold模式的設備為了節能在一個較長的周期內停止接收數據，平均每激活一次鏈路，這由LM定義，LC（鏈路控制器）具體操作。（10）當設備不需要傳送或接收數據但仍需保持同步時將設備設為暫停模式。處于暫停模式的設備周期性地激活并跟蹤同步，同時檢查page消息。（11）建立網絡連接。在piconet內的連接被建立之前，所有的設備都處于standby（待命）狀態。在這種模式下，未連接單元每隔1.28s周期性地“監聽”信息。每當一個設備被激活，它就監聽規劃給該單元的32個跳頻頻點。跳頻頻點的數目因地理區域的不同而異，32這個數字適用于除日本、法國和西班牙之外的大多數國家。作為master的設備首先初始化連接程序，如果地址已知，則通過尋呼（page）消息建立連接，如果地址未知，則通過一個后接page消息的inquiry（查詢）消息建立連接。?在最初的尋呼狀態，master單元將在分配給被尋呼單元的16個跳頻頻點上發送一串16個相同的page消處。如果沒有應答，master則按照激活次序在剩余6個頻點上繼續尋呼。Slave收到從master發來的消息的最大的延遲時間為激活周期的2倍(2.56s)，平均處遲時間是激活周期的一半（0.6s）。Iqnuiry消?息主要用來尋找藍牙設備，如共熟打印機、傳真機和其它一些地址未知的類似設備，Inquiry消息和page消息很相像，但是Inquriy消息需要一個額外的數據串周期來收集所有的響應。如果piconet中已經處于連接的設備在較長一段時間內沒有數據傳輸，藍牙還支持節能工作模式。master可以把salve置為hold（保持）模式，在這種模式下，只有一個內部計數器在工作。slave也可以主動要求被置為hold模式。一旦處于hold模式一般被用于連接好幾個piconet的情況下或者耗能低的設備，如溫度傳感器。除hold模式外，藍牙還支持另外兩種節能工作模式：sniff（呼吸）模式和park（暫停）模式。在sniff模式下，slave降低了從piconet“收聽”消息的速率，“呼吸”間隔可以依應用要求做適當的調整。在park模式下，設備依然與piconet同步但沒有數據傳送。工作在park模式下的設備放棄了mac地址，偶爾收聽master的消息并恢復同步、檢查廣播消息。如果我們把這幾種工作模式按照節能效率以升序排一隊，那么依次是：呼吸模式、保持模式和暫停模式。（12）連接類型和數據包類型。連接類型定義了哪種類型的數據包能在特別連接中使用。藍牙基帶技術支持兩種連接類型：同步定向連接（Synchronous Connection Oriented，簡稱SCO）類型，主要用于傳送話音；異步無連接（Asynchronous Connectionless,簡稱ACL）類型，主要用于傳送數據包。同一個piconet中不同的主從對可以使用不同的連接類型，而且在一個階段內還可以任意改變連接類型。每個連接類型最多可以支持16種不同類型的數據包，其中包括4個控制分組，這一點對SCO和ACL來說都是相同的。兩種連接類型都使用TDD（時分雙工傳輸方案）實現全雙工傳輸。 SCO連接為對稱連接，利用保留時隙傳送數據包。連接建立后，master和slave可以不被選中就發送SCO數據。SCO數據包既可以傳送話音，也可以傳送數據，但在傳送數據時，只用于重發被損壞的那部分的數據。 ACL鏈路就是定向發送數據包，它既支持對稱連接，也支持不對稱連接。master負責控制鏈路帶寬，并決定piconet中的每個slave可以占用多少帶寬和連接的對稱性。slave只有被選中時才能傳送據。ACL鏈路也支持接收master發給piconet中所有slave的廣播消息。（13）鑒權和保密。藍牙基帶部分在物理層為用戶提供保護和信息保密機制。鑒權基于“請求一響應”運算法則。鑒權是藍牙系統中的關鍵部分，它允許用戶為個人的藍牙設備建立一個信任域，比如只允許主人自己的筆記本電腦通過主人自己的移動電話通信。加密被用來保護連接的個人信息。密鑰由程序的高層來管理。網絡傳送協議和應用程序可以為用戶提供一個較強的安全機制。2.4軟件（協議）單元 Bluetooth基帶協議結合電路開關和分組交換機，適用于語音和數據傳輸。每個聲道支持 64 kb／s同步（語音）鏈接。而異步信道支持任一方向上高達721kb／s和回程方向57.6kb／s的非對稱鏈接，也可以支持43.2kb／s的對稱連接。因此，它可以足夠快地應付蜂窩系統上的非常大的數據比率。一般來說，它的鏈接范圍為100mm～10m；如果增加傳輸功率的話，其鏈接范圍可以擴展到100m。Bluetooth軟件構架規范要求與Bluetooth相順從的設備支持基本水平的互操作性。這種順從水平由不同的應用來決定。藍牙設備需要支持一些基本互操作特性要求。對某些設備，這種要求涉及到無線模塊、空中協議以及應用層協議和對像交換格式。Bluetooth1.0標準由兩個文件組成。一個叫FoundationCore，它規定的是設計標準。另一個叫FoundationPRofile，它規定的是相互運作性準則。但對另外一些設備，比如耳機，這種要求就簡單得多。藍牙設備必須能夠彼此識別并裝載與之相應的軟件以支持設備更高層次的性能。藍牙對不同級別的設備（如PC、手持機、移動電話、耳機等）有不同的要求，例如，你無法期望一個藍牙耳機提供地址簿。但是移動電話、手持機、筆記本電腦就需要有更多的功能特性。軟件（協議）結構需有如下功能：·設置及故障診斷工具；·能自動識別其它設備；·取代電纜連接；·與外設通信；·音頻通信與呼叫控制；·商用卡的交易與號簿網絡協議。藍牙的軟件（協議）單元是一個獨立的操作系統，不與任何操作系統捆綁。適用于幾種不同商用操作系統的藍牙規范正在完善中。3結束語近年來移動通信發展迅速，便攜式計算機如膝上型電腦（Laptop）、筆記本電腦（Notebook）、手持式電腦（HPC）以及個人數字輔助器（PDA）等也迅速發展，還有因特網的迅速發展，使人們對電話通信以外的各種數據信息傳遞的需求日益增長。 “藍牙”技術把各種便攜式電腦與蜂窩移動電話用無線電鍍路連接起來，使計算機與通信更加密切結合起來，使人們能隨時隨地進行數據信息的交換與傳輸。因此計算機行業、移動通信行業都對“藍牙”技術很重視，認為將對未來的無線移動數據通信業務有巨大的促進作用，預計在最近幾年內無線數據通信業務將迅速增長。“藍牙”技術被認為是無線數據通信最為重大的進展之一。摘自《電信技術》

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