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蓝牙技术

蓝牙协议栈架构


一、蓝牙核心协议架构

蓝牙核心协议包括基带协议(Baseband)、链路管理协议(LMP)、链路控制协议(LCP)、逻辑链路控制和适配协议(L2CAP)、服务发现协议(SDP)和串口仿真协议(RFCOMM)。其中基带与链路控制器以及链路管理协议属于低层的传输协议,其功能侧重于语音以及数据无线传输的物理实现以及蓝牙设备之间的连接与组网,这部分功能集成在蓝牙硬件模块中,面向高层协议的应用开发人员,不必关心这些低层协议的细节;逻辑链路控制与适配协议和主机控制接口(HCI)属于高层传输协议,这部分协议为高层应用剖面屏蔽了诸如跳频序列选择等低层传输操作,并且为高层应用程序提供了更有利于实现和更加有效的数据分组格式;基于欧洲电信标准化协会(ETSI)的TS07.10标准制订了串口仿真协议(RFCOMM);该协议用于模拟串口工作环境,使得基于串口的传统应用不做任何修改或者仅做少量的修改就可以直接运行在该协议层上;服务发现协议(SDP),是用来实现蓝牙设备之间相互查询并且能够访问对方提供的服务。

二、蓝牙上层应用框架

蓝牙应用协议剖面是指那些位于蓝牙协议堆栈上层的应用软件以及其中所涉及的协议,包括开发驱动诸如语音通信和拨号上网等功能的蓝牙应用程序。各种蓝牙产品都由SIG为其制定了相应的应用框架。应用框架主要定义了某些通用功能或实现具体蓝牙产品所用到的协议、各个蓝牙协议的互操作性能要求和各功能的实现功能。

蓝牙的应用框架可以分为五大类:

(1)应用类框架:通用应用模型中的应用框架是其他所有应用框架的基础,它们规定了其它应用模型中的应用框架,是其它所有应用框架普遍用到的功能流程,如设备查询、连接建立和发现服务等;(2)蓝牙电话应用类框架:与语音应用和电话控制相关的应用框架;(3)蓝牙联网应用类框架:利用蓝牙设备为用户提供个人局域网络的建立和无线接入公共交换电话网络;(4)对象交换应用类框架:用于实现不同类型的数据对象,如文件、电子名片、图象等的互操作性应用;(5)蓝牙音频视频应用框架:基于网络应用的音视频传输、控制、分发应用。

三、蓝牙组网技术

蓝牙技术是一种支持点对点或者点对多点的数据、话音业务的短距离无线通信技术。蓝牙系统采用一种无基站的灵活组网方式,使得一个蓝牙设备可同时与其它多个蓝牙设备相连,这样就形成了蓝牙微微网(Piconet);蓝牙微微网可以只是两台相连的设备(如图2.12a所示),比如一台笔记本电脑和一部手机,也可以是多台连在一起的设备(如图2.12b所示);蓝牙微微网采用的是主从组网结构,在微微网初建时,定义其中一个蓝牙设备为主设备,其余都为从设备;一个主设备最多可以同时与七个从设备进行通信,这里的从设备称为激活从设备(ActiveSlave);但是同时还可以有多个休眠(Parked)从设备隶属于这个主设备;这些休眠从设备不进行实际有效的数据收发,但是,仍然和主设备保持时钟的同步,以便将来能够快速的加入微微网。不论设备是什么状态,是休眠的从设备还是激活的从设备,都是由微微网的主设备来控制信道的参数的。在微微网内,通过一定的轮询方式主设备和所有的活动从设备进行通信,采用指定时隙等办法来增强主从之间的通信和从从之间的通信。

图 2.12 蓝牙微微网及散射网

蓝牙散射网(Scatternet)由多个微微网相互连结而成。如图2.12c/2.13所示,散射网是多个微微网相互重叠而组成的比微微网覆盖范围更大的蓝牙网络。从设备可以通过时分复用的机制加入不同的微微网,而且一个微微网的主设备可以成为另一个微微网的从设备。每个微微网都有自己的跳频序列,它们之间并不跳频同步,这样就降低了相同频率的干扰。

图 2.13 蓝牙散射网示意图

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