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蓝牙(Bluetooth)无线技术是一种短距离通信技术,旨在取代电缆来连接便携式和/或固定设备,并保证高度安全性。Bluetooth技术的主要特点在于功能强大、耗电量低、成本低廉。Bluetooth规格为广泛范围的设备定义了统一的结构,以便于彼此之间进行连接和通信。
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Bluetooth技术已获得了全球认可,世界各地的Bluetooth设备都可以与其邻近的Bluetooth设备连接。Bluetooth电子设备可以通过短距离的即时网络(称为微微网)进行无线连接和通信。每个设备最多可以在微微网中同时与7个其他设备进行通信。每个设备还可以同时属于多个微微网。当Bluetooth设备进入然后离开无线电邻近区域时,微微网可在此期间自动动态建立。
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Bluetooth无线技术的基本优势在于它可以同时处理数据和语音传输。这使得用户可以享受各种创新解决方案,如免提耳机接听语音电话、打印和传真功能、同步PDA、膝上型计算机和手机应用程序,等等。
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最下面的Radio层相当于OSI的物理层,其中的RF模块采用2.4GHz的ISM频段实现跳频通信(FHSS),信号速率为1Mbps,数据速率为1Mbps。物理信道被划分为时槽,数据被封装成分组,每个分组占用一个时槽。在一对收发设备之间可以用时分多路(TTD)方式实现全双工通信。
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物理信道之上是各种链路和信道层及其有关的协议。以物理信道为基础,向上依次形成的信道层次为物理信道、物理链路、逻辑传输、逻辑链路和L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol)信道。
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一条物理链路可以支持多条逻辑链路,只有逻辑链路才可以进行单播同步通信、异步等时通信或者广播通信,不同的逻辑链路用于支持不同的应用需求。
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基带层和物理层的控制协议叫作链路管理协议(Link Manager Protocol, LMP),用于控制设备的运行,并提供底层设施(PHY和BB)的管理服务。
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逻辑链路控制和自适应协议(L2CAP)是对应用和服务的抽象,其功能是对应用数据进行分段和重装配,并实现逻辑链路的复用。
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设备之间的互操作通过核心系统协议实现,主要的协议有RF(Radio Frequency)协议、链路控制协议(Link Control Protocol, LCP)、链路管理协议(LMP)和L2CAP。
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蓝牙控制器与高层之间的接口叫作主机控制器接口(Host Controller Interface, HCI)。
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(1)信道管理器:负责生成、管理和释放用于传输应用数据流的L2CAP信道。
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(2)L2CAP资源管理器:把L2CAP数据单元分段,并按照一定的顺序提交给基带层,而且还要进行信道调度,以保证一定QoS的L2CAP信道不会被物理信道(由于资源耗尽)拒绝。
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(4)链路管理器(LM):负责生成、修改和释放逻辑链路及其相关的逻辑传输,并修改设备之间的物理链路参数。
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(5)基带资源管理器:负责对物理层的访问。它有两个主要功能,其一是调度功能,其二是与这些实体协商包含QoS承诺的访问合同。
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(6)链路控制器:负责根据数据负载和物理信道、逻辑传输和逻辑链路的参数对分组进行编码和译码。
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(7)RF(Radio Frequency):用于发送和接收物理信道上的数据分组。
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L2CAP服务对于异步的和等时的用户数据提供面向帧的传输。面向连接的L2CAP信道用于传输点对点单播数据。无连接的L2CAP信道用于广播数据。
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L2CAP信道的QoS设置定义了帧传送的限制条件;非帧的流式数据使用SCO逻辑传输。
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核心系统支持通过SCO(SCO-S)或扩展的SCO(eSCO-S)直接传输等时的和固定速率的应用数据。应用从BB层选择最适当的逻辑链路类型来传输它的数据流。RF信道通常是不可靠的,因此BB分组头使用了纠错编码,并且配合头校验和来发现残余差错。在ACL逻辑传输中实现了ARQ协议,通过自动请求重发来纠正错误。
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