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整理人: tango_gg(2001-04-03 17:43:24), 站内信件
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BLUETOOTH技术的原理和应用
● 王世新 王军
概 述
BLUETOOTH技术是一种正在发展中的短距离无线连接技术，它直接面对个人和
商务的无线连接应用。推动这项技术的BLUETOOTH特殊利益集团(BSIG—Bluetoot
h special Interest Group)由爱立信、IBM、东芝等400多家电子、电脑及通信业
厂商在1998年发起。正在制定中的LUETOOTH规范将是完全开放的。BSIG已经捍出
了BLUETOOTH规范，目前的版本是10。
BLUETOOTH是一种低功耗的无线技术，目的是取代现有的PC、打印机、传真机
和移动电话等设备上的有线接口。主要优点有：可以随时随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、GSM、DECT
等引入身份识别后可以灵活实现漫游；功耗低，对人体危害小；BLUETOOTH集成电
路应用简单，成本低廉，实现容易，易于推广。
BLUETOOTH工作在24G的ISM频段(工业、科学和医疗频段)。采用了BLUETOO
TH技术的设备将能够提供高达720Kbit／s的数据交换速率。当BLUETOOTH设备的功
率为本MW(0dbm)时，其发射范围一般可达10M。BLUETOOTH技术还采用了跳频技术
来消除干扰和降低衰落。当检测到距离小于10m时，接受设备可动态调节功率。当
业务量减小或停止时，BLUETOOTH设备可以进入低功率工作模式。
组网时最多可以有256个BLUETOOTH单元设备连接起来组成微微网，其中一个
主设单元和7个从设备单元处于工作状态，而其他设备单元则处于待机模式。微微
网络可以重叠交叉使用。从设备单元可以共享。由多个相互重叠的微微网可以组
成分布网络。
BLUETOOTH可以提供电路交换和分组交换两种技术，以提供不同场合的应用。
在同步工作状态下，一个组数据包可以占用一个或多个时隙，最多可达5个。BLU
ETOOTH可以同时在异步条件下支持语单和数据传输。
重要系统参数
BLUETOOTH技术，目前主要是以满足美国FCC的要求为目标。对于在其他国家
的应用，需要做一些变动，如发射功率和频带，可以做一些适应性调整。BLUETO
OTH10规范已公布的主要技术指标和系统参数如表1所示。
表1 BLUETOOTH技术指标和系统参数
网络拓扑结构
BLUETOOTH支持点对点和一点对多点的通信。BLUETOOTH最基本的网络组成是
微微网。而微微网实际上是一种个人区域网。这是一种以个人区域(即办公室区域
和家庭区域)为应用环境的网络建构。这里需要指出的是，微微网并不能够代替局
域网，它只是用来代替或简化个人区域的电缆连接。
微微网由主设备单元和从设备单元两种设备单元构成。主设备单元负责提供
时钟同步信号和调频序列。而从设备单元一般是受控同步的设备单元，并接受主
设备单元的控制。在同一微微网中，所有设备单元均采用同一调频序列。每个从
设备单元的起始频率和占用信道由主设备单元控制。一个微微网中，一般只有一
个主设备单元，而从设备单元目前最多可以有7个。
当主设备单元为一个，从设备单元也是一个的时候，这种操作方式是单－从
方式，如图1所示。当主设备单元是一个，从设备单元是多个的时候，这种操作方
式是多－从方式，如图2所示。例如，办公室的PC可以是一个主设备单元，而无线
键盘、无线鼠标和无线打印机可以充当从设备单元的角色。
不同的微微网之间可以互相连接。BLUETOOTH规范指出，几个相互独立并不同
步的、以特定方式连接起来的微微网构成了分布式网络，又称作微微互连网，如
图3所示。相邻或相近的不同的微微网采用不同的调频序列以避免干扰。在图3中
，一个微微网中的主设备单元同时也可以做为另一个微微网中的从设备单元，我
们把这种设备单元叫做复合设备单元。
对于多个微微网络，在10个满负荷、独立的微微网络结构中，全双工速率不
会超过6Mbps。这是因为系统需要同步，同步信号占一定的开销，基于0dB发射功
率的设备发射，使数据传输量降低10％，故而使数据速率有所降低。
协议模型
BLUETOOTH协议模型的分层分别介绍如下：
物理层：物理层就是BLUETOOTH的无线接口层。这个无线接口层的射频系统是
跳频系统。
核心协议：基带协议(Baseband)、LMP、L2CAP、SDP等。
射频通信协议：RFCOMM。
电话传送控制协议：TCS Binary2、AT命令集等。
应用协议(可选协议)：PPP、UDP／TCP／IP、OBEX、vCard／vCarl、lrMC、W
AP等。
其中核心协议中的基带协议可以提供面向连接(SCO)业务和无连接(ACL)业务
。一般地，SCO用于分组数据业务，其特点是可靠性，但有延时。而ACL用于话音
传送，其特点是实时性好，但可靠性比SCO差。链路管理协议(LMP)负责建立和解
除主从设备单元之间之间的连接，以及鉴权和加密功能。另外还控制主从设备单
元的工作模式(如PARK／HOLD／SNIFF等模式)。L2CAP是第三层的控制和适配协议
。L2CAP向RFCOMM和SDP等层提供面向连接和无连接业务。基带数据业务可以越过
LMP而直接通过L2CAP向高层协议传送数据。从某种意义上说，L2CAP和LMP都相当
于OSI第二层即链路层的协议。
RFCOMM是射频通信协议，它可以仿真串行电缆接口协议(如RS232、V24等，
符合ETSI0710串口仿真协议。通过RFCOMM，BLUETOOTH可以在无线环境下实现对
高层协议，如PPP、TCP／IP、WAP等协议的支持。另外，RFCOMM可以支持AT命令集
，从而可以实现移动电话和传真机及调制解调器之间的无线连接。
SDP是服务发现协议。服务发现在BLUETOOTH技术中的作用很大，它是所有用
户模式的基础。SDP上层可以有FTP、LAN接入、无绳电话、同步模式等应用。通过
确定不同的信息类型和业务类型，SDP可以在设备单元之间建立不同的SDP层连接
。
实现方式
由于BLUETOOTH技术独立于不同的操作系统和通信协议之外，可以移植到许多
应用领域，因而应用场合很普遍。BLUETOOTH力求与不同的操作系统和通信协议有
良好的接口，从而保证一定的兼容性。BLUETOOTH技术适用于任何数据、图象、声
音等短距离通信场合。目前所能看到的应用有：替换蜂窝电话和远端网络之间的
通信时所用的有线电缆；提供新的多功能耳机，从而在PC、蜂窝电话、随身听中
共用；笔记本、PDA、蜂窝电话之间的名片数据交换。
BLUETOOTH协议可以固化为一个芯片，安置于各种各样的智能端中。BLUETOO
TH的一种硬件实现方案如图4所示。
应 用
1)手机与计算机的相连 目前多数通过IrDA红外线或是RS232串口线来相连，
BlueTooth取而代之，不仅方便而且资料传送的速度也不用担心(有的状况下，Ir
DA的速度更快些)。也许将来的手机下部的连接器也会消失或是变得更简单化。
2)可作无绳电话使用 内置BlueTooth芯片的手机，在家里可以当作无绳电话
使用，不用双向收费，节省手机费用。当然离开屋子一段距离后便自动切换至无
线网络基站上。
3)数据共享、办公更简易 无论手机、计算机、PDA、打印机或是数码相机、
MP3播放器、D播放器……都可以用BlueTooth互传语音、文字、图像、文件……蜘
蛛网式的会议室将不复存在，白板纪录仪、投影机等都可以利用BlueTooth来简化
操作。
4)Internet接入 内置Bluetooth芯片的笔记本型计算机或手机等，不仅可以
使用PSTN(Published svithedtelephoneNetwork公用电话交换网)、ISDN、LAN、
xDSL(x数字用户线路，如ADSL)，而且蜂窗式移动网络照样可以进行高速连接。
5)无线免提 笔记本型电脑具有话筒及喇叭，用Bluetooth连接将来的手机(也
许是宽带网)，多人视频会议更为容易。而且免提手机也不再是汽车独有的了。
6)同步资料 回到办公室或者家里，通过Bluetooth及相应程序，可以与其它
设备同步。你的NoteBook、手机或是PDA等内部的信息，永保信息的最新。当然E
－mail也可以接收并同步入计算机，而且Email也可以在飞机上完成，下机后由它
自动发出。
7)影像传递 有点类似NODIA9110的影像传输方式，不过会更加简单，带有Bl
retooth功能的数码相机，在拍摄完成后，影像传至手机可直接送至全世界任何一
个角落。对记者来说特别需要这个功能。当然也可以直接将影像送入打印机，即
拍即现。
lueTooth还可应用于包括键盘、鼠标、家庭网络、高速无线内部网络、电子
名片。
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※ 来源:．月光软件站 http://www.moon-soft.com．[FROM: 202.104.39.109]
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