蓝牙规范的协议栈仍采用分层结构,分别完成数据流的过滤和传输、跳频和数据帧传输、连接的建立和释放、链路的控制、数据的拆装、业务质量(QoS)、协议的复用和分用等功能 。在设计协议栈,特别是高层协议时的原则就是最大限度地重用现存的协议,而且其高层应用协议(协议栈的垂直层)都使用公共的数据链路和物理层 。
蓝牙协议可以分为4层,即核心协议层、电缆替代协议层、电话控制协议层和采纳的其它协议层 。
三、Bluetooth系统的技术特点
1. 射频特性
蓝牙作为一种短程无线通信技术,工作在2.45GHz频段,每个收发机配置了符合IEEE 802标准的48位地址,数据频率为1Mb/s,使用扩频和跳频技术,即使在噪声环境中也可以正常无误地工作,其工作范围约10m,如果附加功率放大,则可传输100m的距离 。
2. TDMA结构
在1.0B版本的标准中,Bluetooth的基带符号速率为1Mb/s,采用数据包的形式按时隙传送,每时隙0.625ms,不排除将来采用更高的符号速率 。
Bluetooth支持64kb/s的实时语音传输和各种速率的数据传输,语音编码采用对数PCM或连续可变斜率增量调制(CVSD,Continuos Variable Slope Delta Modulation) 。语音和数据可单独或同时传输 。当仅传输语音时,Bluetooth设备最多可同时支持3路全双工的话音通信;当语音和数据同时传输或仅传输数据时,支持433.9 kb/s 的对称全双工通信,或723.2kb/s、57.6 kb/s 的非对称双工通信,后者特别适合无线访问Internet 。
另外,还采用CRC (Cyclic Redundancy Check)、FEC (Forward Error Correction) 及ARQ (Automatic Repeat Request) 以提高通信的可靠性 。
3. 使用跳频技术
ISM频带是对所有无线电系统都开放的频带,因此使用其中的某个频段都会遇到不可预测的干扰源 。例如某些家电、无绳电话、汽车房开门器、微波炉等等,都可能是干扰 。为此,蓝牙特别设计了快速确认和跳频方案以确保链路稳定 。
跳频技术是把频带分成若干个跳频信道(hop channel),在一次连接中,无线电收发器按一定的码序列(即一定的规律,技术上叫做"伪随机码",就是"假"的随机码)不断地从一个信道"跳"到另一个信道,只有收发双方是按这个规律进行通信的,而其他的干扰不可能按同样的规律进行干扰;跳频的瞬时带宽是很窄的,但通过扩展频谱技术使这个窄带宽成百倍地扩展成宽频带,使干扰可能的影响变成很小 。
与其它工作在相同频段的系统相比,蓝牙跳频更快,数据包更短,这使蓝牙比其它系统都更稳定 。跳频是Bluetooth使用的关键技术之一 。对应于单时隙包,Bluetooth的跳频速率为1600跳每秒,对应于多时隙包,跳频速率有所降低;但在建链时(包括寻呼和查询)则提高为3,200跳每秒 。使用这样高的跳频速率,Bluetooth系统具有足够高的抗干扰能力 。
4. Bluetooth设备的组网
Bluetooth根据网路的概念提供点对点和点对多点的无线链接 。在任意一个有效通信范围内,所有设备的地位都是平等的 。首先提出通信要求的设备称为主设备(Master),被动进行通信的设备称为从设备(Slave) 。
利用TDMA,一个Master最多可同时与7个Slave进行通信并和多个Slave(最多可超过200个)保持同步但不通信 。一个Master和一个以上的Slave构成的网路称为Bluetooth的主从网路(Piconet) 。若两个以上的Piconet之间存在著设备间的通信,则构成了Bluetooth的分散网路(Scatternet) 。Piconet和Scatternet的示意图如上图所示 。
基於TDMA原理和Bluetooth设备的平等性,任一Bluetooth设备在Piconet和Scatternet中,既可作Master,又可作Slave,还可同时既是Master又是Slave 。因此,在Bluetooth中没有基站的概念 。另外,所有设备都是可移动的
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