藍(lán)牙基礎(chǔ)知識

1、藍(lán)牙的相關(guān)知識,單擊此處添加標(biāo)題文字,葛俊鋒,Page 2,藍(lán)牙的由來,傳統(tǒng)篇： “藍(lán)牙”的名稱，來自10世紀(jì)的丹麥國王哈拉爾德的外號。出身海盜家庭哈拉爾德統(tǒng)一了北歐四分五裂的國家，成為維京王國的國王。由于她喜歡吃藍(lán)莓，牙齒常常被染成藍(lán)色，而獲藍(lán)牙的綽號，當(dāng)藍(lán)莓因?yàn)轭伾之惖木壒?，被認(rèn)為不適合食用的東西，因此這位愛嘗新的國王也成為創(chuàng)新與勇于嘗試的象征。1998年，愛立信公司希望無線通信技術(shù)能統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而取名藍(lán)牙。 山寨篇： 狼的牙齒參差不齊，卻能緊緊的嚙合在一起，這種設(shè)備同樣會讓耳機(jī)、筆記本電腦、冰箱等毫不相關(guān)的產(chǎn)品緊密結(jié)合在一起。由于狼牙在月光下會發(fā)出藍(lán)光，“藍(lán)牙”因此得名。,Page 3,藍(lán)

2、牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展,Page 4,藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展,V1.1(1998年): 為最早期版本，傳輸率約在748810kb/s，因是早期設(shè)計(jì)，容易受到同頻率之產(chǎn)品所干擾下影響通訊質(zhì)量。 V1.2: 748810kb/s 的傳輸率，增加了(改善 Software)抗干擾跳頻功能。 V2.1(2004年): 改善了裝置配對流程，短距離的配對方面，具備了在兩個支持藍(lán)牙的手機(jī)之間互相進(jìn)行配對與通訊傳輸?shù)腘FC（Near Field CoMMunication）機(jī)制。具備更佳的省電效果。 V3.0(2009年): 核心是“Generic Alternate MAC/PHY”(AMP)，這是一種全新的交替射頻技術(shù)，允

3、許藍(lán)牙協(xié)議棧針對任一任務(wù)動態(tài)地選擇正確射頻。傳輸速率更高，功耗更低。 V4.0(2010年): 包括三個子規(guī)范，即傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速藍(lán) 牙和新的藍(lán)牙低功耗技術(shù)。藍(lán)牙 4.0的改進(jìn)之處主要體現(xiàn)在三個方面，電池續(xù)航時(shí)間、節(jié)能和設(shè)備種類上。有效傳輸距離也有所提升，為60M。,Page 5,藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn),很好的抗干擾 能力和安全性,可建立臨時(shí) 對等連接,全球范圍 適用,同時(shí)傳輸 語音數(shù)據(jù),近距離通信,功耗低 體積小,藍(lán)牙技術(shù) 特點(diǎn),藍(lán)牙工作在2.4GHz的ISM頻段，全球大多數(shù)國家ISM頻段的范圍是2.4-2.4835GHz。,藍(lán)牙采用電路交換和分組交換技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語音信道以及異步數(shù)

4、據(jù)與同步語音同時(shí)傳輸?shù)男诺馈?主設(shè)備是組網(wǎng)連接主動發(fā)起連接請求的藍(lán)牙設(shè)備，幾個藍(lán)牙設(shè)備連接成一個皮網(wǎng)（Piconet）時(shí)，其中只有一個主設(shè)備，其余的均為從設(shè)備。,藍(lán)牙采用了跳頻（FrequencyHopping）方式來擴(kuò)展頻譜，抵抗來自這些設(shè)備的干擾。 提供了認(rèn)證和加密功能，以保證鏈路級的安全。,藍(lán)牙設(shè)備在通信連（Connection）狀態(tài)下，有四種工作模式：激活（Active）模式，呼吸（Sniff）模式保持（Hold）模式，休眠（Park）模式，Active模式是正常的工作狀態(tài)，另外三種模式是為了節(jié)能所規(guī)定的低功耗模式。,藍(lán)牙技術(shù)通信距離為10m,可根據(jù)需要擴(kuò)展至100m，以滿足不同設(shè)備的

5、需要。,Page 6,藍(lán)牙系統(tǒng)的組成,描述了鏈路控制器，實(shí)現(xiàn)了基帶協(xié)議和其他的底層連接規(guī)程 - 媒體接入控制(MAC) -差錯控制 -認(rèn)證與加密,鏈路管理器（LM）軟件實(shí)現(xiàn)鏈路的建立認(rèn)證及鏈路配置等 -通過連接管理協(xié)議（LMP）建立通信聯(lián)系。 - LM 利用鏈路控制器（LC）提供的服務(wù)實(shí)現(xiàn)上述功能。,天線發(fā)射功率符合 FCC 關(guān)于 ISM 波段的要求。 -發(fā)射功率：100mW -跳頻速率：1600 跳/秒,藍(lán)牙規(guī)范是為個人區(qū)域內(nèi)的無線通信制定的協(xié)議，它包括兩部分： 核心（Core）部分和協(xié)議子集（Profile）部分。協(xié)議棧仍采用分層結(jié)構(gòu)，分別完成數(shù)據(jù)流的過濾和傳輸,跳頻和數(shù)據(jù)幀傳輸,連接的建

6、立和釋放,鏈路的控制,數(shù)據(jù)的拆裝等功能。,Page 7,藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)1,射頻特性 1.工作在2.45GHz頻段 2.收發(fā)機(jī)配置符合IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)48位地址 3.數(shù)據(jù)頻率為1Mbs 4.使用擴(kuò)頻和跳頻技術(shù)，噪音環(huán)境也能工作 5.工作范圍約10m，可加至100m,Page 8,藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)2,TDMA結(jié)構(gòu) 在1.0B版本的標(biāo)準(zhǔn)中，藍(lán)牙的基帶符號速率為1Mb/s，采用數(shù)據(jù)包的形式按時(shí)隙傳送，每時(shí)隙0.625ms，不排除將來采用更高的符號速率。 藍(lán)牙支持64kb/s的實(shí)時(shí)語音傳輸和各種速率的數(shù)據(jù)傳輸，語音編碼采用對數(shù)PCM或連續(xù)可變斜率增量調(diào)制（CVSD，Continuos Vari

7、able Slope Delta Modulation）。語音和數(shù)據(jù)可單獨(dú)或同時(shí)傳輸。當(dāng)僅傳輸語音時(shí)，藍(lán)牙設(shè)備最多可同時(shí)支持3路全雙工的話音通信；當(dāng)語音和數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸或僅傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，支持433.9 kb/s 的對稱全雙工通信，或723.2kb/s、57.6 kb/s 的非對稱雙工通信，后者特別適合無線訪問Internet。 另外，還采用CRC (Cyclic Redundancy Check)、FEC (Forward Error Correction) 及ARQ (Automatic Repeat Request) 以提高通信的可靠性。,Page 9,藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)3,使用調(diào)頻技術(shù) 跳頻

8、技術(shù)是把頻帶分成若干個跳頻信道（hop channel），在一次連接中，無線電收發(fā)器按一定的碼序列（即一定的規(guī)律，技術(shù)上叫做偽隨機(jī)碼，就是假的隨機(jī)碼）不斷地從一個信道跳到另一個信道，只有收發(fā)雙方是按這個規(guī)律進(jìn)行通信的，而其他的干擾不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾；跳頻的瞬時(shí)帶寬是很窄的，但通過擴(kuò)展頻譜技術(shù)使這個窄帶寬成百倍地?cái)U(kuò)展成寬頻帶，使干擾可能的影響變成很小。 與其它工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，這使藍(lán)牙比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。跳頻是藍(lán)牙使用的關(guān)鍵技術(shù)之一。對應(yīng)于單時(shí)隙包，藍(lán)牙的跳頻速率為1600跳每秒，對應(yīng)于多時(shí)隙包，跳頻速率有所降低；但在建鏈時(shí)(包括尋呼和查詢)則提高為3,

9、200跳每秒。使用這樣高的跳頻速率，藍(lán)牙系統(tǒng)具有足夠高的抗干擾能力。,Page 10,藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)4,藍(lán)牙設(shè)備的組網(wǎng) 根據(jù)網(wǎng)路的概念提供點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)的無線鏈接。在任意一個有效通信范圍內(nèi)，所有設(shè)備的地位都是平等的。首先提出通信要求的設(shè)備稱為主設(shè)備(Master)，被動進(jìn)行通信的設(shè)備稱為從設(shè)備(Slave)。 利用TDMA，一個Master最多可同時(shí)與7個Slave進(jìn)行通信并和多個Slave（最多可超過200個）保持同步但不通信。一個Master和一個以上的Slave構(gòu)成的網(wǎng)路稱為藍(lán)牙的主從網(wǎng)路(Piconet)。若兩個以上的Piconet之間存在著設(shè)備間的通信，則構(gòu)成了藍(lán)牙的分散網(wǎng)路(

10、Scatternet)。 基於TDMA原理和藍(lán)牙設(shè)備的平等性，任一藍(lán)牙設(shè)備在Piconet和Scatternet中，既可作Master，又可作Slave，還可同時(shí)既是Master又是Slave。因此，在藍(lán)牙中沒有基站的概念。另外，所有設(shè)備都是可移動的。,Page 11,藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)5,全球范圍內(nèi)的工作 藍(lán)牙的基本出發(fā)點(diǎn)是可使其設(shè)備能夠在全球范圍內(nèi)應(yīng)用於任意的小范圍通信。任一藍(lán)牙設(shè)備，都可根據(jù)IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)得到一個唯一的48-bit的BD_ADDR，它是一個公開的地址碼，可以通過人工或自動進(jìn)行查詢。在BD_ADDR基礎(chǔ)上，使用一些性能良好的演算法可獲得各種保密和安全碼，從而保證了設(shè)備

11、識別碼(ID，Identification)在全球的唯一性，以及通信過程中設(shè)備的鑒權(quán)和通信的安全保密。,Page 12,藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)6,軟件的層次結(jié)構(gòu) 和許多通信系統(tǒng)一樣，藍(lán)牙的通信協(xié)議采用層次結(jié)構(gòu)。其底層為各類應(yīng)用所通用，高層則視具體應(yīng)用而有所不同，大體上分為計(jì)算機(jī)背景和非計(jì)算機(jī)背景兩種方式，前者通過主機(jī)控制接口(HCI，Host Control Interface)實(shí)現(xiàn)高、低層的聯(lián)接，后者則可不用HCI。這種層次結(jié)構(gòu)使其設(shè)備具有最大可能的通用性和靈活性。根據(jù)通信協(xié)議，各種藍(lán)牙設(shè)備無論在任何地方，都可以通過人工或自動查詢來發(fā)現(xiàn)其它藍(lán)牙設(shè)備，從而構(gòu)成Piconet或Scatternet

12、，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)提供的各種功能。,Page 13,藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,1）主設(shè)備與從設(shè)備 主動提出通信要求的設(shè)備是主設(shè)備，被動進(jìn)行通信的設(shè)備為從設(shè)備。1臺主設(shè)備最多可同時(shí)與7臺從設(shè)備進(jìn)行通信，并可以和多達(dá)256個從設(shè)備保持同步但不通信。1臺從設(shè)備與另1臺從設(shè)備通信的唯一途徑是通過主設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。藍(lán)牙系統(tǒng)提供點(diǎn)對點(diǎn)連接方式（即：藍(lán)牙中僅有兩點(diǎn)）或一點(diǎn)多址連接方式。在一點(diǎn)多址連接方式中，信道是分在幾個藍(lán)牙單元中。分在同一信道中的兩個或兩個以上的單元形成一個微網(wǎng)（ Piconet）。,Page 14,藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,2）微網(wǎng)與擴(kuò)散網(wǎng) 1臺主設(shè)備和1臺以上從設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為微網(wǎng)（皮克網(wǎng)）（Piconet）。一個藍(lán)

13、牙單元作為微網(wǎng)的主單元，其余的可作為從單元看待。在一個微網(wǎng)中最多可有七個活動從單元。另外，更多的從單元被鎖定在休眠狀態(tài)中。這些處于休眠狀態(tài)的從單元在該信道中不能被激活，但對主單元來講它們?nèi)杂芍鲉卧健o論對激活或休眠狀態(tài)來講，信道訪問都由主單元控制。,a）單個從設(shè)備構(gòu)成的微網(wǎng)(點(diǎn)對點(diǎn))；b）多個從設(shè)備構(gòu)成的微網(wǎng)（點(diǎn)對多點(diǎn)）；c）多個微網(wǎng)構(gòu)成的擴(kuò)散網(wǎng),Page 15,藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,具有重疊復(fù)蓋域的微網(wǎng)之間存在設(shè)備間的通信，形成一個擴(kuò)散網(wǎng)絡(luò)（ Scatternet）結(jié)構(gòu)。每個微網(wǎng)只能具有一個單獨(dú)主單元，然而從單元可分享基于時(shí)分多址的不同微網(wǎng)。另外，在一個微網(wǎng)中主單元可視為另一個微網(wǎng)的從單元。且

14、各微網(wǎng)間不再是以時(shí)間或頻率同步，各微網(wǎng)有自己的跳頻信道。,藍(lán)牙擴(kuò)散網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖,Page 16,網(wǎng)絡(luò)連接的構(gòu)成,對等網(wǎng)絡(luò)Ad-hoc 藍(lán)牙設(shè)備在規(guī)定的范圍內(nèi)和規(guī)定的數(shù)量限制下，可以自動建立相互之間的聯(lián)系，而不需要一個接入點(diǎn)或者服務(wù)器，由于這種網(wǎng)絡(luò)是由某些藍(lán)牙設(shè)備臨時(shí)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，所以Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)又稱臨時(shí)網(wǎng)。由于網(wǎng)絡(luò)中的每臺設(shè)備在物理上都是完全相同的，因此又稱為對等網(wǎng)。,Page 17,網(wǎng)絡(luò)連接的建立,藍(lán)牙系統(tǒng)有三種主要狀態(tài)：待機(jī)狀態(tài)，連接狀態(tài)和節(jié)能狀態(tài)。從待機(jī)狀態(tài)向連接狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程中，有7個子狀態(tài)：尋呼、尋呼掃描、查詢、查詢掃描、主響應(yīng)、從相應(yīng)、查詢相應(yīng)。,Page 18,藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用,

15、電子付帳系統(tǒng)，賓館接待處的電子登記服務(wù)等。,家庭和辦公室自動化、家庭娛樂、電子商務(wù)、工業(yè)控制、智能化建筑物等。,數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。,無線鍵盤、鼠標(biāo)等。,以便攜式計(jì)算機(jī)和掌上計(jì)算機(jī) 為代表。,各種 電話系統(tǒng),藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用,數(shù)字手機(jī)、家庭及辦公室電話、 小型PBX等電話系統(tǒng)等。,無線電纜,無線辦公包,數(shù)字 電子設(shè)備,電子商務(wù),辦公自動化 家庭娛樂等,Page 19,藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用,Page 20,藍(lán)牙測試重點(diǎn),基礎(chǔ)知識 進(jìn)行手機(jī)藍(lán)牙功能測試的大致過程：開啟手機(jī)藍(lán)牙功能搜索藍(lán)牙設(shè)備/被動搜索主動認(rèn)證/被動認(rèn)證藍(lán)牙各個功能測試關(guān)掉手機(jī)藍(lán)牙。 手機(jī)與藍(lán)牙設(shè)備的認(rèn)證:主動認(rèn)證和被動認(rèn)證，即發(fā)起配

16、對請求和接受配對請求。 當(dāng)手機(jī)處于藍(lán)牙開啟的狀態(tài)時(shí)，可以進(jìn)行藍(lán)牙設(shè)備搜索，搜索到的設(shè)備會顯示在列表中。測試者可以選擇自己需要進(jìn)行對抗測試的設(shè)備，藍(lán)牙設(shè)備可以是小巧的耳機(jī),也可以是手機(jī)或者其他藍(lán)牙設(shè)備。 手機(jī)與藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行認(rèn)證操作時(shí)，一般設(shè)備的匹配密碼都是四個零，有個別的耳機(jī)會有區(qū)別。當(dāng)耳機(jī)匹配密碼為四個零時(shí)，手機(jī)與其建立連接無需認(rèn)證，直接配對即可。 當(dāng)手機(jī)藍(lán)牙開啟并處于被搜索的狀態(tài)，且手機(jī)設(shè)定為“一直可見”的話，其它藍(lán)牙設(shè)備可以來找尋手機(jī)，這種方式就屬于被動認(rèn)證。主動發(fā)起搜索，搜索其他藍(lán)牙設(shè)備的過程為主動認(rèn)證。,Page 21,藍(lán)牙測試重點(diǎn),測試重點(diǎn)1： HF（Handsfree）-免提功能

17、首先手機(jī)藍(lán)牙打開，并搜索設(shè)備，然后進(jìn)行認(rèn)證、連接。連接也分兩種主動連接和被動連接。通過藍(lán)牙耳機(jī)可以進(jìn)行接聽電話、掛斷電話、撥打電話的操作，斷開連接等。 測試來電:手機(jī)和耳機(jī)均可進(jìn)行接聽，拒絕操作，考慮來電話時(shí)藍(lán)牙耳機(jī)是否有聲音及被對方掛斷時(shí)藍(lán)牙耳機(jī)的反應(yīng)。 測試呼出電話：手機(jī)和耳機(jī)（只能撥打最近的一個電話）均可進(jìn)行撥出和取消操作，藍(lán)牙耳機(jī)還有語音撥號功能；在通話過程中，可以進(jìn)行電話和耳機(jī)的聲音切換、保持和返回切換。 掛斷電話：可以通過手機(jī)、藍(lán)牙耳機(jī)或者對方掛斷，可以在正常通話時(shí)掛斷或者在保持狀態(tài)是掛斷。 斷開服務(wù)連接：可以通過手機(jī)主動斷開，也可以通過關(guān)掉耳機(jī)電源斷開連接。,Page 22,藍(lán)牙

18、測試重點(diǎn),測試重點(diǎn)2： HS(Headset) 測試方法與HF類似。主要差別如下: 在認(rèn)證時(shí)只能從手機(jī)方認(rèn)證。 不能拒絕來電。 通話時(shí)聲音切換只能單方向切換。 從手機(jī)切換到耳機(jī)只能由手機(jī)方操作。 從耳機(jī)切換到手機(jī)只能由耳機(jī)方操作。,Page 23,藍(lán)牙測試重點(diǎn),測試重點(diǎn)3： OPP-對象推操作功能 OPP(Object Push Profile)，即對象推操作功能，主要是手機(jī)與手機(jī)或者手機(jī)與電腦之間通過藍(lán)牙進(jìn)行的文件操作。接收文件類型有電話本，備忘錄，日程表等文本類，還有錄像，聲音，圖片，音樂等多媒體類。測試重點(diǎn)如下： 在接受操作中可進(jìn)行取消操作。 還可以做反方向的操作，發(fā)以上類型的文件給對抗的手機(jī)，并進(jìn)行中斷操作。 改變文件的大小來看傳輸情況。 考慮傳輸速度、或者在傳輸?shù)倪^程中進(jìn)行中斷操作等,Page 24,藍(lán)牙測試重點(diǎn),測試重點(diǎn)4: FTP -文件傳輸功能 手機(jī)與手機(jī)或者手機(jī)與電腦之間通過藍(lán)牙進(jìn)行的文件傳輸操作。此功能只在對抗機(jī)端進(jìn)行操作，要測試的手機(jī)只是在接受狀態(tài)，在必要的時(shí)候按“確