藍牙技術(總概)

Bluetooth 歷史

“Bluetooth”這個名稱來源於公元 10 世紀丹麥國王 Harald Blatand - 英譯爲 Harold Bluetooth。在行業協會籌備階段,需要一個極具有表現力的名字來命名這項高新技術。通過對歐洲歷史及對這一無線技術未來發展的一夜的討論,好些人 認爲以國王 Blatand 的名號來命名此技術再恰當不過。國王 Blatand 統一了戰爭紛擾的各個派系,其版圖包括今天的挪威、瑞典和丹麥- 正如 Bluetooth 技術能在計算、手機和汽車市場等各行業中協作通用一樣。名字於是就這麼定下來了。

在丹麥的 Jelling 城,在教堂墓地裏立着一塊紀念碑,這塊紀念碑就是爲了紀念 Blatand 國王和他的父親—丹麥的第一個國王“老果姆” (Gorm the Old) —的功績而立的。有趣的是,這塊特別的石頭在 Harald 與自已的兒子 Sven Forkbeard 進行了一場小規模的國家政權爭奪戰後就遺失了,近 600 年裏沒有人見過這塊石頭。Sven 贏得了戰爭(並且把他父親流放了),因爲這塊刻着古代北歐文字的石頭是 Harald 的榮耀,所以 Sven 埋葬了它。多年以後,一個農民在自已的農場中驚奇地發現了一個大土堆,並在其中發現了這塊石頭。

這個徽標最初是在行業協會宣佈成立的時候由一家斯堪的納維亞公司設計的。徽標保留了它名字的傳統特色,包含了古北歐字母“H”,看上去非常類似一個星號和一個“B”。在徽標上仔細看兩者都能看到。

從 Bluetooth 技術創立之初至今,Bluetooth SIG 及其成員公司已取得了許多里程碑式的成就。閱讀下文,瞭解 Bluetooth 無線技術從創立之初成長爲當今成功的一項全球標準,都經歷了哪些跨越之舉。

  • 1998 年,特別興趣小組 (SIG) 成立,並且官方採用了“Bluetooth”這個項目名稱作爲該技術的名稱。
  • 1999 年,Bluetooth 1.0 版規格發佈
    Bluetooth 在 Comdex(計算機分銷商展覽會)上獲得“展覽會最佳技術獎”(Best of Show Technology Award)
  • 2000 年,第一款 Bluetooth 消費類產品上市 - 愛立信公司的 Bluetooth 耳機和電話適配器
  • 2001 年,Bluetooth SIG, Inc. 作爲一傢俬有行業協會成立
  • 2002 年,Bluetooth 無線技術擁有了 500 件合格認證產品,由此樹立了一個新的里程碑
  • 2003 年,Bluetooth SIG 採用 Bluetooth 核心規格 1.2 版;Bluetooth 產品的周出貨量超過一百萬件
  • 2004 年,Bluetooth SIG 採用 Bluetooth 核心規格 2.0 版 + 增強的數據率 
    Bluetooth 技術基站設備的安裝數量超過 2.5 億件
    Bluetooth 產品的周出貨量超過三百萬件
    Bluetooth SIG 迎來其第 3000 個成員
  • 2005 年,Bluetooth SIG 和 UWB 公佈了合作意向
    Bluetooth 產品的出貨量飆升至每週 5 百萬個芯片集
    Bluetooth SIG 迎來其第 4000 個成員
    Bluetooth SIG 將總部設於西雅圖(美國華盛頓州),並在歐洲(瑞典馬爾默)和亞太地區(香港)設立了分部辦公室。所有這三個辦公室都鄰近該地區的 Bluetooth SIG 成員。

Bluetooth 基本信息

Bluetooth 無線技術是一種短距離通信技術,旨在取代電纜來連接便攜式和/或固定設備,並保證高度安全性。Bluetooth 技術的主要特點在於功能強大、耗電量低、成本低廉。Bluetooth 規格爲廣泛範圍的設備定義了統一的結構,以便於彼此之間進行連接和通信。

Bluetooth 技術已獲得了全球認可,世界各地的 Bluetooth 設備都可以與其鄰近的 Bluetooth 設備連接。Bluetooth 電子設備可以通過短距離的即時網絡(稱爲微微網)進行無線連接和通信。每個設備最多可以在微微網中同時與七個其它設備進行通信。每個設備還可以同時屬於多個微微網。當 Bluetooth 設備進入然後離開無線電鄰近區域時,微微網可在此期間自動動態建立。

Bluetooth 無線技術的基本優勢在於它可以同時處理數據和語音傳輸。這使得用戶可以享受各種創新解決方案,如免提耳機接聽語音電話,打印和傳真功能、同步 PDA、膝上型計算機和手機應用程序,等等。

核心規格版本

  • 版本 2.0 + 增強數據率 (EDR),2004 年 11 月正式採用
  • 版本 1.2,2003 年 11 月正式採用 

規格構成
與其它無線標準不同,Bluetooth 無線規格爲產品開發商提供了鏈路層和應用層定義,可以支持數據和語音應用

頻譜
Bluetooth 技術運行於不需申請許可證的工業、科技和醫學 (ISM) 的 2.4 至 2.485 GHz 波段,使用擴頻跳頻全雙工信號,額定速率爲 1600 跳/秒。2.4 GHz ISM 波段在大多數國家都可用,且不需申請許可證。

干擾
Bluetooth 技術的適應跳頻 (AFH) 功能設計用於降低共享 2.4 GHz 頻譜的無線技術之間的干擾。AFH 可以利用可用頻率在該頻譜內運行。這可以通過檢測此頻譜內的其它設備並避免使用它們使用的頻率來實現。此適應跳頻可以實現在頻譜內更加有效地傳輸,即使 Bluetooth 技術與其它技術配合使用,仍會爲用戶提供更高的性能表現。信號以 1 MHz 爲間隔在 79 個頻率間跳躍,從而保證了高度的抗干擾性

範圍
操作範圍視設備類別而定:

  • 3 類無線電 – 最大範圍可達 1 米或 3 英尺
  • 2 類無線電 – 通常用於移動設備 – 擁有 10 米或 30 英尺的作用範圍
  • 1 類無線電 – 主要用於工業應用案例 – 擁有 100 米或 300 英尺的作用範圍

功率
最常用的 2 類無線電使用 2.5 mW 的功率。Bluetooth 技術功耗極低。這一點通過在規格中允許無線設備不活動時關閉無線電而得到加強。

數據率
版本 1.2 支持 1 Mbps;版本 2.0 + EDR 最多支持 3 Mbps

Bluetooth 技術優勢

爲什麼選擇 Bluetooth 無線技術?
Bluetooth 無線技術是在兩個設備間進行無線短距離通信的最簡單、最便捷的方法。它廣泛應用於世界各地,可以無線連接手機、便攜式計算機、汽車、立體聲耳機、MP3 播放器等多種設備。由於有了“配置文件”這一獨特概念,Bluetooth 產品不再需要安裝驅動程序軟件。此技術現已推出第四版規格,並在保持其固有優勢的基礎上繼續發展 — 小型化無線電、低功率、低成本、內置安全性、穩固、易於使用並具有即時聯網功能。Bluetooth 無線技術是現在市場上唯一得到認可的主導短距離無線技術,2005 年底,其周出貨量已超過五百萬件,已安裝基站數超過 5 億個。

全球可用
Bluetooth 無線技術規格供我們全球的成員公司免費使用。許多行業的製造商都積極地在其產品中實施此技術,以減少使用零亂的電線,實現無縫連接、流傳輸立體聲,傳輸數據或進行語音通信。Bluetooth 技術在 2.4 GHz波段運行,該波段是一種無需申請許可證的工業、科技、醫學 (ISM) 無線電波段。正因如此,使用 Bluetooth 技術不需要支付任何費用。但您必須向手機提供商註冊使用 GSM 或 CDMA,除了設備費用外,您不需要爲使用Bluetooth 技術再支付任何費用。

設備範圍
Bluetooth 技術得到了空前廣泛的應用,集成該技術的產品從手機、汽車到醫療設備,使用該技術的用戶從消費者、工業市場到企業等等,不一而足。低功耗,小體積以及低成本的芯片解決方案使得 Bluetooth 技術甚至可以應用於極微小的設備中。請在 Bluetooth 產品目錄和組件產品列表中查看我們的成員提供的各類產品大全。

易於使用
Bluetooth 技術是一項即時技術,它不要求固定的基礎設施,且易於安裝和設置。您不需要電纜即可實現連接。新用戶使用亦不費力 – 您只需擁有 Bluetooth 品牌產品,檢查可用的配置文件,將其連接至使用同一配置文件的另一 Bluetooth 設備即可。後續的 PIN 碼流程就如同您在 ATM 機器上操作一樣簡單。外出時,您可以隨身帶上您的個人局域網 (PAN),甚至可以與其它網絡連接。

全球通用的規格
Bluetooth 無線技術是當今市場上支持範圍最廣泛,功能最豐富且安全的無線標準。全球範圍內的資格認證程序可以測試成員的產品是否符合標準。自 1999 年發佈 Bluetooth 規格以來,總共有超過 4000 家公司成爲Bluetooth 特別興趣小組 (SIG) 的成員。同時,市場上 Bluetooth 產品的數量也成倍的迅速增長。產品數量已連續四年成倍增長,安裝的基站數量在 2005 年底也可能達到 5 億個。

安全連接
從一開始,Bluetooth 技術的設計中就融入了安全理念。由於它在開放的 2.4 GHz ISM 波段上全球通用,因此一開始就構建入了穩固的特性。通過適應跳頻 (AFH),信號不斷“跳躍”,從而限制了來自其它信號的干擾。另外,Bluetooth 技術還內置有安全全特性,如 128 位加密和 PIN 碼驗證。Bluetooth 產品使用它們第一次連接時的 PIN 碼識別彼此。連接後,便始終保持安全連接狀態。 

Bluetooth 技術的工作原理

Bluetooth 無線技術是一種短距離通信系統,旨在取代連接便攜設備和/或固定電子設備的纜線。Bluetooth 無線技術的主要特點在於功能強大、耗電量低、成本低廉。核心規格的許多功能均爲可選功能,以實現產品多樣性。

Bluetooth 核心系統包括射頻收發器、基帶及協議堆棧。該系統可以提供設備連接服務,並支持在這些設備之間交換各種類別的數據。

操作概覽
Bluetooth 射頻(物理層)在無需申請許可證的 2.4GHz ISM 波段運行。系統採用了跳頻收發器來防止干擾和衰落,並提供多個 FHSS(跳頻擴頻)載波。射頻操作採用了成形的二進制頻率調製,降低了收發器複雜性。符率爲每秒 1 兆符 (Msps),支持每秒 1 兆位 (Mbps) 的比特率;對於增強的數據率,可支持 2 或 3Mb/s 的總空氣比特率。這些模式分別稱爲“基本速率”和“增強數據率”。

在一般操作情況下,同步至共用時鐘及跳頻圖的一組設備將共享一個物理無線電信道。提供同步基準的設備稱爲主設備。所有其它設備稱爲從設備。以此方式同步的一組設備形成了一個微微網 (piconet)。這就是 Bluetooth 無線技術通信的基本形式。

微微網中的設備使用特定跳頻圖,該圖由 Bluetooth 規格地址中的特定字段和主設備時鐘依據特定算法來確定。基本跳頻圖是對 ISM 波段中的 79 個頻率進行僞隨機排序。跳頻圖可以調整以排除干擾設備使用的一部分頻率。自適應跳頻技術改善了 Bluetooth 技術與靜態(非跳頻)ISM 系統的共存狀態(當兩者共存時)。

物理信道被複分爲稱作時隙的時間單位。數據以時隙中數據包的形式在啓用 Bluetooth 的設備之間傳送。如果條件允許,可以將多個連續時隙分配給一個數據包。跳頻發生在傳輸或接收數據包時。Bluetooth 技術通過使用時分雙工 (TDD) 方案提供全雙工傳輸效果。

物理信道上方有一個鏈路、信道及相關控制協議層。物理信道以上的信道及鏈路層級爲物理信道、物理鏈路、邏輯傳輸、邏輯鏈路及 L2CAP 信道。

在物理信道內,任意兩個傳輸設備之間可以形成物理鏈路,並且可雙向傳輸數據包。在微微網物理信道中,對哪些設備可以形成物理鏈路有一些限制。每個從設備和主設備間有一個物理鏈路。微微網中的從設備之間不會直接形成物理鏈路。

物理鏈路可作爲一個或多個邏輯鏈路的傳輸層,支持單播同步、異步和等時通信量及廣播通信量。邏輯鏈路上的通信量可通過佔有資源管理器中的調度功能分配的時隙分化到物理鏈路上。

除用戶數據外,邏輯鏈路還負載了基帶和物理層的控制協議。即鏈路管理協議 (LMP)。微微網中的活動設備具有默認的面向異步連接的邏輯傳輸,用於傳輸 LMP 協議信令。由於歷史原因,這被稱作爲 ACL 邏輯傳輸。每次有設備加入微微網時都會創建默認的 ACL 邏輯傳輸。可在需要時創建附加邏輯傳輸以傳輸同步數據流。

鏈路管理功能採用 LMP 控制微微網中的設備的操作,並提供服務來管理架構中的較低層(無線電層和基帶層)。LMP 協議只可以負載在默認的 ACL 邏輯傳輸及默認的廣播邏輯傳輸上。

在基帶層以上,L2CAP 層爲應用和服務提供了基於信道的提取。它可以執行應用數據的分割和重組,並通過一個共享邏輯鏈路執行多個信道的複用或解複用。L2CAP 有一個協議控制信道,負載於默認的 ACL 邏輯傳輸中。提交至 L2CAP 協議的應用數據可以負載於支持 L2CAP 協議的任意邏輯鏈路上。

架構 - 核心系統

Bluetooth 核心系統覆蓋 4 個最低層及其關聯協議(後者由 Bluetooth 規格定義)以及一個通用服務層協議—服務發現協議 (SDP),所有的配置文件要求則由通用訪問配置文件 (GAP) 指定。完整的 Bluetooth 應用要求多項附加服務和較高層協議,這些在 Bluetooth 規格中定義。

最低的 3 層有時被歸爲一個子系統,稱爲 Bluetooth 控制器。這是一種常見的實施方式,在 Bluetooth 控制器和Bluetooth 系統其餘部分(包括 L2CAP、服務層以及被稱爲 Bluetooth 主機的較高層)之間有標準的物理通信接口。雖然此接口是可選的,但架構的設計使它自有存在的意義和特性。Bluetooth 規格通過定義對等層之間交換的協議消息,實現在啓用 Bluetooth 的獨立系統之間的互操作性,並通過定義 Bluetooth 控制器和 Bluetooth 主機之間的常用接口,實現在獨立 Bluetooth 子系統之間的互操作性。

後文描述了若干功能塊以及這些功能塊之間的服務和數據路徑。圖表中顯示的功能塊提供大量信息;通常Bluetooth 規格不定義有關實施的詳細信息,除非該實施是實現互操作性所必需的。

規格對所有設備間操作定義了標準交互方式,Bluetooth 設備根據 Bluetooth 規格交換協議信令。Bluetooth 核心系統協議包括射頻 (RF) 協議、鏈路控制 (LC) 協議、鏈路管理器 (LM) 協議和邏輯鏈路控制和適配協議(L2CAP),Bluetooth 規格後續部分對所有這些協議進行了完整的定義。另外,服務發現協議 (SDP) 是所有Bluetooth 應用必備的服務層協議。

Bluetooth 核心系統通過多個服務接入點(見圖中的橢圓部分)提供服務。這些服務由控制 Bluetooth 核心系統的基礎服務原語組成。服務可分爲 3 種類型。即:用於修改 Bluetooth 設備行爲和模式的設備控制服務,用於創建、修改和釋放通信載體(信道和鏈路)的傳輸控制服務,以及通過通信載體提交傳輸數據的數據服務。通常前兩項服務被視爲控制平面 (C-plane) 類,最後一項則屬於用戶平面 (U-plane) 類。

至 Bluetooth 控制器子系統的服務接口的定義將 Bluetooth 控制器視爲標準組成部分。在這種配置中,Bluetooth 控制器操作最低的三層,而 L2CAP 層與其它 Bluetooth 應用則包含在主機系統中。這一標準接口被稱爲主機到控制器接口 (HCI)。可選擇是否實施此標準服務接口。

由於 Bluetooth 架構是在獨立的主機和控制器可通過 HCI 進行通信這一前提下定義的,定義過程採用了若干假設。不妨假設:與主機相比,Bluetooth 控制器只具有有限的數據緩衝能力。因此,L2CAP 層在將 L2CAP PDU提交到控制器以便再傳輸到對等設備時應執行一些簡單的資源管理。這包括將 L2CAP SDU 分段成更便於管理的PDU,然後再將 PDU 分段成大小適合控制器緩衝區的起始和延續數據包;以及管理控制器緩衝區的使用,以便確保具有服務質量 (QoS) 承諾的信道的可用性。

基帶層提供 Bluetooth 技術的基礎 ARQ 協議。L2CAP 層可選擇性地提供深入錯誤檢測和指向 L2CAP PDU 的重新傳輸。對於要求儘量避免用戶數據中存在未檢測到的錯誤的應用,建議使用此功能。L2CAP 的另一可選功能是基於視窗的流控制功能,該功能可用於管理接收設備中的緩衝區分配。這兩項可選功能都將提高 QoS 在特定應用中的性能。

儘管對於在一個系統中組合各層的嵌入式 Bluetooth 技術實施來說,這些假設並不是必備條件,但一般架構和QoS 模型都是基於這些假設定義的,並以之作爲實際的最低通用標準。

對 Bluetooth 核心系統實施進行自動化符合性測試是必須的。要做到這一點,可允許測試人員通過 Bluetooth 系統通用的射頻接口和進行符合性測試才需要的測試控制接口 (TCI) 來控制實施。

測試人員使用通過射頻接口與被測實施 (IUT) 進行的交換來確保對遠程設備發出的請求作出正確迴應。測試人員通過 TCI 控制 IUT,以便讓 IUT 通過射頻接口發起交換,這樣就能驗證這些交換的符合性。

對於每一架構層和協議測試,TCI 所使用的命令集(服務接口)是不同的。HCI 命令集的子集將作爲 Bluetooth控制器子系統的每一層和每一個協議的 TCI 服務接口。L2CAP 層和協議使用獨立的服務接口測試。由於Bluetooth 核心規格中沒有定義 L2CAP 服務接口,該接口在 TCI 規格中單獨定義。只有在進行符合性測試時纔要求實施 L2CAP 服務接口。

核心架構塊

信道管理器

信 道管理器負責創建、管理和破壞用於服務協議和應用數據流傳輸的 L2CAP 信道。信道管理器通過 L2CAP 協議與遠程(對等)設備上的信道管理器交互,以創建這些 L2CAP 信道並將它們的端點連接到對應的實體。信道管理器與本地鏈路管理器交互來創建新的邏輯鏈路(如有此需要)和配置這些鏈路,以提供被傳輸數據類型要求的 QoS。

L2CAP 資源管理器

L2CAP 資源管理器塊負責管理髮送至基帶的 PDU 片段的提交順序以及信道間的相關調度,以確保不會因爲Bluetooth 控制器資源耗盡而導致帶有 QoS 承諾的 L2CAP 信道對物理信道的訪問被拒絕。這是必須的,因爲架構模型不會假設 Bluetooth 控制器擁有無限大緩衝,也不會假設 HCI 是具有無限大帶寬的管道。

L2CAP 資源管理器也可以執行通信量符合性管制功能,以確保這些應用在它們協商好的 QoS 設置的限制範圍內提交 L2CAP SDU。一般的 Bluetooth 數據傳輸模型會假設每項應用都符合相關要求,而不會定義某項具體實施應如何處理此類問題。

設備管理器

設備管理器是基帶的功能塊,用於控制啓用 Bluetooth 的設備的一般行爲。它負責 Bluetooth 系統所有與數據傳輸無直接關係的操作,例如查詢附近是否有其它啓用 Bluetooth 的設備,連接到其它啓用 Bluetooth 的設備,或使本地啓用 Bluetooth 的設備可被其它設備發現或連接。

設備管理器請求從基帶資源控制器訪問傳輸媒體,以執行它的功能。

設備管理器還控制多個 HCI 命令指示的本地設備行爲,例如管理設備本地名稱、任何已存儲的鏈路密鑰和其它功能。

鏈路管理器

鏈路管理器負責創建、修改和釋放邏輯鏈路(以及與這些鏈路關聯的邏輯傳輸,如有需要),還可以更新與設備之間的物理鏈路有關的參數。鏈路管理器通過使用鏈路管理協議 (LMP) 與遠程 Bluetooth 設備通信來實現此功能。

LMP 可以根據需要在設備之間創建新邏輯鏈路和邏輯傳輸,並進行對鏈路和傳輸特性的總體控制,例如啓用邏輯傳輸加密、調節物理鏈路上的傳輸功率或調整邏輯鏈路的 QoS 設置。

基帶資源管理器

基帶資源管理器負責對無線媒介的所有訪問。它主要有兩項功能。它的核心是一個調度程序,用於將物理信道上的時間授予所有已協商達成訪問協定的實體。另一個主要功能是與這些實體協商訪問協定。訪問協定實際上是一項承諾,提供必要的特定 QoS,以爲用戶應用提供期望性能。

訪問協定和調度功能必須考慮所有需要使用 Bluetooth 無線電的行爲。例如,這包括已連接設備之間通過邏輯鏈路和邏輯傳輸進行正常數據交換,以及使用無線電媒介實現查詢、建立連接、變爲可發現或可連接、或者在使用AFH 模式過程中從未使用的載波中獲取讀數。

在 某些情況下,邏輯鏈路調度會導致從先前使用的物理信道更換爲另一物理信道。這可能是因爲涉及到散射網、定期查詢功能或尋呼掃描等。如果物理信道未按時隙對 齊,則資源管理器還會考慮原物理信道上的時隙和新物理信道上的時隙之間的重新對齊時間。某些情況會自動對齊時隙,這是因爲兩個物理信道使用相同的設備時鐘 作爲參考。

鏈路控制器

鏈路控制器負責 Bluetooth 數據包與數據淨荷及物理信道、邏輯傳輸和邏輯鏈路相關參數的編碼和解碼操作。

鏈路控制器發出鏈路控制協議信令(與資源管理器的調度功能緊密結合),用於傳達流控制及確認和重新傳輸請求信號。對這些信號進行翻譯是與基帶數據包相關聯邏輯傳輸的特徵。鏈路控制信令的翻譯和控制通常與資源管理器的調度程序相關聯。

射頻

射頻塊負責在物理信道上傳輸和接收數據包。基帶和射頻塊之間的控制通道讓基帶功能塊可以控制射頻功能塊的時間和頻率載波。射頻塊可將物理信道和基帶上傳輸的數據流轉換成所需格式。

架構 - 數據傳輸

Bluetooth 數據傳輸系統採用分層架構。此 Bluetooth 系統說明描述了 Bluetooth 核心傳輸層以上各層,包括L2CAP 信道。所有 Bluetooth 運作模式都依據相同的通用傳輸架構。


出於效率和遺留原因,Bluetooth 傳輸架構包括一個細分邏輯層,用於區別邏輯鏈路和邏輯傳輸。此細分規定了在兩個或多個設備間提供獨立傳輸的邏輯鏈路的一般常用概念。邏輯傳輸子層說明部分邏輯鏈路類型主要出於遺留行爲的原因而形成的相互依賴性。

Bluetooth 1.1 規格將 ACL 和 SCO 作爲物理鏈路進行了描述。而增加了擴展的 SCO (eSCO) 後以及考慮到未來擴展,最好將它們視爲邏輯傳輸類型,以便更精確地概述其目的。但是,由於它們共享使用資源,如 LT_ADDR和確認/重複請求 (ARQ) 機制,它們並不像期望的那樣獨立。因此,架構無法通過單一的傳輸層表現這些邏輯傳輸。其它邏輯傳輸層對闡明此行爲起到了一定的作用。

核心通信量載體 
Bluetooth 核心系統提供若干標準通信量載體來傳輸服務協議和應用數據。

邏輯鏈路使用相關邏輯傳輸和表示傳輸數據類型的後綴命名:C 表示承載 LMP 消息的控制鏈路,U 表示承載用戶數據 (L2CAP PDU) 的 L2CAP 鏈路,S 表示承載無格式同步或等時數據的流鏈路。通常,只要不會造成指代不明,邏輯鏈路的後綴將被刪除,因此,對默認 ACL 邏輯傳輸的引用在討論 LMP 協議時表示 ACL-C 邏輯鏈路,在討論 L2CAP 層時則表示 ACL-U 邏輯鏈路。

應用通信類型到 Bluetooth 核心通信量載體的映射基於通信量特徵與載體特徵的匹配。建議使用這些映射,因爲它們是相關特徵數據的最普通但最有效的傳輸方法。

Bluetooth 核心系統的應用或實施可以選擇使用不同的通信量載體或不同的映射以獲得類似結果。例如,在一個只有一個從設備的微微網中,主設備可能選擇通過 ACL-U 邏輯鏈路傳輸 L2CAP 廣播,而不是通過 ASB-U 或 PSB-U 邏輯鏈路。如果物理信道質量不是太差,這可能在帶寬方面會更有效率優勢。只有在能保持應用通信量類型特徵的情況下,才能使用備選傳輸路徑。

應用通信量類型可用於對提交至 Bluetooth 核心系統的數據類型進行歸類。如果介入流程修改了數據通信量類型,則提交至 Bluetooth 核心系統的數據通信量類型可能和原始類型不一致。例如,視頻數據是以恆定速率生成的,但中間編碼程序可能將此更改爲可變速率,如通過 MPEG4 解碼程序。但 Bluetooth 核心系統只對已提交數據的特徵感興趣。

幀化數據通信量

L2CAP 層服務對異步和等時用戶數據提供按幀傳輸功能。應用程序以各種大小的幀爲單位(最大可達信道協商最大值)將數據提交至此服務,然後,這些幀又被以同樣的形式傳送至遠程設備上的相關應用程序。應用程序不必在數據中插入其它幀信息,除非確有必要。(這些幀對 Bluetooth 核心系統可見。)

可以創建以連接爲目的的 L2CAP 信道以在兩個 Bluetooth 設備間傳輸單播(點到點)數據。無連接 L2CAP 信道用於播送數據。在微微網拓撲中,主設備永遠是廣播數據的來源,從設備永遠是接收方。廣播 L2CAP 信道的通信量爲單向傳輸。單播 L2CAP 信道既可以是單向傳輸,也可以是雙向傳輸。

L2CAP 信道關聯了一個 QoS 設置,後者定義數據幀傳輸的約束條件。這些 QoS 設置可用於指明下列情況,例如,數據爲等時類型,因此在有限的使用期限後將無效;數據應在指定期限內傳輸;數據是可靠安全的,不管用多少時間,都會成功傳輸而不會發生錯誤。

L2CAP 信道管理器負責依據適當的基帶邏輯鏈路安排傳輸 theL2CAP 信道數據幀,有可能會將其在具有其它具類似特徵的 L2CAP 信道的基帶邏輯鏈路上進行鏈路複用傳送。

非幀化數據通信量

如果應用程序不要求按幀傳輸數據(可能因爲包含流幀,或者數據爲純流形式),則可以避免使用 L2CAP 信道而直接使用基帶邏輯鏈路。

Bluetooth 核心系統支持使用 SCO-S 或 eSCO-S 邏輯鏈路直接傳輸等時且速度恆定(預幀化數據的比特率或幀率)的應用數據。這些邏輯鏈路保留了物理信道帶寬,並提供根據微微網時鐘而鎖定的恆速傳輸。數據 在固定間隔以固定大小的數據包(這些參數在建立信道期間協商好)形式傳輸。eSCO 鏈路通過在錯誤情況下使用限制轉播,提供了多種比特率選擇及高度的可靠性。eSCO 支持增強數據速率操作,但 SCO 邏輯傳輸不支持。SCO 和eSCO 邏輯傳輸在 Bluetooth 核心系統中不支持複用邏輯鏈路或深入分層。如果提交的流是或像是恆速流,應用程序可以選擇在提交的 SCO/eSCO 流內將流細分爲多層。

應用程序可以從基帶的可用邏輯鏈路中選擇最適當的類型,創建並配置鏈路以傳輸數據流,並在完成後釋放。(應用程序通常還會使用以幀爲單位的 L2CAP 單播信道將控制平面 (C-plane) 信息傳輸給遠程設備上的對等應用程序。)

如果應用程序數據爲等時變速類型,則僅可通過 L2CAP 單播信道承載,並因此被視爲以幀爲單位的數據。

通信量載體的可靠性

Bluetooth 技術是一種無線通信系統。在不好的射頻環境中,此係統應被視爲內在不可靠。爲抵消此劣勢,系統在每層都提供了不同級別的保護。基帶包頭採用前向糾錯 (FEC) 編碼支持接收方進行錯誤糾正,並採用頭部錯誤檢驗 (HEC) 檢測糾正後是否還有遺留錯誤。某些基帶數據包類型包括適用於淨荷的 FEC。此外,一些基帶數據包類型還包括循環冗餘錯誤檢查 (CRC)。

在 ACL 邏輯傳輸上,錯誤檢測算法的結果被用來推動簡單的 ARQ 協議。這可以重新傳輸未通過接收方錯誤檢測算法的數據包,增強了可靠性。此方案還可以修改,如果數據包的使用期限已過,則放棄發送方未成功傳輸的數據包, 以支持延遲敏感型數據包。eSCO 鏈路使用此方案的修訂版,允許有限數量的重新傳輸,增強了可靠性。

此 ARQ 方案的可靠性與 HEC 及 CRC 代碼檢測錯誤的能力一樣,並不是完全值得信賴。在多數情況下這足夠可靠,但對於較長的數據包類型,發生檢測不出的錯誤的可能性太大,難以支持普通應用,尤其是傳輸大量數據的應用。

L2CAP 層提供有附加錯誤控制級別,旨在檢測偶爾在基帶層中未檢測到的錯誤,並請求重新傳輸受影響數據。這就保證了普通 Bluetooth 應用所必須的可靠性。

廣播鏈路不具有反饋路由,無法使用 ARQ 方案(儘管接收方仍可以檢測收到的數據包中的錯誤)。但它會多次傳輸每個數據包,以期接收方至少能成功收到其中一份。儘管如此,還是不能保證對方能成功接收,因此這些鏈路被視爲不可靠。

總而言之,如果鏈路或信道表現可靠,則說明接收方可以檢測收到的數據包中的錯誤,並請求重新傳輸直到排除錯誤。由於使用的錯誤檢測系統的原因,仍可 能有一些殘留(未檢測到)錯誤保留在收到的數據中。對於L2CAP 信道,這種風險等級與其它通信系統不相上下,但對於邏輯鏈路而言,殘留錯誤等級則偏高。

發送方可能從傳輸隊列中刪除數據包,因此接收方無法接收序列中的所有數據包。如果發生此種情況,L2CAP 層將負責檢測丟失的數據包。

在不可靠的鏈路上,接收方可以檢測所接收數據中的錯誤,但無法請求重新傳輸。接收方傳遞的數據包可能沒有錯誤,但並不能保證接收到序列中的所有數據包。因此,從根本上來說,應將鏈路視爲不可靠。對這些鏈路應當限制使用,且在使用時通常應視高層數據有效時的連續重複性而定。

流鏈路的可靠性特徵介於可靠和不可靠鏈路之間,具體視其當前的運行條件而定。

傳輸架構實體

Bluetooth 通用數據包結構

通用數據包結構反映了 Bluetooth 系統中的結構層。數據包的設計旨在獲得正常操作的最佳使用效果。

數據包通常僅包括代表事務所必須的層的必要字段。因此,通過查詢掃描物理信道發出的簡單查詢請求不會創建或要求邏輯鏈路或較高層,因而僅包含信道訪問碼(與物理信道相關聯)。因爲微微網中的普通通信使用到了所有架構層,所以使用包含所有字段的數據包。

所有數據包均包括信道訪問碼。它可用於確定特定物理信道上的通信,並排除或忽略在物理鄰近區碰巧使用相同射頻載波的其它物理信道上的數據包。

Bluetooth 數據包結構中沒有代表或包含與物理鏈路相關的信息的直接字段。此信息暗含在數據包頭負載的邏輯傳輸地址 (LT_ADDR) 中。

大多數數據包包括包頭。在支持物理鏈路、邏輯傳輸和邏輯鏈路的物理信道上傳輸的數據包始終包含包頭。包頭負載了 LT_ADDR,各個接收設備可使用它來確定數據包是否是傳送給該設備的,或者用以在內部路由數據包。

包頭還負載有按照邏輯傳輸運行的 LC 協議部分(運行負載在邏輯傳輸上的共享 LC 協議的 ACL 或 SCO 傳輸除外)。

EDR 數據包在淨荷之前具有保護時間和同步序列。這是一個用於調製方案物理層變更的字段。

在支持多個邏輯鏈路的邏輯傳輸上的所有數據包都包含淨荷包頭。淨荷包頭包括一個用於路由淨荷的邏輯鏈路標識符字段,和一個指明淨荷長度的字段。某些 類型的數據包還在數據包淨荷之後包含一個 CRC,以用於檢測接收到的數據包中的大部分錯誤。EDR 數據包在 CRC 後有一個包尾。

數據包淨荷用於傳輸用戶數據。此類數據的翻譯取決於邏輯傳輸和邏輯鏈路標識符。對於 ACL 邏輯傳輸,LMP消息和 L2CAP 信令同應用的普通用戶數據一起,負載於數據包的淨荷中傳輸。對於 SCO 和 eSCO 邏輯傳輸,淨荷包含邏輯鏈路的用戶數據。

物理信道
Bluetooth 無線技術系統架構中的最低層是物理信道。架構定義了多種類型的物理信道。所有 Bluetooth 物理信道都具有以下特徵:RF 頻率與時間參數相結合,並受空間因素的限制。對於基礎和適應型微微網物理信道,跳頻可用於週期性地改變頻率,以減少干擾或達到管制目的。

兩個 Bluetooth 設備使用一個共享物理信道進行通信。爲了實現此目的,其收發器需要同時調至相同的 RF 頻率,且需要彼此位於額定的範圍內。

假設射頻載波的數量有限,且許多 Bluetooth 設備可能都在同一空間和時間區獨立地運行,則很有可能兩個獨立的 Bluetooth 設備都將其收發器調至同一射頻載波,以致物理信道衝突。爲了減小這種衝突引發的不必要影響,物理信道上的每個傳輸開頭都附帶有訪問碼,作爲設備用於調至物理信道的相關碼。此信道訪問碼是物理信道的一個屬性。訪問碼總是出現在每個傳輸數據包的開頭。

共定義了四個 Bluetooth 物理信道。每個信道都經過優化,用於不同用途。其中兩個物理信道(基礎微微網信道及適應型微微網信道)用於在連接設備間進行通信,且與特定微微網相關。其餘的物理信道用於發現 Bluetooth設備(查詢掃描信道)和連接 Bluetooth 設備(尋呼掃描信道)。

Bluetooth 設備在指定時間只可以使用這些物理信道中的一個。爲了支持多個併發操作,設備在信道間採用時分複用。通過這種方式,Bluetooth 設備可以出現並同時運行在多個微微網中,且可以被發現並連接。

無論何時 Bluetooth 設備符合物理信道的時間、頻率及訪問碼,即可認爲是“連接”至此信道(不管它是否積極參與此信道的通信)。Bluetooth 規範假定設備在任意時間內只能連接至一個物理信道。高級設備可能同時連接至多個物理信道,但規範並不假定這種可能成立。

基礎微微網信道

概覽

基礎微微網信道可用於在正常操作過程中在連接的設備間通信。

特徵

基礎微微網信道的主要特徵是在無線射頻信道間進行僞隨機序列跳頻。微微網的跳頻序列是唯一的,由主設備的Bluetooth 設備地址確定。跳頻序列的相位由主設備的 Bluetooth 時鐘決定。所有加入微微網的 Bluetooth 設備都在時間和跳頻上與信道同步。

信道被分爲若干時隙,每個時隙對應一個射頻跳頻。連續跳頻對應不同的射頻跳頻頻率。時隙根據微微網主設備的 Bluetooth 時鐘進行編號。數據包由加入微微網且對齊在時隙邊界起始處的 Bluetooth 設備傳輸。每個數據包開頭都負載有信道訪問碼,該代碼來源於微微網的 Bluetooth 設備地址。

在基礎微微網信道上,主設備控制着對信道的訪問。主設備僅在雙號時隙內啓動傳輸。主設備傳輸的數據包將與時隙起始處對齊,並決定着微微網的定時。主設備傳輸的數據包最多可以佔用五個時隙,具體情況視數據包類型而定。

主設備傳輸指其中一個邏輯傳輸上附帶有信息的數據包。從設備可以在物理信道上傳輸信息以與之響應。響應的特性由尋址到的邏輯傳輸決定。

例如,在面向連接的異步邏輯傳輸上,尋址到的從設備通過傳送一個包含額定與下一時隙(單號)起始處對齊的同一邏輯傳輸相關信息的數據包進行響應。此類數據包最多可以佔用五個時隙,具體情況視數據包類型而定。在廣播邏輯傳輸上,不允許從設備響應。

基礎微微網的一個特殊特徵是使用一些保留時隙傳輸信標列。只有當微微網物理信道連接有休眠從設備時,纔可以使用信標列。在這種情況下,主設備可以在 保留的信標列時隙中傳輸一個數據包(從設備可以使用這些數據包重新與微微網物理信道同步)。倘若各個時隙都有傳輸從中發出,則主設備可以從任意邏輯傳輸向 這些時隙傳輸數據包。如果休眠從設備廣播 (PSB) 邏輯傳輸中有信息要傳送,則將在信標列時隙中傳輸,且享有高於其它任何邏輯傳輸的優先級。

拓撲

一個基礎微微網可由任意數量的 Bluetooth 設備共享,唯一的限制在於微微網主設備上的可用資源。只有一個設備可以作爲微微網的主設備,所有其它設備均爲從設備。所有通信均發生在主設備和從設備之間。微微網信道上不存在從設備之間的直接通信。

但是,微微網中支持的邏輯傳輸數有一定限制。這意味着儘管理論上對共享某個信道的 Bluetooth 設備數量沒有限制,但對可與主設備有效交換數據的設備數量卻存在限制。

支持的層

基礎微微網信道支持許多用於一般用途通信的物理鏈路、邏輯傳輸、邏輯鏈路及 L2CAP 信道。

適應型微微網信道

概覽

適應型微微網信道與基礎微微網信道在兩方面存在差異。第一點不同,其從設備傳輸所用的頻率與前面的主設備傳輸設備頻率相同。換而言之,將不會在主設 備數據包和隨後的從設備數據包之間重新計算頻率。適應型微微網信道與基礎微微網信道的第二點不同在於適應型微微網可以基於少於全部 79 個頻率。可以將許多頻率標記爲“不使用”將其排除在跳頻圖之外,而 79 個頻率中的其餘部分將被包括在內。除基礎僞隨機跳頻序列可能選擇不使用的頻率(此時可以從使用過的頻率組中選擇備用選項替代它)外,兩種序列是相同的。

由於適應型微微網信道使用和基礎微微網信道相同的時段和訪問碼,所以兩個信道經常會重合。這一點使得基礎微微網信道或適應型微微網信道中的從設備都可以調整其與主設備的同步,因此帶來了實在的好處。

適應型微微網物理信道的拓撲和支持的層與基礎微微網物理信道相同。

查詢掃描信道

概覽

查詢掃描信道用於發現設備。處於可發現模式的設備監聽其查詢掃描信道上的查詢請求,並對這些請作出響應。某個設備爲發現其它設備,將以僞隨機方式在所有可能的查詢掃描信道頻率間進行迭代(跳頻),向各個頻率發出查詢請求並監聽響應。

特徵

查詢掃描信道採用較慢的跳頻圖,並使用訪問碼區分使用不同物理信道、但碰巧佔用了相同射頻的兩個並存設備。

查詢掃描信道上使用的訪問碼是從供所有 Bluetooth 設備共享的一組保留查詢訪問碼中挑選出的。其中一個訪問碼用於常用查詢,其餘多個訪問碼則保留作爲限制查詢。每個設備可以訪問多個不同的查詢掃描信道。由於所有這些信道共享一個跳頻圖,所以如果設備可以同時關聯多個訪問碼,則它可以同時佔用多個查詢掃描信道。

使用其某個查詢掃描信道的設備將保持被動,直到它在此信道上接收到從其它 Bluetooth 設備發出的查詢消息。查詢通過相應的查詢訪問碼標識。然後,查詢掃描設備將根據查詢響應步驟向查詢設備返回響應。

某個設備爲了發現其它 Bluetooth 設備,將使用這些設備的查詢掃描信道來發送查詢請求。由於該設備對要發現的設備一無所知,所以無法瞭解查詢掃描信道的確切特徵。

但是設備完全可以利用這一點:即查詢掃描信道的跳頻數較少且跳頻速度慢。查詢設備在各查詢掃描跳頻上傳送查詢請求並監聽查詢響應。這將以較快的速度完成,使查詢設備能夠在適當短的時間段內覆蓋所有的查詢掃描頻率。

拓撲

查詢設備和可發現設備使用簡單的數據包交換方式執行查詢功能。在此事務中形成的拓撲結構爲簡單的暫時點對點連接。

支持的層

在查詢設備和可發現設備之間交換數據包的過程中,不妨認爲這些設備之間存在臨時的物理鏈路。但是,由於沒有物理表達形式,而只是通過設備間的簡短事務來暗示,這種概念並無太大意義。除此之外,再沒有其它可視爲受支持的架構層。

尋呼掃描信道

概覽

可連接的設備(即準備好接受連接的設備)會徹查尋呼掃描信道。可連接設備監聽其尋呼掃描信道上的尋呼請求,然後與請求設備進行一系列交換。某個設備爲連接其它設備,將以僞隨機方式在所有尋呼掃描信道頻率間進行迭代(跳頻),向各個頻率發出尋呼請求並監聽響應。

特徵

尋呼掃描信道使用從掃描設備的 Bluetooth 設備地址衍生的訪問碼來識別信道上的通信。尋呼掃描信道使用的跳頻速度比基礎或適應型微微網的跳頻速度稍慢。跳頻選擇算法使用掃描設備的 Bluetooth 設備時鐘作爲輸出。

使用尋呼掃描信道的設備將保持被動,直到接收到從其它 Bluetooth 設備發出的尋呼請求。尋呼通過尋呼掃描信道訪問碼標識。然後,兩個設備將按照尋呼步驟建立鏈接。尋呼步驟成功結束後,兩個設備均將切換至基礎微微網信道,此類信道的特徵是以尋呼設備作爲主設備。

某個設備爲能連接至其它 Bluetooth 設備,需使用目標設備的尋呼掃描信道來發送尋呼請求。如果尋呼設備不知道目標設備的尋呼掃描信道相位,就無法知道目標設備目前的跳頻。尋呼設備在每個尋呼 掃描跳頻上傳輸尋呼請求,並監聽尋呼響應。這將以較快的速度完成,使尋呼設備能夠在適當短的時間段內覆蓋所有的尋呼掃描頻率。

尋呼設備可能知道一些有關目標設備 Bluetooth 時鐘的知識(通過兩個設備間的之前查詢事務獲知,或因之前在微微網中與該設備接觸過),在這種情況下,設備可以預測到目標設備尋呼掃描信道的相位。它可以使用此信息來優化尋呼和尋呼掃描進程的同步,從而加速形成連接。

拓撲

尋呼設備和可連接設備使用簡單的數據包交換方式執行尋呼功能。在此事務中形成的拓撲結構爲簡單的暫時點對點連接。

支持的層

在尋呼設備和可連接設備之間交換數據包的過程中,不妨認爲這些設備之間存在臨時的物理鏈路。但是,由於沒有物理表達形式,而只是通過設備間的簡短事務來暗示,這種概念並無太大意義。除此之外,再沒有其它可視爲受支持的架構層。

物理鏈路
物理鏈路代表 Bluetooth 設備間的基帶連接。物理鏈路總是正好與一個物理信道相關聯(儘管物理信道可能支持多個物理鏈路)。

在 Bluetooth 拓撲系統內,物理鏈路只是一個虛擬概念,在傳輸的數據包內並沒有直接的表達形式。訪問碼數據包字段及主 Bluetooth 設備的時鐘和地址可用於確定物理信道。但是,並沒有直接標識物理鏈路的後續數據包部分。相反,物理鏈路可以通過與邏輯傳輸相關聯來確定,因爲每個邏輯傳輸只能在一個物理鏈路上接收。

某些類型的物理鏈路擁有可以修改的屬性。例如,鏈路的傳輸功率。其它類型的物理鏈路不具有此屬性。對於具有可修改屬性的物理鏈路,可以使用 LM 協議修改這些屬性。由於 LM 協議受較高層(邏輯鏈路)支持,因此相應的物理鏈路可通過傳輸 LM 信令的邏輯鏈路發出的暗示來確定。

如果傳輸通過多個不同的物理鏈路播送,則應選擇傳輸參數以適合所有物理鏈路。

基礎微微網和適應型微微網物理信道支持的鏈路

基礎或適應型微微網物理信道支持活動或休眠的物理鏈路。物理鏈路是主設備和從設備之間的點對點鏈路。當從設備在微微網中同步時,物理鏈路永遠存在。

活動物理鏈路

如果設備間存在默認 ACL 邏輯傳輸,則主設備和從設備間的物理鏈路爲活動狀態。活動的物理鏈路沒有直接的身份標識,但可通過與默認 ACL 邏輯傳輸 ID 的一一對應關聯關係來確定。

活動的物理鏈路在各個方向上都具有與之關聯的無線電傳輸功率屬性。從設備的傳輸總是通過活動的物理鏈路定向至主設備,並使用作爲此鏈路屬性的從設備 到主設備方向上的傳輸功率。主設備的傳輸可能通過單個活動物理鏈路(至特定從設備)或多個物理鏈路(至微微網中的一組從設備)定向。在點對點傳輸時,主設 備使用適用於涉及物理鏈路的適當傳輸功率。(在點對多點傳輸時,主設備使用適用於一組尋址到的設備的傳輸功率。)

活動的物理鏈路可以被置於保持或監聽模式。這些模式可用於修改物理鏈路處於活動狀態和可負載通信量的時間段。已定義了調度特性的邏輯傳輸將不受這些模式的影響,根據其預定義的調度行爲繼續。默認的 ACL 邏輯傳輸及其它未定義調度特徵的鏈路將跟從活動的物理鏈路模式。

休眠的物理鏈路

如果從設備仍保持與微微網同步,但沒有默認的 ACL 邏輯傳輸,則主設備和從設備間的物理鏈路將處於休眠狀態。此類從設備也被視爲休眠。信標列可用於爲所有連接至微微網物理信道的休眠從設備提供定期同步。休 眠從設備廣播(PSB)邏輯傳輸可用於支持 LMP 信令子集通信並向休眠從設備播送 L2CAP。PSB 邏輯傳輸與信標列密切相關。

從設備使用休眠步驟進入休眠狀態(其活動鏈路將變爲休眠鏈路)。主設備不可以休眠擁有受物理鏈路支持的用戶創建邏輯傳輸的從設備。這些邏輯傳輸將首 先被刪除,任何在這些邏輯傳輸上建立的 L2CAP 信道也將被刪除。廣播邏輯傳輸和默認 ACL 邏輯傳輸不被視爲用戶創建類型,因此不會被顯式刪除。當活動鏈路被休眠鏈路替代後,默認的 ACL 邏輯傳輸將被隱式刪除。受支持的邏輯鏈路和 L2CAP 信道仍會存在,但將變爲掛起狀態。缺少活動鏈路時,不可能使用這些鏈路和 L2CAP 信道傳輸信令或數據。

休眠的從設備可以使用喚醒步驟激活。此步驟由從設備在訪問窗口中請求,並通過主設備啓動。完成喚醒步驟後,休眠物理鏈路將變爲活動物理鏈路,默認 ACL 邏輯傳輸也將得到重建。在最近一次休眠過程中掛起的L2CAP 信道將被關聯至新的默認 ACL 邏輯傳輸,並再次激活。

休眠鏈路不支持無線電功率控制,因爲沒有從休眠從設備到微微網主設備的反饋路徑,也就無法就從設備處收到的信號強度發出信令,主設備也無法測量來自從設備的信號強度。傳輸將以休眠鏈路上的額定功率進行。

體眠鏈路使用與所關聯活動鏈路相同的物理信道。如果主設備管理着包括使用基礎微微網物理信道和使用適應型微微網物理信道的休眠從設備的微微網,則它必須爲這些物理信道中的每一個創建一個休眠從設備廣播邏輯傳輸(及關聯傳輸)。

休眠從設備可以利用休眠從設備廣播邏輯傳輸的非活動期來節省功率,或在與其休眠所在微微網不相關的其它物理信道上展開活動。

掃描物理信道支持的鏈路

在查詢掃描和尋呼掃描信道中,物理鏈路存在的時間相當短,故無法以任何方式進行控制或修改。對於這些類型的物理鏈路,將不再作深入描述。

邏輯鏈路和邏輯傳輸
有多種邏輯鏈路可以支持不同應用數據傳輸要求。每個邏輯鏈路與一個具有多種特徵的邏輯傳輸相關聯。這些特徵包括流控制、確認/重複機制、序列編號及調度行爲。邏輯傳輸可以負載不同類型的邏輯鏈路(具體視邏輯傳輸的類型而定)。某些 Bluetooth 1.1 版的邏輯鏈路將在同一邏輯傳輸上進行多路複用。邏輯傳輸可以負載於基礎或適應型微微網物理信道上的活動物理鏈路上。

邏輯傳輸標識和實時(鏈路控制)信令可以負載於數據包頭,對於某些邏輯鏈路,標識負載於淨荷包頭。不要求單時隙響應時間的控制信令使用 LMP 協議傳送。

下表列出了所有的邏輯傳輸類型、支持的邏輯鏈路類型、哪種類型的物理鏈路及物理信道可以支持它們,以及邏輯傳輸用途的簡要描述。

邏輯傳輸

支持的鏈路

支持者

概述

異步面向連接 (ACL)

控制 (LMP) ACL-C

用戶 (L2CAP) ACL-U

活動物理鏈路,基礎或適應型物理信道

可靠或受時間限制,雙向,點對點。

同步面向連接

(SCO)

流(非幀化)

SCO-S

活動物理鏈路,基礎或適應型物理信道

雙向,對稱,點對點,AV 信道。適用於 64Kb/s 恆速數據。

擴展同步面向連接(eSCO)

流(非幀化)

eSCO-S

活動物理鏈路,基礎或適應型物理信道

雙向,對稱或不對稱,點對點,通用規則數據,受限重新傳輸。適用於與主 Bluetooth 設備時鐘同步的恆速數據。

活動從設備廣播 (ASB)

用戶 (L2CAP) ASB-U

活動物理鏈路,基礎或適應型物理信道

不可靠,單向廣播到與物理信道同步的任意設備。適用於廣播 L2CAP 組。

休眠從設備廣播 (PSB)

控制 (LMP) PSB- C,用戶 (L2CAP) PSB-U

休眠物理鏈路,基礎或適應型物理信道

不可靠,單向廣播至所有微微網設備。適用於至休眠設備的 LMP 和 L2CAP 通信量,及從休眠設備發出的訪問請求。


邏輯鏈路和邏輯傳輸的指定名稱反映了 Bluetooth 1.1 版中使用的部分名稱,以保證一定程度的熟悉性和連續性。但這些名稱並不反映一致方案,如下所述。

每種鏈路類型的分類可依據三種類別中的選擇步驟。

播送

第一類爲播送。可以是單播或廣播。Bluetooth 1.2. 版中未定義組播鏈路。

  • 單播鏈路。單播鏈路存在於兩個端點之間。在單播鏈路上,可以在任意一個方向上發送通信量。所有單播鏈路都是面向連接的,即在使用鏈路之前進行連接。如果是默認的 ACL 鏈路,則連接步驟是形成專用微微網的一般尋呼步驟中的一個隱式步驟。
  • 廣播鏈路。廣播鏈路存在於一個源設備和零個或更多接收設備之間。通信量爲單向傳送,即只從源設備發送至接收設備。廣播鏈路無需連接,即不存在這些鏈路的創建步驟,而可以隨時通過它們發送數據。廣播鏈路並不可靠,無法保證數據能被接收到。

調度和確認方案

第二類與鏈路的調度和確認方案有關,暗指鏈路支持的通信類型。這些可以是同步、等時或異步鏈路。Bluetooth1.2 版中沒有定義特定的等時鏈路,但是可以配置默認的 ACL 鏈路以此方式操作。

  • 同步鏈路。同步鏈路提供了將 Bluetooth 微微網時鐘與所傳輸數據相關聯的方法。這可以通過在物理信道上保留定期時隙,並通過這些定期時隙傳輸固定大小的數據包來實現。此類鏈路適用於恆速的等時數據。
  • 異步鏈路。異步鏈路提供了傳輸不具備時間相關特徵的數據的方法。通常,數據會多次傳輸直至成功接收,每個數據實體均可以在接收後於任意時間處理,而不必參考流中任何先前或後續實體的接收時間(假設數據實體順序不變)。
  • 等時鏈路。等時鏈路提供了傳輸具備時間相關特徵的數據的方法。數據可以多次傳輸,直至接收到或失效。此鏈路上的數據速率不必保持恆定(這是與同步鏈路的主要區別所在)。

數據種類

最後一類與鏈路負載的數據種類相關。數據分控制 (LMP) 數據和用戶數據兩種。用戶數據類別又細分爲L2CAP(即幀化)數據和流(即未幀化)數據。

  • 控制鏈路。控制鏈路僅用於在兩個鏈路管理器間傳輸 LMP 消息。這些鏈路在基帶層以上均不可見,除了通過連接或斷開連接服務隱式達到效果外,應用程序要直接例示、配置或釋放這些鏈路別無它法。控制鏈路總是與對等 L2CAP 鏈路在一個 ACL 邏輯傳輸上進行多路複用。依據定義 ARQ 方案的規則,控制鏈路通信量總是優先於 L2CAP 鏈路通信量。
  • L2CAP 鏈路。L2CAP 鏈路可用於傳輸 L2CAP PDU,L2CAP PDU 可以負載 L2CAP 信令信道(位於默認的 ACL-U 邏輯鏈路上)或提交至用戶例示 L2CAP 信道的幀化用戶數據。提交至基帶的 L2CAP 幀可能要比可用基帶數據包稍大。如果幀以多段形式傳送至接收方,則內嵌於 LLID 字段的鏈路控制協議可以保持幀起始和幀延續的語義。
  • 流鏈路。流鏈路用於傳輸不具有在傳送數據時應當保留的固有幀的用戶數據。丟失的數據可以通過在接收方進行填充替代。

異步面向連接 (ACL)

異步面向連接 (ACL) 邏輯傳輸可用於負載 LMP 和 L2CAP 控制信令及盡力而爲型 (best effort) 異步用戶數據。ACL 邏輯傳輸使用簡單的 1 比特 ARQN/SEQN 方案以提供簡單的信道可靠性。微微網中的每個活動從設備都有一個連至微微網主設備的 ACL 邏輯傳輸,稱爲默認 ACL。

設備加入微微網時(連接至基礎微微網物理信道),主設備和從設備間將創建默認 ACL。微微網主設備將爲默認ACL 分配一個邏輯傳輸地址 (LT_ADDR)。此 LT_ADDR 還可用於在需要時標識活動物理鏈路(或作爲微微網活動成員標識符,用於相同目的)。

默認 ACL 的 LT_ADDR 將被重新用於相同主設備和從設備間的同步面向連接邏輯傳輸。(這是出於同早期Bluetooth 規格兼容的原因。)因此,LT_ADDR 自身並不足以標識默認的 ACL。但是,由於 ACL 上使用的數據包類型不同於同步面向連接邏輯傳輸上的數據包類型, 因此,可以通過數據包頭中的 LT_ADDR 字段,並結合數據包類型字段來標識 ACL 邏輯傳輸。

通過將默認 ACL 配置爲在數據包失效後自動清除數據包,可將其用於等時數據傳輸。

如果將默認 ACL 從活動物理鏈路中刪除,則主設備和從設備間存在的所有其它邏輯傳輸也將被刪除。如果至微微網物理信道的同步意外丟失,則物理鏈路及所有邏輯傳輸和邏輯鏈路將在檢測到此同步丟失時消失。

設備可以刪除其默認 ACL(通過其活動物理鏈路的暗示),但仍將保持與微微網同步。此過程稱爲休眠,與微微網同步但不存在活動物理鏈路的設備即在該微微網內處於休眠狀態。

當設備過渡至休眠狀態時,在默認 ACL 邏輯傳輸上傳輸的默認 ACL 邏輯鏈路仍保持存在,但是處於掛起狀態。沒有數據可以通過掛起的邏輯鏈路進行傳輸。當設備從休眠狀態過渡回活動狀態時,將會創建新的默認 ACL 邏輯傳輸(它的 LT_ADDR 可能與之前的不同),掛起的邏輯鏈路將被附加至此新的默認 ACL 並重新變爲活動狀態。

同步面向連接 (SCO)

同步面向連接 (SCO) 邏輯傳輸是主設備和特定從設備之間的對稱點對點信道。SCO 邏輯傳輸在物理信道上保留有時隙,因此可被看作主設備和從設備之間的電路交換連接。SCO 邏輯傳輸可以負載按微微網時鐘同步的 64 kb/s 的信息。通常,此信息爲編碼語音流。共存在三種不同的 SCO 配置,在穩鍵性、延遲和帶寬消耗之間保持平衡。

每個 SCO-S 邏輯鏈路都由單個 SCO 邏輯傳輸支持,SCO 邏輯傳輸分配有相同的 LT_ADDR,作爲設備間默認的 ACL 邏輯傳輸。因此,LT_ADDR 字段並不足以標識接收到的數據包的目的地。由於 SCO 鏈路使用保留的時隙,所以設備可以結合使用 LT_ADDR、時隙編號(物理信道的屬性)及數據包類型來標識 SCO 鏈路上的傳輸。

之所以爲 SCO 邏輯傳輸重新使用默認 ACL 的 LT_ADDR,是出於對 Bluetooth 1.1 版規格中的遺留行爲的考慮。在早期的 Bluetooth 規格版本中,LT_ADDR(那時被稱爲活動成員地址)被用於標識與每個傳輸相關聯的微微網成員。這並不易於擴展以支持更多邏輯鏈路,因此此字段的目的被重新定義以支持新的功能。但是,部分Bluetooth 1.1 版的功能無法完全適合正規描述的架構。

儘管爲 SCO 保留了時隙,但仍允許將保留時隙用於其它擁有更高優先級信道的通信。這可能是 QoS 承諾要求的結果,也可能是爲了在物理信道帶寬完全被 SCO 佔用時,在默認 ACL 上發送 LMP 信令。由於 SCO 可以負載不同的數據包類型至 ACL,所以數據包類型可用於標識 SCO 通信(結合時隙編號和 LT_ADDR)。Bluetooth 核心規格未再定義更多通過 SCO 鏈路傳輸的架構層。傳輸的 64 kb/s 流定義了多種標準格式,對於應用程序負責翻譯流編碼的情況,還允許未格式化的流。
3.5.6 擴展同步面向連接 (eSCO)
擴 展同步面向連接 (eSCO) 邏輯傳輸是主設備和特定從設備間的對稱或不對稱點對點鏈路。eSCO 在物理信道上保留有時隙,因此可被看作主設備和從設備之間的電路交換連接。eSCO 鏈路在標準 SCO 鏈路上提供了許多擴展,這主要表現在:它們支持更靈活的數據包類型組合,支持選擇數據包內容和選擇時隙時段,從而支持多種同步比特率。

eSCO 鏈路還可以提供有限的數據包重新傳送(SCO 鏈路不存在重新傳送)。如果要求重新傳送,則重新傳送將發生在跟隨保留時隙的時隙內,否則時隙將用於其它通信。

每個 eSCO-S 邏輯鏈路都由單個 eSCO 邏輯傳輸支持,並通過 eSCO 期間在微微網中唯一的 LT_ADDR 標識。eSCO-S 鏈路使用 LM 信令創建,並遵循與 SCO-S 鏈路類似的調度規則。

Bluetooth 核心規格未再定義通過 eSCO-S 鏈路傳輸的更多架構層。相反,應用程序可以出於任何要求的目的使用數據流,只要流的傳輸特徵適用於被傳輸的數據。

活動從設備廣播 (ASB)

活動從設備廣播邏輯傳輸可用於向當前連接至 ASB 所用物理信道的微微網中的所有設備傳輸 L2CAP 用戶通信。不存在確認協議,且從微微網主設備到從設備的通信爲單向傳輸。ASB 信道可用於 L2CAP 組通信(1.1 版規格的遺留),但從不用於面向連接的 L2CAP 信道、L2CAP 控制信令或 LMP 控制信令。

但由於不進行確認,ASB 邏輯傳輸從本質上來說並不可靠。爲了提高可靠性,每個數據包將進行多次傳輸。將使用相同的序列號在從設備上協助篩選重新傳輸。

ASB 邏輯傳輸通過保留的 LT_ADDR 標識。(保留的 LT_ADDR 地址還可供 PSB 邏輯傳輸使用。)活動從設備將在兩個邏輯傳輸上接收通信,但無法輕易區分二者。ASB 邏輯傳輸不負載 LMP 通信,因此活動的從設備可以忽略通過 ASB 邏輯傳輸上的 LMP 邏輯鏈路接收到的數據包。但是,ASB 邏輯傳輸上的活動從設備也接收通過PSB 邏輯傳輸傳送的 L2CAP 通信,且無法與 ASB 傳輸上發送的 L2CAP 通信相區別。

不論何時存在微微網,都將隱式創建一個 ASB,且總有一個 ASB 與微微網中存在的每個基礎或適應型微微網物理信道相關聯。由於基礎和適應型微微網物理信道幾乎一致,從設備無法區分哪個 ASB 信道用於傳輸數據包。這進一步加深了 ASB 信道的不可靠性。(不過,它再不可靠最多也就是丟失數據包。)

主設備可以確定使用兩個可能存在的 ASB 信道中的哪一個(當同時擁有一個基礎和一個適應型微微網物理信道時),因爲如果進行充分的重新傳輸,就可以在同一 ASB 信道上定向至兩組從設備。

ASB 信道從不用於負載 LMP 或 L2CAP 控制信令。

休眠從設備廣播 (PSB)

休眠從設備廣播邏輯傳輸可用於在主設備和休眠的從設備(已放棄其默認 ACL 邏輯傳輸)之間通信。休眠從設備廣播鏈路是微微網主設備和休眠從設備間存在的唯一邏輯傳輸。

PSB 邏輯傳輸比其它邏輯傳輸更爲複雜,因爲它包括多個相位,而每個相位都有不同的用途。這些相位包括控制信息相位(用於負載 LMP 邏輯鏈路)、用戶信息相位(用於負載 L2CAP 邏輯鏈路)以及接入相位(負載基帶信令)。控制信息和廣播信息相位通常不能同時使用,因爲在單個信標間隔中只能支持兩者中的一個。(即使沒有控制器用戶信 息相位,仍要求主設備在信標時隙中傳輸數據包,以便休眠從設備可以重新同步。)接入相位通常都會存在,除非在控制信息消息中取消。

控制信息相位用於供主設備發送信息至包含以下項的休眠從設備:對 PSB 傳輸特性的修改、對信標列特性的修改或休眠從設備要求在微微網中變爲活動狀態的請求(稱爲喚醒)。此控制信息負載於 LMP 邏輯鏈路上的 LMP 消息中。(當用戶信息要求多個基帶數據包時,控制信息相位還會與用戶信息相位一同出現。)

控制信息相位中的數據包總是在物理信道信標列時隙中傳輸,而無法在其它任意時隙中傳輸。控制信息佔用了一個單 DM1 數據包,並在單個信標間隔內的每個信標列時隙中重複。(如果沒有控制信息,則可能有用戶信息相位使用信標時隙。如果兩個相位均未使用,則信標時隙可用於其 它邏輯傳輸通信或 NULL 數據包。)

用戶信息相位用於供主設備發送要送至所有微微網從設備的 L2CAP 數據包。用戶信息可以佔用一個或多個基帶數據包。如果用戶信息佔用了單個數據包,則用戶信息數據包將在每個微微網信道信標列時隙中重複。

如果用戶信息佔用了多個基帶數據包,則它將在信標列(廣播掃描窗口)後的時隙中傳輸,信標時隙可用於傳輸包含此廣播掃描窗口定時特性的控制信息相位消息。這樣要求是爲了使休眠從設備保持連接至微微網物理信道,以接收用戶信息。

接入相位將正常顯示,除非臨時由控制信息廣播相位中負載的控制消息取消。接入窗口中包含了緊跟信標列的一連串時隙。爲了使微微網中的休眠從設備變爲 活動狀態,必須通過接入窗口向微微網主設備發送接入請求。每個休眠從設備都分配有一個請求接入地址(不必是唯一的),該地址控制從設備在接入窗口持續時間 內何時請求接入。

PSB 邏輯傳輸由值爲 0 的保留 LT_ADDR 標識。此保留的 LT_ADDR 地址還可供 ASB 邏輯傳輸使用。休眠從設備在一般情況下並不會由於重複使用 LT_ADDR 而被混淆,因爲它們僅在使用 PSB 傳輸時連接到微微網物理信道。

邏輯鏈路

部分邏輯傳輸可以支持不同的邏輯鏈路,這些鏈路可以同時被多路複用,也可以作爲待選項。在這些邏輯傳輸內,邏輯鏈路由負載數據淨荷的基帶數據包淨荷 包頭中的邏輯鏈路標識符 (LLID) 位來標識。邏輯鏈路可以區分有限的一組核心協議,這些協議能在邏輯傳輸上傳輸和接收數據。並非所有的邏輯傳輸都能夠負載全部的邏輯鏈路。尤其是 SCO 和 eSCO 邏輯傳輸僅可以負載恆定數據率的流,它們由 LT_ADDR 唯一標識。此類邏輯傳輸僅使用不包含淨荷包頭的數據包,因爲這些數據包的長度已事先知道,不需要 LLID。

ACL 控制邏輯鏈路 (ACL-C)

ACL 控制邏輯鏈路 (ACL-C) 可用於在微微網中的設備之間負載 LMP 信令。控制鏈路僅負載於默認的 ACL 邏輯傳輸和 PSB 邏輯傳輸上(位於控制信息相位)。當負載於同一邏輯傳輸上時,ACL-C 鏈路總是優先於 ACL-U(見下)鏈路。

用戶異步/等時邏輯鏈路 (ACL-U)

用戶異步/等時邏輯鏈路 (ACL-U) 可用於負載所有異步和等時幀化用戶數據。ACL-U 鏈路可負載於同步邏輯傳輸以外的所有邏輯傳輸上。ACL-U 鏈路上的數據包由兩個保留 LLID 值中的其中一個值標識。一個值用於指明基帶數據包是否含有 L2CAP 幀頭,另一個用於表示前一幀的繼續。這確保了跟隨所刪除數據包的 L2CAP 重組裝器正確同步。使用此技術排除了在所有基帶數據包中包括更加複雜的 L2CAP 包頭的需要(包頭只需存在於 L2CAP 起始數據包中),但要求在傳輸完一個完整的 L2CAP 幀後才能開始新傳輸。(此規則也有例外,即可以刪除傳輸了一部分的 L2CAP 幀以便開始傳輸另一 L2CAP 幀。)

用戶同步/擴展同步邏輯鏈路 (SCO-S/eSCO-S)

同步 (SCO-S) 和擴展同步 (eSCO-S) 邏輯鏈路用於支持在無幀流中傳輸的等時數據。這些鏈路與一個邏輯傳輸相關聯,在這個邏輯傳輸上,數據按固定大小和固定速率傳輸。在這些傳輸上,由於只支持 單個邏輯鏈路,數據長度和調度期已預定義並在鏈路存在週期內保持固定,所以數據包中沒有 LLID。

SCO-S 或 eSCO-S 邏輯鏈路無法負載變速等時數據。在這種情況下,數據必須負載於使用帶淨荷包頭的數據包的 ACL-U 邏輯鏈路。如果在處理可靠用戶數據時同時支持變速等時數據,Bluetooth 技術會有一些限制。

L2CAP 信道
L2CAP 充當多路複用的角色以允許多個不同的應用程序在兩個設備之間共享 ACL-U 邏輯鏈路的資源。應用程序和服務協議使用面向信道的接口與 L2CAP 相接以創建至其它設備上對等實體的連接。

L2CAP 信道端點通過信道標識符 (CID) 爲其客戶端所識別。此標識符由 L2CAP 分配,任何設備上的 L2CAP 信道端點都有一個不同的 CID。

可以配置 L2CAP 信道以爲應用程序提供相應的 QoS 服務。L2CAP 將信道映射至 ACL-U 邏輯鏈路。

L2CAP 支持面向連接的信道及其它面向組的信道。面向組的信道可以映射至 ASB-U 邏輯鏈路,或實施爲通過ACL-U 鏈路向每個成員依次迭代傳輸。

除了創建、配置和分解信道以外,L2CAP 的主要角色是從信道客戶端到 ACL-U 邏輯鏈路多路傳輸服務數據單元(SDU),以及按相應的優先級選擇 SDU 以實施簡單的調度。

L2CAP 可以通過對等 L2CAP 層提供單信道流控制。信道建立時,應用程序將選擇此選項。L2CAP 還可以提供增強錯誤檢測及重新傳輸功能,以 (a) 降低將未檢測到的錯誤傳輸至應用程序的可能性; (b) 當基帶層在 ACL-U 邏輯鏈路上執行清除操作時恢復丟失的用戶數據。

如果存在 HCI,L2CAP 還需要將 L2CAP SDU 分割爲適合基帶緩衝器的片段,通過 HCI 運行基於令牌的流控制步驟,並只在允許時將片段提交至基帶。這可能會影響調度算法。

通信拓撲

微微網拓撲
每建立一個 Bluetooth 無線鏈路,即處於微微網中。一個微微網由兩個或更多佔用相同物理信道的設備組成(這表示這些設備是按照共用時鐘和跳頻序列進行同步的)。共用(微微網)時鐘與微微網中其中一個設備的Bluetooth 時鐘是相同的,該設備稱爲微微網主設備,而跳頻序列則派生自微微網主設備的時鐘和 Bluetooth 設備地址。微微網中所有其它已同步的設備都稱爲從設備。術語主設備和從設備僅用於描述微微網中的這些角色。

在一個地理位置中可能存在多個獨立的微微網。每個微微網都有各自的物理信道(即各自的微微網主設備、獨立的微微網時鐘和跳頻序列)。

一個啓用 Bluetooth 的設備可能同時存在於兩個或更多的微微網中。這通過時分複用實現。一個啓用 Bluetooth的設備無法同時成爲多個微微網主設備。(由於微微網是按照主設備的 Bluetooth 時鐘定義的,因此一個設備不可能同時作爲兩個或更多微微網的主設備)。一個啓用 Bluetooth 的設備可以成爲多個獨立微微網的從設備。

一個啓用 Bluetooth 的設備成爲兩個或更多微微網的成員時,即稱爲處於散射網中。處於散射網中並不意味着該啓用 Bluetooth 的設備具有任何網絡路由能力或功能。Bluetooth 核心協議不會也沒有責任提供這樣的功能,此功能應由更高級別的協議指定,不屬於 Bluetooth 核心規格的範圍。

邏輯傳輸、邏輯鏈路和 L2CAP 信道用於提供傳輸數據的能力。

操作程序和模式
啓用 Bluetooth 的設備的典型操作模式是連接到其它啓用 Bluetooth 的設備(在微微網中)並與此啓用 Bluetooth的設備進行數據交換。Bluetooth 技術是一項專門的無線通信技術,因此還具有多種構建微微網的可選操作程序,以便進行後續通信。程序和模式分別在架構的不同層上應用,因此,設備可同時出現在多個程序和模式中。

查詢(發現)程序

啓用 Bluetooth 的設備通過查詢程序發現附近的設備,或被它們所在位置的其它設備發現。

查詢程序是不對稱的。嘗試查找附近其它設備的啓用 Bluetooth 的設備稱爲查詢設備,它會主動發送查詢請求。可被其它設備找到的啓用 Bluetooth 的設備稱爲可發現設備,它會監聽查詢請求並作出響應。查詢程序使用專爲查詢請求和響應而設的物理信道。

查詢設備和可發現設備都可能已連接到微微網中其它啓用 Bluetooth 的設備。所有花費在查詢或佔用查詢掃描物理信道上的時間都需要與現有邏輯傳輸上的 QoS 承諾要求取得平衡。

查詢程序不會使用物理信道之上的任何架構層,雖然在交換查詢和查詢響應信息過程中,可以認爲短暫存在物理鏈路。

尋呼(連接)程序

建立連接的程序是不對稱的,要求一個啓用 Bluetooth 的設備在另一啓用 Bluetooth 的設備可連接(尋呼掃描)時執行尋呼(連接)程序。尋呼程序有明確目標,因此只能由一個指定的啓用 Bluetooth 的設備對尋呼程序作出響應。

可連接設備通過特別的物理信道監聽尋呼(連接)設備發出的連接請求數據包。此物理信道具有可連接設備特有的特性,因此只有對此可連接設備有一定認識的尋呼設備纔可以通過此信道與其通信。

尋呼設備和可連接設備都可能已連接到微微網中其它啓用 Bluetooth 的設備。所有花費在尋呼或佔用尋呼掃描物理信道上的時間都需要與現有邏輯傳輸上的 QoS 承諾要求取得平衡。

已連接模式

成功執行連接程序後,微微網中的兩臺設備之間將建立物理連接。這表示存在一個兩者都連接到的微微網物理信道,在設備之間存在一個物理鏈路,並存在默 認的 ACL-C 和 ACL-U 邏輯鏈路。處於已連接模式時,可以創建和釋放額外的邏輯鏈路,以及在保持與微微網物理信道的連接情況下,更改物理和邏輯鏈路的模式。設備也可以進行查詢、 尋呼或掃描程序,或者在不斷開與原微微網物理信道的連接情況下,連接到其它微微網。

要創建額外邏輯鏈路,可通過使用鏈路管理器與啓用 Bluetooth 的遠程設備交換鏈路管理協議 (LMP) 消息以協商這些鏈路的創建和設置。在連接過程中始終會創建默認的 ACL-C 和 ACL-U 邏輯鏈路,分別用於 LMP 消息和L2CAP 信令信道。

請注意,兩臺設備初次建立連接時會創建兩個默認的邏輯鏈路。其中一個鏈路 (ACL-C) 傳輸 LMP 控制協議,且對於鏈路管理器之上的層,它是不可見的。另一個鏈路 (ACL-U) 傳輸 L2CAP 信令協議和所有被複用的 L2CAP盡力服務信道。很多時候會直接說默認的 ACL 邏輯傳輸,這可以根據上下文確定是 ACL-C 鏈路還是 ACL-U 鏈路,但通常指的都是默認 ACL-U 邏輯鏈路。另請注意,這兩個邏輯鏈路共享一個邏輯傳輸。

當從設備主動連接微微網時,從設備和微微網主設備之間始終會存在一個默認的 ACL 邏輯傳輸。有兩種方法可以刪除默認的 ACL 邏輯傳輸。第一種方法是從微微網物理信道中斷開設備,此時設備之間的整個 L2CAP 信道、邏輯鏈路和邏輯傳輸層級都將被刪除。

第二種方法是將指向從設備的物理鏈路置於休眠狀態,此時它將放棄其默認 ACL 邏輯傳輸。此方法僅當所有其它邏輯傳輸(無法顯式創建和刪除的 ASB 邏輯傳輸除外)都已被刪除時才能使用。如果設備除默認 ACL 和 ASB 邏輯傳輸外還存在其它邏輯傳輸,則不允許將設備置於休眠狀態。

當從設備物理鏈路進入休眠狀態後,它的默認 ACL 邏輯傳輸將解除,而 ASB 邏輯傳輸則被替換爲 PSB 邏輯傳輸。默認 ACL 邏輯傳輸複用的 ACL-C 和 ACL-U 邏輯鏈路仍然存在,但不能用於傳輸速據。微微網主設備上的鏈路管理器限制自己僅使用可通過 PSB-C 邏輯鏈路傳輸的 LMP 消息。信道管理器和 L2CAP 資源管理器確保在設備處於休眠狀態時,不會有單播數據通信量提交到控制器。信道管理器可以根據必要使設備進入和退出休眠狀態,以允許傳輸數據。

保持模式

保持模式不是一般的設備模式,而是適用於物理鏈路上未保留的時隙。處於保持模式時,物理鏈路僅在爲同步鏈路類型 SCO 和 eSCO 操作而保留的時隙中處於活動狀態。所有異步鏈路都是不活動的。每開啓一次保持模式便執行一次保持程序,完成後便退出,返回原來的模式。

監聽模式

監聽模式不是一般的設備模式,而是適用於默認 ACL 邏輯傳輸。處於監聽模式時,可通過定義一個由“出場”和“缺席”時段組成的週期來修改這些邏輯傳輸的可用性。如果設備的默認 ACL 邏輯傳輸處於監聽模式,該設備可在缺席時段參與其它物理信道中的活動,或進入節能模式。監聽模式隻影響默認 ACL 邏輯傳輸(例如它們共享的ACL 邏輯傳輸),不適用於任何可能是活動的其它 SCO 或 eSCO 邏輯傳輸。位於微微網物理信道上的物理鏈路,它的出場和缺席時段取決於在物理鏈路中構建的所有邏輯傳輸的聯合。

請注意,廣播邏輯傳輸沒有既定的出場或缺席時段。微微網主設備應調度廣播,讓其與微微網物理信道中物理鏈路的出場時段一致,但這並不是一直都可行或有效的。定義重複廣播的目的在於提高在不重疊出場時段情況下到達多個從設備的可能性。但是,不能過分依賴廣播邏輯傳輸。

休眠狀態

從設備可以在保持連接到微微網的同時使其物理鏈路處於休眠狀態。在這種狀態下,設備無法支持任何指向微微網主設備的邏輯鏈路,除了微微網主設備和休 眠從設備之間所有通信使用的 PSB-C 和 PSB-U 邏輯鏈路外。指向一個從設備的物理鏈路處於休眠狀態時,微微網主設備和從設備之間的通信受到一定限制,具體由 PSB 邏輯傳輸參數定義。在 PSB 邏輯傳輸不活動(或缺席)期間,設備可以參加其它物理信道上的活動,或進入節能模式。

角色切換程序

角色切換程序是一種在兩個已連接到微微網的設備之間進行角色交換的方法。程序主要實現從原微微網主設備定義的物理信道向新微微網主設備定義的物理信 道的轉移。在物理信道與新物理信道交換的過程中,將刪除然後重建整個物理鏈路和邏輯傳輸層級,拓撲暗含的 ASB 和 PSB 邏輯傳輸除外,它們不會被保留。完成角色切換後,原微微網物理信道可能不再存在,也可能繼續運行—只要原微微網主設備擁有其它仍保持連接的從設備。

此程序僅將默認 ACL 邏輯鏈路和支持它的層級複製到新物理信道, 而不會複製任何其它邏輯傳輸;如有需要,須由更高層複製這些附加邏輯傳輸。所涉及傳輸的 LT_ADDR 地址不會被保留,因爲新物理信道可能已開始使用這些值。

如果原邏輯傳輸中存在任何 QoS 承諾或模式(如監聽模式),則角色切換後這些 QoS 承諾和模式將丟失。它們必須在角色切換完成後重新協商。

增強的數據率

增強的數據率 (EDR) 是一種用於擴展 Bluetooth 數據包容量和類型的方法,其目的是在不改變架構其餘部分的情況下,增加最大吞吐量、提供更好的多連接支持和減少功耗。

EDR 可作爲模式選擇,並在各個邏輯傳輸上獨立操作。啓用該模式後,對數據包包頭中數據包類型位的翻譯與其在基本速率模式時的意思會有所不同。此不同的翻譯與包 頭中的邏輯傳輸地址字段一起列出。這種翻譯的結果允許根據數據包類型接收並解調數據包淨荷包頭和淨荷。EDR 僅對 ACL-U、eSCO-S 邏輯傳輸有效,對 ACL-C、SCO-S 和廣播邏輯傳輸無效。

配置文件概覽

Bluetooth 無線技術配置文件

爲了使用 Bluetooth 無線技術,設備必須能夠翻譯特定 Bluetooth 配置文件。配置文件定義了可能的應用。Bluetooth 配置文件表達了一般行爲,Bluetooth 設備可以通過這些行爲與其它設備進行通信。Bluetooth 技術定義了廣泛的配置文件,描述了許多不同類型的使用案例。按照Bluetooth 規格中提供的指導,開發商可以創建應用程序以與其它符合 Bluetooth 規格的設備協同工作。

在最低限度下,各個配置文件規格應包含下列主題的相關信息:

  • 與其它配置文件的相關性
  • 建議的用戶界面格式
  • 配置文件使用的 Bluetooth 協議堆棧的特定部分。爲了執行其任務,每個配置文件都使用堆棧各層上的特定選項和參數。如果需要,這可以包括必需的服務記錄概要

高級音頻分發配置文件 (A2DP) 
A2DP 描述了立體聲質量音頻如何從媒體源流化傳送至匯點。配置文件定義了音頻源和匯點兩個角色。典型的使用如“隨身聽”類的媒體播放器。音頻源可以是音樂播放 器,音頻匯點則是無線耳機。A2DP 定義了可在 ACL 信道上實現單聲道或立體聲高質量音頻內容分發的協議和程序。應當將“高級音頻”與“Bluetooth 音頻”相區別,後者表示基帶規格中定義的 SCO 信道上的窄帶語音分發。

此配置文件依賴於 GAVDP。它包括了強制支持低複雜性子帶編解碼器 (SBC) ,並可選擇支持MPEG-1,2 音頻、MPEG-2,4 AAC 和 ATRAC。

音頻數據以適當的格式進行壓縮,以便有效使用有限的帶寬。此配置文件中不包括環繞聲分發。

音頻/視頻控制傳輸協議 (AVCTP)
AVCTP 描述了交換消息以控制 A/V 設備的傳輸機制。

音頻/視頻分發傳輸協議 (AVDTP)
AVDTP 定義了 A/V 流協商、建立及傳輸步驟。

音頻/視頻遠程控制配置文件 (AVRCP) 
AVRCP 可以提供標準接口以控制 TV、hi-fi 設備或其它設備,從而允許通過一個遙控器(或其它設備)來控制用戶可以接入的所有 A/V 設備。它可以與 A2DP 或 VDP 配合使用。

AVRCP 定義瞭如何控制流媒體的特徵。這包括暫停、停止、啓動重放、音量控制及其它類型的遠程控制操作。AVRCP 定義了兩個角色,即控制器和目標設備。控制器通常爲遠程控制設備,而目標設備爲特徵可以更改的設備。對於“隨身聽”類型的媒體播放器,控制設備可以是允許 跳過音軌的耳機,而目標設備則是實際的播放器。

此協議規定了 AV/C 數字接口命令集(AV/C 命令集,由 1394 行業協會定義)的應用範圍,實現了簡化實施和易操作性。此協議爲控制消息採用了 AV/C 設備模式和命令格式,這些消息可以通過音頻/視頻控制傳輸協議 (AVCTP) 傳輸。

在 AVRCP 中,控制器將檢測到的用戶操作翻譯爲 A/V 控制信號,然後再將其傳輸至遠程Bluetooth 設備。常規紅外遙控器的可用功能可以在此協議中實現。此協議中描述的遠程控制專爲A/V 控制而設計。

基本成像配置文件 (BIP) 
BIP 定義瞭如何遠程控制成像設備,成像設備如何打印,及成像設備如何將圖像傳輸至存儲設備。BIP 還包括了實現及轉換圖像以使其適合於接收設備的功能。典型的應用如使用手機控制數碼相機的快門操作。

BIP 可分爲以下幾類:

  • 圖像推送:允許從用戶控制的設備發送圖像
  • 圖像拉取:允許從遠程設備瀏覽並提取圖像
  • 高級圖像打印:使用 DPOF 格式打印帶高級選項的圖像
  • 自動存檔:允許從目標設備自動備份所有新圖像
  • 遠程相機:允許發起方遠程使用數碼相機
  • 遠程顯示:允許發起方推送圖像以在其它設備上顯示

基本打印配置文件 (BPP) 
BPP 允許設備以打印作業的形式向打印機發送文本、電子郵件、vCard、圖像或其它項目。它與HCRP 的區別在於它不需要因打印機而異的驅動程序。這使它更適合於嵌入式設備,如手機和數碼相機,這些設備不大容易使用依賴於打印機供應商的驅動程序進行更新。

BPP 定義了兩個角色,發送設備和打印機。發送設備通常爲移動設備,如手機或 PDA,這些設備需要不承擔驅動程序開銷進行打印。打印機爲重建打印信息的設備。通常爲物理打印機或作爲通過其它物理傳輸(如 USB)連接的打印機的代理 PC。

BNEP
BNEP 用於通過 Bluetooth 介質,如 IPv4 和 IPv6,傳輸通用聯網協議。數據包格式依據於 IEEE 802.3(直接在 L2CAP 上運行)定義的 EthernetII/DIX 幀。BNEP 供個人局域網配置文件 (PAN)使用。

通用 ISDN 接入配置文件 (CIP) 
CIP 定義了 ISDN 信令如何通過 Bluetooth 無線連接傳輸。CIP 提供了不受限制接入 ISDN 提供的服務、數據及信令的能力。

通用 ISDN 接入配置文件 (CIP) 的用途如下所示:

  • 定義應用程序如何通過 Bluetooth 技術接入 ISDN
  • 允許儘可能不受限制接入 ISDN 提供的服務、數據或信令
  • 確保遺留 ISDN 應用程序可以繼續運轉,而不需要在應用程序內部作任何修改
  • 定義 ISDN 接入如何與以一種或另外一種方式接入 ISDN 的 Bluetooth 規格共存
  • 顯示 Bluetooth 技術上的 ISDN 如何與應用程序中現有的 ISDN 共存

無繩電話配置文件 (CTP) 
CTP 定義瞭如何通過 Bluetooth 無線鏈路實施無繩電話。此配置文件可用於專用無繩電話或鄰近實施 CTP 的基站而用作無繩電話的手機。預期情形爲:當在家中時,手機可以使用連接至陸線的Bluetooth CTP 網關,而在超出範圍時則使用手機網絡。CTP 是 Bluetooth 技術的“三合一電話”應用的核心內容。

撥號網絡配置文件 (DUN) 
DUN 提供了通過 Bluetooth 技術接入 Internet 和其它撥號服務的標準。最常見的情況是在手機上撥號,從膝上型計算機以無線方式接入 Internet。它基於 SPP,與現有的有線串行協議在相同任務上具有多種通用的功能,可以實現現有產品的相對容易的轉換。這些包括 ETSI 07.07 和 PPP中指定的 AT 命令集。

與其它建立在 SPP 頂層的配置文件一樣,Bluetooth 協議堆棧的較低層創建的虛擬串行鏈路對於使用 DUN 配置文件的應用程序是透明的。因此,數字終端設備上的調制解調器驅動程序不會意識到它是通過 Bluetooth 技術通信的。數字終端設備上的應用程序同樣不會意識到它並未通過電纜連接至網關設備。

DUN 描述了兩種角色,網關和終端設備。網關設備爲終端設備提供網絡接入。典型配置包括作爲網關設備的手機,及作爲終端設備的個人計算機。

擴展服務發現配置文件 (ESDP)
ESDP 定義了通用即插即用設備如何通過 Bluetooth 無線技術連接運行。

傳真配置文件 (FAX) 
FAX 配置文件定義了終端設備如何使用 FAX 網關設備。FAX 旨在於手機或固定電話和安裝了傳真軟件的 PC 之間提供適當定義的接口。必須提供對 ITU-T 定義的 ITU T.31 和/或 ITU T.32 AT命令集的支持。典型配置爲個人計算機使用手機作爲 FAX 網關,向任意接收方發送 FAX 傳輸。

文件傳輸配置文件 (FTP) 
FTP 定義了客戶端設備如何瀏覽服務器設備上的文件夾和文件。一旦客戶端找到了文件或位置,客戶端即可從服務器拉取文件,或通過 GOEP 從客戶端推送文件至服務器。FTP 配置文件包括支持獲取文件夾列表、更改至不同的文件夾、獲取文件、放置文件和刪除文件。FTP 使用 OBEX 作爲傳輸,且基於 GOEP。

FTP 還定義了客戶端和服務器設備的角色,並描述了它們在各種情況下的責任範圍。例如,如果客戶端希望瀏覽服務器上的可用對象,則它需要具有支持從服務器拉取文件夾列表對象的功能。否則,將要求服務器通過提供此文件夾列表對象來響應請求。

通用訪問配置文件 (GAP) 
GAP 是所有其它配置文件的基礎,它定義了在 Bluetooth 設備間建立基帶鏈路的通用方法。除此之外,GAP 還定義了下列內容:

  • 必須在所有 Bluetooth 設備中實施的功能
  • 發現和鏈接設備的通用步驟
  • 基本用戶界面術語

GAP 確保了應用程序和設備間的高度互操作性。它還允許開發人員利用現有的定義更加容易地定義新的配置文件。

GAP 處理未連接的兩個設備間的發現和建立連接過程。此配置文件定義了一些通用的操作,這些操作可供引用 GAP 的配置文件以及實施多個配置文件的設備使用。GAP 確保了兩個 Bluetooth 設備(不管製造商和應用程序)可以通過 Bluetooth 技術交換信息,以發現彼此支持的應用程序。不符合任何其它 Bluetooth 配置文件的 Bluetooth 設備必須與 GAP 符合以確保基本的互操作性和共存。

常規音頻/視頻分發配置文件 (GAVDP) 
GAVDP 爲 A2DP 和 VDP 提供了基礎,而後兩者又是設計用於使用 Bluetooth 技術分發音頻和視頻流的系統的基礎。GAVDP 定義了兩個角色,發起方和接收方。在一般使用中,類似“隨身聽”之類的設備可作爲發起方,而耳機則作爲接收方。

GAVDP 指定了兩個設備間啓動、終止和重新配置流傳輸信道的信令事務處理程序。流參數和編/解碼功能包括在依靠本配置文件的 A2DP 和 VDP中。

通用對象交換配置文件 (GOEP) 
GOEP 可用於將對象從一個設備傳輸至另一個設備。對象可以是任意的,如圖片、文檔、名片等等。此配置文件定義了兩個角色:提供拉取或推送對象位置的服務器及啓動 操作的客戶端。使用GOEP 的應用程序假定鏈路和信道已按 GAP 的定義建立。GOEP 依賴於串行端口配置文件。

GOEP 爲使用 OBEX 協議的其它配置文件提供了通用藍圖,併爲設備定義了客戶端和服務器角色。對於所有 OBEX 事務,GOEP 規定應由客戶端啓動所有事務。但是,此配置文件並沒有描述應用程序應如何定義要交換的對象或如何實施交換。這些細節留給從屬於 GOEP 的配置文件,即OPP、FTP 和 SYNC 去完成。通常使用此配置文件的 Bluetooth 設備爲筆記本電腦、PDA、手機及智能電話。

免提配置文件 (HFP) 
HFP 描述了網關設備如何用於供免提設備撥打和接聽呼叫。典型配置如汽車使用手機作爲網關設備。在車內,立體聲系統用於電話音頻,而車內安裝的麥克風則用於發送 輸出音頻。HFP 還可用於個人計算機在家中或辦公環境中作爲手機揚聲器的情況。HFP 使用 SCO 負載單聲道 PCM 音頻信道。

硬拷貝電纜替代配置文件 (HCRP) 
HCRP 定義瞭如何通過 Bluetooth 無線鏈路完成基於驅動程序的打印。此配置文件定義了客戶端和服務器兩種角色。客戶端爲包含打印驅動程序的設備,該打印程序適用於客戶端希望打印其上內容的 服務器。常見配置如充當客戶端的個人計算機通過驅動程序使用充當服務器的打印機來進行打印。這提供了更爲簡便的無線選擇以替代設備和打印機之間的電纜連 接。HCRP 沒有設定有關至打印機的通信的標準,因此驅動程序需視特定打印機型號或範圍而定。這使得此配置文件對於必須更新驅動程序的嵌入式設備來說較爲麻煩。 HCRP 直接運行於 L2CAP 上,從而避免了 RFCOMM / OBEX 開銷。

耳機配置文件 (HSP) 
HSP 描述了 Bluetooth 耳機如何與計算機或其它 Bluetooth 設備(如手機)通信。連接和配置好後,耳機可以作爲遠程設備的音頻輸入和輸出接口。HSP 依賴於 SCO 負載音頻,依賴於 GSM 07.07 的 AT 命令子集來進行最低控制,包括響鈴、呼叫應答、掛斷及音量調整。

人機接口設備配置文件 (HID) 
HID 配置文件定義了 Bluetooth HID(如鍵盤、指向設備、遊戲設備及遠程監視設備)使用的協議、程序及功能。HID 配置文件使用 HID 設備的通用串行總線 (USB) 定義,以便利用 USB HID設備的現有類驅動程序。HID 配置文件描述瞭如何使用 USB HID 協議發現 HID 類設備的功能集,以及 Bluetooth 設備如何使用 L2CAP 層支持 HID 服務。HID 配置文件設計用於啓用初始化和控制自我描述設備,並提供低功率要求的低延遲鏈路。

內部通信系統配置文件 (ICP) 
ICP 定義了同一網絡中的兩個 Bluetooth 手機如何不通過公共電話網絡直接通信。例如,此功能支持一個辦公室內的設備互相連接。此配置文件也稱爲無線對講機 (walkie-talkie) 配置文件。它是一種基於 TCS 的配置文件,依賴 SCO 負載音頻。

對象交換 (OBEX) 
OBEX 傳輸協議定義了數據對象和兩個設備用來交換這些對象的通信協議。OBEX 設計用於讓支持紅外通信的設備能夠以資源敏感的標準化形式交換各類不同的數據和命令。OBEX 使用客戶端-服務器模式,不依賴傳輸機制和傳輸 API。想要與其它設備建立 OBEX 通信會話的 Bluetooth 設備被視爲客戶端設備。OBEX 協議還定義了文件夾列表對象,可用於瀏覽遠程設備上的文件夾內容。RFCOMM 用作 OBEX 的主要傳輸層。

OBEX 使應用程序能在 Bluetooth 技術協議堆棧以及 IrDA 堆棧上工作。對於 Bluetooth 設備,僅支持面向連接的 OBEX。已使用 OBEX 開發出三種應用配置文件,即 SYNC、FTP 和 OPP。

對象推送配置文件 (OPP) 
OPP 定義了推送服務器和推送客戶端兩種角色。這些角色與 GOEP 定義的服務器和客戶端設備角色類似且必須能與之互操作。之所以稱之爲推送,是因爲這些傳輸總是由發送方(客戶端)而不是接收方(服務器)發起。OPP 集中於有限的對象格式,可以最大程度地提高互操作性。最常見的可接收格式爲 vCard。OPP 還可用於發送對象,如圖片或約會詳細資料。

個人局域網配置文件 (PAN) 
PAN 描述了兩個或更多個 Bluetooth 設備如何構成一個即時網絡,以及如何使用同一機制通過網絡接入點接入遠程網絡。配置文件角色包括網絡接入點、組即時網絡及 PAN 用戶。網絡接入點可以是傳統的 LAN 數據接入點,組即時網絡表示僅附屬於彼此的一組設備。PAN 旨在允許於第 3 層協議上使用 BNEP 以便通過 Bluetooth 無線技術鏈路進行傳輸。

RFCOMM
RFCOMM 協議可以仿效串行電纜線設置和 RS-232 串行端口的狀態,用於提供串行數據傳輸。RFCOMM 可以通過 L2CAP 層連接到 Bluetooth 協議堆棧的較低層。通過提供串行端口仿真,RFCOMM 可以同時支持遺留串行端口應用程序以及其它應用程序中的 OBEX 協議。RFCOMM 是ETSI TS 07.10 標準的一個子集,也具有一些 Bluetooth 特定的適配性。

服務發現協議 (SDP)
SDP 定義了 Bluetooth 客戶端應用程序如何行爲以發現可用 Bluetooth 服務器的服務和特徵。SDP 提供了當客戶端進入 Bluetooth 服務器運行區間時,如何發現新可用服務的方法。SDP還提供了檢測服務何時不再可用的功能。SDP 對服務的定義是可供其它 Bluetooth 設備使用的任意功能。單個 Bluetooth 設備可以是服務的服務器,也可以是服務的客戶端。SDP 客戶端使用L2CAP 鏈路上保留的信道與 SDP 服務器通信,以查找可用服務。當客戶端找到所需服務時,它將要求一個單獨的連接來使用此服務。保留的信道專供 SDP 通信使用,因此設備始終清楚如何連接到其它設備上的 SDP 服務。SDP 服務器保留有其自已的 SDP 數據庫,該數據庫是一組描述服務器所提供服務的服務記錄。除了描述客戶端如何連接至服務的信息外,服務記錄還包含了服務的UUID,即全局唯一標識符。

服務發現應用配置文件 (SDAP) 
SDAP 描述了應用程序如何使用 SDP 發現遠程設備上的服務。由於 GAP 的要求,任何 Bluetooth設備都應當能夠連接至其它 Bluetooth 設備。基於此,SDAP 要求任何應用程序都應能夠發現它要連接的其它 Bluetooth 設備上的可用服務。此配置文件可以承擔搜索已知和特定服務以及搜索一般服務的任務。SDAP 涉及了稱爲“服務發現用戶應用程序”的一個應用程序,這是 Bluetooth 設備查找服務所必需的。此應用程序可以與向/從其它 Bluetooth 設備發送/接收服務查詢的 SDP 相接。SDAP 依賴於 GAP,並可以重新使用部分 GAP。

SIM 卡接入配置文件 (SAP) 
SAP 允許帶有內置 GSM 收發器的車載電話之類的設備連接到 Bluetooth 電話中的 SIM 卡。因此車載電話本身並不需要單獨的 SIM 卡。

串行端口配置文件 (SPP) 
SPP 定義瞭如何設置虛擬串行端口及如何連接兩個 Bluetooth 設備。SPP 基於 ETSI TS07.10 規格,使用 RFCOMM 協議提供串行端口仿真。SPP 提供了以無線方式替代現有的 RS-232 串行通信應用程序和控制信號的方法。SPP 爲 DUN、FAX、HSP 和 LAN 配置文件提供了基礎。此配置文件可以支持最高 128 kbit/sec 的數據率。SPP 依賴於 GAP。

同步配置文件 (SYNC) 
SYNC 配置文件可以與 GOEP 配合使用以支持 Bluetooth 設備間的日曆和地址信息(個人信息管理器 (PIM) 項)同步。此配置文件還描述了應用程序如何支持自動同步。此配置文件的常見應用是PDA 和計算機之間的數據交換。SYNC 定義了客戶端和服務器設備兩種角色。此配置文件通常還稱爲 IrMC 同步。

電話控制規格(二進制電話控制規格 (TCS-Binary) 或 TCP) 
TCP 定義了 Bluetooth 設備如何用作無線電話,及 Bluetooth 手機如何在進入 Bluetooth 基站範圍內時切換至 Bluetooth 無線電話功能。TCP 是一種位協議,定義了 Bluetooth 設備間建立語音和數據呼叫的呼叫控制信令。它還定義了處理 Bluetooth 設備組的信令。TCP 還支持在點對點配置和點對多點配置中建立語音或數據呼叫。此協議基於 ITU-T 建議 Q.931,直接運行於 L2CAP上。

視頻分發配置文件 (VDP) 
VDP 定義了 Bluetooth 設備如何通過 Bluetooth 無線技術以流傳輸視頻。示例使用包括從 PC 媒體中心向便攜式播放器以流形式傳輸存儲的視頻,或從數碼相機向 TV 進行流傳輸。此配置文件要求對 H.263 基線的支持。可以選擇是否支持包括在規格內的 MPEG-4 圖像簡化配置文件以及H.263 配置文件 3 和 8。

Bluetooth 配置文件支持的 WAP (WAP)
WAP 定義了無線應用協議套件如何在 Bluetooth 無線技術鏈路上運行。常見配置爲手機通過Bluetooth 技術鏈路連接至公共信息站,並使用 WAP 瀏覽信息。WAP 可以跨多種 WAN 技術工作,爲移動設備提供 Internet 接入服務。Bluetooth 技術可以爲 WAP 客戶端和鄰近的 WAP 服務器提供數據傳輸載體。與其它 WAP 載體相比,Bluetooth 技術提供的即時網絡功能爲 WAP 客戶端提供了獨特的可移動能力。WAP 通信的傳統形式爲一個客戶端設備使用 WAP 協議與服務器/代理設備通信。WAP 技術支持服務器推送。如果配合 Bluetooth 技術使用,此協議可以根據位置以多種可能方式向手持設備分發信息。

Bluetooth 技術

Bluetooth 無線技術的基礎由 Bluetooth SIG 全球成員共同開發並用作可互操作產品生產準則的各種規格組成。Bluetooth 規格可分類爲核心規格、配置文件、協議和傳輸規格。 

Bluetooth 核心規格描述了 L2CAP 各個層級的協議和相關協議的特性,以及它們之間的關係。


在 Bluetooth 核心規格之上是一系列被定義爲供一個或多個配置文件使用的協議。

配置文件規格定義一系列爲支持特定應用模型或多個應用模型所需的功能。配置文件規格文檔描述如何使用協議堆棧實施指定的配置文件。

傳輸規格定義可用於實施主控制器接口 (HCI) 的物理接口。HCI 傳輸應用於選擇分隔主機和控制器功能實施的產品中。

與其它技術相比

隨着工程師們開發速度加快,無線世界也在不斷地成長,更多強大的技術讓我們擺脫電線的束縛,更方便、更舒適和更高效。從短距離到遠距離,無線世界在我們的生活中已初具雛形。Bluetooth無線技術是衆多無線技術中的一種,但它應用廣泛。將 Bluetooth 技術與其它技術作一番比較有助於我們確定實施哪項技術或購買哪種產品。

Bluetooth 無線技術

  • Bluetooth 無線技術適用於語音和數據應用。
  • Bluetooth 無線技術運行於無需申請許可證的 2.4 GHz 波段
  • Bluetooth 無線技術操作範圍可達 10 米或 100 米,具體取決於 Bluetooth 設備的類別。裝備 EDR 時的數據率峯值是 3 Mbps
  • Bluetooth 無線技術能夠穿透實心物體
  • Bluetooth 技術是全方向有效的,且不要求將連接設備放置在可見範圍內。
  • 安全性一直且永遠是 Bluetooth 規格開發中最重要的一環。Bluetooth 規格允許 3 種安全模式。
  • Bluetooth 芯片的成本低於 3 美元

超寬帶 (UWB)

  • UWB 是具革命性的無線數字數據傳輸技術,以極低的功率通過頻段的寬頻譜傳輸數據。它可以極高的速率傳輸數據(適合無線局域網應用)
  • 迄今爲止,UWB 僅在美國獲得管制批准。由於沒有統一的標準協議和缺乏全球各國管制批准,UWB 產品進入市場的腳步緩慢。
  • 理想情況下,UWB 無線技術功耗小、價格低廉、高速、可使用廣範圍內的無線電頻譜、可穿透障礙物(例如門)傳輸數據和具有廣泛的應用範圍(例如防禦、工業、家庭等)。
  • 當前有兩種相互競爭的 UWB 標準。UWB 論壇推廣的標準基於直接序列 (DS-UWB)。而無線媒體聯盟 (WiMedia Alliance) 則推廣另一種基於多頻帶正交頻分複用 (OFDM) 的標準。
  • 兩種標準都允許在 2 米範圍內達到約 0-500 Mbps 的數據率,在 10 米範圍內則能達到約 110 Mbps。
  • Bluetooth SIG 在 2005 年 5 月公佈了其與這兩個 UWB 團體合作的意願 ,以開發能夠使用UWB 無線電的高速率 Bluetooth 規格

獲得認證的無線 USB

  • 速度:按照計劃,無線 USB 在 2 米範圍內傳輸速度可達 480,而在 10 米範圍內則爲 110 Mbps。無線 USB 集線器最多可運行 127 個無線 USB 設備
  • 無線 USB 將基於並通過無線媒體聯盟推廣的 UWB 無線電運行。
  • 允許在設備和無線 USB 集線器之間建立點到點連接
  • Intel 於 2004 年 2 月建立了無線 USB 推廣小組
  • USB Implementers Forum, Inc. (USB-IF) 測試並認證基於“獲得認證的無線 USB”的無線設備

Wi-Fi (IEEE 802.11)

  • Bluetooth 技術的實施成本是 Wi-Fi 的三分之一
  • Bluetooth 技術的功耗是 Wi-Fi 的五分之一
  • Wi-Fi 聯盟 (Wi-Fi Alliance) 測試並認證基於 802.11 的無線設備
  • 802.11a:使用 OFDM,運行於 5 GHz 波段,最高數據率爲 54 Mbps
  • 802.11b:運行於 2.4 GHz 波段,最高數據率爲 11 Mbps 並使用 DSSS。802.11b 是最初的Wi-Fi 標準
  • 802.11g:運行於 2.4 GHz 波段,使用 OFDM,最高數據率爲 54 Mbps。它與 802.11b 反向兼容
  • 802.11e:此標準可提高服務質量
  • 802.11h:此標準是 802.11a 在歐洲地區的補充,提供頻譜和功率控制。在此標準下,802.11a 規格增加了動態頻率選擇 (FS) 和傳輸功率控制 (TPC)
  • 802.11i:此標準適用於對安全要求較高的場合。它包括高級加密標準 (AES)。此標準並非完全的反向兼容,某些用戶可能需要升級他們的硬件。完整的 802.11i 支持也稱爲 WPA2
  • 802.11k:正在開發,這一修訂標準增強了對 802.11 網絡無線電資源的管理功能
  • 802.11n:此標準預期運行於 5 GHz 波段,最大數據率將超過 100 Mbps(某些協議正嘗試達到 500 Mbps)。802.11n 在處理無線多媒體應用方面將比其它 802.11 標準更優秀
  • 802.11p:此標準將運行於分配給汽車行業的 5.9 GHz 頻譜。此標準將是在北美地區的專用短程通信 (DSRC) 的基礎。DSRC 將能實現汽車與汽車和汽車與路側基礎設施之間的通信
  • 802.11r:這一修訂標準將提高用戶在接入點或基站之間漫遊的能力。開發此標準的任務小組於 2004 年春/夏成立
  • 802.11s:正在開發,這一修訂標準將允許在 802.11 網絡中使用網狀網。開發此標準的任務小組於 2004 年春/夏成立

WiMAX(全球微波接入互操作性和 IEEE 802.16)

  • WiMax 是一項無線城域網 (MAN) 技術。
  • WiMax 覆蓋範圍達 50 千米,數據率爲 70 Mbps。一般單元的範圍較小
  • 最初的 802.16 標準運行於 10-66 GHz 波段且要求可見環境
  • 近期完成的 802.16a 標準運行於 2 至 11 GHz 波段之間,不需處於可見範圍
  • 在歐洲地區的管制批准延遲,是因爲在 2.8 GHz 和 3.4 GHz 波段頻譜的使用上出現問題
  • 支持速度在 20 至 100 公里/小時之間的車輛運動。802.16e 標準適用於便攜移動應用
  • IEEE 802.16a 和 ETSI HIPERMAN(高性能無線電城域網)共享相同的 PHY 和 MAC。802.16從一開始就以兼容歐洲標準爲前提進行設計
  • 本技術爲了與 DSL 和線纜調制解調器接入競爭而創建,適用於鄉村等存在佈線困難的地區

WiBro(無線寬帶)

  • 可移動 Internet 服務 (WiBro) 通過 PSS(個人用戶站),在固定或移動的環境中,提供隨時隨地的高數據率無線互聯網接入。 主要適用於使用 TTA 規格的韓國。
  • 2300-2400 MHz、TDD、OFDMA、信道帶寬 10 MHz 等等
  • 系統將支持駕駛速度達 60 公里/小時的移動用戶
  • 吞吐量(每用戶)最大:下載 / 上載 = 3 / 1 [Mbps];最小:下載 / 上載 = 512 / 128 [Kbps]
  • 將於 2006 年第一季度推出

紅外線 (IrDA)

  • IrDA 用於爲通常使用電纜進行連接的設備提供無線連接功能。IrDA 是一項點到點、窄角度(30° 錐形範圍)的專門數據傳輸標準,專爲在 0 至 1 米的距離之間操作而設,速度爲 9600 bps 至 16 Mbps
  • IrDA 無法穿透實心物體,與其它無線技術相比,其數據交換應用較少
  • IrDA 主要應用於付款系統、遠程控制應用或兩臺 PDA 之間的同步操作

射頻識別 (RFID)

  • 針對各種應用,有超過 140 種不同的 RFID ISO 標準
  • 使用 RFID,讀取機設備可爲一段距離外的被動或無動力的標記提供動力。接收機(必須位於數英尺之外)從“標記”中提取信息,然後在數據庫中查找更多信息。也有其它一些標記是自供動力、“主動”的標記,可從遠距離讀取
  • RFID 可運行於低頻(小於 100 MHz)、高頻(超過 100 MHz)和特高頻 UHF(868 至 954 MHz)波段
  • 用途包括跟蹤運輸途中和零售店貨架上的產品存貨

近距離無線通信 (NFC)

  • NFC 論壇致力於 NFC 的開發和推廣。NFC 論壇的 12 位發起成員包括萬事達卡國際組織、微軟、摩托羅拉、NEC、諾基亞、松下、飛利浦、瑞薩科技、三星電子、索尼、德州儀器和Visa 國際組織
  • 能力:在 13.56 Mhz 頻率範圍內,0 至 20 釐米距離時的速率爲 212 kbps
  • NFC 標準基於 RFID 技術
  • NFC 的建議應用包括售票、付款和遊戲。
  • 支持被動通信模式,幫助節省電池電量

近磁場通信

  • 由 Aura Communications 公司開發並許可的專利無線技術。
  • 範圍:1.5 至 2 米;功率:約 100 納瓦;頻率:10 至 15 MHz。在 4 至 6 英尺直徑的有效範圍內建立弱磁泡並於其中工作
  • 目前此技術僅應用於無線耳機。由於它未集成於任何耳機中,因此必須配備適配器
  • 迄今僅在美國使用

HiperLAN

  • 速度:HiperLAN 2 = 54 Mbps,範圍達 50 至 100 米
  • 目前仍未形成殺手級應用

HIPERMAN

  • 固定的無線接入標準,由歐洲電信標準協會(European Telecommunications Standards Institute,簡稱 ETSI)開發
  • 運行於 2 GHz 至 11 GHz 之間的頻譜波段,兼容/可與 IEEE 802.16a-2003 標準互操作

802.20

  • 被視爲移動無線寬帶無線接入。
  • 最大數據率將達 1 Mbps,運行於低於 3.5 GHz 的許可波段
  • 支持速度高達 250 公里/小時的車輛移動

ZigBee (IEEE 802.15.4)

ZigBee 聯盟(ZigBee Alliance)的九家創始公司包括飛利浦、Honeywell、三菱電機、摩托羅拉、三星、BM Group、Chipcon、Freescale and Ember;擁有超過 70 位成員

  • 在 10-100 米範圍內,2.4 GHz 波段時速率爲 250 Kbits,915 Mhz 波段時速率爲 40 Kpbs,868 Mhz 波段時速率爲 20 Kpbs
  • 其目標是成爲工業領域中的遠程控制無線標準
  • ZigBee 技術以控制應用行業爲目標,該行業不要求太高的數據率,但必須擁有低功耗、低成本和使用方便(遠程控制、家庭自動化等)等優點。
  • 該規格於 2004 年 12 月正式採用
  • 該規格在開發初期並未太過重視安全性。目前,其安全性分爲 3 個等級
  • ZigBee 和 Bluetooth 的芯片成本都非常低。

安全

當今的無線世界意味着可以在不同設備、不同國家、不同人員之間無線發送數據。 電子郵件、照片、合同和地址之類的數據對我們每個人來說都是寶貴且專 有的。 此類私人信息不再通過擡眼即見的纜線傳輸,而需要安全發送到目標收件人而不被中途攔截。 世界上的無線標準在不斷髮展,並且通過各種方式來解決用 戶的安全問題。 Bluetooth 無線技術也不例外。

Bluetooth 無線技術從發展初期就非常重視無線安全問題,以便全球標準用戶能夠安全地進行連接。 Bluetooth特別興趣小組 (SIG) 由 4000 多家成員製造商組成,並設有由成員公司的工程師組成的 Bluetooth 安全專家小組來提供重要的安全信息和反饋,這些信息和反饋將影響 Bluetooth 無線規格的發展。

在其產品中使用 Bluetooth 無線技術的產品開發商可以採取幾種方法來實現安全性。 對於兩臺設備之間的Bluetooth 訪問,共有三種安全模式。

        安全模式 1:不安全
        安全模式 2:服務級強制安全
        安全模式 3:鏈路級強制安全

各 個產品的製造商決定採用哪種安全模式。 設備和服務也有不同的安全級別。 對於設備,有 2 級:“信任設備”和“不信任設備”。信任設備與另一方設備一經配對,便可無限制地訪問所有服務。對於服務,定義了三個安全級別:需要授權和驗證的服務、只 需要驗證的服務以及對所有設備都公開的服務。

最近,人們對無線安全和 Bluetooth 無線技術的困惑和誤解日益加深。 目前的安全問題一般是手機安全問題。 如何使這些問題應用於其它類別的設備非常重要,但往往難以解決。 Bluetooth 規格中的加密算法非常安全, 適用於多種設備,僅舉少數幾例:諸如連接到 PC 的鼠標和鍵盤、與 PC 同步的手機以及將手機用作調制解調器的 PDA 等。

手 機數據損壞是由於該平臺的實施發生問題。 Bluetooth SIG 與我們的成員一起堅持不懈地工作,對報告的任何問題進行調查以找出問題的根源。如果是規格問題,我們將與成員一起努力找出補救方法,確保將來的設備不會有 同樣的缺陷。這是一個持續改進的過程。最近關於高級“黑客”利用 Bluetooth 功能訪問存儲在所選手機上的數據的報道,就是由於不正確實施而引起的。此類違法以及不正當訪問信息的行爲被稱爲 bluesnarfing 和bluebugging。下面的問題和答案爲用戶提供了有關這些最新問題的更多信息,並將消除他們對安全問題的擔憂。

什麼是 bluejacking?
Bluejacking 指手機用戶使用 Bluetooth 無線技術匿名發送名片的行爲。Bluejacking“不”會從設備刪除或修改任何數據。這些名片通常包括一些調皮或挑逗性的消息,而不是通常所說的姓名 和電話號碼。Bluejacker 通常會尋找ping 通的手機或有反應的用戶, 隨後他們會發送更多的其它個人消息到該設備。同樣,要進行 bluejacking,發送和接收設備之間的距離必須在 10 米之內。接收 bluejack 消息的手機機主應拒絕將此類聯繫人添加至通訊簿。設爲不可發現模式的設備不容易受到 bluejacking 之類的攻擊。

什麼是 bluebugging?
Bluebugging 允許懂技術的個人利用 Bluetooth 無線技術,在事先不通知或提示手機用戶的情況下,訪問手機命令。此缺陷可以使黑客通過手機撥打電話、發送和接收短信、閱讀和編寫電話簿聯繫人、偷聽電話內 容以及連接至互聯網。要在不使用專門裝備的情況下發起所有這些攻擊,黑客必須位於距離手機 10 米的範圍內。這是獨立於 bluesnarfing 的缺陷,不一定會影響遭受 bluesnarfing 的相同手機。

什麼是 bluesnarfing?
Bluesnarfing 允許黑客利用 Bluetooth 無線技術,在沒有提示手機用戶已連接至設備的情況下,訪問存儲在啓用Bluetooth 的手機上的數據。以此方式可訪問的信息包括電話簿和相關圖像、日曆及 IMEI(國際移動設備識別碼)。通過將設備設爲不可發現模式,可以大大增加查找和攻擊設備的難度。要在沒有專門裝備的情況下運行裝有專門軟件的設備,黑 客必須位於距離設備 10 米的範圍之內。只有幾款特定的、啓用 Bluetooth 的老式手機易受 bluesnarfing 的攻擊。

手機製造商採取了什麼措施來解決這些問題?
諾基亞和索尼愛立信都針對易受 bluesnarfing 和 bluebugging 攻擊的手機開發出了升級軟件。兩個公司還作出了巨大努力,確保新上市的手機不會受到這些攻擊。有關用戶如何獲得手機升級適用軟件的詳細信息,請訪問索尼愛立信和諾基亞的網站。

什麼是汽車偷聽軟件?
汽車偷聽軟件是安全研究人員開發的一款軟件工具,可通過特定實施連接 Bluetooth 汽車套件併發送和接收音頻。使用此工具的個人用戶可通過未授權的遠程設備,隱蔽地遠程連接到汽車並進行通信,向遠程設備揚聲器發送音頻和接收來自麥克風的 音頻。如果沒有專門的裝備,個人在膝上型個人計算機運行汽車偷聽工具時,必須與目標車輛保持在 10 米距離範圍內。安全研究人員的目標是凸現啓用 Bluetooth 的汽車套件的各種實施弱點,迫使製造商確保啓用 Bluetooth 的設備擁有更高的安全性。

如何識別我的汽車套件或汽車是否容易受到汽車偷聽軟件攻擊?
要接收汽車偷聽工具訪問,汽車套件需要保持 在配對模式,具有標準的固定 4 位 PIN 碼,且未與手機連接。如果用戶始終保持手機與汽車套件配對,則未授權設備無法連接到該汽車套件。存有顧慮的個人用戶,如果他的汽車套件一直處於配對模式並 具有標準的固定 4 位 PIN 碼(如 0000 或 1234),應該直接聯繫製造商以瞭解更多有關他們的設備易受攻擊性的信息,並獲得汽車套件適用的軟件升級。

Bluetooth 無線技術是否還在其它方面容易受到黑客的攻擊?
此頁面中列出的 攻擊是目前僅有的、已知可能受到的攻擊,並且只限市場上的某些產品。如果可能,請採取一些措施,如啓用安全措施並使用合理的長 PIN 碼或以私密模式配對設備。Bluetooth SIG 將繼續研究與該技術有關的安全措施,並將隨着技術的傳播和發展確定其應用期限。

用戶可以採取什麼措施來保護其數據?
用戶可以採取許多措施來保護他們的數據。如果用戶有易受 bluesnarfing 或 bluebugging 攻擊的手機,應聯繫手機製造商或把手機拿到經製造商授權的服務點。易受攻擊設備的製造商已開發出可彌補缺陷的軟件補丁程序。此外,如果用戶仍擔心設備會成 爲攻擊目標,可以在不使用 Bluetooth 無線技術以及在未知區域時將設備設爲不可發現模式。用戶還可以通過不與未知設備“配對”來確保其數據的安全。如果用戶收到與另一臺設備的配對邀請,並被要求輸入 PIN 碼,但用戶不清楚是什麼設備邀請配對,則用戶不應執行配對。僅與已知設備配對。

什麼是 Cabir Worm?Cabir Worm 會影響哪些設備?
Cabir worm 是一種惡意軟件,也被稱作 malware。安裝到手機上後,它會利用 Bluetooth 技術把自己發送到其它類似的易受攻擊設備。由於它能自我複製,因此被歸類爲蠕蟲病毒。Cabir worm 目前僅對使用 Symbian 60 系列用戶界面平臺以及採用 Bluetooth 無線技術的手機產生影響。此外,用戶必須手動接收該病毒並且安裝 malware後,才能感染手機。有關 Cabir worm 的詳細信息,請聯繫軟件授權公司 Symbian 以及訪問 F-Secure、McAfee和 Symantec 的網站。

PIN 怎樣影響安全性?
個人識別碼 (PIN) 是一個 4 位或更多位的字母數字代碼,該代碼將臨時與產品相關聯,以便進行一次安全配對。如有可能,建議用戶使用最少 8 個字符或更多字母數字的 PIN。產品所有者只能出於配對目的與信任的個人和信任的產品共享 PIN 碼。不輸入此 PIN 碼,則不能進行配對。建議您始終在相對保密的區域對產品進行配對。避免在公共場合配對啓用 Bluetooth 的設備。如果因爲某些原因您的設備取消了配對,請先找一個安全、保密的位置,然後再重新配對設備。

我是否需要記住我的 PIN 碼?
不需要。除以下極少數情況外,您不需要記住 PIN 碼:PIN 碼是固定的;在此情況下,只需保留寫有指定 PIN 碼的用戶手冊,以備將來參考。

爲什麼在公共場合配對容易導致安全風險?
從理論上來說,黑客可以監控和記錄頻譜內的活動,然後使用計算機重新生成交換用的 PIN 碼。這需要特殊的構建硬件和完備的 Bluetooth 系統知識。如果使用 8 位或更多位字母數字的 PIN 碼,黑客可能需要數年才能破解出此 PIN 碼。如果使用 4 位數的 PIN 碼,黑客在幾小時之內就可能破解出此 PIN 碼。但仍需要高級軟件。

這對啓用 Bluetooth 的設備來說是很大的風險嗎?
Bluetooth 設備通過初始配對過程建立安全連接。在此期間,一個或兩個設備需要輸入 PIN 碼,內部算法利用該代碼生成安全密鑰,安全密鑰隨後用於驗證將來任何時候的設備連接。

最新的一份學術報告提出了一種能夠“估算”配對 Bluetooth 設備的安全設置的理論過程。要完成此操作,攻擊設備需要監聽初始的一次配對過程。基於此觀點,可用算法估算安全密鑰並僞裝成其它 Bluetooth 設備。這份報告的新奇之處在於提出了在兩個設備之間強制執行新的配對序列,並且改進了執行估算過程的方法,這使得先前的攻擊時間大大縮短。

要執行此攻擊,攻擊者需要偷聽初始配對過程,該過程通常只在保密環境下發生一次,而且持續不到一秒鐘的時間。作者提出了嘗試強制刪除兩個 Bluetooth 設備中其中一個的安全密鑰的可能方法,進而啓動一個新的配對過程,以便他們偷聽。要完成此操作,他們需要在連接時僞裝成第二個設備。此過程所需的設備非常 昂貴,通常只供開發人員使用。如果此過程成功,用戶將在設備上看到一則消息,要求他們重新輸入 PIN 碼。如果在攻擊者出現時輸入代碼,且所輸入的 PIN 碼足夠短,則理論上攻擊會成功。

如果 PIN 密鑰只由四個數字組成,則速度快的 PC 可在不到十分之一秒的時間內計算出安全密鑰。PIN 密鑰越長,破解安全密鑰所需的時間就越長。使用 8 位字母數字字符的 PIN 需要花費一百多年的時間才能計算出來,要破解幾乎不可能。

這是從學術角度對 Bluetooth 技術進行了安全分析。此分析所描述的方法是可能的,但普通用戶幾乎不可能遇到此類攻擊。此類攻擊還與用戶的輕信程度有關,因此,瞭解 Bluetooth 配對過程是一個非常重要的防禦措施。

SIG 是否能向我保證,將來所有的 Bluetooth 產品都是安全的?
無論是從技術還是其它方面,SIG 都不能保證絕對安全。對任何技術來說,安全都是一項持續且重要的工作。Bluetooth SIG 始終將安全作爲高優先級工作來做,從出現安全算法之日起,一直到足夠安全之日止。在改進 Bluetooth 無線技術的路線圖中,Bluetooth SIG 發佈了增強的安全和保密功能。規格的增強進一步加強了配對過程,確保了建立連接後的保密性。我們將繼續此領域的工作,努力走在攻擊設備者的前面。

什麼是拒絕服務 (DoS)?
衆所周知的拒絕服務 (DoS) 式攻擊已經成爲最普遍的互聯網網站和網絡攻擊方式,現在也成爲 Bluetooth 無線技術設備黑客的選擇。這種攻擊手段既不新穎也不巧妙,非常簡單,只是持續地從黑客啓用 Bluetooth 的計算機(利用特殊軟件)向其它啓用 Bluetooth 的設備發出請求,請求響應,從而造成接收設備電池的暫時耗盡。利用無效的通信請求佔據 Bluetooth 鏈接後,黑客就可以臨時禁用產品的 Bluetooth 服務。

黑客可以利用 DoS 訪問我設備上的數據或內容嗎?
DoS 攻擊只能讓黑客獲得臨時干擾的短暫快樂,但並不能讓他們訪問設備上的數據或服務 – 存儲在接收設備上的信息並不會被黑客利用或竊取。

什麼設備容易受到攻擊,Bluetooth SIG 對此採取了什麼措施?
DoS 攻擊只能應用在能被發現的啓用 Bluetooth 的設備上,但在某些情況下,高級黑客也能夠確定不可發現的Bluetooth 設備的地址。Bluetooth SIG 會認真地對待所有安全問題,並且我們也在不斷努力使規格更加安全。因此,未來的 Bluetooth 核心規格將會包括能夠防止對不可發現設備入侵的措施。同樣,製造商也會採取措施,降低 DoS 攻擊在 Bluetooth 無線技術執行層面上發生的危險。

成爲 DoS 攻擊接收端都有哪些風險?
迄今爲止,Bluetooth 設備的 DoS 攻擊僅在實驗室測試中執行過。鑑於 Bluetooth 無線技術的要求及其短程範圍,可以認爲受到 DoS 攻擊的風險很小。

設備保護

保護您的 Bluetooth 設備


儘管 Bluetooth 無線技術本質上是安全的,但要保證 Bluetooth 設備的安全仍需所有人的努力。Bluetooth SIG、製造商和您(用戶)都有責任保證 Bluetooth 設備的安全。作爲一個 Bluetooth 設備的用戶,您應瞭解安全使用PDA、電話等設備無線連接至其它消費類電子產品的基本安全措施。

Bluetooth 無線技術從發展初期就非常重視無線安全問題,以便全球標準用戶能夠安全地進行連接。Bluetooth 特別興趣小組 (SIG) 由 4000 多家成員製造商組成,並設有由成員公司的工程師組成的 Bluetooth 安全專家組,提供重要的安全信息,這些信息和反饋在考慮 Bluetooth 無線規格的發展時很有用。

一般用戶準則


交換信息
不要接受從未知或可疑實體通過 Bluetooth 無線技術或其它技術傳輸的文件。移動設備正迅速獲得與個人計算機類似的處理能力和連接,因此,您可以像對待個人計算機一樣來對待您的移動設備。不要下載或 安裝未知或可疑的軟件。如果您對文件或程序的來源不信任,則不要下載或安裝它們。如果在安裝最新下載軟件的過程中您的設備發出安全警告,則要慎重考慮是否 繼續安裝。

現在看得到我嗎?
某些啓用 Bluetooth 的設備允許您選擇是否可以讓其它設備看到您的設備。您的手機是否易受 bluesnarfing 或bluebugging 攻擊?Bluejacking 是否騷擾過您?您是否僅僅是擔心您的設備可否被別的設備看到?如果是這樣,您可以將設備置於不可發現狀態(大多數設備都有此選項),以便其它 Bluetooth 設備無法看到您的設備。這對已配對設備的功能沒有任何影響,您可以繼續享受 Bluetooth 無線技術帶來的方便。但是,要通過 Bluetooth 技術無線接收商務聯繫人信息,則需要將手機置於可發現模式。

名稱的含義
通常會爲新設備指定一個自我識別名稱,該名稱在設備處於可發現模式時是可見的。您很容易便可更改該名稱,使其匿名,也可以取個要多酷有多酷的名稱。

免受病毒攻擊
建議智能手機和 PDA 用戶安裝相應的防病毒軟件(很多軟件的安裝方法都與計算機上的相同),並應保持防病毒軟件爲最新軟件。許多人認爲移動設備(如智能手機和 PDA)是病毒、蠕蟲和特洛伊木馬攻擊的新領域。有很多安全軟件公司如 F-Secure、McAfee 和 Symantec 爲智能手機和 PDA 提供了防病毒軟件。

保持最新
與下載用於計算機操作系統的安全更新程序類似,您應從手機製造商 處尋求安全補丁程序並且利用這些解決方案將手機的漏洞減至最少。製造商爲易受 bluesnarf 和 bluebug 攻擊的手機發布了軟件更新程序。有關用戶如何獲得這些設備解決方案的詳細信息,請與手機製造商聯繫。

知識就是力量
購買移動設備時,請先閱讀手冊中有關 Bluetooth 無線技術部分的內容 — 瞭解如何啓用和關閉該技術、如何調整安全設置以及如何與其它設備配對。如果您找不到手冊或從手冊中找不到問題答案,您應嘗試查找聯機支持或聯繫製造商的客戶服務和技術支持小組。

首先配對
通常,如果您有兩個 Bluetooth 個人設備,您就可以在這兩個設備間建立安全連接,這就是所謂的“配對”。配對允許您從一個設備完全訪問另一個設備上的共享服務。不要與未知設備配對 — 這會使未知設備能夠訪問您的所有服務。配對時,可能會要求您輸入 PIN 碼。如果您的設備設置有此選項,則應選擇至少由 8 位字母數字字符構成的 PIN 碼並在安全環境中配對設備。如果系統要求您輸入 PIN 碼,但您不確定是什麼設備發送了該消息 — 不要輸入 PIN 碼,它可能是惡意的未知設備發送的假配對請求。如果在公共場合時您的設備配對斷開,請先找一個保密、安全的位置,然後再重新配對設備。

管理您的系列 Bluetooth 設備
如果您的其中一個 Bluetooth 設備丟失或被偷,您應在以前與該設備配對的所有設備上取消與其的配對。要取消配對,您必須從這些 Bluetooth 電器、計算機和掌上電腦上的配對設備列表中刪除您丟失的設備。如果您未取消配對,丟失或被偷的設備在有效範圍內將仍可以訪問與之配對設備上的所有服務。

術語表


即時網絡
一種通常以自發方式創建的網絡。即時網絡不要求架構,受時空限制。

活動從設備廣播 (ASB)
ASB 邏輯傳輸可用於向微微網中的所有活動設備傳輸 L2CAP 用戶通信。

高級音頻分發配置文件 (A2DP) 
A2DP 配置文件描述了立體聲質量音頻如何從媒體源流化傳送至匯點。配置文件定義了音頻源和匯點兩個角色。典型的使用如“隨身聽”類的媒體播放器。音頻源可以是音 樂播放器,音頻匯點則是無線耳機。A2DP 定義了可在ACL 信道上實現單聲道或立體聲高質量音頻內容分發的協議和程序。

音頻/視頻遠程控制配置文件 (AVRCP) 
AVRCP 設計用於提供控制 TV、Hi-fi 設備等的標準接口。此配置文件用於許可單個遠程控制設備(或其它設備)控制所有用戶可以接入的 A/V 設備。AVRCP 定義瞭如何控制流媒體的特徵。包括暫停、停止、啓動重放、音量控制及其它類型的遠程控制操作。

信標列
基礎或適應型微微網物理信道中的保留時隙的一種模式。這些時隙中發起的傳輸用於同步休眠的設備。

基本成像配置文件 (BIP) 
BIP 定義瞭如何遠程控制成像設備,成像設備如何打印,及成像設備如何將圖像傳輸至存儲設備。典型的應用如使用手機控制數碼相機的快門操作。

基本打印配置文件 (BPP) 
BPP 允許設備以打印作業的形式向打印機發送文本、電子郵件、vCard、圖像或其它項目。它與 HCRP 的區別在於它不需要因打印機而異的驅動程序。這使它更適用於嵌入式設備,如手機和數碼相機,這些設備不大容易使用依賴於打印機供應商的驅動程序進行更新。

Bluetooth 無線技術
Bluetooth 無線技術是一種無線通信鏈路,通過跳頻收發器在無需申請許可證的 2.4 GHz ISM 波段上工作。它支持在 Bluetooth 主機間進行實時 AV 和數據通信。鏈路協議基於時隙。

Bluetooth 基帶
這是 Bluetooth 系統中用於指定或實施媒體接入及物理層程序,以支持在 Bluetooth 設備間進行實時語音、數據信息流交換及建立即時網絡的部分。

Bluetooth 時鐘
Bluetooth 控制器子系統內部的 28 位時鐘,每 312.5 ms 作滴答聲一次。此時鐘的值定義了各種物理信道中的時隙編號及定時。

Bluetooth 控制器
包含 Bluetooth 射頻、基帶、資源控制器、鏈路管理器、設備管理器及 Bluetooth HCI 的子系統。

啓用 Bluetooth 的設備
啓用 Bluetooth 的設備(或稱 Bluetooth 設備)是可以使用 Bluetooth 系統進行短距離無線通信的設備。

Bluetooth 設備地址
用於識別每個 Bluetooth 設備的 48 位地址。這在技術規格中通常被稱爲 BD_ADDR。

BD_ADDR
Bluetooth 設備地址,BD_ADDR 用於識別 Bluetooth 設備。

Bluetooth HCI
Bluetooth HCI 爲基帶控制器和鏈路管理器提供了命令接口,並可以訪問硬件狀態和控制寄存器。此接口提供了訪問 Bluetooth 基帶功能的統一方法。

Bluetooth 主機
Bluetooth 主機可以是一個計算設備、外圍設備、蜂窩電話、PSTN 網絡或 LAN 接入點等等。附加至 Bluetooth控制器的 Bluetooth 主機可以與其它附加至其各自 Bluetooth 控制器的 Bluetooth 主機進行通信。

Bluetooth 配置文件
Bluetooth 配置文件表達了一般行爲,Bluetooth 設備可以通過這些行爲與其它設備進行通信。Bluetooth 技術定義了廣泛的配置文件,描述了許多不同類型的使用案例。爲了使用 Bluetooth 無線技術,設備必須能夠翻譯特定Bluetooth 配置文件。配置文件定義了可能的應用。

信道
可以是物理信道或是 L2CAP 信道,具體取決於上下文。

連接(至服務)
建立至某項服務的連接。如果尚未建立,這還包括建立物理鏈路、邏輯傳輸、邏輯鏈路、以及 L2CAP 信道。

可連接設備
位於可發現範圍內的 Bluetooth 設備,它定期監聽其尋呼掃描物理信道並響應該信道上的尋呼。

正在連接
設備間通信的一個階段,表示設備間正在建立連接。(連接階段發生在鏈路建立階段完成之後。)

連接
兩個對等應用程序或映射至 L2CAP 信道上的較高層協議之間的連接。

建立連接
創建一個映射至信道的連接的程序。

無繩電話配置文件 (CTP) 
CTP 定義瞭如何通過 Bluetooth 無線鏈路實施無繩電話。此配置文件可用於專用無繩電話或鄰近實施 CTP 的基站而用作無繩電話的手機。預期情形爲:當在家中時,手機可以使用連接至陸線的 Bluetooth CTP 網關,而在超出範圍時則使用手機網絡。

覆蓋區域
兩個 Bluetooth 設備可以在其中交換具有合格質量和性能的消息的區域。

創建安全連接
建立包括驗證和加密在內的連接的程序。

創建信任關係
將遠程設備標記爲信任設備的程序。這包括存儲供將來驗證和配對使用的通用鏈路密鑰(如果沒有鏈路密鑰)。

設備發現
從可發現設備上檢索 Bluetooth 設備地址、時鐘、設備類別字段及使用的尋呼掃描模式的程序。

撥號網絡配置文件 (DUN) 
DUN 提供了通過 Bluetooth 無線技術接入 Internet 和其它撥號服務的標準。最常見的情況是在手機上撥號,從膝上型計算機以無線方式接入 Internet。

可發現設備
位於可發現範圍內的 Bluetooth 設備,它定期監聽其查詢掃描物理信道並響應該信道上的查詢請求。正常情況下,可發現設備都可以連接。

加密
數據編碼方法,可以防止其他人破譯信息。

擴展服務發現配置文件 (ESDP)
ESDP 定義了通用即插即用設備如何通過 Bluetooth 無線連接運行。

傳真配置文件 (FAX) 
FAX 配置文件定義了終端設備如何使用 FAX 網關設備。FAX 旨在於手機或固定電話和安裝了傳真軟件的 PC 之間提供適當定義的接口。典型配置爲個人計算機使用手機作爲 FAX 網關,向任意接收方發送 FAX 傳輸。

文件傳輸配置文件 (FTP) 
FTP 定義了客戶端設備如何瀏覽服務器設備上的文件夾和文件。一旦客戶端找到了文件或位置,客戶端即可從服務器拉取文件,或通過 GOEP 從客戶端推送文件至服務器。

常規音頻/視頻分發配置文件 (GAVDP) 
GAVDP 爲 A2DP 和 VDP 提供了基礎,而後兩者又是設計用於使用 Bluetooth 無線技術分發音頻和視頻流的系統的基礎。在一般使用中,類似“隨身聽”之類的設備可作爲發起方,而耳機則作爲接收方。

通用訪問配置文件 (GAP) 
GAP 是所有其它配置文件的基礎,它定義了在 Bluetooth 設備間建立基帶鏈路的通用方法。此配置文件定義了一些通用的操作,這些操作可供引用 GAP 的配置文件以及實施多個配置文件的設備使用。GAP 確保了兩個Bluetooth 設備(不管製造商和應用程序)可以通過 Bluetooth 技術交換信息,以發現彼此支持的應用程序。不符合任何其它 Bluetooth 配置文件的 Bluetooth 設備必須與 GAP 符合以確保基本的互操作性和共存。

通用對象交換配置文件 (GOEP)  
GOEP 可用於將對象從一個設備傳輸至另一個設備。對象可以是任意的,如圖片、文檔、名片等等。此配置文件定義了兩個角色:提供拉取或推送對象位置的服務器及啓動操作的客戶端。GOEP 爲使用 OBEX 協議的其它配置文件提供了通用藍圖。

免提配置文件 (HFP) 
HFP 描述了網關設備如何用於供免提設備撥打和接聽呼叫。典型配置如汽車使用手機作爲網關設備。在車內,立體聲系統用於電話音頻,而車內安裝的麥克風則用於通話時發送輸出音頻。HFP 還可用於個人計算機在家中或辦公環境中作爲手機揚聲器的情況。

硬拷貝電纜替代配置文件 (HCRP) 
HCRP 定義瞭如何通過 Bluetooth 無線鏈路完成基於驅動程序的打印。此配置文件定義了客戶端和服務器兩種角色。客戶端爲包含打印驅動程序的設備,該打印程序適用於客戶端希望打印其上內容的 服務器。常見配置如充當客戶端的個人計算機通過驅動程序使用充當服務器的打印機來進行打印。這提供了更爲簡便的無線選擇以替代設備和打印機之間的電纜連 接。HCRP 沒有設定有關至打印機的通信的標準,因此驅動程序需視特定打印機型號或範圍而定。

耳機配置文件 (HSP) 
HSP 描述了 Bluetooth 耳機如何與計算機或其它 Bluetooth 設備(如手機)通信。連接和配置好後,耳機可以作爲遠程設備的音頻輸入和輸出接口。

人機接口設備配置文件 (HID) 
HID 配置文件定義了 Bluetooth HID(如鍵盤、指向設備、遊戲設備及遠程監視設備)使用的協議、程序及功能。

查詢設備
執行查詢程序的 Bluetooth 設備。

查詢
Bluetooth 設備傳輸查詢消息並監聽響應以試圖發現覆蓋區域內其它 Bluetooth 設備的程序。

查詢掃描
Bluetooth 設備監聽其查詢掃描物理信道上接收到的查詢消息的程序。

內部通信系統配置文件 (ICP) 
就象由於其它噪音,別人聽不見您說的話一樣,Bluetooth 射頻也可能由於其它射頻干擾而接收不到。因爲Bluetooth 無線技術使用無需申請許可證的波段進行傳輸,所以這種情況尤其值得注意。幸運的是,該技術經過精心設計,不僅不會在所處波段產生不必要的噪音,而且還能夠避開其它無線電波。能夠影響 Bluetooth 無線產品的一些常見射頻技術產品包括微波爐和某些型號的無繩電話。

干擾
流中的信息實體均按時間關係與其前行和後續實體捆綁在一起的情況。

等時數據
流中的信息,在該流中,信息實體均按時間關係與其前行和後續實體捆綁在一起。

已知設備
至少已存儲其 BD_ADDR 的 Bluetooth 設備。

L2CAP 信道
兩臺設備在 L2CAP 層上建立的一種邏輯連接,爲單應用或更高層協議服務。

建立 L2CAP 信道
在 L2CAP 層上建立邏輯連接的程序。

建立鏈路
在設備間建立默認 ACL 鏈路、鏈路層級及信道的程序。

鏈路
邏輯鏈路的簡寫。

鏈路密鑰
兩個設備都知道並用於驗證彼此的密鑰。

LMP 驗證
驗證遠程設備實體的 LMP 層步驟。

LMP 配對
驗證兩個設備並創建共用鏈路密鑰的程序,共用密鑰是信任關係或(單一)安全連接的基礎。

邏輯信道
同 L2CAP 信道一樣,但由於在 Bluetooth 版本 1.1 中有其它意義,所以不贊成使用。

邏輯鏈路
最低架構層,用於爲 Bluetooth 系統客戶端提供獨立數據傳輸服務。

邏輯傳輸
這在 Bluetooth 無線技術中用於表示因存在共享確認協議和鏈路標識符,兩個不同邏輯鏈路具有的通用性。

名稱發現
搜索可連接設備的用戶友好名稱(Bluetooth 設備名稱)的程序。

對象交換 (OBEX) 協議
OBEX 傳輸協議定義了數據對象和兩個設備用來交換這些對象的通信協議。OBEX 支持應用程序在 Bluetooth 協議堆棧及 IrDA 堆棧上工作。對於 Bluetooth 設備,僅支持面向連接的 OBEX。已使用 OBEX 開發出三種應用配置文件,即 SYNC、FTP 和 OPP。

數據包
在物理信道上傳輸的集合比特的格式。

尋呼
連接程序的初始階段,設備在此階段發出一系列尋呼消息,直到從目標設備接收到響應或發生超時。

尋呼掃描
設備監聽其尋呼掃描物理信道上接收到的尋呼消息的程序。

尋呼設備
執行尋呼程序的 Bluetooth 設備。

已配對設備
已與其交換了鏈路密鑰的 Bluetooth 設備(在請求建立連接之前或在連接階段中)。

配對
在兩個 Bluetooth 設備間建立新關係的過程。此過程中將交換鏈路密鑰(在請求建立連接之前或在連接階段)。

休眠設備
設備在已同步至主設備的基礎模式微微網中運行,但放棄了其默認的 ACL 邏輯傳輸。

密碼
配對設備時,強烈建議您使用密碼驗證即將進行的連接。另外,在某些連接情況下,您需要確保連接到正確的設備或個人。密碼通常是按鍵(字母或數字)的任意組合。使用時請注意,某些設備映射字符的方式不同。密鑰僅在連接時有效,用於不同設備或用戶的密鑰可以不同。

個人局域網配置文件 (PAN) 
PAN 描述了兩個或更多個 Bluetooth 設備如何構成一個即時網絡,以及如何使用同一機制通過網絡接入點接入遠程網絡。配置文件角色包括網絡接入點、組即時網絡及個人局域網用戶。

物理信道
表現爲由一個或多個設備同步佔用一系列射頻載波。有許多種物理信道類型,其各自的特徵由其不同的用途決定。

物理鏈路
兩個設備間通過尋呼創建的基帶層連接。

微微網
佔用一個共享物理信道的設備的集合,其中一個設備是微微網主設備,其餘設備都連接至主設備。

微微網物理信道
分爲若干時隙的一種信道,每個時隙都與一個 RF 跳頻相關聯。連續的跳頻通常與不同的 RF 跳頻相對應,並以1600 hops/s 的標準跳頻率發生。這些連續跳頻遵循僞隨機跳頻序列,在 79 個射頻信道間進行跳頻。

微微網主設備
微微網中的設備,其 Bluetooth 時鐘和 Bluetooth 設備地址定義了微微網物理信道的特徵。

微微網從設備
微微網中除主設備以外的任意設備,連接於微微網主設備上。

PIN
一種用戶友好號碼,可用於在配對發生前驗證設備的連接。

複合微微網成員 (PMP)
同時充當多個微微網成員的設備,它可以使用時分複用 (TDM) 在各個微微網物理信道上交替活動。

休眠從設備廣播 (PSB)
休眠從設備廣播邏輯傳輸,用於在主設備和休眠設備間通信。

範圍
Bluetooth 無線電信號可以覆蓋的區域。此區域可能會受到多種因素的影響。

散射網
兩個或多個包括一個或多 PMP 設備的微微網。

串行端口配置文件 (SPP) 
SPP 定義瞭如何設置虛擬串行端口及如何連接兩個 Bluetooth 設備。

服務層協議
使用 L2CAP 信道傳輸 PDU 的協議。

服務發現
查詢和瀏覽由或通過其它 Bluetooth 設備提供的服務的程序。

服務發現應用配置文件 (SDAP) 
SDAP 描述了應用程序如何使用 SDP 發現遠程設備上的服務。SDAP 要求任何應用程序都應能夠發現它要連接的其它 Bluetooth 設備上的可用服務。

靜默設備
如果 Bluetooth 設備未響應遠程設備發出的查詢,將對遠程設備顯示爲靜默狀態。

SIM 卡接入配置文件 (SAP) 
SAP 允許帶有內置 GSM 收發器的車載電話之類的設備連接到 Bluetooth 電話中的 SIM 卡。因此車載電話本身並不需要單獨的 SIM 卡。

同步配置文件 (SYNC) 
SYNC 配置文件可以與 GOEP 配合使用以支持 Bluetooth 設備間的日曆和地址信息(個人信息管理器 (PIM) 項)同步。此配置文件的常見應用是 PDA 和計算機之間的數據交換。

未知設備
沒有存儲有關其任何信息(Bluetooth 設備地址、鏈路密鑰或其它)的 Bluetooth 設備。

視頻分發配置文件 (VDP) 
VDP 定義了 Bluetooth 設備如何通過 Bluetooth 無線技術以流傳輸視頻。示例使用案例包括從 PC 媒體中心向便攜式播放器流傳輸存儲的視頻,或從數碼相機向 TV 進行流傳輸。

Bluetooth 配置文件支持的 WAP (WAP)
WAP 定義了無線應用協議套件如何在 Bluetooth 無線鏈路上運行。常見配置爲手機通過 Bluetooth 無線鏈路連接至公共信息站,並使用 WAP 瀏覽信息。WAP 可以跨多種 WAN 技術工作,爲移動設備提供 Internet 接入服務。

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