1. 简介
蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHzISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。
2. 标准
V1.1(1998年):
为最早期版本，传输率约在748~810kb/s，因是早期设计，容易受到同频率之产品所干扰下影响通讯质量。
V1.2:
748~810kb/s 的传输率，增加了(改善Software)抗干扰跳频功能。
V2.1(2004年):
改善了装置配对流程，短距离的配对方面，具备了在两个支持蓝牙的手机之间互相进行配对与通讯传输的NFC（Near Field CoMMunication）机制。具备更佳的省电效果。
V3.0(2009年):
核心是“Generic Alternate MAC/PHY”(AMP)，这是一种全新的交替射频技术，允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频。传输速率更高，功耗更低。
V4.0(2010年):
包括三个子规范，即传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的蓝牙低功耗技术。蓝牙 4.0的改进之处主要体现在三个方面，电池续航时间、节能和设备种类上。有效传输距离也有所提升，为60M。
3. 蓝牙系统组成
蓝牙系统由无线单元、链路控制（固件）单元、链路（软件）管理、软件结构和协议体系组成：
（1）无线单元
蓝牙是以无线LAN的IEEE802.11标准技术为基础的，使用2.45GHz ISM全球通自由波段。蓝牙天线属于微带天线，空中接口是建立在天线电平为0dBm基础上的，遵从FCC（美国联邦通信委员会）有关0dBm电平的ISM频段的标准。当采用扩频技术时，其发射功率可增加到100mW。频谱扩展功能是通过起始频率为2.402GHz、终止频率为2.480GHz、间隔为1MHz的79个跳频频点来实现的。其最大的跳频速率为1660跳/s。系统设计通信距离为10cm～10m，如增大发射功率，其距离可长达100m。
（2）链路控制单元
链路控制单元（即基带）描述了硬件——基带链路控制器的数字信号处理规范。基带链路控制器负责处理基带协议和其它一些低层常规协议。
A．建立物理链路
微微网内的蓝牙设备之间的连接被建立之前，所有的蓝牙设备都处于待命(standby)状态。此时，未连接的蓝牙设备每隔1.28s就周期性地“监听”信息。每当一个蓝牙设备被激活，它就将监听划给该单元的32个跳频频点。跳频频点的数目因地理区域的不同而异（32这个数字只适用于使用2.400～2.4835GHz波段的国家）。作为主蓝牙设备首先初始化连接程序，如果地址已知，则通过寻呼(page)消息建立连接；如果地址未知，则通过一个后接寻呼消息的查询(inquiry)消息建立连接。在最初的寻呼状态，主单元将在分配给被寻呼单元的16个跳频频点上发送一串16个相同的寻呼消息。如果没有应答，主单元则按照激活次序在剩余16个频点上继续寻呼。从单元收到从主单元发来的消息的最大延迟时间为激活周期的2倍(2.56s)，平均延迟时间是激活周期的一半(0.6s)。查询消息主要用来寻找蓝牙设备。查询消息和寻呼消息很相像，但是查询消息需要一个额外的数据串周期来收集所有的响应。
如果微微网中已经处于连接的设备在较长一段时间内没有数据传输，蓝牙还支持节能工作模式。主设备可以把从设备置为保持（hold）模式，在保持模式下，只有一个内部计数器在工作。从设备也可以主动要求被置为保持模式。一旦处于保持模式的单元被激活，则数据传递也立即重新开始。保持模式一般被用于连接好几个微微网的情况下或者耗能低的设备。另外。蓝牙还支持呼吸（sniff）模式和暂停（park）模式。在呼吸模式下，从设备降低了从微微网“收听”消息的速率，“呼吸”间隔可以依应用要求作适当调整。在暂停模式下，设备依然与微微网同步但没有数据传送。工作在暂停模式下的设备放弃了MAC地址，偶尔收听主设备的消息并恢复同步、检查广播消息。这几种工作模式按照节能效率以升序排队依次是：呼吸模式、保持模式和暂停模式。
蓝牙基带技术支持两种连接类型：同步定向连接(SCO)类型和异步无连接(ACL)类型。前者主要用于同步话音传送，后者主要用于分组数据传送。
同一个微微网中不同的主从对可以使用不同的连接类型，而且在一个阶段内还可以任意改变连接类型。每个连接类型最多可以支持16种不同类型的数据包，其中包括4个控制分组，这一点对SCO和ACL来说都是相同的。两种连接类型都使用时分双工(TDD)实现全双工传输。
SCO连接为对称连接，利用保留时隙传送数据包。连接建立后，主设备和从设备可以不被选中就发送SCO数据包。SCO数据包既可以传送话音，也可以传送数据，但在传送数据时，只用于重发被损坏的那部分的数据。
ACL链路就是定向发送数据包，它既支持对称连接，也支持不对称连接。主设备负责控制链路带宽，并决定微微网中的每个从设备可以占用多少带宽和连接的对称性。从设备只有被选中时才能传送数据。ACL链路也支持接收主设备发给微微网中所有从设备的广播消息。
B．差错控制
基带控制器有3种纠错方式。1/3比例前向纠错(1/3FEC)码，用于分组头；2/3比例前向纠错(2/3FEC)码，用于部分分组；数据的自动请求重发方式（ARQ），用于带有CRC（循环冗余校验）的数据分组。差错控制用于提高分组传送的安全性和可靠性。
C．验证和加密
蓝牙基带部分在物理层为用户提供保护和信息加密机制。验证基于“请求-响应”运算法则，采用口令/应答方式，在连接进程中进行，它是蓝牙系统中的重要组成部分。它允许用户为个人的蓝牙设备建立一个信任域，比如只允许主人自己的笔记本电脑通过主人自己的移动电话通信。
加密采用流密码技术，适用于硬件实现。它被用来保护连接中的个人信息。密钥由程序的高层来管理。网络传送协议和应用程序可以为用户提供一个较强的安全机制。
（3）链路管理
链路管理器(LM)软件模块设计了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其它一些协议。链路管理器能够发现其它蓝牙设备的链路管理器，并通过链路管理协议(LMP)建立通信联系。链路管理器提供的服务项目包括：发送和接收数据、设备号请求（LM能够有效地查询和报告名称或者长度最大可达16位的设备ID）、链路地址查询、建立连接、验证、协商并建立连接方式、确定分组类型、设置保持方式及休眠方式。
（4）软件结构和协议体系
A．软件结构
蓝牙设备应具有互操作性，即任何蓝牙设备之间都应能够实现互通互连，这包括硬件和软件。对于某些设备，从无线电兼容模块和空中接口，直到应用层协议和对象交换格式，都要实现互操作性；而另外一些简单的设备（如耳机）的要求则宽松得多。蓝牙计划的目标就是要确保任何带有蓝牙标记的设备都能进行互换性操作。软件的互操作性始于链路级协议的多路传输、设备和服务的发现，以及分组的分段和重组。蓝牙设备必须能够彼此识别，并通过安装合适的软件识别出彼此支持的高层功能。互操作性要求采用相同的应用层协议栈。不同类型的蓝牙设备对兼容性有不同的要求（如用户不能奢望头戴式设备内含有地址簿）。蓝牙的兼容性是指它具有无线电兼容性，有语音收发能力及发现其它蓝牙设备的能力，更多的功能则要由手机、手持设备及笔记本电脑来完成。为实现这些功能，蓝牙软件构架必须利用现有的规范，而不是再去开发新的规范。设备的兼容性要求能够适应蓝牙规范和现有的协议。
软件结构的功能有：配置及故障诊断工具、自动识别其它蓝牙设备、电缆仿真、与外网设备的通信、音频通信与呼叫控制和商用卡的交易与号簿网络协议。
蓝牙的软件体系是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑。适用于几种不同商用操作系统的蓝牙规范正在完善中。蓝牙规范接口可以直接集成到蜂窝电话、笔记本电脑等设备中，也可以通过PC卡或USB接口附加设备连接。
B．协议体系
设计协议和协议栈的主要原则是尽可能地利用现有各种高层协议，保证现有协议与蓝牙技术的融合以及各种应用之间的互通性；充分利用兼容蓝牙技术规范的软硬件系统和蓝牙技术规范的开放性，便于开发新的应用。蓝牙标准包括Core和Profiles两大部分。Core是蓝牙的核心，主要定义蓝牙的技术细节；Profiles部分定义了在蓝牙的各种应用中的协议栈组成，并定义了相应的实现协议栈。这样就为全球兼容性打下了基础。
蓝牙标准主要定义的是底层协议，也定义了一些高层协议和相关接口。具体的协议按SIG的需要分为4层：
◆核心协议
它是蓝牙协议的关键部分。包括基带部分协议和其它低层链路功能的基带/链路控制期协议；用于链路的建立、安全和控制的链路管理器协议LMP；描述主机控制器接口的HCI协议；支持高层协议复用、帧的组装和拆分的逻辑链路控制和分配协议L2CAP；发现蓝牙设备提供服务的SDP协议等。
◆RFCOMM电缆替代协议
它是一种仿真协议，在蓝牙基带协议上仿真RS-232控制和数据信号，为上层协议提供服务。
◆TCS电话控制协议
它是面向比特的协议，定义蓝牙设备间建立数据和话音呼叫的控制信令和处理蓝牙TCS设备群的移动管理进程；AT-Command控制命令集是定义在多用户模式下控制移动电话、调制解调器和用于仿真的命令集。
◆与Internet相关的高层协议
它定义了与Internet相关的PPP、UDP、TCP/IP协议及无线应用协议WAP。两个蓝牙设备必须具有相同的协议组成才能进行相互的通信。
4. 基本功能
◆HF（Handsfree）--免提功能
◆HS(Headset)
◆OPP--对象推操作功能
◆FTP--文件传输功能
◆DUN——拨号上网功能