藍牙

藍牙作為一種小範圍無線連接技術，能在設備間實現方便快捷、靈活安全、低成本、低功耗的數據通信和語音通信，因此它是目前實現無線個域網通信的主流技術之一。與其他網路相連接可以帶來更廣泛的應用。是一種尖端的開放式無線通信，能夠讓各種數碼設備無線溝通，是無線網路傳輸技術的一種，原本用來取代紅外。

藍牙是一種近距離連接協議，各種設備間安全、輕鬆、迅速自動的通信。與無線其他連接方式相比，當今世界通信技術迅猛發展，作為一種新興的短距離無線通信技術，正有力地推動著低速率無線個人區域網路的發展。

藍牙是一種無線技術標準，可實現固定設備、移動設備和樓宇個人域網之間的短距離數據交換(使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF無線電波)。藍牙可連接多個設備，克服了數據同步的難題。

藍牙技術是世界著名的5家大公司一愛立信(Ericsson)、諾基亞(Nokia)、東芝(TOshiba)、國際商用機器公司(IBM)和英特爾(Intel)，於1998年5月聯合宣布的一種無線通信新技術。藍牙設備是藍牙技術應用的主要載體，常見藍牙設備比如電腦、手機等。藍牙產品容納藍牙模塊，支持藍牙無線電連接與軟體應用。藍牙設備連接必須在一定範圍內進行配對。這種配對搜索被稱之為短程臨時網路模式，也被稱之為微微網，可以容納設備最多不超過8台。藍牙設備連接成功，主設備只有一台，從設備可以多台。藍牙技術具備射頻特性。採用了TDMA結構與網路多層次結構，在技術上應用了跳頻技術、無線技術等，具有傳輸效率高、安全性高等優勢，所以被各行各業所應用。

藍牙技術及藍牙產品的特點主要有：

1、藍牙技術的適用設備多，無需電纜，通過無線使電腦和電信連網進行通信。

2、藍牙技術的工作頻段全球通用，適用於全球範圍內用戶無界限的使用，解決了蜂窩式行動電話的“國界”障礙。藍牙技術產品使用方便，利用藍牙設備可以搜索到另外一個藍牙技術產品，迅速建立起兩個設備之間的聯繫，在控制軟體的作用下，可以自動傳輸數據。

3、藍牙技術的安全性和抗干擾能力強，由於藍牙技術具有跳頻的功能，有效避免了ISM頻帶遇到干擾源。藍牙技術的兼容性較好，藍牙技術已經能夠發展成為獨立於操作系統的一項技術，實現了各種操作系統中良好的兼容性能。

4、傳輸距離較短：現階段，藍牙技術的主要工作範圍在10米左右，經過增加射頻功率后的藍牙技術可以在100米的範圍進行工作，只有這樣才能保證藍牙在傳播時的工作質量與效率，提高藍牙的傳播速度。另外，在藍牙技術連接過程中還可以有效的降低該技術與其他電子產品之間的干擾，從而保證藍牙技術可以正常運行。藍牙技術不僅有較高的傳播質量與效率，同時還具有較高的傳播安全性特點。

5、通過跳頻擴頻技術進行傳播：藍牙技術在實際應用期間，可以原有的頻點進行劃分、轉化，如果採用一些跳頻速度較快的藍牙技術，那麼整個藍牙系統中的主單元都會通過自動跳頻的形式進行轉換，從而將其以隨機的進行跳頻。由於藍牙技術的本身具有較高的安全性與抗干擾能力，在實際應用期間可以藍牙運行的質量。

1、底層硬體模塊。

藍牙技術系統中的底層硬體模塊由基帶、跳頻和鏈路管理。其中，基帶是完成藍牙數據和跳頻的傳輸。無線調頻層是不需要授權的通過2.4GHz ISM頻段的微波，數據流傳輸和過濾就是在無線調頻層實現的，主要定義了藍牙收發器在此頻帶正常工作所需要滿足的條件。鏈路管理實現了鏈路建立、連接和拆除的安全控制。

2、中間協議層。

藍牙技術系統構成中的中間協議層主要包括了服務發現協議、邏輯鏈路控制和適應協議、電話通信協議和串口模擬協議四個部分。服務發現協議層的作用是提供上層應用程序一種機制以便於使用網路中的服務。邏輯鏈路控制和適應協議是負責數據拆裝、復用協議和控制服務質量，是其他協議層作用實現的基礎。

3、高層應用。

在藍牙技術構成系統中，高層應用是位於協議層最上部的框架部分。藍牙技術的高層應用主要有文件傳輸、網路、區域網訪問。不同種類的高層應用是通過相應的應用程序通過一定的應用模式實現的一種無線通信。

一、在汽車領域的應用

1、藍牙免提通訊。

將藍牙技術應用到車載免提系統中，是最典型的汽車藍牙應用技術。利用手機作為網關，打開手機藍牙功能與徠車載免提系統，只要手機在距離車載免提系統的10米之內，都可以自動連接，控制車內的麥克風與音響系統，從而實現全雙工免提通話。利用車載免提應用框架作為藍牙免提通訊技術的基礎，很好的規範藍牙設備，並且彙集藍牙功能集，這樣就可以控制藍牙技術。

2、車載藍牙娛樂系統。

車載藍牙娛樂系統，主要包括USB技術、音頻解碼技術、藍牙技術等，將上述技術相融合，利用汽車內部麥克風、音響等，播放儲存在u盤中的各種音頻以及電話簿等，還增添了流行音樂等播放功能。以CAN為基礎連接車載系統中的網路，這樣就可以實現車載信息娛樂系統的運行。同時也為系統保留了可擴展性。

3、藍牙車輛遠程狀況診斷。

車載診斷系統主要依靠藍牙遠程技術，及時進行車輛檢修，尤其對汽車發動機進行實時監測，幫助車輛時刻掌握不同功能模塊的具體運行情況，一旦發現系統運行不正常，利用設定好的計算方法準確判斷出現故障的原因與故障類型，將故障診斷代碼上傳到車載運行系統存儲器中。取更加方便快捷。

4、汽車藍牙防盜技術。

隨著技術得逐漸成熟，藍牙在應用廣泛性、使用安全性、傳輸準確性、傳輸高效性等方面會有更進一步的改善。尤其是藍牙防盜器的應用，如果汽車處於設防狀態，藍牙感應功能將會自動連接汽車車主手機，一旦車輛狀態出現變化或者遭受盜竊，將會自動報警，藍牙防盜技術的應用，為汽車提供更安全環境。

二、藍牙技術應用於工業生產中

1、技術人員對數控機床的無線監控。

藍牙技術在數控機床中的應用，主要體現在無線監控方面，利用藍牙技術安裝相應的監控設施，為數控機床用戶生產提供方便，同時也維護了數控機床生產的安全。技術人員根據攜帶的藍牙監控設備，隨時監控與管理機床運行，發現數控機床生產問題及時治理。尤其是無線數據鏈路下實現的自動監控能力，可以適當干預機床運行，比如停止主軸或者系統停機等。

2、零部件磨損程度的檢測。

藍牙檢測功能還體現在工業零部件磨損方面，利用藍牙檢測軟體結合磨損檢測材料進行實驗研究，可以具體到耐磨性優劣，及時利用藍牙無線傳輸將磨損檢測程度數據傳輸到相關設備中，相關設備進行智能分析，並將結果告知技術人員。

3、功率輸出標準化。

藍牙技術在工業生產的功率輸出方面也十分重要。調節設備利用藍牙技術傳輸生產功率變化，將其與標準運行功率對比，如果存在功率變化異常，便會及時調整，並將調整數據上傳。

4、藍牙監控系統對數控系統運行狀態的實時和完整的記錄。

藍牙傳輸設備作為監控系統主要組成，隨時記錄數控系統運行狀態，並且將數控系統運行期間的任何波動全部傳輸到儲存設備中，利用通信埠上傳信息，為數控生產管理人員提供更多參考資料。

三、藍牙技術應用於醫藥領域

隨著現代醫療事業的蓬勃發展，醫院監護系統和醫療會診系統的出現為現代醫療事業的發展做出突出貢獻，但在在實際應用過程中也存在一些問題，例如當前對重症病人的監護設備都採用有線連接，當病人有活動需求時難免會影響監控儀器的正常運行，但是藍牙技術的出現可以有效改善上述情況，不僅如此，藍牙技術還在診斷結果傳輸與病房監護方面起到了重要作用。

1、診斷結果輸送。

以藍牙傳輸設備為依託，將醫院診斷結果及時輸送到存儲器中。藍牙聽診器的應用以及藍牙傳輸本身耗電量較低，傳輸速度更加快速，所以利用電子裝置及時傳輸診斷結果，提高醫院診斷效率，確保診斷結果數據準確。

2、病房監護。

藍牙技術在醫院病房監護中的應用主要體現在病床終端設備與病房控制器，利用主控計算機，上傳病床終端設備編號以及病人基本住院信息，為住院病人在配備病床終端設備，--旦病人有什麼突髮狀況，利用病床終端設備發出信號，藍牙技術以無線傳送的方式將其傳輸到病房控制器中。如果傳輸信息較多，會自動根據信號模式劃分傳輸登記，為醫院病房管理提供了極大的便利。

藍牙存在的問題主要有以下幾個：

（1）藍牙的功耗問題。藍牙傳輸數據的頻率不高，在傳輸數據的過程中耗能較少，但是，為了及時響應連接請求，在等待過程中的輪詢訪問卻是十分耗能的。

（2）藍牙的連接過程煩瑣。藍牙的連接過程中涉及多次的信息傳遞與驗證過程，表面上來看似乎並不能讓使用者感受到複雜的連接程序，但是，反覆的數據加解密過程和每次連接都需進行的身份驗證過程卻是對於設備計算資源的一種極大的浪費。

（3）藍牙的安全性問題。藍牙的首次配對需要用戶通過PIN碼驗證，PIN碼一般僅由數字構成，且位數很少，一般為4～6位。PIN碼在生成之後，設備會自動使用藍牙自帶的E2或者E3加密演演算法來對PIN碼進行加密，然後傳輸進行身份認證。在這個過程中，黑客很有可能通過攔截數據包，偽裝成目標藍牙設備進行連接或者採用“暴力攻擊”的方式來破解PIN碼。

此外，在藍牙傳輸數據的過程中使用的加密演演算法的安全性也有待提高。出現以上情況的原因在於藍牙技術的本身，由於藍牙的設計目標為設備間組成一個無基站式區域網（類似於WLAN的AdHoc模式），進行多設備間的近距離通信，為了保證私密性和安全性，藍牙協議要求每次連接前必須進行身份認證。

1、普及藍牙技術的認知與利用

雖然在現階段，藍牙技術已經在實際的生活與工作中有了較多的應用，但是人們對於藍牙技術並沒有過多的認識，除了在手機藍牙的傳輸功能與語音功能的應用外，對於無線印表機、無線會議等藍牙應用沒有足夠的認識。因此，在未來的藍牙技術發展中，應對藍牙技術進行宣傳，將成本低和技術先進的藍牙技術推廣在更廣泛的應用平台中。

2、拓展藍牙技術的應用領域

藍牙技術的應用領域要向廣度發展。藍牙技術的第一階段是支持手機、PDA和筆記本電腦，接下來的發展方向要向著各行各業擴展，包括汽車、信息加點、航空、消費類電子、軍用等。

3、與更多的操作系統之間兼容

在計算機系統中，若要進一步提高藍牙技術的應用，就要將藍牙兼容技術與計算機操作系統同步發展，除了與Windows、xp和pc平台兼容外，還要跟進技術水平，例如在win8系統的計算機應用中建立支持性，提高藍牙技術在計算機和相關工程中的應用。另外，在兼容性的技術發展中，要不斷的對電子產品的發展方向進行研究，在預見性的規劃安排中，提高藍牙技術的應用能力。

4、低成本發展，晶元小巧且價格下降

藍牙技術中應用的晶元的成本較低，並且在向著單晶元的方向發展，已經開發除了嵌入電池中的單晶元，藍牙晶元將越來越小巧，價格越來越低。

5、加強合作開發趨勢

藍牙技術的發展主要得益於通訊技術的支持，在未來的經濟建設中，各行各業都需要在信息自動化的應用中提高生產水平，因此，要將藍牙應用技術與多種行業建立合作形式。比如在汽車製造中，可以將藍牙技術設計到汽車的智能化應用系統中，增加汽車的使用功能，通過無線數據的連接，將汽車、計算機、手機和人進行緊密的聯繫，通過手機等設備的簡單操作就可以控制汽車運行系統等，如在手機中下載汽車的開關係統，一是保證了汽車的個人使用安全，二是在忘記開關車門時可以避免回到停車地點複查。

藍牙的波段為2400–2483.5MHz（包括防護頻帶）。這是全球範圍內無需取得執照（但並非無管制的）的工業、科學和醫療用（ISM）波段的 2.4 GHz 短距離無線電頻段。

藍牙使用跳頻技術，將傳輸的數據分割成數據包，通過79個指定的藍牙頻道分別傳輸數據包。每個頻道的頻寬為1 MHz。藍牙4.0使用2 MHz 間距，可容納40個頻道。第一個頻道始於2402 MHz，每1 MHz一個頻道，至2480 MHz。有了適配跳頻（Adaptive Frequency-Hopping，簡稱AFH）功能，通常每秒跳1600次。

最初，高斯頻移鍵控（Gaussian frequency-shift keying，簡稱GFSK）調製是唯一可用的調製方案。然而藍牙2.0+EDR 使得 π/4-DQPSK和 8DPSK 調製在兼容設備中的使用變為可能。運行GFSK的設備據說可以以基礎速率（Basic Rate，簡稱BR）運行，瞬時速率可達1Mbit/s。增強數據率（Enhanced Data Rate，簡稱EDR）一詞用於描述π/4-DPSK 和 8DPSK 方案, 分別可達2 和 3Mbit/s。在藍牙無線電技術中，兩種模式（BR和EDR）的結合統稱為“BR/EDR射頻”

藍牙是基於數據包、有著主從架構的協議。一個主設備至多可和同一微微網中的七個從設備通訊。所有設備共享主設備的時鐘。分組交換基於主設備定義的、以312.5µs為間隔運行的基礎時鐘。兩個時鐘周期構成一個625µs的槽，兩個時間隙就構成了一個1250µs的縫隙對。在單槽封包的簡單情況下，主設備在雙數槽發送信息、單數槽接受信息。而從設備則正好相反。封包容量可長達1、3、或5個時間隙，但無論是哪種情況，主設備都會從雙數槽開始傳輸，從設備從單數槽開始傳輸。

在維京人歷史上，有個丹麥國王名叫Haraldr Gormsson，因為有一顆藍色的死牙，所以綽號“Bluetooth”。Haraldr "Bluetooth" Gormsson的一生有兩大功績：統一了丹麥，並且將丹麥基督教化。這正好對應當時短距無線傳輸協議的現狀，迫切需要能夠快速協商完成統一的標準，因此Bluetooth成為當時SIG內部的技術代號。