移动计算中的蓝牙技术

蓝牙技术是一种高速、低功耗的无线技术，旨在连接手机或其他便携设备以进行通信或文件传输。 这基于移动计算技术。 以下是蓝牙技术的一些主要功能列表

• 蓝牙也被称为 IEEE 802.15 标准或规范，它使用低功耗无线电通信，无需使用任何类型的连接线即可在短距离内连接手机、计算机和其他网络设备。
• 由于蓝牙是一个开放的无线技术标准，因此它用于通过 2.4 至 2.485 GHz 的频段向一定距离内的已连接设备发送或接收数据。
• 在蓝牙技术中，无线信号在短距离内传输数据和文件，通常最远可达 30 英尺或 10 米。
• 蓝牙技术是由 5 家公司组成的一个名为特别兴趣小组的组织于 1998 年开发的。 这些公司是爱立信、英特尔、诺基亚、IBM 和东芝。
• 蓝牙技术的数据交换范围在早期版本的设备中可达 10 米，但蓝牙技术的最新版本，即蓝牙 5.0，可以在大约 40-400 米的范围内交换数据。
• 蓝牙技术中数据传输的平均速度在第一个版本中约为 1 Mbps。 第二个版本是 2.0+ EDR，它提供了 3Mbps 的数据速率。 第三个是 3.0+HS，它提供了 24 Mbps 的速度。 该技术的最新版本是 5.0。

蓝牙的历史

蓝牙技术的发展历程背后有一个惊人的故事。 蓝牙无线技术以丹麦国王 Harald Blatand 的名字命名。 他的姓氏在英语中是“Bluetooth”的意思。之所以将“Bluetooth”这个名字授予这项技术，是因为丹麦国王 Harald Blatand 统一了丹麦和挪威，就像蓝牙无线技术用于统一两个不同的设备以进行通信或数据传输一样。

爱立信 移动通信 于 1994 年开始开发蓝牙技术。 开发这项惊人技术的主要动机是寻找一种替代方案，以取代使用电缆在手机和其他设备之间进行通信的方式。 1998 年，当时四家大公司，即爱立信、IBM、诺基亚和东芝，组成了蓝牙特别兴趣小组 (SIG)，该小组于 1999 年发布了蓝牙技术的第一个版本。此后，又发布了四个版本。 这项技术的最新版本是蓝牙 5.0。

蓝牙技术的架构

• 在蓝牙技术中，蓝牙的网络由个人局域网或
• 蓝牙的架构也称为“Piconet”，因为它由多个网络组成。
• 它包含最少 2 个，最多 8 个蓝牙对等设备。
• 它通常包含一个主设备和最多 7 个从设备。
• Piconet 提供基于其节点的，即主节点和从节点的数据传输技术。
• 主节点负责发送数据，而从节点用于接收数据。
• 在蓝牙技术中，数据传输通过超高频和短波长无线电波进行。
• Piconet 使用多路复用和扩频的概念。 它是码分多址 (CDMA) 和跳频扩频 (FHSS) 技术的组合。

蓝牙如何工作？

正如我们所说，一个蓝牙连接最多可以存在一个主设备和 7 个从设备。 主设备是启动与其他设备通信的设备。 主设备处理它自身与与之关联的从设备之间的通信链路和流量。 从设备必须响应主设备，并将其发送/接收时间与主设备指定的时间同步。

成功数据传输的条件

以下是蓝牙技术中成功数据传输必须满足的一些条件列表

• 主节点的最大数量 - 1
• 从节点的最大数量 - 7
• Piconet 中节点的最大数量 - 8
• 可以配对的设备的最大数量 - 2⁸ - 1 = 255
• 可以停靠的设备数量 → 无限 (∞)

说明

• 停靠节点是一种准备好连接的节点，而备用节点是一种可以成为从节点或停靠节点，或者保持空闲或断开连接的节点。
• 在蓝牙技术中，数据传输只能发生在主节点和从节点之间。 它不能在从节点和从节点之间进行。 但是，可以连接两个主节点。
• 如果与主节点的连接断开，则整个 Piconet 将断开连接。
• 如果两个主节点之间有连接，则该网络称为Scatter-net。
• 这意味着当一个设备成为多个 Piconet 的活动成员，并且相邻设备在不同的 piconet 之间共享其时隙时，就会创建散网。
• 如果 Piconet 中从设备或设备的数量增加，则数据传输速度将降低，如果从设备或设备的数量减少，则数据传输速度将提高。

蓝牙技术的规格

蓝牙技术可以指定为两种类型

• 核心规范
• 配置文件规范

核心规范

核心规范用于定义蓝牙协议栈以及基于蓝牙产品的测试和资格认证过程的要求。

蓝牙技术的核心规范包含 5 层

1. 无线电： 它用于指定无线电传输的要求，例如蓝牙收发器的频率、调制和功率特性。
2. 基带层： 它用于定义物理和逻辑信道、语音或数据链路类型、各种数据包格式、发送和接收时序、信道控制以及跳频和设备寻址的机制。 它还指定点对点或点对多点链路。 数据包的长度范围可以从 68 位到最多 3071 位不等。
3. 链路管理器协议 (LMP)： 链路管理器协议用于定义链路设置和持续链路管理的流程。
4. 逻辑链路控制和适配协议 (L2CAP)： 它用于将上层协议适配到基带层。
5. 服务发现协议 (SDP)： 它有助于蓝牙设备查询其他蓝牙设备以获取设备信息、提供的服务以及这些服务的特性。

在这里，前三层表示蓝牙模块，而后两层构成主机。 这两个逻辑组之间的接口称为主机控制器接口。

配置文件规范

它提供使用模型，以显示有关使用蓝牙协议用于各种类型应用程序的详细信息。

蓝牙技术的优点

以下是蓝牙技术的一些优点列表

• 蓝牙技术基于无线技术。 这就是它便宜的原因，因为它不需要任何传输线，从而降低了成本。
• 在蓝牙技术中形成 Piconet 非常简单。
• 它使用速度跳频技术消除了无线电干扰的问题。
• 能耗非常低，约为 0.3mW。 这使得电池寿命的利用率最小化成为可能。
• 它很强大，因为它保证了位级别的安全性。 身份验证使用 128 位密钥进行控制。
• 您可以将其用于传输数据和口头交流，因为蓝牙可以支持多达 3 个类似语音信道的数据信道。
• 它不需要视线和一对一通信，就像在其他无线通信模式（例如红外线）中使用的那样。

蓝牙技术的缺点

以下是蓝牙技术的一些缺点列表

• 在蓝牙技术中，带宽较低。
• 数据传输范围也可能是一个问题，因为它也较小。

蓝牙技术的应用

蓝牙技术用于许多通信和娱乐设备。 以下是蓝牙技术的一些最常用应用程序

• 蓝牙技术用于无绳桌面。 也就是说，外围设备（如鼠标、键盘、打印机、扬声器等）无需电线即可连接到桌面。
  
• 它用于多媒体传输，例如交换多媒体数据，如歌曲、视频、图片等，可以使用蓝牙在设备之间传输。
• 这项技术也用于以下设备：即
• 蓝牙扬声器。
• 蓝牙耳机。
• 用于通话目的的蓝牙耳机。
• 蓝牙游戏机等。