蓝牙技术浅析(一)

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摘要：蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术，近年来已经成为研究的热点问题并获得了广泛的应用。本文从蓝牙技术的起源和特点讲起，详细介绍了蓝牙系统的组成、蓝牙技术的信息安全机制和蓝牙技术的组网方案，最后对蓝牙技术的发展做了展望。
关键词：蓝牙系统组成信息安全机制组网方案
1蓝牙技术概况
1.1蓝牙的起源
蓝牙的名字来源于10世纪丹麦国王HaraldBlatand，因为他十分喜欢吃蓝梅，所以牙齿每天都带着蓝色。蓝牙将当时的瑞典、芬兰与丹麦都统一了起来。
1999年12月1日，蓝牙特殊利益集团――BluetoothSIG发布了蓝牙技术最新标准1.0B版。发展至今，加盟的公司已超过2000多家。一项公开的全球统一的技术规范能得到工业界如此广泛的关注和支持是前所未有的。当然，这主要得益于蓝牙技术本身所具有的广阔应用前景和诱人的商机。
1.2蓝牙技术的特点
蓝牙技术使用高速跳频和时分多址等先进技术，在近距离内最廉价地将几台数字化设备呈网状链接起来。
蓝牙是一个开放性的、短距离无线通信技术标准。它可以用来在较短距离内取代目前多种线缆连接方案，穿透墙壁等障碍，通过统一的短距离无线链路，在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。
蓝牙作为一种新兴的短距离无线通信技术已经在各个领域得到广泛应用，它提供低成本、低功耗、近距离的无线通信，构成固定与移动设备通信环境中的个人网络，使得近距离内各种信息设备能够实现无缝资源共享。
2蓝牙系统的参数指标及组成
2.1蓝牙系统结构基本系统参数及指标
工作频段：ISM频段2.402GHz―2.480GHz
双工方式：TDD
业务类别：同时支持电路交换及分组交换业务
数据标称速率：1Mbit/s
异步信道速率：非对称连接723.2kbit/s57.6kbit/s
对称连接：433.9kbit/s(全双工模式)
同步信道速率：64kbit/s(3个全双工信道)
信道间隔：1MHz
信道数：79
发射功率及覆盖：0dBm(1mW)，1―10m覆盖，20dBm(100mW)，扩展至100m覆盖
跳频频点数：79个频点/MHz(2408+k(MHz)，k=0，1，2……78)；
跳频速率：1600次/s
工作模式：Active/Sniff/Hold/Park
数据连接方式：面向连接业务SCO(话音，电路交换、预留时隙)、无连接业务ACL(分组数据、分组交换、轮询)
纠错方式：1/3FEC(3bit重复码)，2/3FEC(截短Hamming码)，CRC―16，ARQ
鉴权：反应逻辑算术方式
密钥：以8bits为单位增减，最长128bits
安全机制：链路级，认证基于共享链路密钥询问/响应机制，认证和加密密钥生成基于SAFER+算法
话音编码方式：CVSD或对数PCM
网络拓扑结构：Adhoc(无中心自组织)结构，Pico及Scatter
2.2蓝牙系统的组成
蓝牙系统由无线单元、链路控制单元、链路管理和软件结构和协议体系组成。
2.2.1无线单元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，遵从美国联邦通信委员会有关0dBm电平的ISM频段的标准。
2.2.2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。
2.2.3链路管理器链路管理器(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。
2.2.4软件结构和协议体系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。
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。具体的协议按SIG的需要分为4层：核心协、RFM电缆替代协议、TCS电话控制协议以及与Inter相关的高层协议
3蓝牙的信息安全机制
由于蓝牙通信标准是以无线电波作为媒介，第三方可能轻易截获信息，所以蓝牙技术必须采取一定的安全保护机制，尤其在电子交易应用时。为了提供使用的安全性和信息的可信度，系统必须在应用层和链路层提供安全措施。