蓝牙（Bluetooth）技术自提出以来，短短几年时间里已风靡全球。目前，全球已有2000多家企业推出了蓝芽芯片、蓝芽平台、应用程序、测试设备等产品。在摩纳哥蓝牙大会上就有公司预测，今后两年内使用蓝芽技术的设备将达到5000万个，到2005年蓝芽设备产量将超过14亿个。前景十分诱人。
  
   　　客观地说，蓝牙并不是当前该领域非常先进技术的集合体，蓝牙是全球通用性、价格低廉、结构紧凑为目标，因此它并不十分强调技术的先进性，就以纠错编码方式来说，蓝芽所采用的是1/3率的重复码、2/3率的汉明码或不采用纠错编码，而没有采用相同编码速率的卷积码或其它更先进的编码方式。作为用户来说，总希望使用的产品所采用的技术越先进越好，但对规范实现者和产品生产商而言，总希望产品的制造成本越低越好。
  
   　　“Bluetooth芯片必须具有小巧、廉价、结构紧凑和功能强大的特点才能放进蜂窝电话中”。如果芯片的价格和大小下不来，既有经济原因，也有技术原因。从技术角度看，芯片集成了无线、基带和链路管理层的功能，事实上，链路管理层既可通过硬件实现，也可通过软件实现，如果由软件实现链路管理层的功能，那么芯片将被简化，其价格和大小将变得合理。
  
   　　安全问题对蓝牙技术来说是一个很大的挑战。安全问题包括信息安全和生态安全。信息安全问题更多地是在软件协议栈中加以强调。OEM商希望知道说明特殊应用（如商务、国防等）中的安全要求，以便由软件工程师去解决它。
  
   　　生态安全问题是指当蓝芽设备靠近人体时是否带来危害，对此人们非常关心。蜂窝电话业多年来一直在这个问题上进行讨论，但是到目前为止研究一直不能证明是否真正有危害，也不能给出造成危害的根据。不可避免地，蓝芽的问题主要是由于蓝芽使用和微波炉一样的频率范围，是否会带来不良的后果，目前也尚无定论。一些组织认为蓝芽输出功率很小（只有1mW），是微波炉使用功率的百万分之一，是移动电话的一小部分。而在这些输出中，也仅仅有一小部分被物体吸收，是根本检测不到温度的增加的。 　互操作性是蓝芽产品的重要特性。从理论上说只要通过了产品的一致性和互连性测试，互操作性问题就可以得到解决。目前蓝芽协议许多互连测试规范尚未推出，即使推出了，其测试的完备性有个过程。国际SIG对蓝芽互操作非常重视，因为它涉及到蓝芽产品的进一步应用，各大公司接连不断开会，进行沟通、测试、实验，目的就是使其产品相互可操作。
  
   　　使用蓝芽技术的产品，由于历史和技术的原因，各自采用的CPU、操作系统、通信协议可能差别很大。协议在基于某一特定的操作系统（如Windows），开发出来后用于某一专用设备（如PDA、移动电话）时，由于这些设备使用的操作系统不是开发时基于的操作系统，必须做操作系统移植，经过移植的协议栈应当保持原有的稳定性和效率。这些问题对蓝芽特殊兴趣小组（SIG）来说，可能已经考虑到。但有些问题的存在也可能SIG有自己的考虑，比如不采用某领域非常先进的技术，是因为采用非常先进技术会使成本太高，而且局部最优并不等于整体最优。
  
   　　尽管现在面临诸多问题，但不可否认蓝牙是现在无线技术领域的焦点，现在就让我们来了解蓝牙。
  
   　　1．系统概述
  
   　　蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。其程序写在一个9×9（mm）的微芯片中。蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。蓝牙的数据速率为1Mb/s。时分双工传输方案被用来实现全双工传输。 ISM频带是对所有无线电系统都开放的频带，因此使用其中的某个频段都会遇到不可预测的干扰源。例如某些家电、无绳电话、汽车房开门器、微波炉等等，都可能是干扰。为此，蓝牙特别设计了快速确认和跳频方案以确保链路稳定。
  
   　　跳频技术是把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列不断地从一个信道“跳”到另一个信道。只有收发双方是按这个规律进行通信的，而其他的干扰不可能按同样的规律进行干扰；跳频的瞬时带宽是很窄的，但通过扩展频谱技术使这个窄带宽成百倍地扩展成宽频带。使干扰可能的影响变成很小。 与其它工作在相同频段的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短，这使蓝牙比其它系统都更稳定。
  
   　　2．网络技术
  
   　　蓝牙技术支持点对点和点对多点连接，其拓扑结构可以被描述为“多piconer”结构。 在一个“多piconet”结构中，在带有10个全负载的独立的piconet的情况下，全双工数据速率超过6Mb/s。
  
   　　（1）话音
  
   　　话音信道采用连续可变斜率增量调制（CVSD）话音编码方案，并且从不重发话音数据包。CVSD编码擅长处理丢失和被损坏的语音采样，即使比特错误率达到4%，CVSD编码的语音还是可听的。
  
   　　（2）无线
  
   　　蓝牙空中接口是建立在天线电平为0dBm的基础上的。空中接口遵循FCC有关电平为0dBm的ISM频段的标准。频谱扩展功能是通过起始频率为2.402 MHz，终止频率为2.408 MHz，间隔为1MHz的79个跳频点来实现的。出于某些本地规定的考虑，日本，法国和西班牙都缩减了带宽。最大的跳频速率为1660跳/秒。理想的连接范围为10cm~10m，但是通过增大发送电平可以将距离延长至100m。
  
   　　（3）基带
  
   　　基带部分描述了硬件―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。
  
   　　（4）建立网络连接
  
   　　在piconet内的连接被建立之前，所有的设备都处于待命状态。在这种模式下，未连接单元周期性地“监听”信息。每当一个设备被激活，它就监听规划给该单元的32个跳频频点（跳频频点的数目因地理区域的不同而异，32这个数字只适用于除日本、法国和西班牙之外的大多数国家），作为master的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page消息的inquiry(查询)消息建立连接。
  
   　　（5）连接类型和数据包类型
  
   　　蓝牙基带技术支持两种连接类型：同步定向连接（SCO）类型（主要用于传送话音）；异步无连接（ACL）类型（主要用于传送数据包）。 同一个piconet中不同的主从对可以使用不同的连接类型，而且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，其中包括四个控制分组，这一点对SCO和ACL来说都是相同的。两种连接类型都使用TDD（时分双工传输方案）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，master和slave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。master负责控制链路带宽，并决定piconet中的每个slave可以占用多少带宽和连接的对称性。slave只有被选中时才能传送数据。ACL链路也支持接收master发给piconet中所有slave的广播消息。
  
   　　（6）纠错方式
  
   　　基带控制器有三种纠错方案：1/3比例前向纠错（FEC）码； 2/3比例前向纠错码；数据的自动请求重发方案。
  
   　　（7）鉴权和保密
  
   　　蓝牙基带部分在物理层为用户提供保护和信息保密机制。 鉴权基于“请求—响应”运算法则。鉴权是蓝牙系统中的关键部分，它允许用户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。
  
   　　（8）链路管理
  
   　　链路管理（LM）软件模块携带了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其它一些协议。LM能够发现其它远端LM并通过LMP（链路管理协议）与之通信。LM模块提供如下服务：发送和接收数据；请求名称，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；鉴权；链路模式协商和建立，比如数据模式或者话音/数据模式，在连接建立过程中模式是可以变更的；决定帧的类型；将设备设为sniff模式，工作在sniff模式的设备只接收M时隙的数据，M时隙的位置是由LM协商决定的，master只能有规律地在特定的时隙发送数据；将设备设为hold模式，工作在hold模式的设备为了节能，在一个较长的周期内停止接收数据，平均每4秒激活一次链路，这由LM定义，LC（链路控制器）具体操作；当设备不需要传送或接收数据但仍需保持同步时将设备设为暂停模式，处于暂停模式的设备周期性地激活并跟踪同步，并检查page消息。
  
   　　4． 软件结构
  
   　　蓝牙设备需要支持一些基本互操作性要求。对某些设备，这种要求涉及到无线模块、空间协议以及应用层协议和对象交换格式。但对另外一些设备，比如耳机，这种要求就简单得多。蓝牙设备必须能够彼此识别并装载与之相应的软件以支持设备更高层次的性能。 蓝牙对不同级别的设备（如PC、手持机、移动电话、耳机等）有不同的要求，例如，你无法期望一个蓝牙耳机提供地址簿。但是移动电话、手持机、笔记本电脑就需要有更多的功能特性。 软件结构需有如下功能：设置及故障诊断工具；能自动识别其它设备；取代电缆连接；与外设通信；音频通信与呼叫控制；商用卡的交易与号簿网络协议。
  
   　　（1） PC 蓝牙规范接口可以直接集成到笔记本电脑或者通过PC卡或USB接口连接。 笔记本电脑的使用模型包括：通过蓝牙蜂窝电话连接远端网络；利用蓝牙蜂窝电话做扬声器；蓝牙笔记本电脑、手持机和移动电话间的商用卡交易；蓝牙笔记本电脑、手持机和移动电话间的时间同步。 蓝牙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。
  
   　　（2）电话 蓝牙规范接口可以直接集成到蜂窝电话中或通过附加设备连接。电话的使用模型包括（可选）：通过蓝牙无线耳机实现电话的免提功能；与笔记本电脑和手持机的无电缆连接；与其它蓝牙电话、笔记本电脑和手持机的商用卡交易；与可互操作的蓝牙笔记本电脑或手持机自动同步地址簿。
  
   　　（3）其它 其它蓝牙设备的使用模型包括：耳机，手持机和其它便携设备，人机接口设备，数据及话音接入点。