蓝牙基带数据传输机理分析

(2)呼叫应答序列：在呼叫应答（PageResponse）状态使用；

(3)查询序列：在查询（Inquiry）状态使用；

(4)查询应答序列：在查询应答（InquiryResponse）状态使用；

(5)信道跳频序列：在连接（Connection）状态使用。

3.2蓝牙连接建立

从待令状态到连接状态的过程就是连接建立过程。通常来讲，两个设备的连接建立过程如下：

首先，主节点使用GIAC和DIAC来查询范围内的蓝牙设备（查询状态）。如果任何附近的蓝牙设备正在监听这些查询（查询扫描状态），就发送它的地址和时钟信息后，从节点可以开始监听来自主节点的寻呼消息（寻呼扫描），主节点在发现附近的设备之间可以寻呼这些设备（寻呼状态），建立链接。在寻呼扫描的从设备被这个主节点寻呼后，就会以DAC（设备访问码）来响应（Slaveresponsesubstate）。主节点在接收到从节点的响应后，便可以以送主节点的实时时钟、BD_ADDR、BCH奇偶位和设备类（FHS分组包），最后在从节点已经接收到这个FHS分组之后，进入连接状态。具体过程如图5。

由图5可见，在蓝牙连接建立的呼个不同阶段，主节点和从节点分别处于不同的状态，这些状态包括：

查询（Inquiry）：查询是主节点用来查找可监视区域中的蓝牙设备，以便通过收集来自从节点响应查询消息中得到该节点的设备地址和时钟，查询过程使用IAC；

查询扫描（InquiryScan）：蓝牙设备周期地监听来自其他设备的查询消息，以便自己能被发现。扫描过程中，设备可以监听普通查询接入码（GIAC）和特定查询接入码（DIAC）；

查询响应（Inquiryresponse）：从节点以FHS分组响应查询消息，它携带从节点的DAC、本地时钟等信息；

寻呼（Page）：主节点通过在不同的跳频序列发送消息，来激活一个从节点并建立连接，寻呼过程使用DAC；

寻呼扫描（PageScan）：从节点周期性地在扫描窗间隔时间内唤醒自己，并监听自己的DAC，从节点每隔1.28s在这个扫描窗上根据寻呼跳频序列选择一个扫描频率；

从节点响应（SlaveResponse）：从节点在寻呼扫描状态收到主节点对自己的寻呼消息即进入响应状态，响应主设备的寻呼消息；

主节点响应（MasterResponse）：主节点在接收到从节点对它的寻呼消息的响应后，主节点发送一个FHS分组给从节点，如果从节点响应回答，主节点就进入连接状态。

3.3连接状态

连接（connection）状态以主节点发送一个POLL分组开始，表示连接已经建立，此时分组包可以在主从节点之间来回发送。连接两端即主从节点都使用主节点的接入码和时钟，并且使用的跳频为信道跳频序列。即在连接建立后，主节点的蓝牙设备地址（BD_ADDR）决定跳频序列和信道接入码。在连接状态的蓝牙设备，可以有以下几个子状态：

Active:在这个模式下，主从节点都分别在信道通过监听，发送和接收分组包，并彼此保持同步；

Sniff:在这个模式下，从节点可以暂时不支持ACL分组，也就是ACL链路进入低能源sleep模式，空出资源，使得象寻呼、扫描等活动、信道仍可用；

Park：当从节点不必介入微微网信道，但仍想与信道维持同步，它能进入park（休眠）模式，此时具有很少的活动而处于低耗模式，从节点放弃AM_ADDR，而使用PM_ADDR。

4 蓝牙完全机制

如果允许利用蓝牙技术来实现无锁门或者在超市自动买单，则蓝牙完全性非常重要。蓝牙协议为用户进行数据传输提供了一套可靠的安全机制。首先，蓝牙基带部分在物理层为用户提供保护和信息加密机制，而在链路层通过同等鉴权并对用户信息进行加密。蓝牙设备在连接过程中采用查询/应答方式进行鉴权。一个设备发送一个口令或查询，而从设备则响应这个口令，这样可以防止盗用和误用。信息加密机制是在蓝牙设备连接建立后，采用序列密码加密算法对用户数据或信息进行加密，从而增加系统安全性。链路层共有四种参数来保证通信的安全，分别是蓝牙设备地址BD_ADDR、认证私钥、加密私钥和随机码RAND。如果用户有更高级别的保密要求，则可采用更为有效的传输层和应用层完全机制。总之，蓝牙完全机制的目的在于提供适当级别的完全保护。由于蓝牙完全是蓝牙一个非常复杂的问题，限于篇幅在此不做进一步的讨论。

本文主要对蓝牙技术中最基础和最重要的基带层进行了分析和讨论，为进一步对蓝牙技术进行全面深入的研究和开发应用奠定了基础。蓝牙技术主要应用于小范围的家庭和办公室信息传输系统和信息家电，因此对蓝牙技术进行开发和应用，具有重要的现实意义。尤其我国人口密集，具有广阔的应用前景，并将对我国国民经济建设产生重大影响。

作者：孙光民 邵同震