一、概述
1、蓝牙技术的概念
所谓蓝牙（Bluetooth）技术，它是指一种短距离、低功耗的无线通信技术，只是借用了“蓝牙”这一术语来命名了该技术。在蓝牙特殊兴趣小组（SIG）的相关规范中对于“蓝牙无线技术”的定义是：它是用于描述由蓝牙特殊兴趣小组（SIG）开发的技术的通用术语。该技术定义了一种无线通信链路，运行在免许可的工业、科学和医疗（ISM）的2.4 GHz频段，使用跳频收发器，和基于时隙的链路协议。
发明蓝牙技术的是瑞典爱立信公司。开发蓝牙技术的初衷，是利用蓝牙技术能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，而省去之间的线缆的连接，从而使这些现代通信设备之间及与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效，可以实现语音和数据的无线传输。其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，目前也已成为实现物联网（IoT）中的一种热门的无线通信技术。
“蓝牙”技术本质上属于无线个域网（WPAN）的范畴，同样是一种短距离、低功耗、低成本的无线连接技术，用以实现在个人操作空间（POS，Personal Operating Space）内的小范围连接。
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2、“蓝牙”的由来
“蓝牙”这个名字可以追溯到一千多年前的哈拉尔国王戈尔姆松（Gormsson），他以两件事闻名于世：一是在958年统一丹麦和挪威；二是他的死牙为深蓝色/灰色，为他赢得了“蓝牙”的绰号。在该短程无线技术发明初期，有人提出借用“蓝牙”这个术语来命名该技术，将有着特殊的意义。于是，该短距离无线通信技术因此而得名，称为“蓝牙”技术。
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二、蓝牙技术的标准化
1、关于SIG
在1998年5月，由五家世界顶级通信/计算机公司经过磋商，联合成立了蓝牙共同利益集团（SIG，Bluetooth Special Interest Group），即蓝牙特别兴趣组，目的是加速“蓝牙”技术的开发、推广和应用，特别是该技术的标准化。
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2、关于空中接口规范
SIG成立后有力的推动了蓝牙技术的标准化过程，在1999年就推出了第一个正式蓝牙技术规范的V1.0版本。由于V1.0版本的技术性不是很成熟，使SIG与IEEE 802.15工作组协商决定，合作共同研究开发其标准。于是在2002年SIG发布了V1.1版本的核心规范；IEEE标准发布的标准是：IEEE 802.15.1-2002《系统之间电信和信息交换的IEEE标准-LAN/MAN-特定要求-第15部分：无线个人区域网（WPAN）的无线媒体访问控制（MAC）和物理层（PHY）规范》，正式形成了蓝牙技术的空中接口（MAC和PHY层）规范。2003年，SIG对V1.1版本进行了修订，形成了V1.2版本。IEEE 802.15工作组与2005年发布了修订版IEEE 802.15.1-2005版（或称IEEE 802.15.1a）标准。因此，蓝牙技术的空中接口规范已成型，在SIG的后续规范版本中，其空中接口的规范内容都是基于V1.2版本（即IEEE 802.15.1-2005标准）的内容，基本上没有大的变化。
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3、关于核心（Core）规范
蓝牙技术的后续版本规范都是由SIG负责，主要的称之为蓝牙核心（Core）规范，IEEE 802.15工作组不再参与。由SIG继续开发的核心（Core）规范，目前已经历了第二代（包括V2.0和V2.1版本，主要是推出增强数据率（EDR）功能）、第三代（V3.0版本，主要是推出高速（High Speed）数据功能）、第四代（包括V4.0、V4.1和V4.2版本，主要是推出低功耗蓝牙（BLE）功能）和第五代（包括V5.0、V5.1和V5.2版本，主要是推出与物联网应用的相关功能）。
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当然，由SIG开发的蓝牙技术的标准规范除核心（Core）规范外，还有其它配套的标准规范，包括应用框架（Profiles）协议、配置协议族、网络规范、码号分配规范、测试规范等等。
三、蓝牙技术的组网型式
1、微微网（piconet）
微微网（piconet）是蓝牙技术的最基本的网络型式，也是蓝牙技术常用的主要的组网技术。微微网（piconet）是指一组占据共享物理信道的蓝牙设备，其中一个设备是piconet的主设备（master），其余的设备都连接到它，称为从设备（Slave）；在piconet中最多可以有7个从设备处于活动状态。鉴于此，微微网（piconet）可以实现蓝牙设备的点对点和点对多点的连接，具体详见下图3-1中的a和b。在点对点连接中，物理通道在两个蓝牙设备之间共享。在点对多点连接中，物理通道在几个设备之间共享。共享同一物理通道的两个或多个设备构成一个微微网（piconet）。微微网（piconet）不能进行频率同步，而且每个piconet都有自己的跳频序列。
图3-1：蓝牙设备的组网形式
2、散射网（scatternet）
散射网（scatternet）是指两个或多个微微网（piconet），也包括参与多个微微网的一个或多个设备。也即具有公用设备的微微网组成散射网，具体详见图3-1中的c。在散射网（scatternet）中，每个微微网只有单个主设备，然而，从设备可以在时分复用的基础上参与不同的微微网。此外，一个微微网的主设备可以是其他微微网的从设备。目前蓝牙的相关规范对散射网（scatternet）的支持还是相对较弱的。
3、网状网（Mesh）
蓝牙网状网（Mesh）是一种可互操作的多点对多点（M:M）网状网的网络解决方案，该网络的规范是2017年7月才被SIG推出的，适用于蓝牙低能耗（BLE）技术。非常适合于控制、监控和自动化系统，其中需要数十、数百或数千台设备相互可靠、安全地通信。它将与蓝牙技术相关联的经过验证的、全球互操作性和成熟的、可信的生态系统带到工业级设备网络的创建中。
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四、蓝牙的相关技术要求
1、蓝牙的射频（RF）要求
蓝牙技术运行在不需申请许可的ISM 2.4GHz频段，该频段的频率范围为2400~2483.5 MHz。在全双工传输时采用TDD方案。采用跳频扩频（FHSS）技术，跳频是蓝牙射频使用的关键技术。我们知道，无线局域网（WLAN）等网络也工作在2.4GHz频段，为了解决蓝牙技术与相关网络的共存性，在SIG的V1.2版本中推出了自适应跳频（AFH）技术。蓝牙技术采用的调制方式是高斯频移键控（GFSK）调制。
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2、蓝牙的基带（BB）要求
蓝牙技术的基带（BB，Baseband）指定或实现媒介访问控制（MAC）层和物理层（PHY）过程，以支持蓝牙设备之间实时语音、数据信息流和特设网络的交换。主要内容包括基带数据的分组传输格式、蓝牙设备的编址方式、时钟、跳频选择等等。
欲详细了蓝牙的基带（BB）相关技术要求的请进入。
3、蓝牙的主机控制器接口（HCI）要求
蓝牙的主机控制器接口（HCI）是基带（BB）控制器和链路管理器（LM）的命令接口，提供对硬件状态和控制寄存器的访问，并提供访问BB功能的统一方法。它提供了控制基带与链路控制器、链路管理器、状态寄存器等硬件功能的指令分组格式以及进行数据通信的数据分组格式。等。
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四、蓝牙的安全
蓝牙网络与任何一种通信网络（尤其是无线通信）一样会面临这安全性问题（假冒、窃听、未授权访问、拒绝服务等）。因此蓝牙规范提供了一系列的安全机制以提高蓝牙无线网络的安全性，主要体现在蓝牙规范的各个协议层。蓝牙安全机制中有几个基本概念，包括：从安全角度出发，将蓝牙设备分为3类（这些设备信息存储在设备数据库当中并由安全管理器维护）、蓝牙设备提供的3种安全服务（这些服务信息由安全管理器保存在服务数据库当中）、蓝牙设备工作的3种工作模式；蓝牙基带安全性4要素；以及蓝牙无线网络安全管理的3方面的任务和安全管理器（蓝牙安全体系结构的关键部件）5项关键任务等，详见下表4。
表4：蓝牙安全机制中相关基本概念
五、蓝牙的相关解决方案
随着蓝牙技术的开发与发展，目前SIG推出了两种主要的蓝牙技术解决方案，它们是：低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy）和经典蓝牙（也被称为蓝牙基本速率/增强数据速率（BR/EDR，Basic Rate/Enhanced Data Rate）蓝牙）。
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在SIG的大力推动下，蓝牙（Bluetooth）技术在无线个域网（WPAN）的相关的技术中（ZigBee技术和UWB技术）是相对发展比较快速、比较成熟，且应用较广的技术。
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