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蓝牙知识
AMOI SRD
编撰Andy Wang
电话0592-*******-6448
邮箱wangjy@https://www.doczj.com/doc/338881736.html,
编撰日期21-Nov-2008
----夏新移动通讯有限公司需求开发部----
历史记录
日期修改记录版本作者21-Nov-2008V0.1王建业
1.基本概念：
1.蓝牙频谱
蓝牙是一种近距无线通讯技术，可以看作USB、串口设备的代替品。工作频段为2.4GHz，与wifi的相同，但他们使用不同的调制技术，在BT 1.2版本中增加了AFH可调式跳频技术，降低了与wifi之间的相互影响。下面简单说明一些两者之间的异同点。
相同点：
1、在同一个频段－－2.4G的产品（WiFi有5G的产品和其他频段的，只有802.11b&g是在这个频段），所以二者会有一定的干扰；
2、都是为了进行无线通讯设计；
3、都是业界技术标准，只要符合标准的设备就可以互相通讯
不同点：
1、距离：蓝牙一般在10米以内，而WiFi最远的产品可以达到96公里
2、技术：蓝牙使用的是跳频技术，而WiFi是直接序列扩频技术；
3、速度：蓝牙低速度，WiFi高速度；3Mbps vs108Mbps
4、目的：蓝牙是为小范围内的电子设备通讯而设计的，而WiFi是为无线局域网而设计的。
2.蓝牙版本
目前使用比较多的主要是1.2以及2.0+EDR，两者区别区别如下：
蓝牙传输速率：理论值：700Kbps vs3Mbps，实际值：60KB vs120KB
2.0其他增强的方面：降低功耗，增强性能。
预计明年将开始引入BT 2.1
BT2.1主要增强的几个方面：
1.引入Simple Pairing四种关联模型（流程参照《BluetoothSecureSimplePairingUserInterfaceFlowWhitepaper》）
A．Numeric Comparison:主要应用于两个设备都具有显示能力以及输入能力的场景，常用case是PC/Cell Phone，与早期规范中的配对流程类似，但最大不同在与：数字比较模型不需要用户输入密码，显示的6位数字是通过加密算法生成的，只需要对比两台设备的passkey 是否一致就可决定是否接受配对。这样即使知道显示的数字也无法对两个设备间经过编码的交换数据进行解密。Pg40
B．Just Works：主要应用于两个设备中至少有一个没有显示能力以及输入能力的场景，常用case是Cell Phone/Hands-free device.Pg33
C．Out Of Band：与NFC等技术的结合的产物，由于NFC机制掌控了配对的起始侦测,当范围内的2台装置要进行配对传输时,只要简单的在手机屏幕上点选是否接受联机即可.不过要应用NFC功能,系统必须要内建NFC芯片或者是具备相关硬件。例子：将带有NFC的耳机和手机放到一起，手机就需要提示是否连接耳机，自动上传手机或是照相机中的图片到数字相框。功能.Pg48
D．Passkey Entry：主要应用与两个设备中有一个具有输入能力但没有显示能力，而另一个设备具备输出能力（显示或是输入），常用case是PC/Keyboard.pg44
2更佳的省电效果:蓝牙2.1版加入了Sniff Subrating的功能,透过设定在2个装置之间互相
确认讯号的发送间隔来达到节省功耗的目的.一般来说,当2个进行连结的蓝牙装置进入待机状态之后,蓝牙装置之间仍需要透过相互的呼叫来确定彼此是否仍在联机状态,当然,也因为这样,蓝牙芯片就必须随时保持在工作状态,即使手机的其它组件都已经进入休眠模式.为了改善了这样这样的状况,蓝牙2.1将装置之间相互确认的讯号发送时间间隔从旧版的0.1秒延长到0.5秒左右,如此可以让蓝牙芯片的工作负载大幅降低,也可让蓝牙可以有更多的时间可以彻底休眠.根据官方的报告,采用此技术之后,蓝牙装置在开启蓝牙联机之后的待机时间可以有效延长5倍以上.
3.蓝牙的功率等级
Class最大允许功率有效范围
1100mW（20dBm）100m
2 2.5mW（4dBm）10m
31mW（0dBm）1m
与其他设备功率对比请参照附录1
4.蓝牙认证
一个产品的供应商在其产品上使用蓝牙标识(包括蓝牙文字标识或蓝牙图标或蓝牙文字和图标的组合)必须符合以下两个条件：一是此产品提供者必须是蓝牙SIG的会员，二是所提供的产品必须通过蓝牙资格认证(主要测试支持Profile的满足规范程度)，从而获得一个合格设计的ID号。
2.蓝牙架构
?规范用来描述这个技术如何工作，例如蓝牙协议架构规范，核心规范等
?Profile用来描述如何使用这个技术，例如HSP、HFP等。
?两个P的不同（Profile和Protocol）
1.RF：从基带获取数据，转换为模拟信号然后发送给目标蓝牙设备或者从其他设备获取数据转换到数字信号，传输到基带；
2.基带负责数据处理，包括数据包生成，加密/解密，寻址等，支持两种不同的物理链路（ACL 和SCO）；
3.LMP层负责两个或多个设备链路的建立和拆除及链路的安全和控制，如鉴权和加密、控制和协商基带包的大小等；
4.HCI（Host Controller Interface）由基带控制器、连接管理器、控制和事件寄存器等组成，上、下两个模块接口之间的消息和数据的传递必须通过HCI的解释才能进行。它是蓝牙协议中软硬件之间的接口，HCI层以上的协议软件实体运行在主机上，而HCI以下的功能由蓝牙设备完成，二者之间通过传输层进行交互；
5.L2CAP是蓝牙协议栈的核心组成部分，也是其它协议实现的基础。它位于基带之上，向上层提供面向连接的和无连接的数据服务。它主要完成数据的拆装、服务质量控制，协议的复用、分组的分割和重组（Segmentation And Reassembly）及组提取等功能。
6.RFCOMM是一个仿真有线链路的无线数据仿真协议，符合ETSI标准的TS0
7.10串口仿真协议。它在蓝牙基带上仿真RS-232的控制和数据信号，为原先使用串行连接的上层业务提供传送能力。
7.SDP是一个基于客户/服务器结构的协议。它工作在L2CAP层之上，为上层应用程序提供一种机制来发现可用的服务及其属性,而服务的属性包括服务的类型及该服务所需的机制或协议信息。
8.TCS是一个基于ITU-T Q.931建议的采用面向比特的协议,它定义了用于蓝牙设备之间建立语音和数据呼叫的控制信令（Call Control Signalling），并负责处理蓝牙设备组的移动管理过程。
WM蓝牙架构
3.Bluetooth profile（蓝牙配置文件）:
将Profile分为两类：遵从型和交互型
遵从型Profile定义了蓝牙设备的核心需求，通常设备都是支持的，这些不直接在应用中体现。
交互型Profile基于遵从型Profile，定义了蓝牙设备为了支持特定应用最少要满足的需求。更偏重于实际的使用场景。
举个例子：BitTorrent是一种分发文件的协议。而Bitcomet是使用这种协议的软件。BitTorrent作为看作遵从型Profile，而Bitcomet看作交互型Profile。
Conforming profiles:
GAP：GAP主要定义了以下内容：
○1.定义蓝牙各类参数，比如蓝牙地址（例子：00:1F:E1:E5:3B:5D），蓝牙名称，蓝牙密码○2.蓝牙配对过程，发起配对和接受配对;
○3.蓝牙各种模式，发现模式（Non-discoverable Mode、Limited Discoverable Mode、General
Discoverable Mode），配对模式（Non-pairable Mode、Pairable Mode），连接模式
（Non-connectable Mode、Connectable Mode）
○4.连接鉴权过程，安全模式（低、中、高）
?低
选择安全模式为低，则其它设备将不需要输入任何口令就可以访问您的计算机。但是，如果远程设备安全模式较高，需要输入口令的话，则两端就需要进行交换口令的过程。
?中
选择安全模式中，则提供服务级的安全模式。您可以为每个服务设置适当的访问权限。
?高
选择安全模式高，则无论是接受连接还是发起连接，都需要由双方首先提供相同的口令，除非双方已经配过对。
○5.建立过程，链路建立（物理链路，ACL，paging和link setup），通道建立（逻辑链路），连接建立（应用之间建立连接）
SPP：SPP定义了如何设置虚拟串行端口及如何连接两个蓝牙设备。左图所示的端口仿真层是模拟串行端口的实体，或为应用程序提供API。SPP定义了两个角色，设备A和设备B。
设备A——即主动建立至另一设备的连接的设备（发起方）。
设备B——即等待另一设备主动建立连接的设备（接收方）。
GOEP：GOEP可用于将对象从一个设备传输至另一个设备。简单的应用方案如使用蓝牙技术在手机/PDA和电脑之间传送文件、vCards、vCalendars和图像等信息。GOEP定义了两个角色，即服务器和客户端。
?服务器–即提供可供分别推入和拉出数据对象的对象交换服务器的设备。
?客户端–即可以向或从服务器推入或拉出数据对象的设备。
Interoperability profiles:
HSP：HSP描述了蓝牙耳机如何与计算机或其它蓝牙设备（如手机）通信。HSP定义了两种角色：音频网关(AG)和耳机(HS)：
?音频网关(AG)–即作为音频网关的设备，可用于输入和输出，通常为手机或PC。?耳机(HS)–即作为音频网关的远程音频输入和输出机制的设备。
HFP：最常见的应用HFP的设备：与手机配合使用的车载免提单元或可戴式无线耳机。如下图所示，HFP依赖于SPP（Serial Port Profile：串口Profile）和GAP（Generic Access Profile：一般接入Profile）。HFP定义了两种角色：音频网关(AG)和免提单元(HF)：
?音频网关(AG)–即作为音频网关的设备，可用于输入和输出，通常为手机。
?免提单元(HF)–即作为音频网关的远程音频输入和输出机制的设备。它还提供了一些远程控制方法。
Hands-Free control是负责免提单元特殊控制信号的实体，该信号基于AT命令。音频端口仿真层是模拟手机或PC上音频端口的实体，而音频驱动程序是免提单元中的驱动程序软件。
DUN：基于SPP，通过蓝牙访问Internet或是其他拨号服务。WM6Professional和Standard 支持DUN网关角色，WM6Professional和Classic支持DUN终端角色
PAN：三种角色
NAP:网络接入点可以使用桥接机制作为蓝牙网络以及其他网络之间的桥梁，
GN:GN的角色允许两个或是多个PANU只通过蓝牙无线网络进行交互，而不需要其他额外的网络硬件。一个Master可以通过BNEP进行点对点或是点对多点与最多有7个Slaves进行通讯。
PANU:PANU作为NAP或是GN的client
OPP：一个用于发送对象的基本Profile,对象可以是图片，名片，日程等，因为他总是由发送者（client）发起的连接而不是接收者（server）。
FTP：提供接口访问其他设备的文件系统，包含获取设备文件夹列表，在不同文件夹之间切换，下载文件，上传文件，删除文件。基于GPEP
A2DP：Advanced Audio（stereo or mono）是为了区别Bluetooth Audio（应用于SCO信道上的窄带语音），A2DP侧重于音频流，而VDP侧重于视频流，同时支持两个就可以分发伴有高质量音频的视频内容。A2DP基于GAP以及GAVDP，而GAVDP使用AVDTP。
Source(SRC)Sink(SNK)
必选Codec
SBC作为A2DP的必选codec，如果是SRC则必须支持SBC的Encoder功能，如果是SNK则必须支持SBC的Decoder功能。
可选Codec
设备可以同时支持可选Codec来优化可用性（保证音质），当SRC和SNK同时都支持某一可选codec时，这个codec就可以替代必选codec.下面列出A2DP Profile中要求的必选和可选codec。需要设备协商使用的codec，如果耳机不支持可选codec，则手机必须使用SBC encode。Vision平台的例子：
{/*The headset not support MP3,so set configuration of SBC*/
/*We use SBC to play audio file which is not mpeg1-layer3format*/
AVRCP：AVCTP（Audio/Video Control Transfer Protocol）+AVRCP plug-in.
AVRCP并不负责音频流的传输，只负责音频控制，传输是通过A2DP实现。
The controller(CT)is a device that initiates a transaction by sending a command frame to a target.Examples for CT are a personal computer,a PDA,a mobile phone,
a remote controller or an AV device(such as headphone,player/recorder,timer,
tuner,monitor etc.).
?The target(TG)is a device that receives a command frame and accordingly generates a response frame.Examples for TG are an audio player/recorder,a video player/recorder,a TV,a tuner,an amplifier or a headphone.
AV控制是负责A/V设备控制信令的实体；此信令基于AV/C命令。
AVCTP:在MS协议栈中，这个部件是L2CAP层的一个扩展层，在Btd.dll中实现功能。这一层处理目标和控制器之间音频控制的相关传输服务信息。它从协议栈低层的控制器中接收音频控制命令并把他们通过上层的ACRCP插件进行处理。下面是支持的命令。
?Play
?Stop
?Pause
?Forward
?Backward
?Rewind
?Fast Forward
AVRCP plug-in:这个部件与上次的媒体播放器集成在一起，并且基于AVCTP收到的命令来控制播放器。这个插件在Avrcp_MPplugin.dll中实现.
VDP：这个Profile定义了视频流的传输，使用它可以将PC媒体中心中录制的视频传输到便携播放器中或者是从DV摄像机传输到电视中。H.263Baseline是必须支持的格式，MPEG-4 VSP以及H.263P3，P8可选支持的格式。
PBAP：这个Profile定义了电话本对象在不同设备之间的交换。通常使用在Mobile Phone 和Carkit之间，允许Carkit在来电时显示来电者的姓名信息。
4.运营商需求对比：
BT requirements
from different opera
5.蓝牙设计介绍
蓝牙需求规格书(Vi
sion触摸屏)_V0.2.
6.蓝牙相关新功能规划：
●蓝牙2.1的Simple Pairing
●Black list功能
●Limited Discoverable Mode（2min）
●新Profile规划支持:PAN/PBAP/SAP/HFP1.5
●Java中JSR82的支持
附录1.常用设备功率与dBm对应表
X为功率等级，P为功率，单位为mw
x=10log
10
(P/1mW)
and
P=10(x/10)
dBm
level
Power Notes
80dBm100kW Typical transmission power of FM radio station with
50km range
60dBm1kW=1000W Typical combined radiated RF power of microwave oven
elements
40dBm10W
36dBm4W Typical maximum output power for a Citizens'band radio station(27MHz)in many countries
33dBm2W Maximum output from a UMTS/3G mobile phone(Power
class1mobiles) Maximum output from a GSM850/900mobile phone
30dBm1W=1000mW Typical RF leakage from a microwave oven-Maximum output power for DCS1800MHz mobile phone
Maximum output from a GSM1800/1900mobile phone
27dBm500mW
Typical cellular phone transmission power
Maximum output from a UMTS/3G mobile phone(Power
class2mobiles)
26dBm400mW 25dBm316mW
24dBm250mW Maximum output from a UMTS/3G mobile phone(Power
class3mobiles)
23dBm200mW 22dBm160mW
21dBm125mW Maximum output from a UMTS/3G mobile phone(Power
class4mobiles)
20dBm100mW Bluetooth Class1radio,100m range(maximum output
power from unlicensed FM transmitter).
Typical wireless router transmission power. 15dBm32mW Typical WiFi transmission power in laptops. 10dBm10mW
6dBm 4.0mW
5dBm 3.2mW
4dBm 2.5mW Bluetooth Class2radio,10m range 3dBm 2.0mW More precisely(to8decimal places)1.9952623mW 2dBm 1.6mW
1dBm 1.3mW
0dBm 1.0mW=
1000μW
Bluetooth standard(Class3)radio,1m range
-1dBm794μW -3dBm501μW -5dBm316μW
-10dBm100μW Typical maximum received signal power(?10to?30
dBm)of wireless network
-20dBm10μW
-30dBm 1.0μW= 1000nW
-40dBm100nW -50dBm10nW
-60dBm 1.0nW= 1000pW
-70dBm100pW
Typical range(?60to?80dBm)of wireless (802.11x)received signal power over a network
-80dBm10pW
-111dBm 0.008pW=8
fW
Thermal noise floor for commercial GPS single
channel signal bandwidth(2MHz)
-127.5
dBm 0.178fW=
178aW
Typical received signal power from a GPS satellite
-174dBm0.004aW Thermal noise floor for1Hz bandwidth at room
temperature(20C)
-192.5
dBm 0.00004aW
Thermal noise floor for1Hz bandwidth in outer space
(4kelvin)
-∞dBm0W Zero power is not well-expressed in dBm(value is
negative infinity)
附录２．ＡＶＲＣＰＤｅｖｉｃｅＣａｔｅｇｏｒｉｅｓ
Category1:Player/Recorder
Basic operations of a player or a recorder are defined,regardless of the type of media(tape,disc,solid state,etc.)or the type of contents (audio or video,etc.).If a device supports this category1,it shall be implemented with the two operation_ids of the PASS THROUGH command,“play”and“stop”.
Category2:Monitor/Amplifier
The category2is to define basic operations of a video monitor or an audio amplifier.If a device supports this category2,it shall be implemented with the two operation_ids of the PASS THROUGH command,“volume up”and “volume down”.
Category3:Tuner
The category3defines the basic operation of a video tuner or an audio tuner.If a device supports this category3,it shall be implemented with the two operation_ids of the PASS THROUGH command,“channel up”and “channel down”.
Category4:Menu
The basic operations for a menu function are defined in category4.The method to display menu data is not specified.It may be a display panel of the device itself,or on-screen display(OSD)on an external monitor.
A device that supports category4shall be implemented with the six operation_ids of the PASS THROUGH command,“root menu”,“up”,“down”,“left”,“right”,and“select”.