藍牙技術作為一種小范圍無線連接技術，能夠在設備間實現方便快捷、靈活安全、低成本、低功耗的數據和語音通信，是目前實現無線個人局域網的主流技術之一。同時，藍牙系統(tǒng)以Ad Hoc的方式工作，每個藍牙設備都可以再網絡中實現路由選擇的功能，可以形成移動自組網絡。藍牙的特性在許多方面正好符合Ad Hoc和WPAN的概念，顯示了其真正的潛力所在。而且，將藍牙與其他網絡相連接可帶來更廣泛的應用，例如接入互聯網、PSTN或公眾移動通信網，可以使用戶應用更方便或給用戶帶來更大的實惠。作為醫(yī)院有線局域網的補充，藍牙無線個域網克服了有線網絡的弊端，可利用電腦等隨時隨地進行生命體征數據等的查詢錄入，在無線監(jiān)護方面發(fā)揮著重要作用。

　　1藍牙組網機制

　　1.1藍牙個域網的網絡特性

　　作為藍牙SIG的一個工作組，藍牙個人區(qū)域網工作組的主要目標是定義基于IP的藍牙個域網應用協議，解決以太網數據包的封裝、單個微微網中基于IP的個人區(qū)域網絡、主設備的轉發(fā)以及局域網接入點的問題。藍牙個人區(qū)域網協議描述了2個及多個的藍牙設備如何組成一個Ad Hoc網絡以及如何使用同樣的機制通過網絡接入點接入遠程網絡。網絡接入點可以是傳統(tǒng)的LAN數據接入點，而分組Ad Hoc網絡表示的僅是一組相互連接的設備。

　　分組Ad Hoc網絡是一組移動主機的集合，它們可以再無需其他網絡硬件或網絡設施的支持下組成一個Ad Hoc無線網絡。PAN協議更側重的是由一個藍牙微微網構成的簡單個人Ad Hoc網絡。網絡中有最多可容納8個設備，其中一個是主節(jié)點，其余是從節(jié)點。

　　藍牙PAN網絡具有以下Ad Hoc網絡的共同特點：

　?。?）獨立組網能力

　　各節(jié)點在一定網絡構成算法的支持下，可以在很短的時間內自動組成一個獨立的網絡而無需任何網絡設施支持。

　　（2）多跳路由

　　節(jié)點的發(fā)射功率較低，因此覆蓋范圍有限。相互通信范圍之外的節(jié)點通信需要經過中間節(jié)點的轉發(fā)，經過多跳實現。

　　（3）拓撲動態(tài)變化

　　在藍牙PAN中，某些節(jié)點具有移動性，可能隨時離開或再次加入網絡，也有些節(jié)點會隨時關閉電源，引起節(jié)點和鏈路數量分布的變化，因此藍牙PAN的拓撲結構可能隨時發(fā)生變化。

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　　收無線信道的沖突、信號衰減、噪聲以及信道之間的干擾等影響，藍牙鏈路的實際帶寬遠小于理論帶寬，而且動態(tài)變化。

　?。?）節(jié)點的局限性

　　大部分藍牙節(jié)點依靠電池供電，能量受限，而且節(jié)點存在移動性、內存小以及處理器處理能力有限等特點，因此有效的減少節(jié)點能耗非常重要。

　　（6）安全性

　　雖然藍牙采取了嚴密的安全機制，但由于Ad Hoc網絡特點，藍牙節(jié)點易受到竊聽、主動入侵與拒絕服務等網絡攻擊。

　　藍牙PAN還有不同于其他Ad Hoc網絡的一些特性：

　?。?）節(jié)點通信范圍有限

　　藍牙節(jié)點有效發(fā)射距離一般為幾米到幾十米，兒IEEE802.11等自組織網絡可達到幾百米。

　?。?）移動性相對較小

　　相比其他Ad Hoc網絡設備，藍牙節(jié)點的移動速度和頻率較小。

　?。?）帶寬窄

　　藍牙通常用做數據、語音與低速率的視頻傳輸等應用，因此帶寬較窄，目前藍牙2.0規(guī)范定義的最高帶寬也只有3Mbit/s，因此，藍牙網絡帶寬的優(yōu)化是個很重要的發(fā)展方向。

　　1.2藍牙網絡的拓撲結構

　　藍牙系統(tǒng)采用一種靈活的無基站的組網方式，使得一個藍牙設備可與7個其他的藍牙設備相連接。藍牙系統(tǒng)的網絡結構的拓撲結構有2種形式：微微網（Piconet）和散射網（Scatternet）。

　　（1） 微微網

　　微微網是通過藍牙技術以特定方式連接起來的一種微型網絡，一個微微網可以只是2臺相連的設備，比如一臺便攜式電腦和一部移動電話，也可以是8臺連在一起的設備。在一個微微網中，所有設備的級別是相同的，具有相同的權限。藍牙采用自組式組網方式（Ad Hoc），微微網主設備（Master）單元（發(fā)起鏈接的設備）和從設備（Slave）單元構成，有一個主設備單元和最多7個從設備單元，如圖1所示。主設備單元負責提供時鐘同步信號和跳頻序列，從設備單元一般是受控同步的設備單元，受主設備單元控制。

　　圖1 一個主設備和多達7個從設備組成的微微網

　　在每個微微網中，用一組偽隨機跳頻序列來確定79個跳頻信道，這個跳頻序列對于每個微微網來說是唯一的，由主節(jié)點的地址和時鐘決定。藍牙無線信道使用跳頻/時分復用（FH/TDD）方案，信道以625μs時間長度劃分時隙，根據微微網主節(jié)點的時鐘對時隙進行編號，號碼從0-（227-1）以227為一個循環(huán)長度，每個時隙對應一個跳頻頻率，通常跳頻速率為1600跳/s。主節(jié)點只在偶數時隙開始傳送信息，從節(jié)點只在奇數時隙開始傳送，信息包的開始與時隙的開始相對應。微微網中信道的特性完全由主節(jié)點決定，主節(jié)點的藍牙地址（BD_ADDR）決定跳頻序列和信道接入碼，主節(jié)點的系統(tǒng)時鐘決定跳頻序列的相位和時間。根據藍牙節(jié)點的平等性，任何一個設備都可以成為網絡中的主節(jié)點，而且主、從節(jié)點可轉換角色。

　　主節(jié)點通過輪詢從節(jié)點實現兩者之間的通信。從節(jié)點只有收到主節(jié)點的的信息包方可發(fā)送數據。如圖2，從節(jié)點2在t時刻收到來自主節(jié)點的數據包，此時頻率為f（k），之后它可以在下一個時隙通過f（k+1）頻率向主節(jié)點發(fā)送數據包。同理，從節(jié)點1在t2時刻收到主節(jié)點的數據包，此時頻率為f（k+2），并且在時間t3通過頻率f（k+3）發(fā)送數據包給主節(jié)點。

　　圖2微微網內通信輪詢機制

　?。?）散射網

　　一個微微網最多只能有7個從節(jié)點同時處于通信狀態(tài)。為了能容納更多的

　　裝置，并且擴大網絡通訊范圍，多個微微網互連在一起，就構成了藍牙自組織網，

　　即散射網，圖3。在散射網中，不同微微網間使用不同的跳頻序列，因此，只要彼此沒有同時跳躍到同一頻道上，即便有多組資料流同時傳送也不會造成干擾。連接微微網之間的串連裝置角色稱為橋（Bridge）。橋節(jié)點可以是所有所屬微微網中的Slave角色，這樣的Bridge的類別為Slave/Slave（S/S）；也可以是在其中某一所屬的微微網中當Master，在其他微微網中當Slave，這樣的Bridge類別為Master/Slave（M/S）。橋節(jié)點通過不同時隙在不同的微微網之間的轉換而實現在跨微微網之間的資料傳輸。藍牙獨特的組網方式賦予了橋節(jié)點強大的生命力，同時可以有7個移動藍牙用戶通過一個網絡節(jié)點與因特網相連。它靠跳頻順序識別每個微微網，同一微微網所有用戶都與這個跳頻順序同步。

　　藍牙散射網是自組網的一種特例。其最大特點是可以無基站支持，每個移動終端的地位是平等的，并可以獨立進行分組轉發(fā)的決策，其建網靈活性、多跳性、拓撲結構動態(tài)變化和分布式控制等特點是構建藍牙散射網的基礎。

　　圖3藍牙散射網實例