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背景介紹

　研究動機與目的
　

　　由於近年來藍芽技術已經有逐漸取代紅外線傳輸的趨勢，隨著手持裝置的功能日益增強，藍芽與無線區域網路資料傳輸共存的需求也越來越多，藍芽技術近幾年來的發展，主要市場仍限於手機與耳機的無線連結。不過隨著技術的成熟與成本的下滑，藍芽也走入更多的周邊產品，逐步構築個人網路的願景。
　　但這些資訊都是的來源都是來自網站，而藍芽在傳輸方面的好處到底有什麼優越性，能夠在問世三年內就造成市場的變遷，藍芽和原先在市場佔有一席地位的紅外線又有什麼決定性的差別，我都想要一一的去瞭解。
　　研究的目的是希望能夠實際寫出一個藍芽的傳輸程式，當然不僅僅是在電腦與電腦之間，更希望能夠完成電腦與手機之間的傳輸，這會使我對於藍芽有更深入的瞭解，最後再以使用者的角度來看，會希望成果能夠包成一個完整的頁面提供一些簡易的服務，這是我的目標。

　紅外線通訊協定階層

　　紅外線傳輸是目前應用最廣泛的無線傳輸技術，幾乎紅外線接收器已經成為所有筆記型電腦與手機的標準配備，紅外線在協定階層上大致上可分為三層，如圖1：

　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　圖1：紅外線通訊協定階層

　　第一層為IrLAP(Infrared Link Access Protocol)，負責建立實體層的資料連結，在這一層定義了SIR、FIR、VFIR三種傳輸速率。第二層為IrLMP(Infrared Link Management Protocol)，負責管理及分配IrLAP層傳上來的資料連結給各項服務與應用程式。第三層為介於應用程式與各Ir Protocol之間的API層，包含IAS(Information Access Services)、TinyTP、IrOBEX、IrLAN及IrCOMM等負責資訊接收、檔案傳輸、模擬Serial port/Parallel port/LAN等。

　藍芽通訊協定階層

　　整個 Bluetooth Archieteture 除了硬體的 RF Module, Base Band, Link Manager 之外, 還需要軟體部分的 L2CAP, RFcomm Module, SDP, TCS，如圖2：
　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　圖2：藍芽通訊協定階層

　　藍芽通訊協定是近年來相當受矚目的無線短程通訊技術之一。主要目標是要提供一個可在全球通行無礙的無線傳輸環境，除了取代有線外，也以能使不同的廠商所製造的設備具有互通性為目的。這包括許多的電子產品與行動裝置，使這些設備能利用藍芽的無線傳輸各種的資料型態的能力，來達到互相連結的目的。

　　藍芽的特色有：
　1. 採用2.4GHz的公用頻段。
　2. 採用跳頻式展頻技術（FHSS）。
　3. 低功率。
　4. 採用GFSK（Gaussian Frequency Shift Key）調變。
　5. 傳輸速率為1Mbps，實際資料有效速率最高可達721kbps。
　6. 傳輸距離約為10公尺，若加大功率則可達到50至100公尺。
　7. 語音傳輸則採用VSD （Continuous Variable Slope Delta-Modulation）技術，傳輸頻寬為64kbps。
　8. 網路傳輸通訊協定採用分時多工（TDMA）協定技術。
　9. 可以結合藍芽微網成藍芽疊網，拓展傳輸範圍及速率。
　　藍芽系統是以跳頻的方式運作，通道被切割成625ms的時槽。每個時槽使用不同的頻率。因此每秒會產生一千六百次的跳躍次數，每個封包可以在時槽上傳送。而下一個時槽可以被選擇用來作為傳送或接收的機制。即是所謂的分時多工。
　　每個封包所使用的時槽數不一定，最多可以使用5個時槽。對於只佔用一個時槽的封包，跳頻頻率是由當時的藍芽時脈值決定。如果一個封包佔用多個時槽，則由傳送該封包的第一個時槽的藍芽時脈值決定，且在傳送該封包期間內的所有時槽的頻率必須固定。
　　藍芽協定中主要有兩個角色，Master與Slave。兩個角色的分界並沒有一定的規則，一個藍芽裝置可以同時扮演兩者，或是在兩者之間切換。一般而言起始端（發出要求的一端）是Master，而接收端（接受要求的一端）是Slave。在運作期間，由於控制整個藍芽網域的角色是Master，所以當兩個藍芽裝置建立連線後，會在這兩個角色之間切換。在一個藍芽微網中，跳頻序列皆由Master決定，Slave必須遵守Master決定的跳頻序列。每一個藍芽裝置都有一個藍芽裝置位址（Bluetooth Device Address）與時脈。基頻會根據藍芽設備的位址與時脈計算出一個跳頻序列。當一個Slave與一個Master建立連結時，Master會把自己的藍芽裝置位址與時脈通知Slave，Slave的基頻會計算出Master的跳頻序列，與自己的跳頻序列比較，計算出位移量，以便調整自己的頻率，與Master完成同步的動作。此外Master還會依據Slave的需要來分配時槽。因為Slave只能使用Master所分配的時槽內傳送資料給Master。