藍(lán)牙是怎么連接的

有人好奇過藍(lán)牙嗎？它究竟是怎么做到 把兩臺(tái)不認(rèn)識(shí)的設(shè)備連接起來，又是怎么做到 無線跟有線一樣，連接的時(shí)候不被其他信號(hào)干擾的？

藍(lán)牙既然是無線傳輸，那肯定又是電磁波了，拿經(jīng)典藍(lán)牙舉例，它在電磁光譜中的通信頻段是2.4GHz（頻率范圍是2400 MHz 到 2483.5 MHz），大概是這個(gè)位置，所以為了充分利用好這個(gè)開放頻段，經(jīng)典藍(lán)牙就把信道分成了79份，每個(gè)信道里面只有1MHz的帶寬。

明確了這個(gè)前提之后，讓我們看看耳機(jī)跟手機(jī)是怎么進(jìn)行連接和溝通的。

在連接之初，耳機(jī)和手機(jī)需要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的會(huì)話，來確定對(duì)方是不是自己要連接的設(shè)備，所以這些信道里就單獨(dú)分出了兩類，“查詢信道”和“頁(yè)面信道”，讓它們來完成確認(rèn)對(duì)話的工作。

首先，耳機(jī)會(huì)在0、32、64（都是跳頻，一次只發(fā)一個(gè)信道），這三個(gè)信道里發(fā)出廣播，表明自己可以被連接，手機(jī)監(jiān)測(cè)到之后，在8、40、72里面發(fā)出連接請(qǐng)求，其中就包括手機(jī)的藍(lán)牙版本、設(shè)備地址等信息。耳機(jī)監(jiān)測(cè)到這個(gè)請(qǐng)求之后，就會(huì)對(duì)這些信息進(jìn)行判斷，如果符合自己的預(yù)期，就會(huì)向手機(jī)發(fā)送確認(rèn)信息（8、40、72），表示自己準(zhǔn)備好進(jìn)入連接狀態(tài)了。

連接狀態(tài)主要就是雙方互通信息以及確認(rèn)的步驟。手機(jī)和耳機(jī)會(huì)通過“身份驗(yàn)證協(xié)議”，確認(rèn)對(duì)方設(shè)備的合法性，如果可以就交換密鑰，穩(wěn)定傳輸鏈路，用來確保接下來的數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)被竊聽或篡改，并且這份密鑰，如果手機(jī)端不主動(dòng)取消，就會(huì)一直保存，即使藍(lán)牙斷開重連。這就解釋了，為什么只需要手動(dòng)連接一次，之后就可以直接使用了。

那么傳輸鏈道穩(wěn)定之后，手機(jī)就會(huì)通過“服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議”了解耳機(jī)支持的功能，然后根據(jù)“藍(lán)牙高級(jí)音頻分發(fā)協(xié)議”建立音頻通道，再根據(jù)耳機(jī)支持的編解碼器（如SBC、AAC等）來調(diào)整音頻傳輸?shù)馁|(zhì)量和壓縮方式。

總之，經(jīng)過這通操作之后，兩臺(tái)原本毫無關(guān)系的設(shè)備，就算連接起來了。

那么為什么在同一個(gè)房間內(nèi)，多臺(tái)手機(jī)跟多臺(tái)耳機(jī)的連接不會(huì)混淆呢？

因?yàn)樵谥暗拿荑€交換中，設(shè)備之間就已經(jīng)確定了對(duì)方的ip地址，在使用的時(shí)候，數(shù)據(jù)包是由訪問地址，標(biāo)頭，有效載荷和CRC校驗(yàn)組成的，訪問地址用來區(qū)分使用的藍(lán)牙設(shè)備，標(biāo)頭可以確保數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性，有效載荷就是你要傳輸?shù)男畔ⅲ珻RC校驗(yàn)是用來檢測(cè)這一幀信息是否正確的。

也就是說，數(shù)據(jù)包只會(huì)被固定的設(shè)備接收，其他設(shè)備即使掃描到了也無法解析，所以會(huì)直接無視掉。

可是說了這么多，那些標(biāo)頭，CRC什么的，究竟是怎么傳輸?shù)哪兀簿褪钦f，藍(lán)牙的0和1是通過什么來表達(dá)的。

先前我們提到藍(lán)牙是有專用的信道的，但肯定不是一個(gè)信道代表一個(gè)數(shù)字。因?yàn)殡m然藍(lán)牙在開著的時(shí)候，會(huì)以每秒1600次的速率進(jìn)行跳頻，但不是每一次都會(huì)工作，它只在有信息傳輸?shù)臅r(shí)候，才會(huì)把這些信息分成很多個(gè)數(shù)據(jù)包，然后每次跳躍發(fā)送一小串，所以其實(shí)是需要在每個(gè)信道內(nèi)都做區(qū)分的。

頻率調(diào)制

相位調(diào)制技術(shù)

事實(shí)上，藍(lán)牙是采用“頻率調(diào)制”和“相位調(diào)制技術(shù)”這兩種方式，來區(qū)分每個(gè)信道的0和1的，頻率是單位時(shí)間內(nèi)波的周期數(shù)，頻率越高，波形越密，頻率越低，波形就越稀疏；相位指的是波形的偏移量，簡(jiǎn)單來說就是，控制一個(gè)周期內(nèi)波形的開始位置，這是它們的區(qū)別。

區(qū)別

然后，調(diào)制后的信號(hào)會(huì)通過載波調(diào)制到2.4 GHz的正弦波上，以電磁波的形式通過藍(lán)牙發(fā)送給另一個(gè)設(shè)備，從而達(dá)到信息傳輸?shù)哪康摹２磺宄d波這一步的，可以跳轉(zhuǎn)到無線電報(bào)那期，有詳細(xì)講解。

所以，雖然藍(lán)牙的通信頻段是2.4GHz，但實(shí)際數(shù)據(jù)在CPU和藍(lán)牙模塊之間的傳輸速率，最高只能達(dá)到3 Mbps。

這里是球村冷知識(shí)，感謝關(guān)注，我們下期再見。