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16-2 藍芽協定 規範
既然 Bluetooth 包容了所有電子裝置的通訊系統，可想而知它的規格文件必然是非常豐富，大約有 1500 頁，但可將它區分為兩大類：『核心規格』（Core Specification）和『草案規格』（Profile Specification）。Core Specification 主要描述 Bluetooth 的協定堆疊架構，以及各個層次應具有的功能，範圍可由無線電波到網路應用軟體之間的連結規範。Profile Specification 是描述建立在 Bluetooth 技術上的各種應用領域，它是期望各種電子裝置都能夠有一個標準規範來實作 Bluetooth，使各設備之間的通訊較容易達成。簡單的說，Profile Specification 是架設在 Core Specification 上的各種應用標準，並且希望每一特殊應用都能有一標準規範來做依據。 16-2-1 藍芽協定堆疊 圖 16-1 是由 Core Specification 所制定的協定堆疊，其中包含 Core、Cable Replacement、Telephony Control、Adoption Protocol 等四種協定。Core Specification 包含有下列五個層次： (1) 無線電協定（Radio Protocol）：描述有關無線電介面規格，包含電波頻段、跳頻技術、調變技術、以及發射功率等。 (2) 基頻協定（Baseband Protocol）：規範 Piconet 網路內的連線建立方式，其中包含定址方式、封包格式、時序、以及電源控制。 (3) 鏈路管理協定（Link Manager Protocol, LMP）：負責 Bluetooth 和其它設備之間連結鏈路的建立與管理，其中包含安全性規範，如認證（Authentication）和加密（Encryption），也包含控制與協調基頻封包的大小。 (4) 邏輯鏈路控制與調適協定（Logical Link Control and Adaptation Protocol, L2CAP）：調適上層的通訊協定和基頻協定之間的連結，L2CAP 提供連接導向和非連接等兩種連線方式。 (5) 服務發現協定（Service Discovery Protocol, SDP）：提供服務的裝置訊息、服務項目、以及特性的訊息供查詢，並提供兩個或兩個以上的 Bluetooth 裝置之間彼此建立連線。 至於 Cable Replacement Protocol 中的 RFCOMM（Radio Frequency Communication）是提供一個『虛擬串列埠口』（Virtual Serial Port）來取代電腦設備中的低速率傳輸埠口（如 RS-232C），以達到省略連線的功能。Telephony Control Protocol 是由 TCS BIN（Telephone Control Specification - Binary）來製作，TCS BIN 可模擬電話系統的撥號、提起話機、忙線狀態的處理，並且也提供行動電話的管理程序。Adopted Protocol 是依各種需求而加入的協定，譬如 PPP、IP、UDP、WAP 等等。
圖 16-1 Bluetooth 協定堆疊 圖 16-1 中的主機控制部份包含了 LMP、Baseband 和 Bluetooth Radio三個功能層次，這三個功能層次在所有 Bluetooth 裝置上都必須具備，其它層次則依照各種裝置的環境需求來實現。至於在各種應用環境中，應該選用哪些層次，這也是讓人困擾的問題，我們用兩個範例來說明 Bluetooth 協定堆疊的選用。圖 16-2 (a) 為一般 Bluetooth 技術應用在網路連接的情形，主要是 RFCOMM 利用 PPP（Point-to-Point Protocol）協定來連結高層的通訊協定（如 IP）。而圖 16-2 (b) 則為三合一手機的協定堆疊，透過 TCS BIN 模擬電話撥接功能，而上層的通訊協可以是無線電話系統或基地台系統。
圖 16-2 Bluetooth 協定堆疊範例 16-2-2 藍芽網路架構 Bluetooth 的網路型態可由若干個（最多 10 個）Piconet 網路構成一個較大的 Scatternet 網路，分別敘述如下： (A) Piconet 網路 若干個 Bluetooth 裝置互相連結，即可成為一個 Piconet 網路，這是 Bluetooth 最基本的網路架構。在一個 Piconet 網路中，可經由競爭選擇來產生一個 Master，由它來管理該 Piconet 網路。Master 分配網路上所有 Slave 的媒介使用權，一個 Master 同時最多可與 7 個處於 Active 狀態的 Slave 裝置通訊（如圖 16-3 所示）。一般 Slave 裝置只和 Piconet 的時序同步但不傳輸資料，此種情況下稱之為 Park 狀態，一個 Piconet 網路可同時存在 256 個處於 Park 狀態的 Slave。雖然所有 Bluetooth 網路都在 2.4 GHz ISM 頻段上通訊，但可利用跳頻展頻的跳越順序來決定各個 Piconet 網路的通訊領域，每一 Piconet 網路上的跳越順序是由 Master 來決定，亦是利用 Master 裝置的位址來制定該網路的『虛擬亂數序列』（Pseudo Noise Sequence, PNS），如此便可達到各個 Piconet 都有獨立的通訊領域。
圖 16-3 Piconet 網路 Bluetooth 網路並不使用分散式的媒介存取技術，而是採用集中控制法，由 Master來分配頻道使用權給各個 Slave。此外，1 Mbps 的頻寬是由 Piconet 網路內所有裝置共享，所以 Slave 數目愈多，各個裝置所能分配到的頻寬就愈少。基本上，在一個 Piconet 網路內的 Slave 裝置之間並不互相通訊，每個 Slave 都只能和 Master 通訊，也只有 Master 才能控制整個 Piconet 網路內的傳輸。 依照 Bluetooth 的定義，所有裝置的地位是平等的，任何 Bluetooth 裝置都可以成為 Master 或 Slave。原則上是首先提出連線要求者便成為 Master，被動和 Master 要求連線者便成為 Slave；也就是說，第一個發起 Piconet 網路連線者便是 Master。Master 也可以隨時退出，換其它 Slave 來承當 Master 工作。從另一方面來看，Bluetooth 利用 Master 來負責管理整個 Piconet 網路的工作，並沒有基地台的概念。 (B) Scatternet 網路 在 Piconet 網路中的所有裝置共用 1 Mbps 的傳輸速率，所以當有更多的 Slave 加入時，每個 Slave 所能分配到的頻寬便將隨之下降。Bluetooth 的解決方法是減少單一 Piconet 的裝置數量，而讓較多個 Piconet 網路能互相通訊；此法事實上就是結合多個 Piconet 網路，構成一個較大的 Scatternet 網路，如圖 16-4 所示。Scatternet 的建構方法是，某一裝置雖然是某一個 Piconet 網路的 Master 成員，但它也可以成為另一個 Piconet 網路的 Slave 成員。基本上，每一個 Piconet 網路都有自己的跳頻順序，因此，Piconet 網路之間的頻道使用並不衝突。在一個 Scatternet 網路上，Master 裝置可以成為各個 Piconet 網路之間的溝通橋樑。 如圖 16-4 中筆記型電腦在自家網路是扮演 Master，但在另一個網路則是 Slave 角色。手機電話欲傳送資料給另一個 Piconet 網路的固定電話，首先手機電話將資料傳送給筆記型電腦（Master），筆記型電腦（Slave）再將資料傳送給另一網路的 PDA（Master），最後 PDA 才將資料傳送給固定電話（Slave）。
圖 16-4 Scatternet 網路 雖然每一個 Piconet 網路都有自己的跳頻順序，但當 Scatternet 網路內有太多 Piconet 時，也會產生碰撞的現象，使傳輸效率降低。但依照統計分析，當一個 Scatternet 網路內有 10 個 Piconet 時，每個 Piconet 所減少的資料傳輸量（Throughput）大約 10 %，似乎不會造成太大的影響。
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