1、術語

　　在低功耗藍牙方面工作的人們都使用他們自己的術語來描述一些技術特征和規范，下面介紹幾個相關術語：

　　自適應跳頻（Adaptive Frequency Hopping， AFH）：一種使用某個頻率子集的技術，使設備可以避免其他非自適應技術使用該頻率（比如Wi-Fi接入點）。

　　體系結構（architecture）：低功耗藍牙的設計方案。

　　頻段（band）：參看無線頻段（radio band）。

　　跳頻（frequency hopping）：兩個設備之間使用多個頻率通信。某一時刻只用一個頻率，各頻率按照確定的順序依次使用。

　　層（layer）：系統中實現一個具體功能的部分，例如物理層負責無線電操作。系統中每一層是根據上層或下層抽象而來的。鏈路層并不需要知道有關無線電功能的所有細節；邏輯鏈路控制層和適配層（L2CAP）不需要知道關于鏈路層如何工作的所有細節。這一抽象概念對于管理復雜系統而言至關重要。

　　主設備（master）：微微網中協調與其他設備的操作的一臺復雜設備。

　　微微網（piconet）：單詞pico和network兩個單詞的縮寫，表示非常微小的網絡，一個微微網包括唯一的一個主設備以及一個或多個從設備，之設備負責協調與本微微網中的所有其他從設備的操作。

　　無線頻段（radio band）：無線電波通過頻率或波長進行劃分。不同的無線電波具有不同的規則和使用方法。

　　從設備（slave）：與主設備一起工作的簡單設備。

　　Wi-Fi：一種為高傳輸率而設計的補充無線技術，用于計算機等復雜設備的互聯網接入。

　　2、非對稱性設計

　　所有的低功耗藍牙體系結構的設計都是非對稱的，目的是為了讓能源更少的設備負擔更少的事情。

　　對《低功耗藍牙開發權威指南》的個人理解，畫了如下的低功耗藍牙體系層析結構圖

　　3、客戶端——服務器架構

　　采用純客戶端——服務器架構，服務器僅僅作為數據存儲，并不關心客戶端是誰。客戶端可以直接鏈接到服務器，或者可以從地球的另一側通過互聯網網關鏈接。客戶端——服務器網關模式也可以用于支持從客戶端到網關的互聯網安全，網關可執行訪問控制、防火墻和客戶端授權等操作，之后再向客戶端授予網關外部的訪問權限。

　　客戶端——服務器架構的主要優點是將客戶端和服務器二者劃分開，當系統的不同部分位于不同的設備上時，這種劃分必不可少，就愛那個其中一部分作為服務器，另一部分作為客戶端，系統中二者之間的關系隨之確定下來。

　　4、面向服務的架構

　　客戶端——服務器架構之上進一步抽象是面向服務器的范式。這是一種將服務器中的信息組織成服務的模型。該服務ikeyi被發現、進行交互或用做已知語義，這意味著該服務具有確定的行為，在給定形同的條件時，總會產生相同的結果。

　　這種范式最成功的互聯網系統的基礎，如SOAP、REST、COBRA、RPC、Web服務等。

　　（1）、正式合約

　　一個服務之所以被視為服務。是因為其在公開的功能以及如何工作兩個方畫提供了正規的描述。正式合約的一個好處在于， 一個服務的實例很容易被另一個服務的實例所代替。只要兩個服務的實例具有相同的功能和行為，這種情況就有可能發生。在低功耗藍牙中。這些正式合釣位手服務規范之中。并為藍牙SIG所來用。這些規范也有相應的測試規范。以確保實施行為的有效性。

　　（2）、松耦合

　　在面向對象的軟件中，單獨的系統組件是指被設計成邊界效應的獨立對象。那些發生在組件之間的相互作用可以被明地定義和測試。將依賴關系減少最低限度，使修改服務的實現時不會帶來意想不到的邊界效應。從而降低風險。

　　（3）、抽象化

　　服務抽象是十分重要的設計原則，如果違背該原理可能造成嚴重的后果。假如不利用抽象化，而讓客戶端掌握服務的所有實現細節。那么客戶端使用該服務的方式將會嚴重制約服務的演化。

　　（4）、可重用性

　　可重用性的概念多年來一直是面向對象方法所期望的設計目標。但是，真正意義上的可重用性是令服務適用于多種不同應用的一種能力。如果未經認真思考， 設計的服務往往僅能完成某一種工作。而在良好的設計方案中，服務可以與具體的實現過程相互獨立。這意味著該服務能夠在其他應用程序中快速、輕松地獲得重用。藍牙技術聯盟為應對這一姚戰設立了一個工作組，該工作組的唯一工作就是找尋通用的功能，對其需求進行抽象以實現有效的重用。

　　（5）、無狀態

　　為了讓眾多客戶端支持服務擴展。服務器不能保存任何客戶端的狀態數據。服務器或許可以定義一個服務用來記住客戶端已經告訴它們的所有信息。使客戶端在后續請求時不必重復這些信息。但該方法的同題在于，這些信息占用了大量的內存。且依賴于客戶端和服務器二者之間同步的共享狀態信息。這將導致服務器完全依賴客戶端的正確操作，而這樣的假設無疑站不住腳。

　　因此，狀態信息存儲在服務器上。但是它們均為服務器狀態，而非客戶端狀態。這意味著，無論任無狀態的設計目標是刪除客戶端和服務器之間所有交互狀態。

　　（6）、可組合性

　　這一沒計目標鼓勵服務器之間相互組合。

　　（7）、自治

　　自治的情況可以單獨執行任務，而不用去管周邊發生的事情。

　　（8）、可發現性

　　想要使用服務就必須能夠發現服務，可發現性通常是通過一個單獨的、與服務交互的協議來實現的。低功耗藍牙采用不同的方法：使用同一協議實現發現以及服務交互，該協議稱為”屬性協議“。

　　5、低功耗藍牙的體系結構

　　它分成三個基本部分：控制器、主機和應用程序。

　　控制器：通常是一個物理設備，能夠發送和接受無線電信號，病懂得如何就這些信號翻譯成攜帶信息的數據包。

　　主機：通常是一個軟件棧，管理兩臺或多臺設備之間如何通信及如何利用無線電同時提供幾種不同的服務。

　　應用程序：則使用軟件堆棧，進而是控制器來實現用戶實例。

　　低功耗藍牙體系機構圖如下所示：

　　在控制器內既有物理層和鏈路層，又有直接測試模式和主機控制器接口（HCI）層的下半部。在主機內包含了三個協議：邏輯鏈路控制和適配協議（L2CAP）屬性協議（Attribute Protocol）和安全管理器協議（Security Manager Protocol），此處還包括通用屬性規范（GATT）、通用訪問規范（GAP）和模式（MODE）。

　　（1）、控制器：

　　控制器與外界通過天線相連，與主機通過主機控制接口（HCI）相連。

　　控制器中的物理層：采用2.4G無線電，輸出0和1的信號。

　　控制器中的直接測試模式：直接測試模式允許測試者讓控制器的物理層發送一系列的數據包和接收一系列的數據包，直接測試模式不經能量化測試，還能用于執行線性測試和校準無線電。

　　控制器中的鏈路層：它是的低功耗藍牙體系中最復雜的一部分，負責廣播、掃描、建立和維護鏈接，以及確保數據包按照正確的方式組織。鏈路層的信道分為兩種，廣播信道和數據信道。

　　主機控制接口下半部：提供了一個與控制器通信的標準接口，由60%以上的藍牙控制器能使用HCI接口它允許主機將命令和數據包發送給控制器。已經定義的物理接口有USB、SDIO、兩個UART的變種

　　（2）主機：

　　主機做的事情比較多，主機構建了主機控制器接口的上層部分。

　　主機中的邏輯鏈路層和適配協議：L2CAP是低功耗藍牙的復用層。定義了兩個基本的概念，L2CAP信道和L2CAP信令。信道是一個雙向數據通道，沒喲個信道都是獨立的。在低功耗藍牙中只使用固定信道，一個用于信令信道，一個用于安全管理器，還有一個用于屬性協議。

　　主機中的安全管理協議：定義了一個簡單的配對和密匙分發協議，配對是一個獲得對方信任的過程采用認證的方式實現，當兩臺設備在未來的某一時刻重連時，他們可以享用先前分發的密匙進行加密，從而迅速認證彼此的身份。

　　主機中的屬性協議：定義了訪問對端設備上的數據的一組規則。

　　主機中的通用屬性規范：定義了屬性的類型及其使用方法。

　　主機中的通用訪問規范：定義了設備如何發現、鏈接，以及為用戶提供有用信息，它還定義了設備之間如何建立長久的關系——綁定。

　　（3、應用層：

　　定義了上種類型：特性（characterustic）、服務（service）和規范（profile）。

　　應用層中的特性：采用已知格式、以通用唯一識別碼（UUID）作為表示的一個小塊數據，由于特征要求能夠重復使用，因而設計時沒有涉及行為，特性被定義為計算機的可讀格式。

　　應用層中的服務：服務是人類可讀的一組特征及其相關的行為規范，只定義了位于服務器上的相關特性和行為，而不定義客戶端的行為。服務有兩種類型，首要服務和次要服務，一個服務是首要服務還是次要服務取決于服務的定義，首要服務表征一個給定的設備主要做些什么。正是通過這些服務，用戶才了解到該設備是做什么的。次要服務是那些協助主要業務或其他次要服務的服務。

　　應用層中的規范：是用例或應用懂得最終體現。規范是藐視一個或多個設備的說明，每一個設備提供一個或多個服務，規范描述了如何發現和鏈接設備，從而微微每個設備確定了拓展結構，規范還描述的客戶端的行為，用于發現服務和服務特性，規范和服務之間是一種多對多的映射關系。