藍芽(Bluetooth)是一種短距離無線電射頻連結科技，最初由易利信開發作為線纜取代裝置，可同步支援資訊與語音系統；一開始定位使用在企業、科學與醫學的2.4GHz ISM國際免證照頻率，並以高速輸送與快速修復功能的FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)射頻建造強力網路，避免雜訊的干擾。

現今，藍芽SIG(Special Interest Group)公司獨自擁有藍芽科技的所有權與相關智慧財產權，欲使用藍芽科技者必須事先免費申請許可，才能夠順利應用。這個使用許可是為了保障藍芽科技與其周邊射頻系統而設的專利。藍芽所掀起的熱潮，可從其SIG會員廠商規模近2,200家且橫跨資、通訊等產業窺知一二。

根據去年11月的Cahners Instat報導指出，2002與2003可望成為藍芽之年；2001年晶片組交貨量不但符合預期，還幾乎是無線區域網路WLAN的兩倍。依照估計(註一)，今後五年藍芽的年複合成長率將應在25%左右，2005年產量可達七億組。下一個帶動市場的因素將是配合行動電話的PC與PDA。藍芽將提供短距離連線，連接各種周邊與通訊裝置，如手機、PDA、筆記型電腦。

技術架構與功能

電機電子工程師協會（IEEE）的WPAN或802.15規格認定藍芽為短距離特定網路標準，該認知有助於藍芽的推廣。

特定網路 - Piconet與Scatternet

Piconet(圖一)為可連接達8個裝置的特定網路(1主7從)。一旦相容裝置進入有效距離，該網路就會立刻形成，也就是不需要集線器或存取點。Scatternet(圖二)即為兩個或更多個Piconet產生重疊的情形。

Piconet可以是點對點或單點對多點，不需要基地台。主點(master)可連接7個同時動作的裝置，或達255個等待但可馬上動作的裝置。裝置採對稱式，也就是裝置可擔任主點或從點(slave)；因此一個Piconet中的主點可以是另一個Piconet的從點。透過重疊Piconet，可將裝置數增加到127個。

《圖一　Piconet架構圖》

藍芽軟硬體解決方案

軟體部份

藍芽解決方案包括硬體部分(實體層)與軟體。軟體部分可分為通訊協定堆疊(圖三)與應用軟體(通常是較低層的軟體，例如人機介面(MMI)，而非使用者應用)。較低層部分也可能包括傳輸驅動軟體，不過嚴格來說，它們不應該屬於該堆疊。

藍芽科技的運用方式極多，藍芽通訊協定堆疊與軟體技術不易切入，為了讓使用者能更方便地使用產品，設計人員要花大量的心力。由於互通性(interoperability)非常重要，藍芽的目標是與多種現存標準(例如OBEX)相容，否則堆疊就會大不相同。

目前熟諳藍芽的設計公司，主要提供的服務皆在於處理軟體，例如堆疊改寫、延伸、甚至人機介面等，並且密切配合客戶公司的研發工程師，確保緊密整合與符合客戶的要求。也可以改寫軟體以適合不同的作業系統與微處理器。

硬體部份

硬體基本上包括無線電(射頻部分)與基頻，包含各種支援組件，例如晶體與天線等。基頻事實上是通訊協定堆疊的一部份，目前交貨的藍芽包括1或2個晶片組。基於成本與大小的考量，業界正朝單晶片組的方向發展；雙晶片組可能性能較佳，但要視建構而定。為了降低成本與減少尺寸，將支援晶片與藍芽晶片做更進一步整合是目前的趨勢。

通常該設計使用兩個電源等級：Class 2 (+4dBm)提供距離可達10公尺的連線，應用在手持式裝置上以節約電源；Class 1 (+20dBm)可達100公尺(輸出功率限制為100mW)，用在電源外接裝置上，例如Access Points。

目前許多客戶都用模組建構藍芽。雖然此舉能提供經過測試的藍芽硬體「組件」，仍需要額外的基板空間(輸入輸出、印刷電路板區與保留區)以及成本(模組板等)。將藍芽與主機板整合可降低成本，因為只要一次組裝，客戶也可享有更佳的經濟規模。

《圖二　Scatternet架構圖》

軟體/通訊協定堆疊

通訊協定堆疊的建構方式有二：一是傳統方法(Hosted)，一是內嵌式設計；分述如下：

傳統方法

堆疊以HCI介面劃分。低層基頻部分採硬體建構(基頻IC或藍芽晶片組的一部份，也被稱為「host控制器」)。上半部則以軟體在host上建構，因此被稱為「hosted」，範例如Newlogic的Boost(圖四)。「通訊協定堆疊」經常指的是上層堆疊。(註二)

HCI介面使用標準指令集(可來自不同供應商)。晶片廠商可使用HCI延伸(HCI+)建構額外功能，但不見得要用堆疊建構這些功能，用途多為測試等特殊功能。

標準HCI介面意味著開發人員可使用不同廠商提供的上層與下層堆疊(IC)。優點在於可輕易更新修改/延伸所在的上層堆疊。基頻部分很少需要修改，因此採用韌體設計(視硬體建構而定，採用快閃記憶體的基頻設計可當場更新)。

《圖三　Newlgic BOOST》

內嵌式設計

內嵌式解決方案將整個通訊協定堆疊內嵌在韌體中，雖然這種建構方式可保存HCI介面(認證用介面，含部分上層堆疊內容)，但最適合重視空間與功率的小型裝置；缺點在於需要快閃記憶體更新堆疊修改或延展，大小也受快閃記憶體容量的限制。下層堆疊也可採用Newlogic等公司提供的程式庫，目前僅少數公司提供堆疊晶片。

通訊協定堆疊市場可大概劃分為Windows PC、內嵌式裝置(如手持式裝置，WinCE除外)與其他作業系統，如Linux與MacOS，各有不同需求。內嵌式裝置強調的是程式碼小、效率高、整合容易，而桌上型堆疊要求的是功能。到目前為止，Microsoft Windows環境需要其他廠商提供的堆疊，而Microsoft在2002年底宣布CE.NET、PocketPC 2002與Windows XP支援藍芽，將有助於軟體開發業者。內嵌式應用通常需要訂製與延伸通訊協定堆疊，主要工作如下。

改寫

改寫指的是「翻譯」針對特定為處理器/作業系統撰寫的程式碼，使後者符合其他處理器/作業系統的需要。當堆疊與人機介面係針對一種平台撰寫，但需要轉換到新平台時就需要改寫，例如需升級至新機型，但保持原有功能，這需要對兩種平台都有相當瞭解。

Profile

藍芽一如其他消費性科技，必須注重彈性與使用便利性。後者是設計人員的責任，他們必須預期並定義各種使用情形。因此藍芽似乎很複雜，建構也不容易。事實上並非如此。看起來複雜的是規格，因為規格完整才能符合各方面使用的需要。這些規格的形式是藍芽規格與Profiles。

藍芽的 “Profile”指的是通訊協定堆疊與應用的規格，以符合特定使用狀況的需要。這些Profile確保互通性，即裝置可協同執行的應用系統，符合使用者的需要。

一種產品不需建構所有的Profile，應視使用需求而定。可能有其他相關因素，例如耳機需要耳機Profile(後者需要Serial Port Profile (SPP)、Service Discovery Application Profile (SDAP)與Generic Access Profile (GAP))，PDA可能需要檔案傳輸、撥號網路、同步化等，而這需仰賴SPP、SDAP與GAP等Profile。

早期的Profile為手機、PDA與PC間的基本連線功能。較新的Profile則對應更消費導向的應用系統，如音訊串流。這些當然有助於帶動後續應用系統，如藍芽耳機。

認證測試

凡經過藍芽檢定的產品即可確保規格的一致性與互通性，但產品皆必須經過藍芽標準的審核與測試之後，才能在產品上標明藍芽的商標；而藍芽產品需符合無線電、通訊協定與Profile要求。

由於一種產品不見得需要進行全部測試，無線電測試確保裝置能互相配合與無線電鏈路性能；通訊協定測試確保裝置能彼此溝通；Profile測試則確保裝置能協同執行應用系統，並符合使用者需求。一般核准程序如下：

• (1)收集證據，準備必要文件；





• (2)管理單位測試；





• (3)繳交文件與付費；





• (4)取得認證。

在藍芽很普遍的國家，從申請專利到核准通常需6-8週。視銷售國法規而定，像GigaWaveTech CF卡，屬於事先核准的OEM產品，不需這麼久。藍芽無線電測試需經相關單位核定類型，也是在各國銷售藍芽裝置的法律基本要求。在無線電測試方面，測試案例參考ETS與FCC法規(歐洲與美國市場)。這些是各國測試的基礎，許多國家也接受測試結果。