藍牙是怎么連接的

有人好奇過藍牙嗎？它究竟是怎么做到 把兩臺不認識的設備連接起來，又是怎么做到 無線跟有線一樣，連接的時候不被其他信號干擾的？

藍牙既然是無線傳輸，那肯定又是電磁波了，拿經典藍牙舉例，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），大概是這個位置，所以為了充分利用好這個開放頻段，經典藍牙就把信道分成了79份，每個信道里面只有1MHz的帶寬。

明確了這個前提之后，讓我們看看耳機跟手機是怎么進行連接和溝通的。

在連接之初，耳機和手機需要進行一些簡單的會話，來確定對方是不是自己要連接的設備，所以這些信道里就單獨分出了兩類，“查詢信道”和“頁面信道”，讓它們來完成確認對話的工作。

首先，耳機會在0、32、64（都是跳頻，一次只發一個信道），這三個信道里發出廣播，表明自己可以被連接，手機監測到之后，在8、40、72里面發出連接請求，其中就包括手機的藍牙版本、設備地址等信息。耳機監測到這個請求之后，就會對這些信息進行判斷，如果符合自己的預期，就會向手機發送確認信息（8、40、72），表示自己準備好進入連接狀態了。

連接狀態主要就是雙方互通信息以及確認的步驟。手機和耳機會通過“身份驗證協議”，確認對方設備的合法性，如果可以就交換密鑰，穩定傳輸鏈路，用來確保接下來的數據傳輸不會被竊聽或篡改，并且這份密鑰，如果手機端不主動取消，就會一直保存，即使藍牙斷開重連。這就解釋了，為什么只需要手動連接一次，之后就可以直接使用了。

那么傳輸鏈道穩定之后，手機就會通過“服務發現協議”了解耳機支持的功能，然后根據“藍牙高級音頻分發協議”建立音頻通道，再根據耳機支持的編解碼器（如SBC、AAC等）來調整音頻傳輸的質量和壓縮方式。

總之，經過這通操作之后，兩臺原本毫無關系的設備，就算連接起來了。

那么為什么在同一個房間內，多臺手機跟多臺耳機的連接不會混淆呢？

因為在之前的密鑰交換中，設備之間就已經確定了對方的ip地址，在使用的時候，數據包是由訪問地址，標頭，有效載荷和CRC校驗組成的，訪問地址用來區分使用的藍牙設備，標頭可以確保數據的可靠性和穩定性，有效載荷就是你要傳輸的信息，CRC校驗是用來檢測這一幀信息是否正確的。

也就是說，數據包只會被固定的設備接收，其他設備即使掃描到了也無法解析，所以會直接無視掉。

可是說了這么多，那些標頭，CRC什么的，究竟是怎么傳輸的呢，也就是說，藍牙的0和1是通過什么來表達的。

先前我們提到藍牙是有專用的信道的，但肯定不是一個信道代表一個數字。因為雖然藍牙在開著的時候，會以每秒1600次的速率進行跳頻，但不是每一次都會工作，它只在有信息傳輸的時候，才會把這些信息分成很多個數據包，然后每次跳躍發送一小串，所以其實是需要在每個信道內都做區分的。

事實上，藍牙是采用“頻率調制”和“相位調制技術”這兩種方式，來區分每個信道的0和1的，頻率是單位時間內波的周期數，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，簡單來說就是，控制一個周期內波形的開始位置，這是它們的區別。

然后，調制后的信號會通過載波調制到2.4 GHz的正弦波上，以電磁波的形式通過藍牙發送給另一個設備，從而達到信息傳輸的目的。不清楚載波這一步的，可以跳轉到無線電報那期，有詳細講解。

所以，雖然藍牙的通信頻段是2.4GHz，但實際數據在CPU和藍牙模塊之間的傳輸速率，最高只能達到3 Mbps。

這里是球村冷知識，感謝關注，我們下期再見。