藍牙系統一般由天線單元、鏈路控制（固件）單元、鏈路管理（軟件）單元和藍牙軟件（協議棧）單元四個功能單元組成。

天線單元

藍牙要求其天線部分體積十分小巧、重量輕，因此，藍牙天線屬于微帶天線。藍牙空中接口是建立在天線電平為0dB的基礎上的。空中接口遵循ＦＣＣ，（即美國聯邦通信委員會）有關電平為０ ｄＢ的ＩＳＭ頻段的標準。如果全球電平達到１００ ｍｗ以上，可以使用擴展頻譜功能來增加一些補充業務。頻譜擴展功能是通過起始頻率為２.４０２ＧＨｚ，終止頻率為２.４８０ＧＨｚ，間隔為１ＭＨｚ的79個跳頻頻點來實現的。

出于某些本地規定的考慮，日本、法國和西班牙都縮減了帶寬。最大的跳頻速率為１６６０跳／ｓ。理想的連接范圍為１００ｍｍ～１０ｍ，但是通過增大發送電平可以將距離延長至１００ｍ。藍牙工作在全球通用的２．４ＧＨｚＩＳＭ（即工業、科學、醫學）頻段。藍牙的數據速率為１Ｍｂｉｔ／ｓ。ＩＳＭ頻帶是對所有無線電系統都開放的頻帶，因此使用其中的某個頻段都會遇到不可預測的干擾源。例如某些家電、無繩電話、汽車房開門器、微波爐等等，都可能是干擾源。為此，藍牙特別設計了快速確認和跳頻方案以確保鍵路穩定。跳頻技術是把頻帶分成若干個跳頻信道（ｈｏｐｃｈａｎｎｅｌ），在一次連接中，無線電收發器按一定的碼序列（即一定的規律，技術上叫做"偽隨機碼"，就是"假"的隨機碼）不斷地從一個信道"跳"到另一個信道，只有收發雙方是按這個規律進行通信的，而其它的干擾不可能按同樣的規律進行干擾；跳頻的瞬時帶寬是很窄的，但通過擴展頻譜技術使這個窄帶成百倍地擴展成寬頻帶，使干擾可能造成的影響變得很小。時分雙工（ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ，簡稱ＴＤＤ）方案被用來實現全雙工傳輸。

與其它工作在相同頻段的系統相比，藍牙跳頻更快，數據包更短，這使藍牙比其它系統都更穩定。ＦＥＣ（ＦｏｒｗａｒｄＥｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，前向糾錯）的使用抑制了長距離鏈路的隨機噪音；應用了二進制調頻（ＦＭ）技術的跳頻收發器被用來抑制干擾和防止衰落。

鏈路控制（固件）單元

在目前藍牙產品中，人們使用了３個ＩＣ分別作為聯接控制器、基帶處理器以及射頻傳輸／接收器，此外還使用了３０～５０個單獨調諧元件。基帶鏈路控制器負責處理基帶協議和其它一些低層常規協議。

它有３種糾錯方案：１／３比例前向糾錯（ＦＥＣ）碼、２／３比例前向糾錯碼和數據的自動請求重發方案。采用ＦＥＣ（前向糾錯）方案的目的是為了減少數據重發的次數，降低數據傳輸負載。但是，要實現數據的無差錯傳輸，ＦＥＣ就必然要生成一些不必要的開銷比特而降低數據的傳送效率。這是因為數據包對于是否使用ＦＥＣ是彈性定義的。報頭總有占１／３比例的ＦＥＣ碼起保護作用，其中包含了有用的鏈路信息。在無編號的ＡＲＱ方案中，在一個時隙中傳送的數據必須在下一個時隙得到"收到"的確認。 只有數據在收端通過了報頭錯誤檢測和循環冗余檢測后認為無錯才向發端發回確認消息，否則返回一個錯誤消息。比如藍牙的話音信道采用ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＶａｒｉａｂｌｅ Ｓｌｏｐｅ Ｄｅｌｔａ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（簡稱ＣＶＳＤ，即連續可變斜率增量調制技術）話音編碼方案，獲得高質量傳輸的音頻編碼。ＣＶＳＤ編碼擅長處理丟失和被損壞的語音采樣，即使比特錯誤率達到４％，ＣＶＳＤ編碼的語音還是可聽的。

路管理（軟件）單元

鏈路管理（ＬＭ）軟件模塊攜帶了鏈路的數據設置、鑒權、鏈路硬件配置和其它一些協議。ＬＭ能夠發現其它遠端ＬＭ并通過ＬＭＰ（鍵路管理協議）與之通信。

ＬＭ模塊提供如下服務：

1、發送和接收數據。

2、請求名稱。

3、鏈路地址查詢。

4、建立連接。

5、鑒權。

6、鏈路模式協商和建立。

7、決定幀的類型。

8、將設備設為ｓｎｉｆｆ（呼吸）模式。Ｍａｓｔｅｒ（主機）只能有規律地在特定的時隙發送數據。

9、將設備設為ｈｏｌｄ保持模式。工作在ｈｏｌｄ模式的設備為了節能在一個較長的周期內停止接收數據，每一次激活鏈路，這由ＬＭ定義，ＬＣ（鏈路控制器）具體操作。

10、當設備不需要傳送或接收數據但仍需保持同步時將設備設為暫停模式。處于暫停模式的設備周期性地激活并跟蹤同步，同時檢查ｐａｇｅ消息。

11、建立網絡連接。在ｐｉｃｏｎｅｔ內的連接被建立之前，所有的設備都處于ｓｔａｎｄｂｙ（待命）狀態。在這種模式下，未連接單元每隔１.２８ｓ周期性地"監聽"信息。每當一個設備被激活，它就監聽規劃給該單元的３２個跳頻頻點。跳頻頻點的數目因地理區域的不同而異，３２這個數字適用于除日本、法國和西班芽之外的大多數國家。作為ｍａｓｔｅｒ的設備首先初始化連接程序，如果地址已知，則通過尋呼（ｐａｇｅ）消息建立連接，如果地址未知，則通過一個后接ｐａｇｅ消息的ｉｎｑｕｉｒｙ（查詢）消息建立連接。在最初的尋呼狀態，ｍａｓｔｅｒ單元將在分配給被尋呼單元的１６個跳頻頻點上發送一串１６個相同的ｐａｇｅ消處。如果沒有應答，ｍａｓｔｅｒ則按照激活次序在剩余６個頻點上繼續尋呼。Ｓｌａｖｅ從機收到從ｍａｓｔｅｒ發來的消息的最大的延遲時間為激活周期的２倍２.５６ｓ，平均延遲時間是激活周期的一半（０.６S）。Ｉｎｑｕｉｒｙ消息主要用來尋找藍牙設備，如共享打印機、傳真機和其它一些地址未知的類似設備，Ｉｎｑｕｉｒｙ消息和ｐａｇｅ消息很相像，但是Ｉｎｑｕｉｒｙ消息需要一個額外的數據串周期來收集所有的響應。如果ｐｉｃｏｎｅｔ中已經處于連接的設備在較長一段時間內沒有數據傳輸，藍牙還支持節能工作模式。ｍａｓｔｅｒ可以把ｓａｌｖｅ置為ｈｏｌｄ（保持）模式，在這種模式下，只有一個內部計數器在工作。ｓｌａｖｅ也可以主動要求被置為ｈｏｌｄ模式。Ｈｏｌｄ模式一般被用于連接好幾個ｐｉｃｏｎｅｔ的情況下或者耗能低的設備，如溫度傳感器。除ｈｏｌｄ模式外，藍牙還支持另外兩種節能工作模式：ｓｎｉｆｆ（呼吸）模式和ｐａｒｋ（暫停）模式。在ｓｎｉｆｆ模式下，ｓｌａｖｅ降低了從ｐｉｃｏｎｅｔ"收聽"消息的速率，"呼吸"間隔可以依應用要求做適當的調整。

在ｐａｒｋ模式下，設備依然與ｐｉｃｏｎｅｔ同步但沒有數據傳送。工作在ｐａｒｋ模式下的設備放棄了ＭＡＣ地址，偶爾收聽ｍａｓｔｅｒ的消息并恢復同步、檢查廣播消息。如果我們把這幾種工作模式按照節能效率以升序排隊，那么依次是：呼吸模式、保持模式和暫停模式。

12、連接類型和數據包類型。連接類型定義了哪種類型的數據包能在特別連接中使用。藍牙基帶技術支持兩種連接類型：同步定向連接（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ，簡稱ＳＣＯ）類型，主要用于傳送話音；異步無連接（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｌｅｓｓ簡稱ＡＣＬ）類型，主要用于傳送數據包。

同一個ｐｉｃｏｎｅｔ中不同的主從對可以使用不同的連接類型，而且在一個階段內還可以任意改變連接類型。每個連接類型最多可以支持１６種不同類型的數據包，其中包括４個控制分組，這一點對ＳＣＯ和ＡＣＬ來說都是相同的。兩種連接類型都使用ＴＤＤ（時分雙工傳輸方案）實現全雙工傳輸。ＳＣＯ連接為對稱連接，利用保留時隙傳送數據包。連接建立后，ｍａｓｔｅｒ和ｓｌａｖｅ可以不被選中就發送ＳＣＯ數據。ＳＣＯ數據包既可以傳送話音，也可以傳送數據，但在傳送數據時，只用于重發被損壞的那部分的數據。

ＡＣＬ鏈路就是定向發送數據包，它既支持對稱連接，也支持不對稱連接。ｍａｓｔｅｒ負責控制鏈路帶寬，并決定ｐｉｃｏｎｅｔ中的每個ｓｌａｖｅ可以占用多少帶寬和連接的對稱性。ｓｌａｖｅ只有被選中時才能傳送數據。ＡＣＬ鏈路也支持接收ｍａｓｔｅｒ發給ｐｉｃｏｎｅｔ中所有ｓｌａｖｅ的廣播消息。

13、鑒權和保密。藍牙基帶部分在物理層為用戶提供保護和信息保密機制。鑒權基于"請求一響應"運算法則。鑒權是藍牙系統中的關鍵部分，它允許用戶為個人的藍牙設備建立一個信任域，比如只允許主人自己的筆記本電腦通過主人自己的移動電話通信。加密被用來保護連接的個人信息。密鑰由程序的高層來管理。網絡傳送協議和應用程序可以為用戶提供一個較強的安全機制。

軟件（協議棧）單元

藍牙的軟件（協議棧）單元是一個獨立的操作系統，不與任何操作系統捆綁。它必須符合已經制定好的藍牙規范。藍牙規范是為個人區域內的無線通信制定的協議，它包括兩部分：第一部分為核心（Ｃｏｒｅ）部分，用以規定諸如射頻、基帶、連接管理、業務搜尋（ｓｅｒｖｉｃｅｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）、傳輸層以及與不同通信協議間的互用、互操作性等組件；第二部分為協議子集（Ｐｒｏｆｉｌｅ）部分，用以規定不同藍牙應用（也稱使用模式）所需的協議和過程。

藍牙規范的協議棧仍采用分層結構，分別完成數據流的過濾和傳輸、跳頻和數據幀傳輸、連接的建立和釋放、鏈路的控制、數據的拆裝、業務質量（ＱｏＳ）、協議的復用和分用等功能。在設計協議棧，特別是高層協議時的原則就是最大限度地重用現存的協議，而且其高層應用協議（協議棧的垂直層）都使用公共的數據鏈路和物理層。

藍牙協議可以分為４層，即核心協議層、電纜替代協議層、電話控制協議層和采納的其它協議層。

１、核心協議

藍牙的核心協議由基帶、鏈路管理（ＬＭＰ）、邏輯鏈路控制與適應協議（Ｌ２ＣＡＰ）和業務搜尋協議（ＳＤＰ）等四部分組成。從應用的角度看，射頻、基帶和ＬＭＰ可以歸為藍牙的低層協議，它們對應用而言是十分透明的。基帶和ＬＭＰ負責在藍牙單元間建立物理射頻鏈路，構成微微網。此外，ＬＭＰ還要完成像鑒權和加密等安全方面的任務，包括生成和交換加密鍵、鏈路檢查、基帶數據包大小的控制、藍牙無線設備的電源模式和時鐘周期、微微網內藍牙單元的連接狀態等。邏輯鏈路控制與適應協議（Ｌ２ＣＡＰ）完成基帶與高層協議間的適配，并通過協議復用、分用及重組操作為高層提供數據業務和分類提取，它允許高層協議和應用接收或發送長達６４Ｋ字節的Ｌ２ＣＡＰ數據包。業務搜尋協議（ＳＤＰ）是極其重要的部分，它是所有使用模式的基礎。通過ＳＤＰ，可以查詢設備信息、業務及業務特征，并在查詢之后建立兩個或多個藍牙設備間的連接。ＳＤＰ支持３種查詢方式：按業務類別搜尋、按業務屬性搜尋和業務瀏覽（ｂｒｏｗｓｉｎｇ）。

２、電纜替代協議

串行電纜仿真協議（ＲＦＣＯＭＭ）像ＳＤＰ一樣位于Ｌ２ＣＡＰ之上，作為一個電纜替代（ｃａｂｌｅｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ）協議，它通過在藍牙的基帶上仿真ＲＳ－２３２的控制和數據信號，為那些將串行線用作傳輸機制的高級業務（如ＯＢＥＸ協議）提供傳輸能力。該協議由藍牙特別興趣小組在ＥＴＳＩ的ＴＳ０７．１０基礎上開發而成。

３、電話控制協議

電話控制協議包括電話控制規范二進制（ＴＣＳＢＩＮ）協議和一套電話控制命令（ＡＴ－ｃｏｍｍａｎｄｓ）。其中，ＴＣＳＢＩＮ定義了在藍牙設備間建立話音和數據呼叫所需的呼叫控制信令；ＡＴ－ｃｏｍｍａｎｄｓ則是一套可在多使用模式下用于控制移動電話和調制解調器的命令，它由藍牙特別興趣小組在ＩＴＵ－ＴＱ．９３１的基礎上開發而成。 

４、采納的其它協議

電纜替代層、電話控制層和被采納的其它協議層可歸為應用專用（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ）協議。在藍牙中，應用專用協議可以加在串行電纜仿真協議之上或直接加在Ｌ２ＣＡＰ之上。被采納的其它協議有ＰＰＰ、ＵＤＰ／ＴＣＰ／ＩＰ、ＯＢＥＸ、ＷＡＰ、ＷＡＥ、ｖＣａｒｄ、ｖＣａｌｅｎｄａｒ等。在藍牙技術中，ＰＰＰ運行于串行電纜仿真協議之上，用以實現點到點的連接。ＵＤＰ／ＴＣＰ／ＩＰ由ＩＥＴＦ定義，主要用于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上的通信。

ＩｒｏＢＥＸ（ｓｈｏｒｔ ＯＢＥＸ）是紅外數據協會（ＩｒＤＡ）開發的一個會話協議，能以簡單自發的方式交換目標，ＯＢＥＸ則采用客戶一服務器模式提供與ＨＴＴＰ相同的基本功能。ＷＡＰ是由ＷＡＰ論壇創建的一種工作在各種廣域無線網上的無線協議規范，其目的就是要將Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和電話業務引入數字蜂窩電話和其它無線終端。ｖＣａｌｄ和ｖＣａｌｅｎｄａｒ則定義了電子商務卡和個人日程表的格式。在藍牙協議棧中，還有一個主機控制接口（ＨＣＩ）和音頻（Ａｕｄｉｏ）接口。ＨＣＩ是到基帶控制器、鏈路管理器以及訪問硬件狀態和控制寄存器的命令接口。利用音頻接口，可以在一個或多個藍牙設備之間傳遞音頻數據，該接口與基帶直接相連。

藍牙技術把各種便攜式設備與移動電話用無線鏈路連接起來，使計算機與通信更加密切結合起來，使人們能隨時隨地進行數據信息的交換與傳輸。因此藍牙技術受到許多行業的關注并得到廣泛應用。