蓝牙(BlueTooth).ppt

《蓝牙(BlueTooth).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蓝牙(BlueTooth).ppt（29页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 无线个人网无线个人网PAN 蓝牙蓝牙(BlueTooth)物联网技术基础之内容目录内容目录无线个人网无线个人网1BlueTooth2主主 要要 技技 术术3总总 结结4无线个人网无线个人网n 无线个人网无线个人网（WPAN）Wireless Personal Area Network IEEE 802.15n WPAN VS WLAN 覆盖范围更小（大约10m）速率更低（大约1Mbps）只支持ad hoc 拓扑结构 功耗低（大约1mW），成本小美国电气和电子工程师协会美国电气和电子工程师协会(IEEE)是一个国际性的电子技是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专业技术组

2、术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专业技术组织之一织之一内容目录内容目录BlueTooth2无线个人网无线个人网1主主 要要 技技 术术3总总 结结4BlueTooth概概 述述1历历 史史2应应 用用3主主 要要 技技 术术4概概 述述n 距离短距离短（10 m）n 功耗低功耗低n 2.4 GHz（使用（使用ISM频段）频段）Industrial Scientific Medical 优势：世界范围内可用 劣势：与IEEE 802.11b产品相互干扰n 声音和数据传输，总带宽为声音和数据传输，总带宽为1Mbpsn 成本低成本低 低于US$5/蓝牙芯片 蓝牙蓝牙蓝牙蓝牙(BlueToot

3、hBlueTooth)概概 述述n 数据和语音访问点数据和语音访问点 实时语音和数据传输n 电缆替代电缆替代 免除杂乱不便的电缆连接 n Ad hoc 网络网络 在射频范围内，蓝牙设备之间可以互联BlueTooth历历 史史2概概 述述1应应 用用3主主 要要 技技 术术4历历 史史1994 年年1998 年年1999 年年目目 前前Ericsson开始初始研究开始初始研究Ericsson,Nokia,IBM,Toshiba和和Intel 成立了特别兴趣小组，来成立了特别兴趣小组，来开发蓝牙标准开发蓝牙标准第一个规范颁布，被称为第一个规范颁布，被称为IEEE 802.15 无线个人网无线个人网

4、超过超过1000家公司加入到了家公司加入到了SIG（special interest group)）n Harald Blaatand 在英语中翻译为在英语中翻译为“Bluetooth”A.D.940-981 古代丹麦和挪威的国王，以统一了因宗教战争和领土争议而分古代丹麦和挪威的国王，以统一了因宗教战争和领土争议而分裂的挪威与丹麦而闻名于世裂的挪威与丹麦而闻名于世n这个典故也是蓝牙技术发起成员（这个典故也是蓝牙技术发起成员（Ericsson、IBM、Intel、Nokia和和Toshiba）的灵感所在）的灵感所在 希望通过希望通过“蓝牙蓝牙”来统一全球的来统一全球的WPAN标准标准为什么称为为

5、什么称为“BlueTooth”？BlueTooth应应 用用3概概 述述1历历 史史2主主 要要 技技 术术4n 电缆替代电缆替代 n Ad hocAd hoc个人网（例如，在会议室范围内连接多个用户）个人网（例如，在会议室范围内连接多个用户）n 蓝牙网关：使蓝牙设备能够接入数据和语音骨干网络蓝牙网关：使蓝牙设备能够接入数据和语音骨干网络应用应用场景场景SQL Server 2005Socket 通讯通讯Symbian/S60应用应用模式模式文文 件件 传传 输输Internet 桥桥LAN 接接 入入数数 据据 同同 步步3 合合 1 电电 话话 无线耳机无线耳机 远程设备远程设备的语音接口

6、的语音接口l 无绳电话无绳电话l 对讲机电话对讲机电话 l 蜂窝电话蜂窝电话蓝牙网关牙网关蓝牙牙语音音网网关关BlueTooth主主 要要 技技 术术4概概 述述1历历 史史2应应 用用3n 微微网（微微网（Piconets）主要技术主要技术组网方式组网方式Piconetsn 蓝牙网络的基本蓝牙网络的基本 模式模式n 设备以设备以ad hoc模模 式连接的网络称式连接的网络称 为为Piconetn 每一个每一个Piconet有有 一个主设备和多达一个主设备和多达 7个从设备相连个从设备相连n 主设备控制通信过主设备控制通信过 程，在某一时刻一程，在某一时刻一 个主设备只能和一个主设备只能和一

7、个从设备通信个从设备通信n 在连接之前，在连接之前，设备处于设备处于“待命待命 ”（standby）模式，每隔模式，每隔 1.28s接收接收1次消次消 息息n “暂停暂停”设备不设备不 计入计入7个从设个从设 备范畴，不发备范畴，不发 送数据，但与送数据，但与 主设备同步主设备同步n 微微网结构图微微网结构图主要技术主要技术组网方式组网方式n分散网（分散网（Scatternet）主要技术主要技术组网方式组网方式Scatternetn 一个蓝牙设备可一个蓝牙设备可 以在一个以在一个Piconet 中为主设备，而中为主设备，而 在另一个在另一个Piconet 中为从设备中为从设备n 允许多个允许多

8、个 设备共享设备共享 同一区域同一区域n 高效利用高效利用 带宽带宽n 通过共享主设通过共享主设 备或者从设备备或者从设备 可以实现多个可以实现多个 Piconet互联，互联，从而形成分散从而形成分散 网网n 一个蓝牙设备不一个蓝牙设备不 能同时在两个能同时在两个 Piconet中作为主中作为主 设备设备n分散网结构图分散网结构图主要技术主要技术组网方式组网方式Piconetsn 核心协议核心协议 射频 基带 链路管理协议(LMP)逻辑链路控制和适应协议(L2CAP)服务发现协议(SDP)主要技术主要技术协议结构协议结构主要技术主要技术蓝牙协议栈模型蓝牙协议栈模型n链路管理（LMP）负责蓝牙组

9、件间连接的建立。通过连接的发起、交换、核实，进行身份鉴权和加密等安全方面的任务；通过协商确定基带数据分组 大小。n 逻辑链路控制与适应协议（L2CAP）位于基带协议层之上，属于数据链路 层，是一个为高层传输和应用层协议屏蔽基带协议的适配协议。其完成数据 的拆装、基带与高协议间的适配，它允许高层协议和应用接收或发送长过64K字节的L2CAP数据包。n 服务发现协议（SDP）是极其重要的部分，它是所使用模式的基础。通过 查询设备信息，并在查询之后建立两个或多个蓝牙设备间的连接。n 在主在主/从设备间可以建立两种链路从设备间可以建立两种链路-面向连接的同步面向连接的同步(SCO)主要技术主要技术 物

10、理链路物理链路面向连接的同面向连接的同步步(SCO)n 在固定的时间间在固定的时间间 隔预定时隙隔预定时隙n 用于时延敏感用于时延敏感 业务，例如声业务，例如声 音音n 主设备可以同时主设备可以同时 支持支持3个个SCOn 在主在主/从设备间可以建立两种链路从设备间可以建立两种链路-异步无连接异步无连接(ACL)链路链路主要技术主要技术 物理链路物理链路n 使用可变包大小，使用可变包大小，支持非对称数据速支持非对称数据速率率n 提供尽力服务提供尽力服务 ，用于数据传，用于数据传 输输n 在一个在一个 Piconet中中 只能有一只能有一 条条ACL链链 路路异步无连接异步无连接(ACL)链路链

11、路n 备用备用(Standby)设备没有连入Piconet状态n 查询查询 设备向通信范围内的其他设备发送查询信息 该设备变为主设备 其他设备的定时和 ID信息发送给主设备 这些设备变为从设备n 寻呼寻呼 主设备通过寻呼信息向从设备发送其定时和ID信息 Piconet建立，通信会话开始 主要技术主要技术连接管理：建立连接连接管理：建立连接主要技术主要技术连接管理：电源节省模式连接管理：电源节省模式n 保持保持（Hold）模式模式 在保持模式下不能进行数据传输 在一个Piconet内的保持模式时间内，该设备可以与其他Piconet 相连 适合应用于可以预测或控制下一次数据传输时间的应用n 呼吸呼

12、吸（Sniff）模式模式 设备降低监听Piconet的频率（有规律），可以维护SCO链路n 暂停暂停（Park）模式模式 设备放弃其成员地址资格（不能维护已建立的SCO链路），但仍 与Piconet保持同步 不再参与Piconet通信，但仍然检查Piconet广播消息主要技术主要技术网络建立网络建立GIAC或或DIACDACFHS数据包数据包FHS数据包数据包从从DAC(Device Access Code)GIAC：General Inquire Access CodeDIAC:Dedicated Inquire Access CodeFHS:Frequency Hopping Synchr

13、onizationl首先，主设备使用接入码（首先，主设备使用接入码（GIAC/DIAC）查询一定范围内蓝牙设备。）查询一定范围内蓝牙设备。l附附近近的的蓝蓝牙牙设设备备正正在在侦侦听听这这些些查查询询，它它就就会会通通过过发发送送自自己己的的地地址址和和时时钟钟信信息息（FHSFHS数数据据包）给主设备包）给主设备,来响应主设备。来响应主设备。l发送这些信息之后，从设备就可是侦听来自主设备的寻呼消息。发送这些信息之后，从设备就可是侦听来自主设备的寻呼消息。l主设备在发现范围内的蓝牙设备之后可以寻呼这些设备以建立连接。主设备在发现范围内的蓝牙设备之后可以寻呼这些设备以建立连接。l处处于于寻寻呼呼

14、扫扫描描状状态态的的从从设设备备如如果果被被该该主主设设备备寻寻呼呼到到，则则从从设设备备可可以以立立即即用用自自己己的的设设备备访问码（访问码（DACDAC）作为响应。）作为响应。l主主设设备备接接收收到到来来自自从从设设备备的的响响应应之之后后即即可可传传送送主主设设备备的的实实时时时时钟钟、BD_ADDR、BCH奇奇偶偶位位以以及及设设备备类类别别（FHSFHS数数据据包包）作作为为响响应应。从从设设备备收收到到该该FHSFHS数数据据包包后后，主主设设备备和和从从设备即进入设备即进入连接连接状态。状态。主要技术主要技术网络建立的过程网络建立的过程两台蓝牙设备之间的连接过程：两台蓝牙设备

15、之间的连接过程：n 连接进程由主设备初始化。如果一个设备的地址已知，就采用寻呼连接进程由主设备初始化。如果一个设备的地址已知，就采用寻呼 信信息息(Page message)建建立立连连接接；如如果果地地址址未未知知，就就采采用用查查询询信信息息（Inquiry message）建建立立连连接接。查查询询信信息息主主要要用用来来查查询询地地址址未未知知的的设设备备（如如公公用用打打印印机机、传传真真机机等等），它它与与寻寻呼呼信信息息类类似似，但但需需要要附附加一个周期来收集所有的应答。加一个周期来收集所有的应答。n 在在寻寻呼呼状状态态（Page state），主主设设备备在在16个个跳跳频

16、频频频率率上上发发送送一一串串相相同同的的寻寻呼呼信信息息给给从从设设备备，如如果果没没有有收收到到应应答答，主主设设备备就就在在另另外外的的16个个跳跳频频频频率率上上发发送送该该信信息息。主主设设备备到到从从设设备备的的最最大大时时延延为为两两个个唤唤醒醒周周期（期（2.56秒），平均时延为半个唤醒周期（秒），平均时延为半个唤醒周期（0.64秒）。秒）。主要技术主要技术网络建立的过程网络建立的过程几种无线网络的比较几种无线网络的比较参数参数 802.16a 802.11 802.15 (WiMAX)(WLAN)(Bluetooth)频宽频宽 2-11GHZ 2.4GHZ 2.4GHZ范围范围 31miles 100meters 10 meters数据传输率数据传输率 70Mbps 11Mbps-1Mbps 55Mbps用户数量用户数量 数千人数千人 几十人几十人 几十人几十人