通信原理与技术蓝牙技术78页PPT

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2.1.2 蓝牙技术概述
它推动和扩大了无线通信的应用范围，使网络 中的各种数据和语音设备能互连互通，从而实现 个人区域内的快速灵活的数据和语音通信。“蓝 牙”技术的目的是使特定的移动电话、便携式电 脑以及各种便携式通信设备的主机之间在近距离 内实现无缝的资源共享。
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2.1.2 蓝牙技术概述
作为一种无线数据与语音通信的开放性全球规范， 蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础，为固 定与移动设备通信环境建立一个特别连接，完成数 据信息的短程无线传输。其实质内容是要建立通用 的无线电空中接口（Radio Air Interface）及其控 制软件的公开标准，使通信和计算机进一步结合， 使不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相 互连接的情况下，能够在近距离范围内具有互用、 互操作的性能（Interoperability）。
• Cell phones
• Wireless peripherals: • Headsets • Cameras
• CD Player • TV/VCR/DVD • Access Points • Telephone
Answering Devices • Cordless Phones • Cars
3.近距离通信
蓝牙技术通信距离为10m，如果需要的话，还可以选用 放大器使其扩展到100m。这已经足够在办公室内任意摆 放外围设备，而不用再担心电缆长度是否够用。
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2.1.3 蓝牙技术的特点
4.安全性
同其它无线信号一样，蓝牙信号很容易被截取，因此蓝牙协议提 供了认证和加密功能，以保证链路级的安全。蓝牙系统认证与加 密服务由物理层提供，采用流密码加密技术，适合于硬件实现， 密钥由高层软件管理。如果用户有更高级别的保密要求，可以使 用更高级、更有效的传输层和应用层安全机制。认证可以有效防 止电子欺骗以及不期望的访问，而加密则保护链路隐私。除此之 外，跳频技术的保密性和蓝牙有限的传输范围也使窃听变得困难 。

频。此外，该技术能够使蓝牙设备的接收方和传输方两者以1M
hz为间隔，在其划分的79个子频段上互相配对。
• 经过多年的发展，蓝牙技术已经由最初的 1.0标准发展到当前的2.1标准（其中还包括 1.1、1.2和2.0三个标准）。新代标准都在原
有标准的基础上增强了数据传输速率、降
低功耗并向下兼容低版本规范。可能因为 蓝牙2.1版本推出较晚的原因（2007年8月1 日SIG组织发布蓝牙2.1版本规范），目前微
•
Bluetooth 设备不仅可以使居家办公更加轻松，还能使家庭
娱乐更加便利：用户可以在 30 英尺以内无线控制存储在 PC 或
Apple iPod 上的音频文件。Bluetooth 技术还可以用在适配器中，
允许人们从相机、手机、膝上型计算机向电视发送照片
• 以与朋友共享。
蓝牙耳机
蓝牙的应用——途中
• 蓝牙这个名称来自于第十世纪的一位丹麦国王 Harald Blatand , Blatand 在英文里的意思可以被解释 为 Bluetooth( 蓝牙 )因为国王喜欢吃蓝莓，牙龈每天 都是蓝色的所以叫蓝牙。在行业协会筹备阶段，需 要一个极具有表现力的名字来命名这项高新技术。 行业组织人员，在经过一夜关于欧洲历史和未来无 线技术发展的讨论后，有些人认为用Blatand国王的 名字命名再合适不过了。Blatand国王将现在的挪威， 瑞典和丹麦统一起来；他的口齿伶俐,善于交际,就 如同这项即将面世的技术，技术将被定义为允许不 同工业领域之间的协调工作，保持着各个系统领域 之间的良好交流，例如计算，手机和汽车行业之间 的工作。名字于是就这么定下来了。
的游戏设备，让您能够在任何地方与朋友展开
游戏竞技 – 在地下通道、在飞机场或在起居室

积十分小，因此能够方便的嵌入设备中，应用于各种需要 在网络上传输数据和语音的设备，如数码相机PDA，无线 耳机，当然更少不了手机
• IDU曾预测，2004年，蓝牙技术将广泛
应用于手机、笔记本电脑、智能手提设备 之中，预计全世界将有4.489亿台设备使用 这种技术。
蓝牙技术将主导短程通信，超过半数的
欧洲电信主要决策者坚信，蓝牙技术最终
将统治家用和商用短程数据传输市场。设
备之间的连接电缆越来越少，而嵌入式蓝
牙设备和基于蓝牙的应用比比皆是，蓝牙 意着新的商机
蓝牙技术的特点
1. 可以随时随地用无线接口来接替有线电缆连接； 2. 具有很强的移植性，可以用于多种通信场合，如WAP、
GSM、DECT等，引入身份识别后可以灵活的实现漫游；
蓝牙名字的由来
蓝牙的名字来源于10世纪丹麦Harald Blatand －英译为Harold Bluetooth。在行业协会筹备阶 段,需要一个极具有表现力的名字来命名这项高新 技术。行业组织人员，在经过一夜关于欧洲历史 和未来无限技术发展的讨论后，有些人认为用 Blatand国王的名字命名再合适不过了。Blatand 国王将现在的挪威，瑞典和丹麦统一起来；就如 同这项即将面世的技术，技术将被定义为允许不 同工业领域之间的协调工作，例如计算，手机和 汽车行业之间的工作。名字于是就这么定下来了。
蓝牙技术简介
• 1.前言 • 2.蓝牙名字的由来. • 3.蓝牙技术的提出. • 2.什么是蓝牙技术? • 3.蓝牙技术的特点. • 4.蓝牙体系结构. • 5.蓝牙技术的应用.
前言
• 在现代企业的办公局域网络中.个人电脑要登
录单位内部的局域网以及Internet，访问网上资源， 个人电脑之间要进行文件、资料和设备的共享。 这样一来PC机与各种外设之间，PC机与各种共享 设备之间。以及PC机与局域网插口之间，就存在 许许多多的连线，给移动办公及调度管理带来了 极大的不便。蓝牙技术发展的初衷是为了用一种 统一的无线通信技术来取代各种数字化设备之间 相互连接的电缆。利用蓝牙技术组建企业内部通 信网。构建Internet 网络平台。不仅可以改善人 们的办公环境，而且可以提高企业的现代化管理 水平，加快现代企业的办公自动化进程。

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第15章 蓝牙技术
在发射带宽为1MHz时，其有效数据速率为721kb/s， 最高数据速度可达1Mb/s。因为采取低功率时分复用方 式工作（发射），其有效传输距离大约为10m，加上 功率放大器时，传输距离可扩大到100m。蓝牙数据包 在某个载频上某个时隙内传递，不一样类型数据（包 含链路管理和控制消息）占用不一样信道，并经过查 询（Inquiry）和寻呼（Paging）过程来同时跳频频率和 不一样蓝牙设备时钟。除采取跳频扩谱低功率传输外， 蓝牙还采取鉴权和加密等办法来提升通信安全性。
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第15章 蓝牙技术
10后今天，世界范围内电子设备技术高速发展。 瑞典爱立信企业于1994年成立了一个专题科研小组， 对移动电话及其附件低能耗、低费用无线连接可能性 进行研究，他们最初目标在于建立无线电话与PC卡、 耳机及桌面设备等产品连接。不过伴随研究深入，科 研人员越来越感到这项技术所独具个性和巨大商业潜 力，同时也意识到凭借一家企业实力根本无法继续研 究，于是，爱立信将其公诸于世，并极力说服其它企 业加入到它研究中来。
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第15章 蓝牙技术
蓝牙集成电路应用简单、成本低廉、轻易实现和 推广。其程序写在一个9×9（mm）微芯片中，如图 15―1所表示。图左端为天线和滤波器，右端为单芯片 植入蓝牙电子元件（采取标准BGA封装方式）。能够 很方便地应用于电子产品中，有很强移植性，可随时 随地应用于各种通信场所，如WAP、GSM、DECT等， 引入身份识别后可灵活漫游。比如，引入到移动电话 和笔记本电脑，就可建立无线通信。打印机、PDA、 桌上型电脑、传真机、键盘、游戏操纵杆以及全部其 它数字设备都可成为蓝牙系统一部分。
15.4 蓝牙系统组成
蓝牙系统普通由天线单元、链路控制（固件）单 元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单 元四个功效单元组成。

5、 家庭无线联网及娱乐。 电视机、电冰箱、电烤炉、微波炉、音响、 录音机、耳机、MP3、键盘、鼠标、游戏 手柄等都可通过蓝牙技术实现联网及娱乐应用
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6、 Internet接入服务。 手机、笔记本电脑、PDA、MID等手持 无线设备都可通过蓝牙技术实现 Internet接入服务，随时随地体验精彩 的互联生活
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6、 电子商务、医疗建设及玩具等领域。
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进来共同利益及同 (Bluetooth SIG)的主要发 起成员——爱立信宣布不 在继续研发和设计蓝牙技 术。一时蓝牙的发展前景 变得扑朔迷离起来。
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一、 是标准：不同生产厂商蓝牙芯 片，蓝牙协议栈及应用开发要实现互联 网，测试，人证作业相当复杂常常落后 于市场需求。
二、 是价格：目前芯片组的价格高 于蓝牙组织希望的价格因此成本问题成 为介入蓝牙市场扩大的阻碍。
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1、 无线设备：PDA,手机，智能电话等。
2、 图像处理设备：照相机，扫描仪。
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3、 安全产品：智能卡，身份识别检查等。
4、 汽车产品：GPS,ABS，安全气囊等。
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蓝牙技术PAN实现技术当中的一种形式， 蓝牙技术的发展极大地推动了PAN技术的 发展，蓝牙系统和PAN的概念相辅相成， 事实上，蓝牙系统已经是PAN的一个雏形
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蓝牙技术的特点包括： 采用跳频技术，抗信号 衰落；采用快跳频和短 分组技术，减少同频干 扰，保证传输的可靠性 ；采用前向纠错编码技 术，减少远距离传输时 的随机噪声影响.

蓝牙设备状态：蓝牙设备有待机和连接两种主要状态，处于连接状态的蓝牙设
对等网络Ad-hoc：蓝牙设备在规定的范围和数量限制下，可以自动建立相互之
间的联系，而不需要一个接入点或者服务器，这种网络称为Ad-hoc网络。由于网络 中的每台设备在物理上都是完全相同的，因此又称为对等网。
跳频扩频技术（FHSS）：收发信机之间按照固定的数字算法产生相同的伪随
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蓝牙应用开发
蓝牙模块应用开发的实质是通过控制蓝牙模块的配对连
接，进行相应的数据收发
应用开发——AT命令集 操作AT指令可以使用户与蓝牙模块之间方便地进行交互 AT指令主要用于蓝牙模块配对前的相关设置，一旦连接
成功，通信双方即进入透传模式，蓝牙模块将不再对AT
指令作出响应
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蓝牙应用开发
的，决定了收发器的时序和跳频。蓝牙时钟频率为3.2KHz，该时钟不会被调整或 关掉。
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时间为625 us，这625us就是蓝牙的一个时隙，在实际工作中可以分为单、多时隙。
蓝牙的结构和运行
蓝牙系统由无线电单元、链路控制单元、链路管理支持单元以及主机终端接口
所组成。
工作频率：2.4 GHz ISM （工业、科学和医疗）频段。 通讯距离：<100m
分组的分组头中。利用节点有无激活地址能把主节点和任何一个从节点区 别开。
PM_ADDR：处于休眠状态的成员地址，也使用3位二进制数描述8个节点
的地址。从节点处于休眠状态时就能获得一个休眠成员地址PM_ADDR。通 过BD_ADDR或PM_ADDR均能识别处于休眠状态下的从节点。
AR_ADDR：从节点的访问请求地址。当从节点进入休眠状态时，将分配一
机码，发射机通过伪随机码的调制，使载波工作的中心频率不断跳跃改变，只有匹 配接收机知道发射机的跳频方式，可以有效排除噪音和其他干扰信号，正确地接收 数据。

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蓝牙技术的特点
全球范围 适用
开放性强 兼容性强
无线性强
可建立临时 对等连接
移植性好
传输距离小
成本低 体积小
抗干扰性强 安全性好
功耗低
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蓝牙网络的基本结构
微微网
◆微微网中，所有设备的级别 是相同的，具有相同的权限 （如手机可通过蓝牙音箱播放 音乐，同时与其他手机交换数 据）。
数据封包借助自动重送（ARQ）机制加以保护；蓝牙技术采用三 种自动重送模式里的选择性重送模式。
语音封包采用CVSD（Continuous Variable Slope Delta
Modulation 连续可变斜率增量调制）编码方式，CVSD方式抗干扰能
力很强，即使在误码率达到4%时仍然有可以接受的话音质量。
◆一个设备不能同时担任两个 微微网的主设备。
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蓝牙关键技术
蓝牙系统组成
体积小 重量轻 微带天线
系统组成
独立系统 不与其他系统捆绑
符合已有规范
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链路控制器(LM) 连接控制器 基带处理器 无线电收发器
链路管理协议(LMP) 链路的建拆 安全、控制 链路模式的协商
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蓝牙关键技术
底层模块
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蓝牙关键技术
中间层
服务发现协议(SDP)
为高层提供发现可用服务的机制
动态查询 设备信息
查询服务类型 及其特征
建立所需服务的通信信道
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◆也称业务搜寻 协议 ◆所有使用模式 的基础 ◆工作在L2CAP层 之上
查
按业务类别
询 方
按业务属性
式