藍(lán)牙技術(shù)及應(yīng)用

1、藍(lán)牙技術(shù)與應(yīng)用企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO目錄 Contents藍(lán)牙在我們身邊藍(lán)牙是什么藍(lán)牙的發(fā)展藍(lán)牙的特征藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙協(xié)議?？偨Y(jié)123456703040506071316Page企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO一、藍(lán)牙在我們身邊 藍(lán)牙技術(shù)已應(yīng)用于人們生活的方方面面，無線耳機(jī)、手機(jī)、筆記本、汽車產(chǎn)品智能家居，以及目前流行的共享單車，藍(lán)牙掃碼開鎖，都能看到藍(lán)牙技術(shù)的影子。企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO二、藍(lán)牙是什么藍(lán)牙是什么提高重視程度是一種開放性的、短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是一種無線基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，也是自組網(wǎng)的一種通過通信模塊，使各類設(shè)備通過藍(lán)

2、牙，連接起來能夠?qū)崿F(xiàn)靈活、安全、低成本、小功耗的語音和數(shù)據(jù)通信企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO三、藍(lán)牙的發(fā)展19941998History1994年，瑞典Ericsson公司提出藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，其目的是解決移動電話周邊設(shè)備的連接問題。1998年，若干個(gè)大公司倡導(dǎo)成立了藍(lán)牙技術(shù)特別興趣小組（SIG），開始系統(tǒng)性研究不需電纜連接各終端的技術(shù)。1999年，公布第一版藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范.199920102010年7月7日發(fā)布藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)。20092009年4月21日發(fā)布藍(lán)牙3.0標(biāo)準(zhǔn)。2004年推出藍(lán)牙2.0標(biāo)準(zhǔn)。2004企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO四、藍(lán)牙的特征工作

3、頻段：頻率為2.4022.480GHz，全世界通用，無需申請頻段使用，具有良好的兼容性，有利于推廣使用特征工作方式：采用時(shí)分雙工/跳頻方式（TDD/FH）,將信道劃分成多個(gè)連續(xù)的時(shí)隙，每時(shí)隙625s，一般每時(shí)隙一跳，不同的偽隨機(jī)跳頻序列確定了ISM頻段中RF頻道的不同排列順序。發(fā)射功率：分為三類，第一類設(shè)備最大發(fā)射功率100mW，最大距離100m；第二類設(shè)備最大發(fā)射功率2.5mW；第三類發(fā)射功率僅為1mW。根據(jù)耗電量的大小分為偵聽模式，保持模式和休眠模式。企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO五、藍(lán)牙技術(shù) 藍(lán)牙網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫瞧ぞW(wǎng)，每個(gè)皮網(wǎng)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)M(Master)和最多7個(gè)激

4、活的從節(jié)S（Slave）組成。主節(jié)點(diǎn)可與任意從節(jié)點(diǎn)直接通信，從節(jié)點(diǎn)間必須通過主節(jié)點(diǎn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)。S1必須通過M才能與S2通信。這就構(gòu)成了一個(gè)最簡單、最大兩跳的自組織多跳網(wǎng)。 兩個(gè)以上皮網(wǎng)組成散射網(wǎng)。S1與S2通過M與S/M多跳，實(shí)現(xiàn)通信。 皮網(wǎng)1皮網(wǎng)2皮網(wǎng)1企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO五、藍(lán)牙技術(shù) 藍(lán)牙采用跳頻方式(FH),把頻帶（2.4022.480GHz）分成若干個(gè)跳頻信道，以藍(lán)牙3.0為例，其包含（078）共79個(gè)信道，相鄰頻點(diǎn)間隔1MHz。在一次連接中，無線電收發(fā)器按一定規(guī)律的碼序列（即偽隨機(jī)碼）不斷地從一個(gè)信道“跳”到另一個(gè)信道，只有收發(fā)雙方是按這個(gè)規(guī)律進(jìn)行通信的，而

5、其他的干擾（微波爐、WLAN等）不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾；跳頻的瞬時(shí)帶寬是很窄的，但通過擴(kuò)展頻譜技術(shù)使這個(gè)窄帶寬成百倍地?cái)U(kuò)展成寬頻帶，使干擾可能的影響變成很小。與其它工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快（每秒鐘頻率改變1600次，每個(gè)頻率持續(xù)625)，數(shù)據(jù)包更短，這使藍(lán)牙比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。2.4022.480freqslavemastertime企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO五、藍(lán)牙技術(shù) 主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的通信采用輪詢方式，每個(gè)時(shí)隙（625s）交替進(jìn)行發(fā)射和接收，實(shí)現(xiàn)了時(shí)分雙工，每個(gè)時(shí)隙傳送一個(gè)數(shù)據(jù)分組，在正常連接模式下，主單元在偶數(shù)時(shí)隙啟動，從單元在基數(shù)時(shí)隙啟動。625

6、 m ms tt主主節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)M從節(jié)從節(jié)點(diǎn)點(diǎn)Sf(2k)f(2k+1)f(2k+2)信道X信道Y信道Z企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO待機(jī) 藍(lán)牙有三種主要狀態(tài)：待機(jī)狀態(tài)，連接狀態(tài)和節(jié)能狀態(tài)。從待機(jī)狀態(tài)向連接狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程中，有7個(gè)子狀態(tài)：尋呼、尋呼掃描、查詢、查詢掃描、主響應(yīng)、從響應(yīng)、查詢響應(yīng)。查詢待機(jī)尋呼主響應(yīng)連接待機(jī)查詢掃描待機(jī)尋呼掃描從響應(yīng)連接查詢響應(yīng)主設(shè)備從設(shè)備IDFHSIDIDFHSIDFHS第一步：第一步：主主設(shè)設(shè)備備進(jìn)入查詢狀態(tài)，周圍的從設(shè)備從設(shè)備將查詢掃描狀態(tài)打開，從設(shè)備會隨時(shí)接收來自主設(shè)備主設(shè)備發(fā)出的查詢信號。查詢信號是含有查詢訪問碼的ID包第二步：第二步：從設(shè)

7、備從設(shè)備收到主設(shè)備的查詢信號后，進(jìn)入查詢響應(yīng)狀態(tài)，返回FHS包告知主設(shè)備有關(guān)自己的地址、內(nèi)部時(shí)序、以及多長時(shí)間后進(jìn)入尋呼掃描狀態(tài)等數(shù)據(jù)。第三步：第三步：主主設(shè)備設(shè)備從FSH包得到從設(shè)備的地址等數(shù)據(jù)后，接著進(jìn)入尋呼狀態(tài)與特定的從設(shè)備建立連接。第四步：第四步：這時(shí)從設(shè)備從設(shè)備已經(jīng)處于尋呼掃描狀態(tài)，不斷地在接收信號設(shè)備訪問碼，當(dāng)從設(shè)備收到呼叫信號后進(jìn)入從響應(yīng)狀態(tài)，返回ID包作為響應(yīng)。第五步：第五步：主主設(shè)備設(shè)備收到此ID的響應(yīng)后也進(jìn)入主響應(yīng)狀態(tài)，再發(fā)送給從設(shè)備一個(gè)FHS包，有主設(shè)備的時(shí)序、地址、連接成員地址等信息。第六步：第六步：從設(shè)備從設(shè)備收到FHS包上的信息，返回一個(gè)ID包作為響應(yīng)主設(shè)備與從設(shè)備

8、都進(jìn)入連接狀態(tài)。企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO六、藍(lán)牙協(xié)議棧應(yīng)用層應(yīng)用層OBEXWAP射頻層（射頻層（RF）邏輯鏈路控制與適配（邏輯鏈路控制與適配（L2CAP）主機(jī)控制器（主機(jī)控制器（HCI）鏈路管理層（鏈路管理層（LM）基帶層（基帶層（BB）串口仿真（串口仿真（RFCOMM）AT 命命令令SDPTCS藍(lán)牙協(xié)議規(guī)范遵循OSI參考模型,從低到高地定義了藍(lán)牙協(xié)議堆棧的各個(gè)層次。整個(gè)藍(lán)牙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：底層硬件模塊、中間協(xié)議層和應(yīng)用層三部分組成。底層模塊：基帶層（BB）、鏈路管理層（LM）和射頻層（RF）構(gòu)成。RF主要負(fù)責(zé)射頻層和基頻調(diào)制；BB負(fù)責(zé)跳頻和藍(lán)牙數(shù)據(jù)及信息幀的傳輸；LM負(fù)責(zé)連

9、接的建立、拆除及鏈路的安全和控制。上層軟件模塊和底層硬件模塊通過主機(jī)控制接口（HCI）的解釋才能進(jìn)行傳遞，相當(dāng)于軟硬件之間的橋梁。中間協(xié)議層包括邏輯鏈路控制與適配協(xié)議（L2CAP）、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）、串口仿真協(xié)議（PFCOMM）等。應(yīng)用層對應(yīng)于各種應(yīng)用模型和應(yīng)用程序。企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO六、藍(lán)牙協(xié)議棧 基帶和鏈路控制層確保了藍(lán)牙設(shè)備單元之間由射頻構(gòu)成的物理連接。藍(lán)牙的射頻系統(tǒng)是一個(gè)跳頻系統(tǒng)，其任一分組在指定時(shí)隙、指定頻率上發(fā)送。它使用查詢和分頁進(jìn)程同步不同設(shè)備間的發(fā)送頻率和時(shí)鐘，為基帶數(shù)據(jù)分組提供了兩種物理連接方式，即面向連接（SCO）和無連接（ACL）。 面

10、向連接的同步傳輸面向連接的同步傳輸(Synchronous Connection-Oriented，SCO)鏈路屬于電路交換電路交換的同步傳輸類型，電路交換是當(dāng)主設(shè)備與從設(shè)備間的連接一巳建立后，不管有無數(shù)據(jù)發(fā)送不管有無數(shù)據(jù)發(fā)送，系統(tǒng)都會預(yù)留固定間隔的時(shí)限給主設(shè)備與從設(shè)備，其他從設(shè)備就不能利用此連接上的時(shí)隙來發(fā)送數(shù)據(jù)，如圖所示企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO六、藍(lán)牙協(xié)議棧SCO鏈路 SCO鏈路比較適合語音的傳輸，每一個(gè)SCO鏈路支持64Kb/s的語音通話，SCO鏈路必須有創(chuàng)建和釋放的過程，它在創(chuàng)建時(shí)會預(yù)約雙向的一對周期性時(shí)隙，主單元采用周期的預(yù)留時(shí)隙的方式提供SCO鏈路，一旦SC

11、O鏈路建立，主設(shè)備和從設(shè)備可直接發(fā)送SCO包，主設(shè)備無需事先詢問從設(shè)備，SCO鏈路屬于點(diǎn)對點(diǎn)的對稱連接點(diǎn)對點(diǎn)的對稱連接。 當(dāng)SCO鏈路在傳輸語音時(shí)，由于語音包不適合因干擾而重新發(fā)送，保護(hù)語音包的方法是采用嚴(yán)格語音編碼，即使接收語音一方收到包錯(cuò)誤率非常高，解碼后的語音品質(zhì)仍可以接受。SCO鏈路不支持ARQ（自動重復(fù)請求協(xié)議）企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO六、藍(lán)牙協(xié)議棧 無連接的異步傳輸無連接的異步傳輸(Asynchronous Connection-Less,ACL)鏈路屬于包交換的異步傳輸類型。包交換是將高層的數(shù)據(jù)切割成一段段的包。 ACL鏈路是皮網(wǎng)內(nèi)主單元和全部從單元之間的

12、點(diǎn)對多點(diǎn)鏈路點(diǎn)對多點(diǎn)鏈路，ACL用于數(shù)據(jù)傳輸，支持支持ARQ（自動重復(fù)請求協(xié)議）方式，主從單元之間采用輪詢方式控制接入輪詢方式控制接入。 主設(shè)備負(fù)責(zé)分配主從網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)從設(shè)備到主設(shè)備間的輸速率。在主設(shè)備送出ACL鏈路包之前，必須先詢問各個(gè)從設(shè)備，選定某個(gè)從設(shè)備后才能發(fā)送數(shù)據(jù)信息。ACL鏈路也支持主設(shè)備到所有從設(shè)備的廣播信息。 ACL支持對稱和非対稱兩種數(shù)據(jù)傳輸，對稱數(shù)據(jù)傳輸上下行速率相同，最大數(shù)據(jù)速率可達(dá)433.9kbit/s；不對稱數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)723.2kbit/s.企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGENL0GO六、藍(lán)牙協(xié)議棧區(qū)別區(qū)別： SCO為點(diǎn)對點(diǎn)的對稱通信方式，主設(shè)備僅與從設(shè)備1通信，周期性的預(yù)留固定間隔進(jìn)行傳輸。ACL為點(diǎn)對多點(diǎn)非對稱通信方式，主設(shè)備可與從設(shè)備1、2、3通信， 當(dāng)物理通道上的時(shí)隙沒有任何SCO鏈路時(shí)，ACL鏈路可占據(jù)任意時(shí)隙來信輸數(shù)據(jù)。 一旦系統(tǒng)需要傳輸SCO鏈路時(shí)，ACL鏈路則自動空出時(shí)隙提供SCO鏈路使用。ACL鏈路只在SCO鏈路不使用的時(shí)隙上傳輸。SCOACLACLACLACLSCOSCOSCO主設(shè)備從設(shè)備1從設(shè)備2從設(shè)備3企業(yè)的企業(yè)的SOLOGENSOLOGEN