藍(lán)牙技術(shù)調(diào)研報(bào)告

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY課外研學(xué)調(diào)研報(bào)告題目學(xué)院完成時(shí)間

關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研鄧曉衡信息科學(xué)與工程學(xué)院2023\01\13\*ROMAN\*ROMANII關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研 摘要摘要無(wú)線通信。目前,作為興無(wú)線通信技術(shù)的無(wú)線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)(WPAN)與無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(WLANWPAN主導(dǎo)技術(shù)的藍(lán)牙目的是取代有線連接,能夠支持10m范圍內(nèi)的700kb/s數(shù)據(jù)或語(yǔ)音傳輸。藍(lán)辦公自動(dòng)化、家庭消遣、電子商務(wù)、工業(yè)掌握、智能化建筑等方面，此次調(diào)研至關(guān)重要。本文將從藍(lán)牙的形成背景、進(jìn)展歷程及現(xiàn)狀、根本對(duì)無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)展粗略的介紹。關(guān)鍵詞：無(wú)線通信 藍(lán)牙技術(shù) 無(wú)線個(gè)域網(wǎng) 藍(lán)牙應(yīng)用關(guān)于藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研 名目目錄\l“_TOC_250027“前言 1\l“_TOC_250026“第一章藍(lán)牙技術(shù)的形成背景、進(jìn)展歷程及現(xiàn)狀 2\l“_TOC_250025“形成背景 2\l“_TOC_250024“進(jìn)展歷程 2\l“_TOC_250023“藍(lán)牙技術(shù)最初由愛(ài)立信創(chuàng)制 2\l“_TOC_250022“藍(lán)牙1.0版本及1.0B版本 2\l“_TOC_250021“1.2.3藍(lán)牙1.1版本 3\l“_TOC_250020“1.2.4藍(lán)牙1.2版本 3\l“_TOC_250019“藍(lán)牙2.0+EDR版本 3\l“_TOC_250018“藍(lán)牙2.1+EDR版本 3\l“_TOC_250017“藍(lán)牙3.0＋HS版本 3\l“_TOC_250016“1.2.8藍(lán)牙4.0版本 4\l“_TOC_250015“現(xiàn)狀 4\l“_TOC_250014“其次章 根本原理和特點(diǎn) 4\l“_TOC_250013“根本原理 4\l“_TOC_250012“藍(lán)牙解決的問(wèn)題 4\l“_TOC_250011“藍(lán)牙的解決方案 4\l“_TOC_250010“特點(diǎn) 4\l“_TOC_250009“第三章 關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用 6\l“_TOC_250008“關(guān)鍵技術(shù) 6\l“_TOC_250007“3.1.1IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn) 6\l“_TOC_250006“3.1.2自適應(yīng)跳頻技術(shù) 6\l“_TOC_250005“應(yīng)用 8\l“_TOC_250004“第四章 存在的關(guān)鍵問(wèn)題及進(jìn)展趨勢(shì) 9\l“_TOC_250003“存在的關(guān)鍵問(wèn)題 9\l“_TOC_250002“進(jìn)展趨勢(shì) 10\l“_TOC_250001“第五章完畢語(yǔ) 11\l“_TOC_250000“參考文獻(xiàn) 1211關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研 前言前言近年來(lái),因特網(wǎng)(Internet)技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)成為整個(gè)通信業(yè)高速進(jìn)展的兩大支Internet術(shù)的迅猛進(jìn)展,也已經(jīng)極大地轉(zhuǎn)變了人們生活和工作方式。人們?cè)谙硎苤苿?dòng)帶來(lái)便利的同時(shí),漸漸消滅了移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的需求,推動(dòng)著Internet技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)一步嚴(yán)密〔如使用不便、連線頻出故障、各種電纜之間不通用等諸多傷腦筋的問(wèn)題。藍(lán)牙技術(shù)正是在此種狀況下應(yīng)運(yùn)而生的。用的無(wú)線空中接口及其掌握軟件的公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)性能。一般來(lái)說(shuō)，它的鏈接范圍為10cm~10m;假設(shè)增加傳輸功率的話，其鏈接范圍可以擴(kuò)展100m。藍(lán)牙技術(shù)以無(wú)線局域網(wǎng)的IEEE802.112.4GHzISM界范圍內(nèi)都可以自由使用。藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中承受了一種Plonkandplay保障安全，又能減小干擾。關(guān)鍵問(wèn)題及進(jìn)展趨勢(shì)等方面對(duì)無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)展粗略的介紹，并提出一些個(gè)人的問(wèn)題。關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研第一章關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研第一章11第一章藍(lán)牙技術(shù)的形成背景、進(jìn)展歷程及現(xiàn)狀形成背景19985IBMIntel移動(dòng)軟件的開(kāi)發(fā)，IBM1999的應(yīng)用產(chǎn)品，使藍(lán)牙技術(shù)呈現(xiàn)出極其寬闊的市場(chǎng)前景，并預(yù)示著21世紀(jì)初將迎來(lái)波瀾壯闊的全球無(wú)線通信浪潮。關(guān)于藍(lán)牙這個(gè)名字的由來(lái)還有一個(gè)小故事10世紀(jì)的丹麥國(guó)王哈拉爾德(HaraldGormsson)的外號(hào)。出身海盜家庭的哈拉爾德統(tǒng)一愛(ài)立信公司期望無(wú)線通信技術(shù)能統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而取名“藍(lán)牙”。進(jìn)展歷程藍(lán)牙技術(shù)最初由愛(ài)立信創(chuàng)制1999520IB藍(lán)牙特別興趣組，制訂藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1.01.0B版本早期的1.0和1.0B版本存在很多問(wèn)題，不同廠商的產(chǎn)品也互不兼容。同時(shí)，在兩個(gè)裝置“握手”的過(guò)程中，藍(lán)牙硬件的位址會(huì)被傳送出去，在協(xié)定的層面上不能做到匿名，有泄漏資料的危急。“藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15，藍(lán)牙協(xié)議工作在無(wú)需許可的ISM頻段2.45GHz。最高速度可達(dá)723.1kb/s。為了避開(kāi)干擾可能使用2.45GHz的其它協(xié)議,藍(lán)牙協(xié)議將該頻段劃分成79條渠道，并且最多每秒可更換渠道1600次。關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研第一章關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研第一章331.1版本202311SIG1.1更正了從前版本中消滅的問(wèn)題。此版本中涉及的轉(zhuǎn)變有以下幾個(gè)方面：在無(wú)線電方面，1.1IACVSD編碼器中混亂字符產(chǎn)生的互通性問(wèn)題；在鏈接治理方面，鏈接治理局部在全部?jī)?nèi)容中修改最25路徑。1.2版本藍(lán)牙1.2版本的發(fā)表，被SIG視為能夠讓藍(lán)牙產(chǎn)品更易于使用的具有里程碑意義的技術(shù)，其相較于1.141〕自適應(yīng)跳頻；2〕參加延長(zhǎng)同步連接導(dǎo)向信道技術(shù)；3〕FasterConnection，參加2.0+EDR版本該版本是藍(lán)牙1.2版本的改進(jìn)版，主要有五大改進(jìn)：3倍于藍(lán)牙1.2版本的數(shù)據(jù)傳輸速率；通過(guò)削減工作負(fù)載循環(huán)到達(dá)較低電力消耗；增加帶寬簡(jiǎn)化了多連接模式；向后兼容早期藍(lán)牙設(shè)備；降低了比特誤差率BE.2.1+EDR版本該版本是針對(duì)藍(lán)牙2.0版本提出的改進(jìn)版的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。主要修改包括２個(gè)方面：改善裝置配對(duì)流程；具有更佳的省電效果3.0＋HS版本2023年4月藍(lán)3.0版本標(biāo)準(zhǔn)正式公布，其名Bluetooth3.0＋HS。BT3.0使用了AMP〔genericalternatemAC/PHY〕技術(shù)，其速度Wi-Fi802.113.0DV、HDTV、PC多媒體隨身播放器、UPMCBT3.0＋HS4.0版本2023420SIG4.04.04.0要表達(dá)在三個(gè)方面，電池續(xù)航時(shí)間、節(jié)能和設(shè)備種類上?，F(xiàn)狀目前，藍(lán)牙技術(shù)已獲得了全球認(rèn)可，世界各地的藍(lán)牙設(shè)備都可以與其鄰近的藍(lán)牙設(shè)備連接。藍(lán)牙電子設(shè)備可以通過(guò)短距離的即時(shí)網(wǎng)絡(luò)〔稱為微微網(wǎng)〕進(jìn)展無(wú)線連接和通信。每個(gè)設(shè)備最多可以在微微網(wǎng)中同時(shí)與七個(gè)其它設(shè)備進(jìn)展通信。每個(gè)設(shè)備還可以同時(shí)屬于多個(gè)微微網(wǎng)。當(dāng)藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)入然后離開(kāi)無(wú)線電鄰近區(qū)域時(shí)，微微網(wǎng)可在此期間自動(dòng)動(dòng)態(tài)建立?，F(xiàn)在，藍(lán)牙有超過(guò)１０億的無(wú)線用戶，其中包括５億多使用無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)效勞的用戶。第三代移動(dòng)通信技術(shù)將為藍(lán)牙互聯(lián)供給更大的市場(chǎng)，藍(lán)牙互聯(lián)技術(shù)允許手機(jī)、便攜設(shè)備、筆記本電腦和第三方的接入設(shè)備相互連接在一起。表1藍(lán)牙技術(shù)的根本指標(biāo)狀況主要技術(shù)指標(biāo)核心規(guī)格版本ISO

根本狀況2.0+增加數(shù)據(jù)率(EDR)，2023113.0＋HS，20234Bluetooth以支持?jǐn)?shù)據(jù)和語(yǔ)音應(yīng)用。2.42.485GHz頻譜 率為1600跳/秒。2.4GHzISM波段在大多數(shù)國(guó)家都可用，且不需申請(qǐng)?jiān)S可證。主要用于工業(yè)應(yīng)用案例–擁有1003001

用范圍傳輸范圍功率數(shù)據(jù)率

類無(wú)線電通常用于移動(dòng)設(shè)備–擁有1030類無(wú)線電 最大范圍可達(dá)1米或3英尺最常用的2類無(wú)線電使用2.5mW的功率。2.0+EDR3Mbps3.0＋HS24Mbps關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研其次章關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研其次章44其次章 根本原理和特點(diǎn)根本原理藍(lán)牙解決的問(wèn)題無(wú)線信號(hào)進(jìn)展“對(duì)話”？假設(shè)使用線纜，那么需要多少條，12825一次要發(fā)送多少數(shù)據(jù)？例如，串行端口一次可發(fā)送1比特的數(shù)據(jù)，而并行端口一次可發(fā)送假設(shè)干比特的數(shù)據(jù)。它們將如何進(jìn)展“對(duì)話”？參與電子“爭(zhēng)論”的各方需要知道比特?cái)?shù)據(jù)的含和響應(yīng)，稱為“協(xié)議”。藍(lán)牙的解決方案藍(lán)牙主要應(yīng)用于以下兩個(gè)層上：始終保持極低的傳輸功率。及如何讓對(duì)話各方確信接收信息與發(fā)送信息一樣達(dá)成協(xié)議。特點(diǎn)適用設(shè)備多線使其建立通信。打印機(jī)、PDA、桌上型電腦、機(jī)、鍵盤(pán)、玩耍操縱桿以及全部其他的數(shù)字設(shè)備都可以成為藍(lán)牙系統(tǒng)的一局部。工作頻段全球通用2.4GHzISM界的障礙。使用便利關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研其次章關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研其次章5藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中承受了一種Plonkandplay戶不必再需要學(xué)習(xí)如何安裝和設(shè)置，但凡潛入藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備一旦搜尋到另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，馬上就可以建立聯(lián)系，利用相關(guān)的掌握軟件，無(wú)需用戶干預(yù)即可傳輸數(shù)據(jù)。4．安全加密、抗干擾力量強(qiáng)從一個(gè)頻率跳到另一個(gè)頻率，不斷搜尋干擾比較小的信道。5．多路多方向鏈接不限制在直線范圍內(nèi)，甚至設(shè)備不在同一間房?jī)?nèi)也可以相互連接，并且可以連接多個(gè)設(shè)備，最多可達(dá)7可以把用戶身邊的設(shè)備都連接起來(lái)，形成一個(gè)個(gè)人領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)。關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研第三章關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研第三章6第三章 關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)2.4GHz，直接序列擴(kuò)頻，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mb/s，無(wú)須直線傳300m100m.使用與以太網(wǎng)類似的連接協(xié)議和數(shù)據(jù)包確認(rèn)，來(lái)供給牢靠的數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡(luò)帶寬的有效使用。自適應(yīng)跳頻技術(shù)自適應(yīng)跳頻技術(shù)是建立在自動(dòng)信道質(zhì)量分析根底上的一種頻率自適應(yīng)和功率自適應(yīng)控制相結(jié)合的技術(shù)。他能使跳頻通信過(guò)程自動(dòng)避開(kāi)被干擾的跳頻頻點(diǎn)，并以最小的放射功率、應(yīng)掌握是在跳頻通信過(guò)程中，拒絕使用那些曾經(jīng)用過(guò)但是傳輸不成功的跳頻頻率集中的頻點(diǎn)，即實(shí)時(shí)去除跳頻頻率集中被干擾的頻點(diǎn)，使跳頻通信在無(wú)干擾的可使用的頻點(diǎn)上進(jìn)展，從而大大提高跳頻通信中接收信號(hào)的質(zhì)量。糾錯(cuò)技術(shù)1/3比例前向糾錯(cuò)碼1/3FE2/3比例前向糾錯(cuò)碼〔2/3FEC〕和用于數(shù)據(jù)的自動(dòng)懇求重發(fā)〔ARQ〕方式。1/3比例前向糾錯(cuò)碼是一種較簡(jiǎn)潔2/3〔15，10〕精簡(jiǎn)的漢明碼表示方法，用于局部分組。使用ARQ方式，在一個(gè)時(shí)隙中傳送的數(shù)據(jù)必需在下一個(gè)時(shí)隙得到確認(rèn)〔或超時(shí)〕信息。只信息；否則，返回一個(gè)錯(cuò)誤信息。微微網(wǎng)技術(shù)連接起來(lái)的一種微型網(wǎng)絡(luò)，由一個(gè)主設(shè)備〔Master〕和假設(shè)干個(gè)從設(shè)備〔Slave〕組成，且從設(shè)備最多為728臺(tái)連在一關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研第三章關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研第三章88起的設(shè)備，全部設(shè)備單元均承受同一跳頻序列。主從設(shè)備的拓?fù)錁?gòu)造如圖1所示同的跳轉(zhuǎn)模式。安全性性：每個(gè)用戶唯一的481288～128位加密密鑰、設(shè)備128位隨機(jī)數(shù)RAND。藍(lán)牙的低層安全是通過(guò)基帶和鏈路治理中的鑒權(quán)、匹配和加密完成的。鑒權(quán)基于“競(jìng)爭(zhēng)-應(yīng)答”算法，是藍(lán)牙系統(tǒng)中的關(guān)鍵局部，它允許用戶為個(gè)人的藍(lán)牙設(shè)備建立一個(gè)信任域。校驗(yàn)器發(fā)送一個(gè)LMP-au-randPDU分組給懇求者，該P(yáng)DU〔協(xié)議數(shù)據(jù)單元〕分組含有一個(gè)隨機(jī)數(shù)。懇求者依據(jù)獵取的分組計(jì)算出應(yīng)答值，然后將應(yīng)發(fā)回給校驗(yàn)器，驗(yàn)證應(yīng)答值是否正確。當(dāng)兩臺(tái)設(shè)備無(wú)共用鏈接字時(shí)，則基于個(gè)人識(shí)別碼PIN和隨機(jī)數(shù)創(chuàng)立初始化字Kinit，這一過(guò)程為匹配。Kinit字在校驗(yàn)器向懇求者發(fā)出LMP-in-rand時(shí)創(chuàng)立，然后進(jìn)展鑒權(quán)，共計(jì)算過(guò)程基于Kinit字，而不是鏈接字。通過(guò)鑒權(quán)后，鏈接字即被創(chuàng)立。序，可以為用戶供給一個(gè)較強(qiáng)的安全機(jī)制，需要留意的是，加密字節(jié)全不同于鑒權(quán)字是否需要修改加密字。應(yīng)用居家PC環(huán)境中無(wú)線使用，這不但增加了辦公區(qū)域的美感，還為室內(nèi)裝飾供給了更多創(chuàng)意和自由。工作過(guò)去的辦公室因各種電線糾纏不清而格外混亂，現(xiàn)在，通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)，辦公室里再也看不到凌亂的電線，整個(gè)辦公室也像一臺(tái)機(jī)器一樣有條不紊地高效運(yùn)作。PDA可與計(jì)算機(jī)同步以共享日歷和聯(lián)系人列表，外圍設(shè)備可直接與計(jì)算機(jī)通信，員工可通過(guò)藍(lán)牙耳機(jī)在整個(gè)辦公室內(nèi)行走時(shí)接聽(tīng)，全部這些都無(wú)需電線連接。啟用藍(lán)牙的設(shè)備還能夠創(chuàng)立自己的即時(shí)網(wǎng)絡(luò)，讓用戶能夠共享演示稿或其它文件，不受兼容性或電子郵件訪問(wèn)的限制。Bluetooth設(shè)備能便利地召開(kāi)小組會(huì)議，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與其它辦公室進(jìn)展對(duì)話，并將干擦白板上的構(gòu)思傳送到計(jì)算機(jī)。生活目前藍(lán)牙技術(shù)在日常生活中應(yīng)用最廣的就是在支持藍(lán)牙的手機(jī)通話設(shè)備上，如手機(jī)藍(lán)牙耳機(jī)，車(chē)載免提藍(lán)牙，使駕駛更安全；使用藍(lán)牙耳機(jī)，還有一個(gè)我們確定不能無(wú)視的好處：安康！消遣玩玩耍、聽(tīng)音樂(lè)、結(jié)交朋、與朋友共享照片，越來(lái)越多的消費(fèi)者期望能夠便利即時(shí)地享受各種消遣活動(dòng)，而又不想再忍受電線的束縛。藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)是唯一一種能夠真正實(shí)現(xiàn)無(wú)線消遣的技術(shù)。內(nèi)置了藍(lán)牙技術(shù)的玩耍設(shè)備，讓您能夠在任何地方與朋友開(kāi)放玩耍競(jìng)甚至可以匿名查找然后開(kāi)頭令人開(kāi)心的玩耍。關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研第四章關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研第四章99第四章 存在的關(guān)鍵問(wèn)題及進(jìn)展趨勢(shì)存在的關(guān)鍵問(wèn)題盡管藍(lán)牙技術(shù)現(xiàn)在的應(yīng)用還算廣泛，但其仍處于快速進(jìn)展階段，面臨著很多亟待解決的問(wèn)題，有以下：安全性問(wèn)題足。如當(dāng)設(shè)備A與設(shè)備B和設(shè)備CABDADDRB有了AA通信時(shí)可以冒充CC通信時(shí)可以冒充A，這樣就給安全帶來(lái)了問(wèn)題。能源消耗攻擊法進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)，到達(dá)消耗能源的目的。目前，對(duì)這種攻擊還沒(méi)有有效的方法制止。3.Wi-Fi與藍(lán)牙的干擾問(wèn)題藍(lán)牙與Wi-Fi2.4GHzISM為了削減干擾，現(xiàn)在有以下四個(gè)方案：1〕轉(zhuǎn)變頻帶安排規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。2〕制止在一種環(huán)境下使用另一種技術(shù)。技術(shù)層次解決方案。頻帶解決方案?；诖笠?guī)模散射網(wǎng)的PAN現(xiàn)在的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)大多強(qiáng)調(diào)單個(gè)微微網(wǎng)的應(yīng)用，而對(duì)多個(gè)微微網(wǎng)組成的散射網(wǎng)缺乏討PAN藍(lán)牙互操作性問(wèn)題藍(lán)牙未蓬勃進(jìn)展，互操作性不抱負(fù)是緣由之一。由于藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)生不久。1.1版本雖有所改進(jìn)，但很多不確定性問(wèn)題仍舊存在，廠商依據(jù)本身的要求開(kāi)發(fā)設(shè)備，造成互操作性問(wèn)題。SDPHCI測(cè)試問(wèn)題藍(lán)牙的測(cè)試仍舊是藍(lán)牙技術(shù)的難點(diǎn)之一，測(cè)試還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙認(rèn)證測(cè)試概念對(duì)于測(cè)試設(shè)備制造商來(lái)說(shuō)是開(kāi)放的，不同的制造商具有不同的測(cè)試試驗(yàn)，至今協(xié)議測(cè)試系統(tǒng)確實(shí)認(rèn)還沒(méi)有定義。關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研第四章關(guān)于無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)研第四章1010進(jìn)展趨勢(shì)場(chǎng)方面，藍(lán)牙要向小、精、合方