蓝牙技术原理简介及应用

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蓝牙技术,近距离无线通信技术之三,蓝牙技术简介,蓝牙连接是开放式的，芯片体积十分小，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。,蓝牙技术的目标和宗旨是：,保持联系，不靠电缆，拒绝插头,。取代目前多种电缆连接方式，实现方便快捷、小成本、低能耗的语音和数据通信。,NFC,芯片是具有相互通信功能，并具有计算能力，,蓝牙技术的核心便是通过嵌入一块大小约,9mm9mm,的芯片，实现语音和数据在短距离上的稳定无缝无线连接。,蓝牙是一种支持设备,短距离通信,（一般是,10m,之内）的低功耗、低成本无线电技术。能在包括移动电话、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。,蓝牙技术简介,蓝牙技术的发展,蓝牙技术简介,什么是蓝牙技术,蓝牙技术,采用,高速跳频扩展技术,FHSS,（,Frequency Hopping Spread Spectrum,）,跳频速率为每秒,1600,次,，,每次传送一个数据包,，,包的大小,126bit-2871bit,，其封包内容可以是包含,数据,或,语音,等不同的信息。设备采用的是,GFSK,调制技术,，,最高传输速率为,1Mbps,，实际数据,有效速率为,721Kbps,。,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。,蓝牙技术简介,蓝牙标准的发展,V1.1,(1998,年,),V1.2,V2.1,(2004,年,),V2.2,V3.0,(2009,年,),V4.0,(2010,年,),蓝牙技术简介,V1.1,为最早期版本，传输率约在,748810kb/s,，因是早期设计，容易受到同频率的产品干扰下影响通讯质量,蓝牙标准的发展,V2.1,改善了装置配对流程，具备在两个支持蓝牙的手机设备之间互相进行配对与通讯传输的,NFC,机制，具备更佳的省电效果,V3.0,全新的交替射频技术，允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频。传输速率更高，功耗更低。,V4.0,改进之处主要体现在三个方面：电池续航时间、节能和设备种类。有效传输距离最大达到,100m,蓝牙技术的特点,抗干扰性强,安全性好,移植性好,开放性强,兼容性强,无线性强,传输距离小,功耗低,可建立临时对等连接,全球范围适用,成本低,体积小,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）。,微微网,A,中的主设备可以成为微微网,B,的从设备。,每个微微网都有独立的跳频序列，微微网间不会发生跳频同步，无同频干扰。,蓝牙网络的基本结构,散射网,散射网是由多个独立的非同步的微微网组成的，比单一微微网覆盖更多设备，更大范围。,一个散射网最多可连,10,个微微网。,不同微微网之间有互联的桥接设备，桥接设备可以由主设备或从设备充当。,一个设备不能同时担任两个微微网的主设备。,蓝牙关键技术,蓝牙天线单元,系统组成,体积小,重量轻,微带天线,独立系统,不与其他系统捆绑,符合已有规范,链路控制器,(LM),连接控制器,基带处理器,无线电收发器,蓝牙系统组成,链路管理协议,(LMP),链路的建拆,安全、控制,链路模式的协商,蓝牙关键技术,底层模块,链路控制层,(LM),基带层,(BB),无线电链接层,(PR),链路管理协议,(LMP),链路的建拆,链路安全控制,链路模式协商,链路权属鉴别,物理链路,同步面向连接链路,异步无连接链路,基带协议,(BBP),前向纠错,冗余度差错校验,电路交换,分组交换,标注工作频段,确定传输通道,一个异步通道,异步数据同步语音,三个同步语音,蓝牙关键技术,中间层,逻辑链路控制与适配协议,(L2CAP),为高层提供数据服务,完成数据的分散和整合,信息服务质量控制,其他协议实现的基础,协议栈的核心做成部分,只支持异步传输（,ACL,），不支持同步传输（,SCO,）,与,LMP,并行工作,协议的复用,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,也称业务搜寻协议,所有使用模式的基础,工作在,L2CAP,层之上,查询方式,按业务类别,按业务属性,业务浏览,建立所需服务的通信信道,蓝牙关键技术,中间层,线缆替换协议,(RFCOMM),在蓝牙基带上仿真,RS-232,的控制和数据信号,实现设备间的串行通信,也称电缆替代协议,工作在,L2CAP,层和应用层之间,电话控制协议,(TCS),工作在,L2CAP,层之上,定义呼叫控制命令,处理设备组的移动管理,蓝牙关键技术,中间层,电话控制规范二进制,(TCS BIN),电话控制命令,(AT-Commands),定义了在设备间建立语音和数据呼叫所需的控制命令,在多使用模式下，控制移动电话和调制解调器的命令,选用协议层,蓝牙关键技术,应用层,点对点协议,(PPP),链路控制协议,网络控制协议,传输控制协议,(TCP),因特网协议,(IP),用户数据包协议,(UDP),规定了串行点到点传输因特网数据的方式,定义了因特网与其他网络设备之间的通信,对象交换协议,(OBEX),简单自发地在设备间交换对象,无线应用协议,(WAP),将数字蜂窝电话及其他小型设备与互联网实现通信,无线应用环境,(WAE),为,WAP,载体提供应用软件,蓝牙关键技术,蓝牙通信协议体系,完整的蓝牙协议栈按功能可分为四层：,核心协议层,(BB,、,LMP,、,L2CAP,、,SDP),线缆替换协议层,(RFCOMM),电话控制协议层,(TCS-BIN),选用协议层,(PPP,、,TCP,、,IP,、,UDP,、,OBEX,、,WAP,、,WAE),蓝牙技术应用,蓝牙技术应用,数据传输应用,数据传输速率可满足电脑大部分外设需求,替代繁琐的线缆,低功耗、小体积、连接稳定。,电脑可通过蓝牙模块连接外设,蓝牙技术应用,语音传输应用,蓝牙,4.0,以上的芯片数据速率高，体积小，可以放置在多种音频设备中。,通信更加稳定，音质得到优化,蓝牙技术应用,医疗保健领域应用,蓝牙芯片可安装在绝大多数医疗检测设备中，如检测血糖、血氧、心跳、血压、体温、呼吸等。,检测数据通过蓝牙技术实时传输，快捷安全。,蓝牙技术可应用在绝大多数穿戴设备中，如智能手环，智能体重秤等。,蓝牙技术应用,智能家居领域应用,蓝牙技术可满足控制传统家电，如电视、空调、灯光、窗帘等,使用蓝牙,4.0,版本以上的设备，无论体积多小，都可轻易接入互联网，如智能插座、智能开关、厨卫电器等，实现远程控制。,蓝牙设备可实现直接“对话”，如室内光传感器可通过蓝牙控制窗帘和灯光。,蓝牙技术的发展,2015,年蓝牙模块的出货量达到,30,亿。,