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蓝牙协议.ppt

上传人:HR专家 文档编号:6195175 上传时间:2019-04-01 格式:PPT 页数:22 大小:2.03MB
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资源描述

1、蓝牙,蓝牙名称的来源: 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)因为国王喜欢吃蓝梅,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。很多人认为这样的名字再合适不过了,于是有了这个具有代表性的名词的出现。,1,什么是蓝牙?,所谓蓝牙(Bluetooth)技术,实际上是一种支持设备短距离通信(一般是10m之内)的无线电技术。能够在包括移动电话、PDA、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,也能够成功地简化以上这些设备与因

2、特网Internet之间的通信,从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效,为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术,支持点对点及点对多点通信,蓝牙的标准是IEEE802.15,工作在2.4GHz 频带,带宽为1Mb/s。采用时分双工传输方案实现全双工传输。,2,蓝牙的起源,蓝牙的创始人是瑞典爱立信公司,爱立信早在1994年就已进行研发。1997年,爱立信与其他设备生产商联系,并激发了他们对该项技术的浓厚兴趣。1998年2月,5个跨国大公司,包括爱立信、诺基亚、IBM、东芝及Intel组成了一个特殊兴趣小组(SIG:Special Interest Gr

3、oup 是一个国际性的非营利组织),他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术,即现在的蓝牙。,3,蓝牙SIG,Bluetooth SIG(Bluetooth Special Interest Group蓝牙技术联盟)是一家贸易协会,由电信、计算机、汽车制造、工业自动化和网络行业的领先厂商组成。该小组致力于推动蓝牙无线技术的发展,为短距离连接移动设备制定低成本的无线规范,并将其推向市场。 Bluetooth SIG在全球设立的办事处的包括:美国西雅图(全球总部);美国堪萨斯市(美国总部);瑞典马尔默市(欧洲、中东和非洲地区(EMEA)总部);中国香港特别行政区(亚太区总部)。 Blue

4、tooth SIG的发起公司是Agere、爱立信、IBM、英特尔、微软、摩托罗拉、诺基亚和东芝。2006年10月13日,Bluetooth SIG(蓝牙技术联盟)宣布联想公司取代IBM在该组织中的创始成员位置,并立即生效。通过成为创始成员,联想将与其他业界领导厂商杰尔系统公司(半导体存储、无线数据以及公共与企业网络的全球领先者)、爱立信公司、英特尔公司、微软公司、摩托罗拉公司、诺基亚公司和东芝公司一样拥有蓝牙技术联盟董事会中的一席,并积极推动蓝牙标准的发展。除了创始成员以外,Bluetooth SIG还包括200多家联盟成员公司以及约6000家应用成员企业。,4,强烈的消费需求促进蓝牙新技术的

5、产生,人类的需求是无止境的,正是这种需求推动着技术不断地向前发展。人们对计算机的运算能力和存储空间的需求使计算机技术以“摩尔定律”的速率不断向前发展,当人们在运算能力和容量上得到一定满足的时候,有在追求设备的小型化和便携性能。正是在这样的需求下才有了蓝牙技术的出现。蓝牙的产生主要是为了满足人们在个人操作空间的无线互联网而设计的,它使用跳频技术使处于个人操作空间的设备形成了个无线个人区域网络,真正实现设备之间可移动的、自动的互联。蓝牙正发展成为个人区域网络或短路无线网络的标准。,5,摩尔定律,摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登摩尔(Gordon Moore)提出来的。其内容为:集成电

6、路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍,当价格不变时;或者说,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。,6,蓝牙版本,一、 蓝牙目前暂时共有四个版本 V1.1/1.2/2.0/2.1。二、 以通讯距离来在不同版本可再分为 Class A(1)/Class B(2)。三、 版本的区别1.1 为最早期版本,传输率约在748810kb/s,因是早期设计,容易受到同频率之产品所干扰下影响通讯质量。1.2 同样是只有 748810kb/s 的传输率,但在加上了(改善 Software)抗干扰跳频功能。四、 通讯距离版本a)Cl

7、ass A 是用在大功率/远距离的蓝牙产品上,但因成本高和耗电量大,不适合作个人通讯产品之用(手机/蓝牙耳机/蓝牙 Dongle 等等),故多用在部份商业特殊用途上,通讯距离大约在 80100M 距离之间。,7,b)Class B 是目前最流行的制式,通讯距离大约在 830M 之间,视乎产品的设计而定,多用于手机内/蓝牙耳机/蓝牙 Dongle 的个人通讯产品上,耗电量和体积较细,方便携带。 五、 无论 1.1/1.2 版本的蓝牙产品,本身基本是可以支持 Stereo 音效的传输要求,但只能够作(单工)方式工作,加上音带频率响应不太足够,并未算是最好之 Stereo 传输工具。六、 版本 2.

8、0 是 1.2 的改良提升版,传输率约在 1.8M/s2.1M/s,可以有(双工)的工作方式。即一面作语音通讯,同时亦可以传输档案/高质素图片,台湾有部份蓝牙 Dongle 已经有在市面发售,但在手机内有支持蓝牙 2.0 版本则是很少。蓝牙耳机能够真正使用的亦不多,部份蓝牙产品自称是 2.0 版本,但仍然要利用外加配件才能达到。从09年末开始才刚成气候,因此2.0 版本当然也支持 Stereo 运作。 七、 稍后蓝牙 2.0 版本的芯片,是有机会加入了 Stereo 译码芯片,则连 A2DP(Advanced Audio Distribution Profile)也可以不需要了。,8,蓝牙的技

9、术特点,蓝牙结构: 整个蓝牙系统结构可有底层硬件模块、中间协议层和应用层三部分组成。如图所示。蓝牙底层模块有基带层(BB)、链路管理层(LM)和射频层(RF)构成。PF主要负责射频层和基频调制;BB负责跳频和蓝牙数据及信息帧的传输;LM负责连接的建立、拆除及链路的安全和控制。上层软件模块不能和底层硬件模块直接连接,两个模块接口之间的信息和数据通过主机控制接口(HCI)的解释才能进行传递。HCI实际s上相当于蓝牙协议中软硬件之间的桥梁,它提供了一个用下层BB、LM、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。中间协议层包括逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)、服务发现协议(SDP)、串口仿真协议(PF

10、COMM)等。最上层是应用层,对应于各种应用模型和应用程序。,9,蓝牙底层模块,蓝牙的底层模块是蓝牙技术的核心,是任何蓝牙设备都必须包括的部分。 蓝牙工作在2.4GHz的IMS频段(工业、科学和医疗频段)。采用了蓝牙技术的设备将能够提供高达720kbit/s的数据交换速率。蓝牙RF定义了三种功率级别,即100mW、2.5mW和1mW。当蓝牙设别的功率为1mW(0dBm)时,蓝牙技术采用跳频技术来消除干扰和降低衰落。 蓝牙支持电路交换和分组交换两种技术,分别定义了两种链路类型,即面向连接的同步链路(SCO)和面向无连接的异步链路(ACL)。每种链路支持16中不同的分组类型,其中4种是控制分组。S

11、CO数据包即可以传送话音,也可以传送数据,但在传送数据时,只用于重发被损坏的那部分数据。 SCO帧内的收发包结构是对称的,即必须同时包含1个、2个或3个时隙。 SCO数据包在保留的时隙内发送;一旦SCO链路建立,主从节点就直接发送SCO分组,无需轮询(Poll)。,10,蓝牙组网时最多可以有256个蓝牙单元设别连接起来组成微微网(piconet),其中一个主节点和7个从节点处于工作状态,而其他节点则处于空闲模式。主节点负责控制ACL链路的带宽,并决定微微网中的每个从节点可以占用多少宽带及连接的对称性。从节点只有被选中式才能传送数据,即从节点在发送数据前必须接受轮询。ACL链路也支持接收主节点发

12、给微微网中所有从节点的广播信息。微微网络之间可重叠的微微网组成的网络称为散射网(Scatternet)。 为了在很低的功率状态下也能使蓝牙设备处于连接状态,蓝牙规定了三种状态,即停等(Park)状态、保持(Hold)状态和呼吸(Sniff)状态。在Sniff状态中,从节点降低了从微微网“收听”消息的速率,一会儿醒一会儿睡,就如同呼吸一样。而在Hold状态中,节点停止传送数据,但一旦激活,数据传送就立即重新开始。在Park状态中,节点被赋予Park节点地址(PMA地址),并以一定间隔监听主节点的消息。,11,主节点的消息包括(1)询问该节点是否想成为活动节点;(2)询问任何停等的节点是否想成为活

13、动节点;(3)广播消息。这几种工作模式按照节能效率以升序排一次是:呼吸(Sniff)模式、保持(Hold)模式和停等(Park)模式。 蓝牙技术的主要系统参数目前大都是以满足美国FCC的要求为标准。对于其他国家的应用,需要作一些改动,如发射功率可频带,可作适应调整。蓝牙呀1.1规范已公布的主要技术指标和系统参数见表,12,13,软件模块,L2CAP(逻辑链路控制与适配)是数据链路层的一部分,位于基带协议之上。L2CAP向上层提供面向连接的和无连接的数据服务,它的功能包括:协议的复用能力、分组的分割和重新组装以及组提取。L2CAP允许高层协议和应用发送和接受高达64Byte的数据分组。 SDP(

14、服务发现协议)为应用提供了一个发现可用协议和决定这些可用协议的特性的方法。蓝牙环境下的服务发现与传统的网络环境下的服务发现有很大的不同,在蓝牙环境下,移动的RF(射频)环境变化很大,因此业务的参数也是不断变化的。SDP将强调蓝牙环境的独特的特性。蓝牙使用基于客户/服务器机制定义了根据蓝牙服务类型和属性发现服务的方法,还提供了服务浏览的方法。,14,RFCOMM(串口仿真协议)的射频通信协议,他可以仿真串行电缆接口协议(如ES-232、V24等),符合ETSI0710串口仿真协议。通过RFCOMM,蓝牙可以在无线环境下实现对高层协议,如、等的支持。另外, RFCOMM可以支持命令集,从而可以实现

15、移动电话机和传真机及调制解调器之间的无线连接。 蓝牙对语音的支持是它与相区别的一个重要的标志。蓝牙电话控制规范是一个基于建议的采用面向比特的协议,它定义了用于蓝牙设备间建立语音和数据呼叫控制信令以及用于处理蓝牙设备的移动性管理过程。,15,蓝牙应用模型,蓝牙SIG定义了几种基本的应用模型,包括: 文件传输 因特网网桥 局域网接入 同步 三合一电话 终极耳机,16,蓝牙的应用,蓝牙的用途很广泛,基本上各个领域都涉及到,即使现在没有涉及到的领域,也是SIG未来努力的方向。 就我们个人生活方面有:居家、工作、途中和娱乐。,17,蓝牙技术最强应用:蓝牙假肢,蓝牙技术的最强应用是什么?是两台手机互传文件

16、?还是你的无线键盘鼠标? 来自一家公司的产品把蓝牙技术嵌入了假肢之中,并使一名失去双腿的患者重获行走能力。这两个假肢的踝部装有蓝牙接收器,该装置可以互相沟通,协调它们的行动步调,并保持一致的速度、方向及力量。它们之间互相模仿,互相借鉴,用于控制步幅。蓝牙假肢可以上坡,下坡。它们之间可以有不同的速度,但是通过蓝牙控制器则尽量使两者保持协调一致。,18,据患者Bieill表示,当他决定慢下来,就会给自己的大腿施加阻力,这样两只腿就会逐渐慢下来。本来这种概念性的蓝牙假肢是为仅失去一条腿的患者设计的,但是在Bieill身上测试发现,也同样适用。他现在还在使用手杖,但是他希望能够通过锻炼去掉手杖的帮助。

17、,19,蓝牙技术的优劣,优势: 支持语音和数据传输;采用无线电技术,传输范围大,可穿透不同物质以及在物质间扩散;采用跳频展频技术,抗干扰性强,不易窃听;使用在各国都不受限制的频谱,理论上说,不存在干扰问题;功耗低;成本低。 劣势: 传输速度慢。,20,蓝牙的发展前景,蓝牙的市场前景取决于蓝牙价格个基于蓝牙的应用是否能够成规模。根据蓝牙的定位,蓝牙应用应该通过一个体积小、成不低、能耗小、调速快的单芯片来实现,只有低廉的价格才能在现有的通信产品、家电产品和办公产品中引入蓝牙技术。虽然目前定义了不少的蓝牙的应用,但是这些都是对传统应用的适配和改进,真正基于蓝牙的特性的应用还很少,这也将成为影响蓝牙市场发展的重要因素。不过,即使蓝牙市场没有像预测的那样快速扩展,我们也不会对它的市场价格有任何怀疑,毕竟需求才是影响市场的主要因素。,21,谢谢!,22,

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