藍(lán)牙技術(shù)及應(yīng)用含基帶分組結(jié)構(gòu)介紹PPT課件

1、支持語(yǔ)音和數(shù)據(jù)傳輸；3.1藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介第1頁(yè)/共36頁(yè)藍(lán)牙設(shè)備功率等級(jí)藍(lán)牙設(shè)備功率等級(jí)輸出功率等級(jí)輸出功率等級(jí)一類一類二類二類三類三類最大輸出功率100mW(20dBm) 2.5mW(4dBm)1mW(0dBm)最小輸出功率1mW(0dBm)0.25mW(-6dBm)-傳輸距離100m10m10m功率控制要求+4+20dBm(必有)-30+4dBm(可選)-30+4dBm(可選)-30+4dBm(可選)3.1藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介第2頁(yè)/共36頁(yè)藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用n 電纜替代(cable replacement)：n 替代PC機(jī)與打印機(jī)、鼠標(biāo)、掃描儀、投影儀等外設(shè)的連接電纜，n 無(wú)線互連PDA、移動(dòng)電話以及

2、PC機(jī)等n Ad hoc個(gè)人無(wú)線網(wǎng)絡(luò)n 短距離區(qū)域內(nèi)不同用戶的ad hoc網(wǎng)絡(luò)互連n 只要進(jìn)入范圍內(nèi)，一個(gè)配備藍(lán)牙的設(shè)備能與另一個(gè)無(wú)線電設(shè)備即時(shí)連接n 數(shù)據(jù)與語(yǔ)音接入點(diǎn)n 采用藍(lán)牙作為AP，從而與蜂窩網(wǎng)絡(luò)、有線連接或衛(wèi)星鏈路所提供的廣域語(yǔ)音和數(shù)據(jù)服務(wù)相連第3頁(yè)/共36頁(yè)連接計(jì)算機(jī)以及其他外部設(shè)備第4頁(yè)/共36頁(yè)支持自組織網(wǎng)絡(luò)第5頁(yè)/共36頁(yè)構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)第6頁(yè)/共36頁(yè)運(yùn)動(dòng)中的連接第7頁(yè)/共36頁(yè)192Kbps左右；第8頁(yè)/共36頁(yè)三星T628第9頁(yè)/共36頁(yè)第10頁(yè)/共36頁(yè)第11頁(yè)/共36頁(yè)第12頁(yè)/共36頁(yè)第13頁(yè)/共36頁(yè)3.2 藍(lán)牙技術(shù)基帶與鏈路控制器規(guī)范 規(guī)范 定義了載波頻率和輸出功

3、率 主要處理空中數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送 特點(diǎn) 低功率 傳輸距離為10米 2.4GHz的ISM 79個(gè)信道，1MHz （2402 to 2480 MHz ） 跳頻擴(kuò)頻技術(shù) 收發(fā)器的能量分3級(jí) 1級(jí)：100mW，強(qiáng)制功率控制 2級(jí)：2.5mW，功率控制可選 3級(jí)：1mW第14頁(yè)/共36頁(yè) 基帶層基本功能 執(zhí)行跳頻 實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問(wèn) 定義了物理鏈路 定義了packet格式3.2 藍(lán)牙技術(shù)基帶與鏈路控制器規(guī)范第15頁(yè)/共36頁(yè)n 藍(lán)牙設(shè)備地址 (BD_ADDR) 48-bit IEEE 802 address（全球唯一，見(jiàn)圖3-3）n 激活設(shè)備 地址 (Active Member Address： AM_ADD

4、R) 3-bit active slave address 全0代表廣播地址n 休眠設(shè)備地址 (Parked Member Address：PM_ADDR) 8-bit parked slave address3.3.藍(lán)牙設(shè)備的尋址藍(lán)牙設(shè)備的尋址藍(lán)牙基帶概述第16頁(yè)/共36頁(yè) 主設(shè)備（Master Unit）：某臺(tái)設(shè)備的時(shí)鐘和跳頻序列用于同步其他設(shè)備，稱為主設(shè)備只能是一個(gè)微微網(wǎng)的主設(shè)備，可以是其他微微網(wǎng)的從設(shè)備可實(shí)施呼叫和連接建立過(guò)程 從設(shè)備（Slave Unit）：除主設(shè)備以外的設(shè)備，為從設(shè)備一個(gè)微微網(wǎng)的從設(shè)備可以是另一個(gè)微微網(wǎng)的主設(shè)備連接建立被分配一個(gè)臨時(shí)的3比特成員地址 主設(shè)備和從設(shè)備的

5、角色可以互換，互換后是另一個(gè)新的微微網(wǎng)藍(lán)牙基帶概述4.設(shè)備、微微網(wǎng)和散射網(wǎng)第17頁(yè)/共36頁(yè)藍(lán)牙基帶概述 Piconet的組成 1個(gè)Master節(jié)點(diǎn)控制跳頻通信的同步 7個(gè)Slave active節(jié)點(diǎn) 3-bit Active Member address (AM_ADDR) 255個(gè)非活躍Parked節(jié)點(diǎn) 保持與master的同步 沒(méi)有AM_ADDR 8-bit Parked Member Address (PM_ADDR) 所有的用戶均用同一跳頻序列同步4.設(shè)備、微微網(wǎng)和散射網(wǎng)第18頁(yè)/共36頁(yè)藍(lán)牙基帶概述4.設(shè)備、微微網(wǎng)和散射網(wǎng)微微網(wǎng)Piconet第19頁(yè)/共36頁(yè)藍(lán)牙基帶概述 時(shí)間和空

6、間層疊的多個(gè)piconets組成一個(gè)散射網(wǎng) 幾個(gè)masters鏈接到同一個(gè)slave 一個(gè)master可以是另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的slave4.設(shè)備、微微網(wǎng)和散射網(wǎng)第20頁(yè)/共36頁(yè)藍(lán)牙基帶概述散射網(wǎng)scatter net4.設(shè)備、微微網(wǎng)和散射網(wǎng)第21頁(yè)/共36頁(yè)藍(lán)牙物理鏈路 SCO ( synchronous connection oriented)鏈路 是點(diǎn)到點(diǎn)的連接，類似電路交換 具備雙向?qū)ΨQ性，主設(shè)備在周期性的保留時(shí)隙上維持SCO 傳輸速率為 64Kbps 主設(shè)備可與一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備建立多達(dá)3個(gè)SCO鏈路；一個(gè)從設(shè)備也與多個(gè)主設(shè)備建立SCO（最多3條） Full-duplex通信第22頁(yè)/共36

7、頁(yè) ACL (asynchronous connectionless)鏈路 是點(diǎn)到多點(diǎn)的連接，類似分組交換 主設(shè)備可以利用SCO未被占用的時(shí)隙建立ACL 支持對(duì)稱連接和不對(duì)稱連接 一對(duì)主從設(shè)備之間只有1條ACL 分別對(duì)應(yīng)1-slot、3-slot、5-slot分組 正向最大速率：723.3Kbps (5-slot) 反向最大速率：57.6Kbps 只有被主設(shè)備輪詢的從設(shè)備才能發(fā)送ACL數(shù)據(jù) Half-duplex通信藍(lán)牙物理鏈路第23頁(yè)/共36頁(yè) Half-duplex通信（ACL） 一次往一個(gè)方向發(fā)送 不對(duì)稱最大速率723.3kbps，反向?yàn)?7.6kpbs 對(duì)稱速率雙向發(fā)送，每個(gè)方向可達(dá)4

8、33.9kpbs Full-duplex通信（SCO） 可同時(shí)雙向發(fā)送 速率64Kbps 使用M預(yù)留的slot（避免同步和沖突） 沒(méi)有為SCO鏈路預(yù)留的Slot可用于ACL鏈路 藍(lán)牙物理鏈路第24頁(yè)/共36頁(yè)MASTERSLAVE 1SLAVE 2SLAVE 3ACLSCOSCOSCOSCOACLACLACLMixed Link Example藍(lán)牙物理鏈路第25頁(yè)/共36頁(yè)藍(lán)牙分組結(jié)構(gòu)和分組類型藍(lán)牙分組結(jié)構(gòu)和分組類型72 bits54 bits0 - 2744 bitsAccess CodeHeaderPayload每個(gè)分組由三部分組成：接入碼、頭部、負(fù)載ControlpacketsData/

9、voicepacketsVoicedataHV1HV2HV3DVDM1DM3DM5DH1DH3DH5有兩種分組類型：控制分組、數(shù)據(jù)/語(yǔ)音分組ID*NullPollFHSDM1藍(lán)牙基帶分組第26頁(yè)/共36頁(yè)接入碼72 bitsAccess Code54 bits0 - 2744 bitsHeaderPayload接入碼有三種類型：CAC(channel access code):用于標(biāo)識(shí)一個(gè)微微網(wǎng)DAC(device access code):用于尋呼等特殊信令過(guò)程IAC (inquiry access code):用于查詢，發(fā)現(xiàn)其他的藍(lán)牙設(shè)備ID分組( )：由DAC或IAC組成，用于尋呼、探詢

10、、響應(yīng)第27頁(yè)/共36頁(yè)AM_ADDRTYPEFLOWARQN表示處于active狀態(tài)的從設(shè)備表示16種類型的分組ACLACL上的流量控制，1 1表示發(fā)送端發(fā)送、0 0表示發(fā)送端停止發(fā)送0 0表示NAKNAK，1 1表示ACKACK，表示負(fù)載傳送正確性確認(rèn)parameterinformationAM_ADDRHEC318FLOW1ARQN1SEQN TYPE4SEQN每發(fā)送一個(gè)新的分組就翻轉(zhuǎn)一次HEC校驗(yàn)碼以檢查頭部的正確性頭部72 bits54 bits0 - 2744 bitsAccess CodeHeaderPayload1/3FEC第28頁(yè)/共36頁(yè)有效負(fù)載72 bits54 bits

11、0 - 2744 bitsDataVoiceCRCheaderAccess CodeHeaderPayload在負(fù)載中要區(qū)分語(yǔ)音（同步）字段和數(shù)據(jù)（異步）字段：ACL分組僅包含數(shù)據(jù)字段，包含3部分：負(fù)載頭、負(fù)載體和CRC校驗(yàn)碼（AUX1例外）SCO分組包含語(yǔ)音字段，語(yǔ)音字段長(zhǎng)度固定為240比特第29頁(yè)/共36頁(yè)0000000100100011NULLPOLLFHSDM101000101011001100111HV1HV1HV2HV3DV10001001101010111100110111101111typeACL linkSCO linkNULLPOLLFHSDM1DH1DM3DH3DM5DH

12、5AUX1分組類型（1）在16種分組中，有4種是公共的，另外12種根據(jù)SCO和ACL不同鏈路而不同。公共分組NULL分組：僅包含 CAC（信道接入碼）和分組頭，沒(méi)有負(fù)載。NULL分組將鏈路信息返回給發(fā)送端。NULL分組無(wú)需確認(rèn)。POLL分組：主設(shè)備輪詢一個(gè)從設(shè)備，POLL分組沒(méi)有負(fù)載字段，需要接收端的確認(rèn)。FHS分組：是一種特別的控制分組，他宣告發(fā)端的設(shè)備地址和時(shí)鐘信息，以實(shí)現(xiàn)跳頻同步。FHS的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，限于篇幅不作介紹。DM1分組：該分組僅攜帶數(shù)據(jù)信息，負(fù)載包含18個(gè)信息字節(jié)和16比特的CRC校驗(yàn)碼，然后用速率為23的FEC保護(hù)（即每10個(gè)信息比特附加5個(gè)校驗(yàn)比特）。NullPollFH

13、SDM1第30頁(yè)/共36頁(yè)0000000100100011NULLPOLLFHSDM101000101011001100111HV1HV1HV2HV3DV10001001101010111100110111101111typeACL linkSCO linkNULLPOLLFHSDM1DH1DM3DH3DM5DH5AUX1分組類型（2）Sco分組在sco鏈路上傳送，不采用CRC校驗(yàn)和重傳機(jī)制，通常用于傳送64Kbps的語(yǔ)音信號(hào)。HV1分組：HV代表High quality Voice，每二個(gè)時(shí)隙HV1分組必須發(fā)送一次HV2分組：HV2分組攜帶20個(gè)字節(jié)的信息，采用速率為23的FEC。每四個(gè)時(shí)隙

14、HV2分組必須發(fā)送一次HV3分組：HV3分組攜帶30個(gè)字節(jié)的信息，沒(méi)有采用FEC。每六個(gè)時(shí)隙HV3分組必須發(fā)送一次。DV分組：DV分組是數(shù)據(jù)和語(yǔ)音的混合，負(fù)載由80比特的語(yǔ)音字段和最多150比特的數(shù)據(jù)字段組成。語(yǔ)音處理和數(shù)據(jù)處理是獨(dú)立的。HV1HV2HV3DV72 bits54 bits240 bitsAccess CodeHeaderPayload語(yǔ)音（80bit）1/3FEC第31頁(yè)/共36頁(yè)0000000100100011NULLPOLLFHSDM101000101011001100111HV1HV1HV2HV3DV10001001101010111100110111101111type

15、ACL linkSCO linkNULLPOLLFHSDM1DH1DM3DH3DM5DH5AUX1分組類型（3）ACL分組在acl鏈路上傳送，可以用來(lái)傳送控制信息和數(shù)據(jù)信息。DH1分組：與DM1分組類似，但是負(fù)載數(shù)據(jù)不經(jīng)過(guò)FEC (Forward Error Correction：前向糾錯(cuò)) DM3分組：可以占用3個(gè)時(shí)隙，負(fù)載可包含123個(gè)信息字節(jié)加16比特的CRC校驗(yàn)碼加2/3FECDH3分組：與DM3類似，但負(fù)載不采用FEC。DH3可以攜帶185字節(jié)的信息加16比特的CRC校驗(yàn)碼。DM5分組：可以占用5個(gè)時(shí)隙，負(fù)載可包含226個(gè)信息字節(jié)加16比特的CRC校驗(yàn)碼加2/3FEC。DH5分組；與

16、DM5類似，但負(fù)載不采用FEC。DH5可以攜帶341字節(jié)的信息加16比特的CRC校驗(yàn)碼。AUX1分組：可以攜帶30個(gè)信息字節(jié),無(wú)CRC和FEC編碼。DM1DM3DM5DH1DH3DH5第32頁(yè)/共36頁(yè)DM1DH1DM3DH3DM5DH5108.8172.8258.1390.4286.7433.9108.8172.8387.2585.6477.8723.2108.8172.854.486.436.357.6typesymmetricasymmetricACL連接中數(shù)據(jù)傳送數(shù)率 (kb/s)第33頁(yè)/共36頁(yè) 藍(lán)牙基帶糾錯(cuò)機(jī)制藍(lán)牙基帶糾錯(cuò)機(jī)制 FEC支持： 1/3 rate，被用于分組首部、HV1分組中的語(yǔ)音字段 2/3 rate(是一個(gè)（15，10）的漢明碼），被用于所有的DM分組、DV分