藍(lán)牙技術(shù)在家庭網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

1、綜合畢業(yè)實踐任務(wù)書2006-2007 學(xué)年信息與通信工程系通信工程專業(yè)綜合畢業(yè)實踐題目： 藍(lán)牙技術(shù)在家庭網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 學(xué)生姓名： 班級：學(xué)號： 起迄日期： 年11 月-2007年5月 實踐地點： 指導(dǎo)教師： 顧問教師： 教研室主任： 系 主 任： 發(fā)任務(wù)書日期： 2006年11 月 1 日摘 要藍(lán)牙技術(shù)是一種短距離的無線連接技術(shù)，是未來家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要組成部分。在分析藍(lán)牙技術(shù)的基礎(chǔ)上，探討藍(lán)牙技術(shù)在家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用。藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用在家庭網(wǎng)絡(luò)中，具有高可靠性、低復(fù)雜度、低功耗、低成本的優(yōu)點，但仍然有一些問題需要解決，如相鄰設(shè)備之間為防止信息誤傳和被截取，必須要用戶提前設(shè)置對應(yīng)頻段；藍(lán)牙芯片的

2、價格較高；藍(lán)牙模塊較難生產(chǎn)等。但相信，隨著藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的出現(xiàn)，家庭網(wǎng)絡(luò)能化的進(jìn)一步普及，這些問題將逐漸被解決，而藍(lán)牙家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也將給未來的家庭生活帶來巨大的革命。 關(guān)鍵詞：藍(lán)牙技術(shù) 家庭網(wǎng)絡(luò) 跳頻技術(shù) 微微網(wǎng)The abstract blue tooth technology will be one kind of short distance wireless connection technology, the intelligence lives at home the system is the entire future intelligence plot syste

3、m important constituent. In analyzes the blue tooth technology in the foundation, discusses the blue tooth technology to live at home in the system application in the intelligence. The blue tooth technology application lives at home in the intelligence, has redundant reliable, the low complexity, th

4、e low power loss, the low cost merit, but still had some questions to need to solve, if between the neighboring equipment for prevented the information false report and is intercepted, had to want the user to establish the corresponding frequency band ahead of time; The blue tooth chip price is high

5、; The blue tooth module is difficult to produce and so on. But believed that, along with the blue tooth network electrical appliances product and the network equipment appearance, lives at home the intellectualized further popularization, these questions gradually are solved, but the blue tooth inte

6、lligence will live at home the system also to give the future the family life to bring the huge revolution. Key word: The blue tooth technology Piconet intelligence lives at home the system目 錄前言 1.1 藍(lán)牙技術(shù)簡介 1.2 藍(lán)牙中的關(guān)鍵技術(shù) 1.2.1 跳頻技術(shù) 1.2.2 糾錯技術(shù)1.3 邏輯信道 1.3.1藍(lán)牙編址 1.3.2藍(lán)牙數(shù)據(jù)包 1.4 微微網(wǎng)1.5 安全措施1.6 藍(lán)牙技術(shù)的特點第二章

7、藍(lán)牙技術(shù)在家庭網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用 2.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)2.2 軟件設(shè)計2.3 藍(lán)牙技術(shù)的具體應(yīng)用2.4 藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展中存在問題第三章 智能化家庭網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀小結(jié)16致謝17參考文獻(xiàn)18 前 言數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化在飛速的發(fā)展，伴隨著這股熱潮，智能化也在不斷的涌入世界的每一個角落，已經(jīng)在歷史的齒輪上勢不可擋的發(fā)展，其蹤跡遍及各種行業(yè)，各種領(lǐng)域，隨之應(yīng)運而生的智能化的家庭網(wǎng)絡(luò)也在掀起一股熱潮！這不僅是科技發(fā)展的必然結(jié)果，也是人們生產(chǎn)生活的需要。 但是現(xiàn)代家庭中，各種弱電線纜很多，如寬帶網(wǎng)絡(luò)線路有線電視線路/電話線/防盜線路等等，在生活造成線路多而密的煩惱，因此，我們需要有一種可以減少或者消除這種煩惱的方法。

8、藍(lán)牙技術(shù)的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)家庭布線方式的不規(guī)范和維護等問題，使智能化的家庭網(wǎng)絡(luò)成為可能。 目前，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要可分為IrDA紅外線技術(shù)、IEEE802.11b協(xié)議技術(shù)、Home RF協(xié)議和藍(lán)牙技術(shù)紅外IrDA技術(shù)雖然實現(xiàn)成本很低，但必須直線視距連接，限制太大，并不適合我們通常意義上的家庭網(wǎng)絡(luò)；802.11b的傳輸速率高、連接設(shè)備多，但其射頻和基帶協(xié)議更復(fù)雜，實現(xiàn)成本高，難以進(jìn)入平民家庭，其功耗大、抗干擾性和安全性也不及藍(lán)牙。Home RF抗干擾性和安全性也不及藍(lán)牙且其無法用芯片或模塊實現(xiàn)，成本比藍(lán)牙高藍(lán)牙技術(shù)屬于IEEE802.15協(xié)議，作為一種低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的技術(shù)，非常適合于家

9、庭自動化、安全保障系統(tǒng)及進(jìn)行低數(shù)據(jù)率傳輸?shù)牡统杀驹O(shè)備之間，藍(lán)牙技術(shù)是很符合信息家電發(fā)展的優(yōu)選技術(shù)，很適合家居智能化的要求，必將在未來的智能家居中獲得廣泛應(yīng)用。第 一 章 藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展 1.1 藍(lán)牙簡介藍(lán)牙技術(shù)是Ericsson移動通信公司在1994年開始啟動的，其目的是實現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸速率1Mb/s（有效傳輸速率為721kb/s）、最大傳輸距離為10m的無線通信。“藍(lán)牙（Bluetooth）是一個開放性的、短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術(shù)規(guī)范。它可以在較小的范圍內(nèi)，通過無線連接的方式、安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，使得近距離內(nèi)各種通信設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無縫資源共

10、享，也可以實現(xiàn)在各種數(shù)字設(shè)備之間的語音和數(shù)據(jù)通信。由于藍(lán)牙技術(shù)可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中，因此，特別選用于小型的移動通信設(shè)備，使設(shè)備去掉了連接電纜的不便，通過無線建立通信。藍(lán)牙技術(shù)工作在全球通用的2.4GHz ISM頻段。從理論上講，以2.4GHz ISM頻段運行的技術(shù)能使用距30m以內(nèi)的設(shè)備互相連接，但實際上很難達(dá)到?，F(xiàn)階段，藍(lán)牙的發(fā)射范圍可達(dá)10m，可以同時實現(xiàn)8臺設(shè)備的相互聯(lián)通。當(dāng)檢測到距離小于10m時，接收設(shè)備可動態(tài)地調(diào)節(jié)功能；當(dāng)業(yè)務(wù)量減小或停止時，藍(lán)牙設(shè)備即可進(jìn)入低功耗工作模式。1.2 藍(lán)牙中的關(guān)鍵技術(shù)1.2.1 跳頻技術(shù)藍(lán)牙工作的頻段是全球通用的2.4GHz ISM頻段。

11、該頻段對所有無線電系統(tǒng)都開放，因此，藍(lán)牙在使用過程中經(jīng)常會遇到不可預(yù)測的干擾源，例如手機、無繩電話、微波爐等。這使得藍(lán)牙系統(tǒng)的傳送錯誤率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實際應(yīng)用水平，為此，采用跳頻技術(shù)是避免干擾的一項有效措施。所謂跳頻技術(shù)，就是將整個頻帶分成若干跳頻信道（Hop Channel）。在一次連接中，藍(lán)牙芯片所控制的收發(fā)器按照一定的碼序列，不斷地從一個信道跳轉(zhuǎn)到另一個信道；而接收方也是按照相同的跳轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行通信。這實際上屬于一種硬件加密手段，除非第三方掌握了接收雙方的切換信道干什么，否則，從理論上計野外法完整獲得信息的，而干擾源也是不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾的。跳頻的瞬時帶寬很窄，但通過擴展頻譜技術(shù)，可以使

12、這個窄帶寬被成倍地擴展成寬頻帶，使被干擾的可能性變得很小，由此就可以保證傳送的完整性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1.2.2 糾錯技術(shù)在藍(lán)牙技術(shù)中使用了三種糾錯方案：1/3比例前向糾錯碼（1/3FEC）、2/3比例前向糾錯碼（2/3FEC）和用于數(shù)據(jù)的自動請求重發(fā)（ARQ）方式。1/3比例前向糾錯碼是一種較簡單的糾錯碼方式，屬于重復(fù)碼，實現(xiàn)時對每位信息重復(fù)三次。2/3比例前向糾錯碼是一種（15，10）精簡的漢明碼表示方法，用于部分分組。使用ARQ方式，在一個時隙中傳送的數(shù)據(jù)必須在下一個時隙得到確認(rèn)（或超時）信息。只有數(shù)據(jù)在接收端通過了報頭錯誤檢測和循環(huán)冗余檢測，被認(rèn)為無錯后，才向發(fā)送端反回確認(rèn)信息；否則，返

13、回一個錯誤信息。1.3 邏輯信道藍(lán)牙有五種邏輯信道，他們可以用來傳輸不同類型的信息。LC（控制信道）和LM（鏈路管理）信道用于鏈路層，而UA、UI和US信道則用于攜帶異步、類異步和同步用戶信息。 1.3.1藍(lán)牙編址 藍(lán)牙有4種基本類型的設(shè)備地址：BD_ADDR48位長的藍(lán)牙設(shè)備地址（IEEE802標(biāo)準(zhǔn)）。該地址劃分為LAP（24位地址低端部分）、UAP（8位地址高端部分）和NAP（16位無意義地址部分）。AM_ADDR3位長的活動成員地址。所有的0信息AM_ADDR都用于廣播消息。PM_ADDR8位長的成員地址，分配給處于暫停狀態(tài)的從單元使用。AR_ADDR訪問請求地址（access requ

14、est address）被暫停狀態(tài)的從單元用來確定訪問窗口內(nèi)從單元主單元半時隙，通過它發(fā)送訪問消息。24816LAPUAPNAP1.3.2 藍(lán)牙數(shù)據(jù)包微微網(wǎng)信道內(nèi)的數(shù)據(jù)都是通過數(shù)據(jù)包傳輸?shù)?。通常的?shù)據(jù)包格式如下所示標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙數(shù)據(jù)包ACCESS CODE 72HEADER 54PAYLOAD 0-2745* 單位：位訪問碼（Access code）用于時序同步、偏移補償、尋呼和查詢。訪問碼分為三類：信道訪問碼CAC（Channel Access Code）、設(shè)備訪問碼DAC（Device Access Code）和查詢訪問碼IAC（Inquiry Access Code）。信道訪問碼標(biāo)識微微網(wǎng)（

15、對微微網(wǎng)唯一），而DAC則用于尋呼及其響應(yīng)。IAC用于查詢。數(shù)據(jù)包報頭包含了數(shù)據(jù)包確認(rèn)、亂序數(shù)據(jù)包重排的數(shù)據(jù)包編號、流控、從單元地址和報頭錯誤檢查等信息。數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)部分（payload）可以包含語音字段、數(shù)據(jù)字段或者兩者皆有。數(shù)據(jù)包可以占據(jù)一個以上的時隙（多時隙數(shù)據(jù)包），而且可以在下一個時隙中持續(xù)傳輸。數(shù)據(jù)部分還可以攜帶一個16位長的CRC碼用于數(shù)據(jù)錯誤檢測和錯誤糾正。SCO數(shù)據(jù)包則不包括CRC。有5種普通類型數(shù)據(jù)包、4種SCO數(shù)據(jù)包和7種ACL數(shù)據(jù)包。其簡要說明請見下表。藍(lán)牙數(shù)據(jù)包類型類型名稱說明CommonID攜帶設(shè)備訪問碼（DAC）或者查詢訪問碼（IAC）。占據(jù)一個時隙。CommonN

16、ULLNULL數(shù)據(jù)包沒有數(shù)據(jù)，用于獲得鏈路信息和流控。占據(jù)一個時隙，無確認(rèn)。CommonPOLL無數(shù)據(jù)和確認(rèn)。主單元用它檢查從單元是否啟動。占據(jù)一個時隙。CommonFHS表明藍(lán)牙設(shè)備地址和發(fā)送方時鐘的特殊控制數(shù)據(jù)包。用于尋呼主單元響應(yīng)、查詢響應(yīng)和跳頻同步。占據(jù)一個時隙。2/3 FEC編碼。CommonDM1支持任何鏈路中的控制消息。還可以攜帶規(guī)則用戶數(shù)據(jù)，占據(jù)一個時隙。SCOHV1攜帶10個信息字節(jié)。通常用作語音傳輸。1/3 FEC編碼。占據(jù)一個時隙。SCOHV2攜帶20個消息字節(jié)。通常用作語音傳輸。2/3 FEC編碼。占據(jù)一個時隙。SCOHV3攜帶30個信息字節(jié)。通常用作語音傳輸。無FEC

17、編碼。占據(jù)一個時隙。SCODV數(shù)據(jù)-語音組合數(shù)據(jù)包。語音字段沒有FEC保護。數(shù)據(jù)字段采用2.3 FEC編碼。語音字段從不重傳，數(shù)據(jù)字段可以重傳。ACLDM1攜帶18個消息字節(jié)。2/3 FEC編碼。占據(jù)一個時隙。ACLDH1攜帶28個信息字節(jié)。無FEC編碼。占據(jù)一個時隙。ACLDM3攜帶123個信息字節(jié)。2/3 FEC編碼。占據(jù)3個時隙。ACLDH3攜帶185個信息字節(jié)。無FEC編碼。占據(jù)3個時隙。ACLDM5攜帶226個信息字節(jié)。2/3 FEC編碼。占據(jù)5個時隙。ACLDH5攜帶341個信息字節(jié)。無FEC編碼。占據(jù)5個時隙。ACLAUX1攜帶30個信息字節(jié)。類似DH1但沒有CRC代碼。占據(jù)1個

18、時隙。1.4 微微網(wǎng)藍(lán)牙支持點對點和點對多點的通信，其最基本的網(wǎng)絡(luò)組成是微微網(wǎng)。微微網(wǎng)是通過藍(lán)牙技術(shù)連接起來的一種微型網(wǎng)絡(luò)，由一個主設(shè)備（Master）和若干個從設(shè)備（Slave）組成，且從設(shè)備最多為7臺。主設(shè)備負(fù)責(zé)通信協(xié)議的動作，而從設(shè)備則受控于主設(shè)備。一個微微網(wǎng)可以是2臺相連的設(shè)備，也可以是8臺連在一起的設(shè)備，所有設(shè)備單元均采用同一跳頻序列。主從設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。 藍(lán)牙給每個微微網(wǎng)都提供了特定的跳轉(zhuǎn)模式，因此，它允許大量的微微網(wǎng)同時存在。同一區(qū)域內(nèi)，多個微微網(wǎng)互聯(lián)形成了分散網(wǎng)。不同的微微網(wǎng)信道有不同的主單元，因而存在不同的跳轉(zhuǎn)模式。1.5 安全性藍(lán)牙技術(shù)的無線傳輸特性使它非常容易受

19、到攻擊，因此，安全機制在藍(lán)牙技術(shù)中顯得尤為重要。雖然藍(lán)牙系統(tǒng)所采用的跳頻技術(shù)已經(jīng)提供了一定的安全保障，但藍(lán)牙技術(shù)仍然需要在應(yīng)用層和鏈路層上提供安全措施。該措施將用于對等環(huán)境，即藍(lán)牙系統(tǒng)每個單元中設(shè)備的匹配和加密規(guī)則都將以同樣的方法實現(xiàn)。在鏈路層，藍(lán)牙的使用四個參數(shù)來保證系統(tǒng)的安全性：每個用戶唯一的48位地址、用戶的128位驗證密鑰、用戶的8128位加密密鑰、設(shè)備產(chǎn)生的一個128位隨機數(shù)RAND。藍(lán)牙的低層安全是通過基帶和鏈路管理中的鑒權(quán)、匹配和加密完成的。鑒權(quán)基于“競爭-應(yīng)答”算法，是藍(lán)牙系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，它允許用戶為個人的藍(lán)牙設(shè)備建立一個信任域。校驗器發(fā)送一個LMP-au-rand PDU分

20、組給請求者，該PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）分組含有一個隨機數(shù)。請求者根據(jù)獲取的分組計算出應(yīng)答值，然后將應(yīng)發(fā)回給校驗器，驗證應(yīng)答值是否正確。當(dāng)兩臺設(shè)備無共用鏈接字時，則基于個人識別碼PIN和隨機數(shù)創(chuàng)建初始化字Kinit，這一過程為匹配。Kinit字在校驗器向請求者發(fā)出LMP-in-rand時創(chuàng)建，然后進(jìn)行鑒權(quán)，共計算過程基于Kinit字，而不是鏈接字。通過鑒權(quán)后，鏈接字即被創(chuàng)建。加密被用來保護連接中的個人信息，密鑰由程序的高層來管理。網(wǎng)絡(luò)傳送協(xié)議和應(yīng)用程序，可以為用戶提供一個較強的安全機制，需要注意的是，加密字節(jié)全不同于鑒權(quán)字。鑒權(quán)字具有靜態(tài)性，而一旦建立加密字，就由運行在藍(lán)牙設(shè)備上的具體應(yīng)用，來決定

21、什么時候和是否需要修改加密字。 藍(lán)牙技術(shù)作為一種新的技術(shù)的面試，解決傳統(tǒng)技術(shù)的布線問題，使得不必要出現(xiàn)一些的問題。1.6 藍(lán)牙技術(shù)的特點（1） 將設(shè)備無線互聯(lián)組成小型PAN，并可為其提供接入數(shù)據(jù)網(wǎng)的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)與Internet互聯(lián)。（2） 工作于2.4GHZ的ISN頻段，無需申請頻率許可證。（3） 采用1600hop/s的快速調(diào)頻技術(shù)，提供了一定程度的物理層安全保證。（4） 采用正向糾錯編碼（FEC）技術(shù)降低了誤碼率，保證通信質(zhì)量。（5） 采用FM調(diào)制方式，設(shè)備簡單。（6） 支持點到多點通信，具有自動查詢設(shè)備及服務(wù)類型的功能。（7） 協(xié)議體系完備，充分支持現(xiàn)有高層協(xié)議，具有多種工作模式。第

22、 二 章 藍(lán)牙技術(shù)在家庭網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用2.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu) 基于藍(lán)牙技術(shù)的智能家居系統(tǒng)，其硬件組成主要包括藍(lán)牙模塊、MCU、傳感器網(wǎng)絡(luò)和家庭計算機，總體構(gòu)成如圖1所示從機由藍(lán)牙模塊、MCU、傳感器組以及外部RAM等組成考慮到電話普及率高以及不同家庭的需要，系統(tǒng)可以通過電話線或互聯(lián)網(wǎng)與外界連接其中與互聯(lián)網(wǎng)連接可以通過嵌入式Modem直接連接，也可以通過家庭計算機與互聯(lián)網(wǎng)連接，后者可以由家庭計算機保存數(shù)據(jù)以及進(jìn)行傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合處理圖1主機框圖中所示的藍(lán)牙模塊主要用于與控制中心交換數(shù)據(jù)和管理藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)鏈路；緊急開關(guān)供主人在室內(nèi)遇到緊急情況時使用；存儲器用于存儲各種數(shù)據(jù)從機組組成藍(lán)牙傳感網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)采集

23、和家庭安防監(jiān)控靈活方便，擺脫了布線系統(tǒng)的束縛用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)或電話控制家里電器的運作并獲得其運作信息。2.2軟件設(shè)計 為了避免同頻干擾的問題，系統(tǒng)采用時分TDMA（Time Division Multiple Access）復(fù)用技術(shù)，把系統(tǒng)主機與任意一臺從機之間的通信采用時分的方式分開，主機通過掃描的方式與各從機進(jìn)行點對點通信。 （1）無線通信數(shù)據(jù)幀格式 無線通信協(xié)議的首要任務(wù)就是能夠識別噪聲和有效數(shù)據(jù)本系統(tǒng)的通信方式主要是藍(lán)牙模塊之間的無線通信和主機與PC機之間的串行通信格式圖2所示是系統(tǒng)的無線通信數(shù)據(jù)格式其中圖1是主機發(fā)送命令時的數(shù)據(jù)幀格式通常連接傳感器的從機處于“待命”狀態(tài)，當(dāng)接收到引

24、導(dǎo)字時，各從機都準(zhǔn)備分析地址信息，若接收的地址信息與本機地址相符，則執(zhí)行命令字，否則繼續(xù)待命在系統(tǒng)調(diào)試中發(fā)現(xiàn)0xFF后跟0XAA在噪聲中出現(xiàn)的概率很小,所以，我們在傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)包前加“0xFF0xAA”的引導(dǎo)字接收協(xié)議約定只接收以0xFF后跟0xAA開始的數(shù)據(jù)包圖2是主接收“三表”數(shù)據(jù)時的數(shù)據(jù)幀格式需要抄表時，主機向從機發(fā)出“數(shù)據(jù)傳輸”命令和相應(yīng)地址，從機受命后上傳實時數(shù)據(jù)和本機地址，主機經(jīng)校驗后，若收到的上傳地址與下傳地址相符，則本次訪問成功，所傳數(shù)據(jù)有效并加以保存數(shù)據(jù)包字節(jié)包括數(shù)據(jù)包的類型和長度圖3是主機接收告警信息時的數(shù)據(jù)幀格式告警信息可以由控制中心通過公用電話網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)向設(shè)定的對象報

25、警，并保存本次報警類型和地址圖4和圖5分別是藍(lán)牙通信中主機控制器接口HCI的兩種數(shù)據(jù)包的格式。 （2）軟件結(jié)構(gòu) 圖3所示為主機主程序流程圖主機不僅負(fù)責(zé)各種不同類型子網(wǎng)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，而且還要完成家居智能控制和互聯(lián)網(wǎng)接入功能它通過多種途徑（互聯(lián)網(wǎng)、有線電話、手機等）從多樣的外部網(wǎng)絡(luò)接收通信信號，實現(xiàn)遠(yuǎn)程信息交互。圖4為從機藍(lán)牙數(shù)據(jù)處理程序流程圖初始化階段，模塊先發(fā)送HCI命令，實現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備的復(fù)位、啟動、地址查詢、自動巡檢和跳頻算法等初始化操作，與主機建立藍(lán)牙物理鏈路和L2CAP鏈路藍(lán)牙設(shè)備之間的無線數(shù)據(jù)通信通過HCI分組來實現(xiàn)初始化程序還要通過MCU對藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送命令分組MCU每發(fā)送一個HCI命

26、令分組后，都要接收從藍(lán)牙設(shè)備返回的事件分組、判斷命令、分析命令執(zhí)行情況，直到完成初始化操作。圖5所示是藍(lán)牙ACL(Asynchronous Connection-less Link，異步非連接鏈路)通信流程圖復(fù)位操作后使藍(lán)牙主控制器HCI、鏈路管理器和射頻部分復(fù)位；讀數(shù)據(jù)操作是讀取發(fā)往HCI數(shù)據(jù)分組的最大長度和允許的數(shù)量；由定時控制確定對藍(lán)牙設(shè)備是否周期性尋呼掃描其他藍(lán)牙設(shè)備或查詢請求；數(shù)據(jù)流量控制實現(xiàn)開啟/關(guān)閉主機MCU到HCI方向的流量控制。 （3）數(shù)據(jù)包處理程序 由于傳感網(wǎng)絡(luò)中除數(shù)字(開關(guān))量傳感器外，還有模擬量傳感器，所以，數(shù)據(jù)在傳送之前需要進(jìn)行相應(yīng)處理需要將主要數(shù)據(jù)分割成一定格式的數(shù)

27、據(jù),并增加諸如糾錯等一些額外的信息(開銷比特)，這個過程叫打包解包是將有效的數(shù)據(jù)從噪聲和隨機數(shù)據(jù)中區(qū)別出來的過程解包程序的好壞直接影響到系統(tǒng)識別有效數(shù)據(jù)的能力解包程序應(yīng)能有效地辨別正確數(shù)據(jù)，降低誤碼率，提高系統(tǒng)通信速率。數(shù)據(jù)發(fā)送、接收程序流程圖如圖6（4）數(shù)據(jù)融合處理 由于本系統(tǒng)監(jiān)控中心通過藍(lán)牙模塊與無線傳感網(wǎng)絡(luò)相連接，需要處理的數(shù)據(jù)有上傳的抄表數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)和下傳的控制命令。為了提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，降低誤報率，本系統(tǒng)對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)融合處理。 對“三表”數(shù)據(jù)，各單傳感器通過信號處理電路后，由MCU先對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后將處理結(jié)果送到控制中心存儲，由家庭計算機進(jìn)行融合運算由于數(shù)據(jù)較

28、為簡單，因而采用傳統(tǒng)的“近鄰法(NN)”進(jìn)行處理當(dāng)從機發(fā)現(xiàn)所測數(shù)據(jù)出現(xiàn)急劇變化時，則向主機發(fā)出提示信息，表明可能出現(xiàn)了漏電、漏水或煤氣泄漏等現(xiàn)象，由主機“判決”并向主人發(fā)出提示信息。 對安全防衛(wèi)性傳感器(如人體熱釋電傳感器、紅外傳感器、門磁開關(guān)以及煤氣、煙霧傳感器等)所得數(shù)據(jù)，則由從機采用“門限法(GT)”進(jìn)行融合預(yù)處理，然后由主機進(jìn)行決策級融合處理，若判定為告警數(shù)據(jù)，則通過有線電話(也可通過移動電話)或互聯(lián)網(wǎng)向所設(shè)定對象發(fā)出報警信息。2.3藍(lán)牙技術(shù)的具體應(yīng)用正是由于藍(lán)牙技術(shù)的低成本、低功耗、高速率、高可靠性和兼容性等特點，使得基于藍(lán)牙技術(shù)的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能為人們所接受。（1）家庭環(huán)境控制家庭網(wǎng)

29、絡(luò)的一個重要功能就是對居住環(huán)境的控制，即自動或遠(yuǎn)程控制家庭的溫度、濕度、光照、空氣質(zhì)量和熱水器等。如今，環(huán)境問題已經(jīng)成為一個直接關(guān)系到人們身體健康，乃至生命安全的至關(guān)重要的問題，家庭環(huán)境也不容忽視。家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以改善人們的生存條件，也可以提高家庭的生活質(zhì)量。（2）能源監(jiān)視與管理主要是指家庭中的水、電、燃?xì)夂凸┡亩〞r開關(guān)等?？梢宰詣雨P(guān)燈和關(guān)閉電器，節(jié)省開支；家中沒有人時，可以調(diào)節(jié)供暖的溫度；在電費較低的時段開啟電器。（3）家庭流量計費目前，大多數(shù)遠(yuǎn)傳計量系統(tǒng)采用如下方式：在各個房間內(nèi)的遠(yuǎn)傳表，通過專用的布線系統(tǒng)連接至各個節(jié)點流量控制器，再匯總到物業(yè)管理中心進(jìn)行上位管理。在家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中如果

30、采用了藍(lán)牙技術(shù)，就會出現(xiàn)新的三表遠(yuǎn)傳流量計費系統(tǒng)的局面。通過在支持藍(lán)牙的微芯片中置入相應(yīng)程序，并置入流量表中，可以去掉流量表與節(jié)點控制器之間的連線，使每個計量末端采用無線方式，降低系統(tǒng)由于線路損壞而帶來的系統(tǒng)故障，提高了系統(tǒng)的可靠性。（4）安防系統(tǒng)家庭網(wǎng)絡(luò)的基本目標(biāo)為人們提供一個舒適、安全、方便和高效率的生活環(huán)境。這就需要一個安全的家庭體系，其中既包括人身和家庭財產(chǎn)的安全，也包括家庭設(shè)備的安全。為了實現(xiàn)這種安全體系，需要配備相關(guān)的防衛(wèi)措施，例如電子門禁、對講系統(tǒng)、電子防盜系統(tǒng)、玻璃破檢測報警系統(tǒng)、室內(nèi)跑水檢測與報警系統(tǒng)、室內(nèi)有毒/害氣體的檢測等。報警控制器連接至社警鈴、報警指示燈、電話、若報警

31、，可按預(yù)先設(shè)置的若干個電話號碼，自動拔通進(jìn)行報警，并報出家中具體是哪個系統(tǒng)報警了。但是要實現(xiàn)上述功能需要藍(lán)牙技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)連接來實現(xiàn)智能住宅從使用的角度來看是由三個使用網(wǎng)絡(luò)組成一即家庭網(wǎng)絡(luò)（HOMENET）、小區(qū)管理網(wǎng)絡(luò)（INTRANET）、國際互連網(wǎng)絡(luò)（INTERNET）。通過對這三個網(wǎng)絡(luò)的充分應(yīng)用，才使網(wǎng)絡(luò)走入家庭，貼近生活，才能體現(xiàn)出正真意義上的智能住宅。而家庭中的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正是在這種強烈的需求愿望驅(qū)使下產(chǎn)生的，它屬于家庭網(wǎng)絡(luò)范疇，正是有了它，才使人們覺得網(wǎng)絡(luò)就在身邊，無處不在，才使人們在工作中、學(xué)習(xí)中、生活中能充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和優(yōu)勢，高效、便捷、安全的生活。家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將家庭中各種與信息

32、相關(guān)的通訊設(shè)備、家用電器和家庭保安裝置，通過家庭總線技術(shù)連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上進(jìn)行集中的或異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。這些功能都是通過家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的家庭網(wǎng)絡(luò)控制器未實現(xiàn)的，家庭網(wǎng)絡(luò)控制器具有家庭總線系統(tǒng)、通過家庭總線系統(tǒng)提供各種服務(wù)功能、并和住宅以外的外部世界相通連?？梢赃@樣說，家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是智能住宅的核心。由此可見，家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在智能住宅中的重要地位。家庭網(wǎng)絡(luò)控制器功能：通過總線與各種類型的模塊相連接，通過電話線路。計算機互聯(lián)網(wǎng)、CATV線路與外部相連接。通過利用個人電腦或網(wǎng)絡(luò)電視，主用戶設(shè)置控制命令（開關(guān)控制、時間表控制或聯(lián)動控制）。根

33、據(jù)設(shè)置在內(nèi)部的時鐘功能，和內(nèi)部的軟件程序，執(zhí)行控制命令，并向單元控制模塊傳達(dá)命令，對聯(lián)接的各種家電進(jìn)行控制。家庭通訊網(wǎng)主機：家庭通訊網(wǎng)主機實質(zhì)就是現(xiàn)在的Internet機頂盒也叫網(wǎng)絡(luò)電視，主要完成Internet、電腦、電視功能的融合，并且完成與小區(qū)管理中心的互連。家庭通信網(wǎng)絡(luò)單元由電話通信模塊、計算機互聯(lián)網(wǎng)模塊、CATV模塊組成，有些還具有藍(lán)牙技術(shù)的接口，以利于將來藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備進(jìn)入家庭使用。在美國40的家庭擁有PC，網(wǎng)絡(luò)電視也達(dá)到同一普及率，這一部分約占網(wǎng)絡(luò)電視用戶的35。1998年約有25萬臺，在日本1998年也約有25萬臺。有人預(yù)計，2005年機頂盒的市場規(guī)模將達(dá)上億臺。因此機頂盒將是

34、計算機技術(shù)與家用電器結(jié)合的先導(dǎo)，是數(shù)字化技術(shù)的先鋒。家庭網(wǎng)絡(luò)的控制器。家庭網(wǎng)絡(luò)控制器主機是由中央處理器CPU、通信模塊組成。它的主要功能是：通過利用個人電腦或網(wǎng)絡(luò)電視，由用戶設(shè)置控制命令（開關(guān)控制、時間表控制或聯(lián)動控制）。根據(jù)設(shè)置在內(nèi)部的時鐘功能，執(zhí)行控制命令，并向單元控制模塊傳達(dá)命令，對聯(lián)接的各種家電進(jìn)行控制。家庭網(wǎng)絡(luò)遙控器的主要功能是： 使用者不需要使用個人電腦或網(wǎng)絡(luò)電視，而只需按動按鈕即可隨意進(jìn)行家電控制，還可選擇聲控方式，大大方便了老人和兒童的使用。家庭通信網(wǎng)絡(luò)的功能：電話線路計算機互聯(lián)網(wǎng) CATV線路2.4藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展中存在問題藍(lán)牙技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的發(fā)展?jié)摿薮?，同時也面臨巨大的

35、困難和技術(shù)難題。首先，由于藍(lán)牙技術(shù)使用的通訊頻段是2.45GHz ISM頻段，這一頻段對所有的無線電系統(tǒng)都是開放的，象IEEE802.11b和HomeRF（家庭網(wǎng)絡(luò)）這些無線通訊標(biāo)準(zhǔn)都使用同一頻段進(jìn)行通訊，因此使用其中的任何一個子頻段都有可能遇到不可預(yù)測的干擾源。盡管藍(lán)牙技術(shù)采用的跳頻擴展技術(shù)是避免干擾的一項有效措施，但干擾依然存在。實驗顯示，在無線LAN的信號開始傳輸后，藍(lán)牙的傳送速度降低了2成；同樣受到藍(lán)牙干擾，無線LAN的速度也會變慢，導(dǎo)致吞吐量明顯下降。在實用化方面，藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用程度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于IEEE802.11b，IEEE802.11b甚至開始使用在原本認(rèn)為屬于藍(lán)牙范圍的手機和其

36、他小型設(shè)備上，加上IEEE802.11b在傳輸距離和傳輸速度上的優(yōu)勢，IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)對藍(lán)牙的爭奪，將不僅在頻段資源上，更在應(yīng)用方面。 藍(lán)牙技術(shù)面臨的另外一個問題是標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性。因為有眾多的廠家在生產(chǎn)眾多的產(chǎn)品，而且藍(lán)牙又在不斷的更新協(xié)議，這些過多變化的協(xié)議和不同廠家的藍(lán)牙組件之間的互操作性都會影響藍(lán)牙的正常發(fā)展。藍(lán)牙產(chǎn)品的全面測試標(biāo)準(zhǔn)也制約了藍(lán)牙產(chǎn)品的推廣。對于通信產(chǎn)品來說，完成一致性測試、互連測試和性能測試是至關(guān)重要的，目前的藍(lán)牙測試標(biāo)準(zhǔn)對狀態(tài)轉(zhuǎn)移和數(shù)據(jù)輸出的覆蓋率都非常小，即便按這些標(biāo)準(zhǔn)完成了軟硬件的測試，也難以保證藍(lán)牙產(chǎn)品的正確性。因此除非藍(lán)牙芯片在一系列的應(yīng)用中實現(xiàn)了標(biāo)

37、準(zhǔn)化，否則對消費者不可能有強烈的吸引力。 藍(lán)牙技術(shù)面臨的第三個問題是價格問題。低成本和小型化是藍(lán)牙技術(shù)實現(xiàn)與普及的關(guān)鍵，藍(lán)牙芯片普及的瓶頸價格為5美元，制約藍(lán)牙產(chǎn)品推出的因素中，芯片價格是一個大問題。目前市面推出的藍(lán)牙芯片的最低價是8美元，它還需要收發(fā)模塊、藍(lán)牙協(xié)議和應(yīng)用程序，這無疑也要增加成本。因此，如果芯片價格不能降下來，就不可能大量生產(chǎn)藍(lán)牙芯片，而任何藍(lán)牙產(chǎn)品都離不開藍(lán)牙芯片，這就制約了藍(lán)牙產(chǎn)品的推出。 另外，藍(lán)牙芯片在模塊設(shè)計和制造工藝上也存在問題。藍(lán)牙模塊的生產(chǎn)存在兩個技術(shù)問題：一是決定模塊小型化的安裝技術(shù)；二是包含天線在內(nèi)的最佳設(shè)計。藍(lán)牙芯片越小越便于安裝，應(yīng)用范圍越廣，但是制造成

38、本會大幅增加，導(dǎo)致性能價格比不優(yōu)的問題。關(guān)于天線的設(shè)計與安裝也是個大問題。如果設(shè)備框體和內(nèi)部構(gòu)造不同，天線的特性將有巨大的變化。 盡管藍(lán)牙存在一些技術(shù)細(xì)節(jié)問題需要解決，不過隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，相信這些問題會很快得到解決。 第 三 章 智能化家庭網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國的家庭網(wǎng)絡(luò)發(fā)展受到多重阻礙，國外的家庭網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r如何呢 自從世界上第一幢智能建筑1984年在美國出現(xiàn)后，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟比較發(fā)達(dá)的國家先后提出了各種家庭網(wǎng)絡(luò)的方案。家庭網(wǎng)絡(luò)在美國、德國、新加坡、日本等國都有廣泛應(yīng)用。 1998年5月新加坡舉辦的“98亞洲家庭電器與電子消費品國際展覽會”上，通過在場內(nèi)模擬“未

39、來之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)。它的系統(tǒng)功能包括三表抄送功能、安防報警功能、可視對講功能、監(jiān)控中心功能、家電控制功能、有線電視接入、電話接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網(wǎng)接入和統(tǒng)軟件配置等。 這種“未來之家”家庭智能化系統(tǒng)，市場真正啟動尚需時日。目前在新加坡也有近30個社區(qū)(住宅小區(qū))近5000戶的家庭采用了“家庭智能化系統(tǒng)”，美國已有近四萬戶家庭安裝了這一類的“家庭智能化系統(tǒng)”，相信到了21世紀(jì)將會有更多的住宅安裝上這一類高科技智能化系統(tǒng)產(chǎn)品。目前美國有一種占據(jù)市場主流的產(chǎn)品X-10，銷售已超過1億個，設(shè)計戶型為單體別墅，應(yīng)用多為舊房改造，僅在美國便有超

40、過400萬個家庭在使用。但這些產(chǎn)品技術(shù)限制較多，并不適合在我國原樣照搬使用應(yīng)用。三星從今年春節(jié)后，開始在中、韓兩國同時推出其家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過機頂盒和網(wǎng)絡(luò)，將家居自動化控制、信息家電、安防設(shè)備以及娛樂和信息中心這四部分集成一個全面的，面向?qū)拵Щヂ?lián)網(wǎng)的家居控制網(wǎng)絡(luò)。 根據(jù)美國該行業(yè)之專業(yè)顧問公司PARKS的統(tǒng)計資料顯示：1995年，美國一個家庭要安裝家庭自動化設(shè)備的平均費用在7000至9000美元之間。1995年美國家庭已使用先進(jìn)家庭自動化設(shè)備的比率為0.33，看來市場真正啟動尚需時日。預(yù)計這五年內(nèi)，家庭自動化的市場年平均增長率為8。PARKS公司的資料亦顯示：到2004年，家庭網(wǎng)絡(luò)市場總額可達(dá)

41、57億美元。據(jù)國際專家預(yù)測，到2000年底國際家庭網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品銷售額可達(dá)24億美元。2004年可達(dá)148億美元。 由于家庭網(wǎng)絡(luò)的誘人前景和巨大市場，盡管國外市場真正啟動也尚需時日，但并未能阻止企業(yè)去爭食家庭網(wǎng)絡(luò)市場。雖然每家公司的策略各不相同，但它們都堅持同樣的信念：山那邊遍地是金。IBM公司的邁克爾。凱羅斯克說：“這是個不容IBM公司忽視的市場機會?！奔彝ゾW(wǎng)絡(luò)怎樣做到實用、易用、人性化，真正提高人們的生活品質(zhì)，才是家庭網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向 從2000年的首屆峰會到剛剛落幕的第四屆中國國際建筑智能化峰會，雖然中國房產(chǎn)智能化道路幾經(jīng)周折，但是這一進(jìn)程卻不可阻擋地前進(jìn)著?？萍嫉陌l(fā)展使人們堅定不移地追求更高

42、品質(zhì)的生活，家庭網(wǎng)絡(luò)作為高品質(zhì)信息生活的代表得到越來越多的矚目。 回想1999年、2000年北京的房地產(chǎn)廣告，“智能化”的誘人描述比比皆是。正值網(wǎng)絡(luò)和新經(jīng)濟的高峰，房地產(chǎn)業(yè)的就勢跟進(jìn)使“智能化”成為新建社區(qū)不可缺少的“賣點”，智能化住宅小區(qū)建設(shè)一時在全國形成高潮。但之后上海的統(tǒng)計顯示：智能化系統(tǒng)發(fā)揮作用的僅占20，運行不正常、尚可使用的占45，另有35的系統(tǒng)被廢棄，業(yè)主對室內(nèi)安防系統(tǒng)、自動抄送系統(tǒng)和停車場管理系統(tǒng)的投訴率一直居高不下。 正如網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟重回傳統(tǒng)一樣，第四屆中國國際建筑智能化峰會上，朝華數(shù)碼等一大批家庭網(wǎng)絡(luò)廠商們呼吁，家庭網(wǎng)絡(luò)必須回歸理性。雖然業(yè)界對于家庭網(wǎng)絡(luò)定義一直爭論不休，正如建筑智能化領(lǐng)域?qū)＜?、清華大學(xué)林賢光教授所言：目前為止，并沒有關(guān)于智能與不智能的確切的界限與概念。但是如果拋開業(yè)界的爭論，從消費者的角度來看，家庭網(wǎng)絡(luò)市場的需求已經(jīng)逐漸明朗：就是以實用為核心，力求實用、易用、人性化。 雖然科技飛速發(fā)展，信息技術(shù)日新月異，連CPU運算速度的提升都已經(jīng)突破了摩爾定律，但是如何將這些技術(shù)引入家庭網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品之中，如何打造出真正實用的家庭網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，這才是國際建筑智能化峰會每一位參與者最關(guān)注的問題。朝華數(shù)碼有關(guān)人士提出，如今家庭網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)界所