藍牙(BlueTooth)【高級教資】

1、無線個人網(wǎng)PAN 藍牙(BlueTooth),物聯(lián)網(wǎng)技術基礎之,1,專業(yè)傾力,內(nèi)容目錄,無線個人網(wǎng),無線個人網(wǎng) （WPAN） Wireless Personal Area Network IEEE 802.15 WPAN VS WLAN 覆蓋范圍更?。ù蠹s10m） 速率更低（大約1Mbps） 只支持ad hoc 拓撲結構 功耗低（大約1mW），成本小,美國電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)是一個國際性的電子技術與信息科學工程師的協(xié)會，是世界上最大的專業(yè)技術組織之一,內(nèi)容目錄,BlueTooth,概 述,距離短 （10 m） 功耗低 2.4 GHz （使用ISM頻段）Industrial Scie

2、ntific Medical 優(yōu)勢：世界范圍內(nèi)可用 劣勢：與IEEE 802.11b產(chǎn)品相互干擾 聲音和數(shù)據(jù)傳輸，總帶寬為1Mbps 成本低 低于US$5 / 藍牙芯片,概 述,數(shù)據(jù)和語音訪問點 實時語音和數(shù)據(jù)傳輸 電纜替代 免除雜亂不便的電纜連接 Ad hoc 網(wǎng)絡 在射頻范圍內(nèi)，藍牙設備之間可以互聯(lián),BlueTooth,歷 史,1994 年,1998 年,1999 年,目 前,Ericsson開始初始研究,Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba和Intel 成立了特別興趣小組，來開發(fā)藍牙標準,第一個規(guī)范頒布，被稱為IEEE 802.15 無線個人網(wǎng),超過1000家公司加

3、入到了SIG（special interest group)）,Harald Blaatand 在英語中翻譯為 “Bluetooth” A. D. 940-981 古代丹麥和挪威的國王，以統(tǒng)一了因宗教戰(zhàn)爭和領土爭議而分裂的挪威與丹麥而聞名于世 這個典故也是藍牙技術發(fā)起成員（Ericsson、IBM、Intel、Nokia和Toshiba）的靈感所在 希望通過“藍牙”來統(tǒng)一全球的WPAN標準,為什么稱為“BlueTooth”？,BlueTooth,電纜替代 Ad hoc個人網(wǎng)（例如，在會議室范圍內(nèi)連接多個用戶） 藍牙網(wǎng)關：使藍牙設備能夠接入數(shù)據(jù)和語音骨干網(wǎng)絡,應用場景,SQL Server 20

4、05,Socket 通訊,Symbian/S60,應用模式,文 件 傳 輸,Internet 橋,LAN 接 入,數(shù) 據(jù) 同 步,3 合 1 電 話,無線耳機 遠程設備的語音接口,藍牙網(wǎng)關,藍牙語音網(wǎng)關,BlueTooth,微微網(wǎng)（Piconets）,主要技術組網(wǎng)方式,Piconets,藍牙網(wǎng)絡的基本 模式 設備以ad hoc模 式連接的網(wǎng)絡稱 為Piconet,每一個Piconet有 一個主設備和多達 7個從設備相連 主設備控制通信過 程，在某一時刻一 個主設備只能和一 個從設備通信,在連接之前， 設備處于“待命 ”（standby） 模式，每隔 1.28s接收1次消 息,“暫停”設備不 計

5、入7個從設 備范疇，不發(fā) 送數(shù)據(jù)，但與 主設備同步,微微網(wǎng)結構圖,主要技術組網(wǎng)方式,分散網(wǎng)（Scatternet）,主要技術組網(wǎng)方式,Scatternet,一個藍牙設備可 以在一個Piconet 中為主設備，而 在另一個Piconet 中為從設備,允許多個 設備共享 同一區(qū)域 高效利用 帶寬,通過共享主設 備或者從設備 可以實現(xiàn)多個 Piconet互聯(lián)， 從而形成分散 網(wǎng),一個藍牙設備不 能同時在兩個 Piconet中作為主 設備,分散網(wǎng)結構圖,主要技術組網(wǎng)方式,Piconets,核心協(xié)議 射頻 基帶 鏈路管理協(xié)議(LMP) 邏輯鏈路控制和適應協(xié)議(L2CAP) 服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP),主要技

6、術協(xié)議結構,主要技術藍牙協(xié)議棧模型,鏈路管理（LMP）負責藍牙組件間連接的建立。通過連接的發(fā)起、交換、 核實，進行身份鑒權和加密等安全方面的任務；通過協(xié)商確定基帶數(shù)據(jù)分組 大小。 邏輯鏈路控制與適應協(xié)議（L2CAP）位于基帶協(xié)議層之上，屬于數(shù)據(jù)鏈路 層，是一個為高層傳輸和應用層協(xié)議屏蔽基帶協(xié)議的適配協(xié)議。其完成數(shù)據(jù) 的拆裝、基帶與高協(xié)議間的適配，它允許高層協(xié)議和應用接收或發(fā)送長過64K字節(jié)的L2CAP數(shù)據(jù)包。 服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）是極其重要的部分，它是所使用模式的基礎。通過 查詢設備信息，并在查詢之后建立兩個或多個藍牙設備間的連接。,在主/從設備間可以建立兩種鏈路-面向連接的同步(SCO),

7、主要技術 物理鏈路,面向連接的同步(SCO),在固定的時間間 隔預定時隙,用于時延敏感 業(yè)務，例如聲 音,主設備可以同時 支持3個SCO,在主/從設備間可以建立兩種鏈路-異步無連接(ACL)鏈路,主要技術 物理鏈路,使用可變包大小，支持非對稱數(shù)據(jù)速率,提供盡力服務 ，用于數(shù)據(jù)傳 輸,在一個 Piconet中 只能有一 條ACL鏈 路,異步無連接(ACL)鏈路,備用 (Standby) 設備沒有連入Piconet狀態(tài) 查詢 設備向通信范圍內(nèi)的其他設備發(fā)送查詢信息 該設備變?yōu)橹髟O備 其他設備的定時和 ID信息發(fā)送給主設備 這些設備變?yōu)閺脑O備 尋呼 主設備通過尋呼信息向從設備發(fā)送其定時和ID信息 P

8、iconet建立，通信會話開始,主要技術連接管理：建立連接,主要技術連接管理：電源節(jié)省模式,保持（Hold）模式 在保持模式下不能進行數(shù)據(jù)傳輸 在一個Piconet內(nèi)的保持模式時間內(nèi)，該設備可以與其他Piconet 相連 適合應用于可以預測或控制下一次數(shù)據(jù)傳輸時間的應用 呼吸（Sniff）模式 設備降低監(jiān)聽Piconet的頻率（有規(guī)律），可以維護SCO鏈路 暫停（Park）模式 設備放棄其成員地址資格（不能維護已建立的SCO鏈路），但仍 與Piconet保持同步 不再參與Piconet通信，但仍然檢查Piconet廣播消息,主要技術網(wǎng)絡建立,GIAC或DIAC,DAC,FHS數(shù)據(jù)包,FHS數(shù)據(jù)

9、包,從DAC (Device Access Code),GIAC：General Inquire Access Code DIAC: Dedicated Inquire Access Code FHS: Frequency Hopping Synchronization,首先，主設備使用接入碼（GIAC / DIAC）查詢一定范圍內(nèi)藍牙設備。 附近的藍牙設備正在偵聽這些查詢，它就會通過發(fā)送自己的地址和時鐘信息（FHS數(shù)據(jù)包）給主設備,來響應主設備。 發(fā)送這些信息之后，從設備就可是偵聽來自主設備的尋呼消息。 主設備在發(fā)現(xiàn)范圍內(nèi)的藍牙設備之后可以尋呼這些設備以建立連接。 處于尋呼掃描狀態(tài)的從設備如

10、果被該主設備尋呼到，則從設備可以立即用自己的設備訪問碼（DAC）作為響應。 主設備接收到來自從設備的響應之后即可傳送主設備的實時時鐘、BD_ADDR、BCH奇偶位以及設備類別（FHS數(shù)據(jù)包）作為響應。從設備收到該FHS數(shù)據(jù)包后，主設備和從設備即進入連接狀態(tài)。,主要技術網(wǎng)絡建立的過程,兩臺藍牙設備之間的連接過程：,連接進程由主設備初始化。如果一個設備的地址已知，就采用尋呼 信息(Page message) 建立連接；如果地址未知，就采用查詢信息（Inquiry message）建立連接。查詢信息主要用來查詢地址未知的設備（如公用打印機、傳真機等），它與尋呼信息類似，但需要附加一個周期來收集所有的應答。 在尋呼狀態(tài)（Page state），主設備在16個跳頻頻率上發(fā)送一串相同的尋呼信息給從設備，如果沒有收到應答，主設備就在另外的16個跳頻頻率上發(fā)送該信息。主設備到從設備的最大時延為兩個喚醒周期（2.56秒），平均時延為半個喚醒周期（0.64秒）。,主要技術網(wǎng)絡建立的過程,幾種無線網(wǎng)絡的比較,參數(shù) 802.16a