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文檔簡介

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

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