藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介(注重理論和應(yīng)用)ppt課件

藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介,1,目錄,2,藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介,藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無(wú)線電技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無(wú)線通信拓寬道路。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信，工作在全球通用的2.4GHzISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。,3,“藍(lán)牙”的由來(lái),傳統(tǒng)篇：“藍(lán)牙”的名稱，來(lái)自10世紀(jì)的丹麥國(guó)王哈拉爾德(HaraldGormsson)的外號(hào)。出身海盜家庭的哈拉爾德統(tǒng)一了北歐四分五裂的國(guó)家，成為維京王國(guó)的國(guó)王。由于他喜歡吃藍(lán)莓，牙齒常常被染成藍(lán)色，而獲藍(lán)牙的綽號(hào)，當(dāng)藍(lán)莓因?yàn)轭伾之惖木壒?，被認(rèn)為是不適合食用的東西，因此這位愛(ài)嘗新的國(guó)王也成為創(chuàng)新與勇于嘗試的象征。1998年，愛(ài)立信公司希望無(wú)線通信技術(shù)能統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而取名藍(lán)牙。山寨篇：狼的牙齒參差不齊，卻能緊緊地嚙合在一起，這種設(shè)備同樣會(huì)讓耳機(jī)、筆記本電腦、冰箱等毫不相關(guān)的產(chǎn)品緊密結(jié)合在一起。由于狼牙在月光下會(huì)發(fā)出藍(lán)光，“藍(lán)牙”由此得名。,4,藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展,5,藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展,V1.1(1998年):為最早期版本，傳輸率約在748810kb/s，因是早期設(shè)計(jì)，容易受到同頻率之產(chǎn)品所干擾下影響通訊質(zhì)量。V1.2:748810kb/s的傳輸率，增加了(改善Software)抗干擾跳頻功能。V2.1(2004年):改善了裝置配對(duì)流程，短距離的配對(duì)方面，具備了在兩個(gè)支持藍(lán)牙的手機(jī)之間互相進(jìn)行配對(duì)與通訊傳輸?shù)腘FC（NearFieldCoMMunication）機(jī)制。具備更佳的省電效果。V3.0(2009年):核心是“GenericAlternateMAC/PHY”(AMP)，這是一種全新的交替射頻技術(shù)，允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對(duì)任一任務(wù)動(dòng)態(tài)地選擇正確射頻。傳輸速率更高，功耗更低。V4.0(2010年):包括三個(gè)子規(guī)范，即傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速藍(lán)牙和新的藍(lán)牙低功耗技術(shù)。藍(lán)牙4.0的改進(jìn)之處主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，電池續(xù)航時(shí)間、節(jié)能和設(shè)備種類上。有效傳輸距離也有所提升，為60M。,6,藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn),藍(lán)牙是一種短距無(wú)線通信的技術(shù)規(guī)范，它最初的目標(biāo)是取代現(xiàn)有的掌上電腦、移動(dòng)電話等各種數(shù)字設(shè)備上的有線電纜連接。在制定藍(lán)牙規(guī)范之初，就建立了統(tǒng)一全球的目標(biāo)，向全球公開(kāi)發(fā)布，工作頻段為全球統(tǒng)一開(kāi)放的2.4GHz工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)（Industrial,ScientificandMedical,ISM）頻段。從目前的應(yīng)用來(lái)看，由于藍(lán)牙體積小、功率低，其應(yīng)用已不局限于計(jì)算機(jī)外設(shè)，幾乎可以被集成到任何數(shù)字設(shè)備之中，特別是那些對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高的移動(dòng)設(shè)備和便攜設(shè)備。藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)可歸納為如下幾點(diǎn)：,7,藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn),很好的抗干擾能力和安全性,可建立臨時(shí)對(duì)等連接,全球范圍適用,同時(shí)傳輸語(yǔ)音數(shù)據(jù),近距離通信,功耗低體積小,藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn),藍(lán)牙工作在2.4GHz的ISM頻段，全球大多數(shù)國(guó)家ISM頻段的范圍是2.4-2.4835GHz。,藍(lán)牙采用電路交換和分組交換技術(shù)，支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語(yǔ)音信道以及異步數(shù)據(jù)與同步語(yǔ)音同時(shí)傳輸?shù)男诺馈?主設(shè)備是組網(wǎng)連接主動(dòng)發(fā)起連接請(qǐng)求的藍(lán)牙設(shè)備，幾個(gè)藍(lán)牙設(shè)備連接成一個(gè)皮網(wǎng)（Piconet）時(shí)，其中只有一個(gè)主設(shè)備，其余的均為從設(shè)備。,藍(lán)牙采用了跳頻（FrequencyHopping）方式來(lái)擴(kuò)展頻譜，抵抗來(lái)自這些設(shè)備的干擾。提供了認(rèn)證和加密功能，以保證鏈路級(jí)的安全。,藍(lán)牙設(shè)備在通信連（Connection）狀態(tài)下，有四種工作模式：激活（Active）模式，呼吸（Sniff）模式保持（Hold）模式，休眠（Park）模式，Active模式是正常的工作狀態(tài)，另外三種模式是為了節(jié)能所規(guī)定的低功耗模式。,藍(lán)牙技術(shù)通信距離為10m,可根據(jù)需要擴(kuò)展至100m，以滿足不同設(shè)備的需要。,8,藍(lán)牙系統(tǒng)的組成,描述了鏈路控制器，實(shí)現(xiàn)了基帶協(xié)議和其他的底層連接規(guī)程-媒體接入控制(MAC)-差錯(cuò)控制-認(rèn)證與加密,鏈路管理器（LM）軟件實(shí)現(xiàn)鏈路的建立認(rèn)證及鏈路配置等-通過(guò)連接管理協(xié)議（LMP）建立通信聯(lián)系。-LM利用鏈路控制器（LC）提供的服務(wù)實(shí)現(xiàn)上述功能。,天線發(fā)射功率符合FCC關(guān)于ISM波段的要求。-發(fā)射功率：100mW-跳頻速率：1600跳/秒,藍(lán)牙規(guī)范是為個(gè)人區(qū)域內(nèi)的無(wú)線通信制定的協(xié)議，它包括兩部分：核心（Core）部分和協(xié)議子集（Profile）部分。協(xié)議棧仍采用分層結(jié)構(gòu)，分別完成數(shù)據(jù)流的過(guò)濾和傳輸,跳頻和數(shù)據(jù)幀傳輸,連接的建立和釋放,鏈路的控制,數(shù)據(jù)的拆裝等功能。,9,藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-1,工作在2.45GHz頻段,射頻特性,收發(fā)機(jī)配置符合IEEE802標(biāo)準(zhǔn)48位地址,數(shù)據(jù)頻率為1Mbs,使用擴(kuò)頻和跳頻技術(shù)，噪音環(huán)境也能工作,工作范圍約10m，可加至100m,10,藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-2,在1.0B版本的標(biāo)準(zhǔn)中，藍(lán)牙的基帶符號(hào)速率為1Mb/s，采用數(shù)據(jù)包的形式按時(shí)隙傳送，每時(shí)隙0.625ms，不排除將來(lái)采用更高的符號(hào)速率。藍(lán)牙支持64kb/s的實(shí)時(shí)語(yǔ)音傳輸和各種速率的數(shù)據(jù)傳輸，語(yǔ)音編碼采用對(duì)數(shù)PCM或連續(xù)可變斜率增量調(diào)制（CVSD，ContinuosVariableSlopeDeltaModulation）。語(yǔ)音和數(shù)據(jù)可單獨(dú)或同時(shí)傳輸。當(dāng)僅傳輸語(yǔ)音時(shí)，藍(lán)牙設(shè)備最多可同時(shí)支持3路全雙工的話音通信；當(dāng)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸或僅傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，支持433.9kb/s的對(duì)稱全雙工通信，或723.2kb/s、57.6kb/s的非對(duì)稱雙工通信，后者特別適合無(wú)線訪問(wèn)Internet。另外，還采用CRC(CyclicRedundancyCheck)、FEC(ForwardErrorCorrection)及ARQ(AutomaticRepeatRequest)以提高通信的可靠性。,TDMA結(jié)構(gòu),11,藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-3,Addyourtitleinhere,跳頻技術(shù)是把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道（hopchannel），在一次連接中，無(wú)線電收發(fā)器按一定的碼序列（即一定的規(guī)律，技術(shù)上叫做偽隨機(jī)碼，就是假的隨機(jī)碼）不斷地從一個(gè)信道跳到另一個(gè)信道，只有收發(fā)雙方是按這個(gè)規(guī)律進(jìn)行通信的，而其他的干擾不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾；跳頻的瞬時(shí)帶寬是很窄的，但通過(guò)擴(kuò)展頻譜技術(shù)使這個(gè)窄帶寬成百倍地?cái)U(kuò)展成寬頻帶，使干擾可能的影響變成很小。與其它工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙跳頻更快，數(shù)據(jù)包更短，這使藍(lán)牙比其它系統(tǒng)都更穩(wěn)定。跳頻是藍(lán)牙使用的關(guān)鍵技術(shù)之一。對(duì)應(yīng)于單時(shí)隙包，藍(lán)牙的跳頻速率為1600跳每秒，對(duì)應(yīng)于多時(shí)隙包，跳頻速率有所降低；但在建鏈時(shí)(包括尋呼和查詢)則提高為3,200跳每秒。使用這樣高的跳頻速率，藍(lán)牙系統(tǒng)具有足夠高的抗干擾能力。,使用調(diào)頻技術(shù),12,藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-4,Addyourtitleinhere,根據(jù)網(wǎng)路的概念提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線鏈接。在任意一個(gè)有效通信范圍內(nèi)，所有設(shè)備的地位都是平等的。首先提出通信要求的設(shè)備稱為主設(shè)備(Master)，被動(dòng)進(jìn)行通信的設(shè)備稱為從設(shè)備(Slave)。利用TDMA，一個(gè)Master最多可同時(shí)與7個(gè)Slave進(jìn)行通信并和多個(gè)Slave（最多可超過(guò)200個(gè)）保持同步但不通信。一個(gè)Master和一個(gè)以上的Slave構(gòu)成的網(wǎng)路稱為藍(lán)牙的主從網(wǎng)路(Piconet)。若兩個(gè)以上的Piconet之間存在著設(shè)備間的通信，則構(gòu)成了藍(lán)牙的分散網(wǎng)路(Scatternet)?；禩DMA原理和藍(lán)牙設(shè)備的平等性，任一藍(lán)牙設(shè)備在Piconet和Scatternet中，既可作Master，又可作Slave，還可同時(shí)既是Master又是Slave。因此，在藍(lán)牙中沒(méi)有基站的概念。另外，所有設(shè)備都是可移動(dòng)的。,藍(lán)牙設(shè)備的組網(wǎng),13,藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-5,Addyourtitleinhere,藍(lán)牙的基本出發(fā)點(diǎn)是可使其設(shè)備能夠在全球范圍內(nèi)應(yīng)用於任意的小范圍通信。任一藍(lán)牙設(shè)備，都可根據(jù)IEEE802標(biāo)準(zhǔn)得到一個(gè)唯一的48-bit的BD_ADDR，它是一個(gè)公開(kāi)的地址碼，可以通過(guò)人工或自動(dòng)進(jìn)行查詢。在BD_ADDR基礎(chǔ)上，使用一些性能良好的演算法可獲得各種保密和安全碼，從而保證了設(shè)備識(shí)別碼(ID，Identification)在全球的唯一性，以及通信過(guò)程中設(shè)備的鑒權(quán)和通信的安全保密。,全球范圍內(nèi)的工作,14,藍(lán)牙系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)-6,和許多通信系統(tǒng)一樣，藍(lán)牙的通信協(xié)議采用層次結(jié)構(gòu)。其底層為各類應(yīng)用所通用，高層則視具體應(yīng)用而有所不同，大體上分為計(jì)算機(jī)背景和非計(jì)算機(jī)背景兩種方式，前者通過(guò)主機(jī)控制接口(HCI，HostControlInterface)實(shí)現(xiàn)高、低層的聯(lián)接，后者則可不用HCI。這種層次結(jié)構(gòu)使其設(shè)備具有最大可能的通用性和靈活性。根據(jù)通信協(xié)議，各種藍(lán)牙設(shè)備無(wú)論在任何地方，都可以通過(guò)人工或自動(dòng)查詢來(lái)發(fā)現(xiàn)其它藍(lán)牙設(shè)備，從而構(gòu)成Piconet或Scatternet，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)提供的各種功能。,軟件的層次結(jié)構(gòu),15,藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,1）主設(shè)備與從設(shè)備主動(dòng)提出通信要求的設(shè)備是主設(shè)備，被動(dòng)進(jìn)行通信的設(shè)備為從設(shè)備。1臺(tái)主設(shè)備最多可同時(shí)與7臺(tái)從設(shè)備進(jìn)行通信，并可以和多達(dá)256個(gè)從設(shè)備保持同步但不通信。1臺(tái)從設(shè)備與另1臺(tái)從設(shè)備通信的唯一途徑是通過(guò)主設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)。藍(lán)牙系統(tǒng)提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接方式（即：藍(lán)牙中僅有兩點(diǎn)）或一點(diǎn)多址連接方式。在一點(diǎn)多址連接方式中，信道是分在幾個(gè)藍(lán)牙單元中。分在同一信道中的兩個(gè)或兩個(gè)以上的單元形成一個(gè)微網(wǎng)（Piconet）。,16,藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,2）微網(wǎng)與擴(kuò)散網(wǎng)1臺(tái)主設(shè)備和1臺(tái)以上從設(shè)備構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)稱為微網(wǎng)（皮克網(wǎng)）（Piconet）。一個(gè)藍(lán)牙單元作為微網(wǎng)的主單元，其余的可作為從單元看待。在一個(gè)微網(wǎng)中最多可有七個(gè)活動(dòng)從單元。另外，更多的從單元被鎖定在休眠狀態(tài)中。這些處于休眠狀態(tài)的從單元在該信道中不能被激活，但對(duì)主單元來(lái)講它們?nèi)杂芍鲉卧?。無(wú)論對(duì)激活或休眠狀態(tài)來(lái)講，信道訪問(wèn)都由主單元控制。,a）單個(gè)從設(shè)備構(gòu)成的微網(wǎng)(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))；b）多個(gè)從設(shè)備構(gòu)成的微網(wǎng)（點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)）；c）多個(gè)微網(wǎng)構(gòu)成的擴(kuò)散網(wǎng),17,藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,具有重疊復(fù)蓋域的微網(wǎng)之間存在設(shè)備間的通信，形成一個(gè)擴(kuò)散網(wǎng)絡(luò)（Scatternet）結(jié)構(gòu)。每個(gè)微網(wǎng)只能具有一個(gè)單獨(dú)主單元，然而從單元可分享基于時(shí)分多址的不同微網(wǎng)。另外，在一個(gè)微網(wǎng)中主單元可視為另一個(gè)微網(wǎng)的從單元。且各微網(wǎng)間不再是以時(shí)間或頻率同步，各微網(wǎng)有自己的跳頻信道。,藍(lán)牙擴(kuò)散網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖,18,網(wǎng)絡(luò)連接的構(gòu)成,3）對(duì)等網(wǎng)絡(luò)Ad-hoc藍(lán)牙設(shè)備在規(guī)定的范圍內(nèi)和規(guī)定的數(shù)量限制下，可以自動(dòng)建立相互之間的聯(lián)系，而不需要一個(gè)接入點(diǎn)或者服務(wù)器，由于這種網(wǎng)絡(luò)是由某些藍(lán)牙設(shè)備臨時(shí)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，所以Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)又稱臨時(shí)網(wǎng)。由于網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)設(shè)備在物理上都是完全相同的，因此又稱為對(duì)等網(wǎng)。,19,網(wǎng)絡(luò)連接的建立,藍(lán)牙系統(tǒng)有三種主要狀態(tài)：待機(jī)狀態(tài)，連接狀態(tài)和節(jié)能狀態(tài)。從待機(jī)狀態(tài)向連接狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，有7個(gè)子狀態(tài)：尋呼、尋呼掃描、查詢、查詢掃描、主響應(yīng)、從相應(yīng)、查詢相應(yīng)。,20,藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用,電子付帳系統(tǒng)，賓館接待處的電子登記服務(wù)等。,家庭和辦公室自動(dòng)化、家庭娛樂(lè)、電子商務(wù)、工業(yè)控制、智能化建筑物等。,數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。,無(wú)線鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等。,以便攜式計(jì)算機(jī)和掌上計(jì)算機(jī)為代表。,各種電話系統(tǒng),藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用,應(yīng)用面多,前景廣闊,數(shù)字手機(jī)、家庭及辦公室電話、小型PBX等電話系統(tǒng)等。,無(wú)線電纜,無(wú)線辦公包,數(shù)字電子設(shè)備,電子商務(wù),辦公自動(dòng)化家庭娛樂(lè)等,21,藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用,22,藍(lán)牙測(cè)試重點(diǎn),進(jìn)行手機(jī)藍(lán)牙功能測(cè)試的大致過(guò)程：開(kāi)啟手機(jī)藍(lán)牙功能搜索藍(lán)牙設(shè)備/被動(dòng)搜索主動(dòng)認(rèn)證/被動(dòng)認(rèn)證藍(lán)牙各個(gè)功能測(cè)試關(guān)掉手機(jī)藍(lán)牙。手機(jī)與藍(lán)牙設(shè)備的認(rèn)證:主動(dòng)認(rèn)證和被動(dòng)認(rèn)證，即發(fā)起配對(duì)請(qǐng)求和接受配對(duì)請(qǐng)求。當(dāng)手機(jī)處于藍(lán)牙開(kāi)啟的狀態(tài)時(shí)，可以進(jìn)行藍(lán)牙設(shè)備搜索，搜索到的設(shè)備會(huì)顯示在列表中。測(cè)試者可以選擇自己需要進(jìn)行對(duì)抗測(cè)試的設(shè)備，藍(lán)牙設(shè)備可以是小巧的耳機(jī),也可以是手機(jī)或者其他藍(lán)牙設(shè)備。手機(jī)與藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行認(rèn)證操作時(shí)，一般設(shè)備的匹配密碼都是四個(gè)零，有個(gè)別的耳機(jī)會(huì)有區(qū)別。當(dāng)耳機(jī)匹配密碼為四個(gè)零時(shí)，手機(jī)與其建立連接無(wú)需認(rèn)證，直接配對(duì)即可。當(dāng)手機(jī)藍(lán)牙開(kāi)啟并處于被搜索的狀態(tài)，且手機(jī)設(shè)定為“一直可見(jiàn)”的話，其它藍(lán)牙設(shè)備可以來(lái)找尋手機(jī)，這種方式就屬于被動(dòng)認(rèn)證。主動(dòng)發(fā)起搜索，搜索其他藍(lán)牙設(shè)備的過(guò)程為主動(dòng)認(rèn)證。,基礎(chǔ)知識(shí),23,藍(lán)牙測(cè)試重點(diǎn),測(cè)試重點(diǎn)1：HF（Handsfree）-免提功能,首先手機(jī)藍(lán)牙打開(kāi)，并搜索設(shè)備，然后進(jìn)行認(rèn)證、連接。連接也分兩種主動(dòng)連接和被動(dòng)連接。通過(guò)藍(lán)牙耳機(jī)可以進(jìn)行接聽(tīng)電話、掛斷電話、撥打電話的操作，斷開(kāi)連接等。測(cè)試來(lái)電:手機(jī)和耳機(jī)均可進(jìn)行接聽(tīng)，拒絕操作，考慮來(lái)電話時(shí)藍(lán)牙耳機(jī)是否有聲音及被對(duì)方掛斷時(shí)藍(lán)牙耳機(jī)的反應(yīng)。測(cè)試呼出電話：手機(jī)和耳機(jī)（只能撥打最近的一個(gè)電話）均可進(jìn)行撥出和取消操作，藍(lán)牙耳機(jī)還有語(yǔ)音撥號(hào)功能；在通話過(guò)程中，可以進(jìn)行電話和耳機(jī)的聲音切換、保持和返回切換。掛斷電話：可以通過(guò)手機(jī)、藍(lán)牙耳機(jī)或者對(duì)方掛斷，可以在正常通話時(shí)掛斷或者在保持狀態(tài)是掛斷。斷開(kāi)服務(wù)連接：可以通過(guò)手機(jī)主動(dòng)斷開(kāi)，也可以通過(guò)關(guān)掉耳機(jī)電源斷開(kāi)連接。,24,藍(lán)牙測(cè)試重點(diǎn),測(cè)試重點(diǎn)2：HS(Headset),測(cè)試方法與HF類似。主要差別如下:在認(rèn)證時(shí)只能從手機(jī)方認(rèn)證。不能拒絕來(lái)電。通話時(shí)聲音切換只能單方向切換。從手機(jī)切換到耳機(jī)只能由手機(jī)方操作。從耳機(jī)切換到手機(jī)只