藍(lán)牙技術(shù)原理及應(yīng)用

1、藍(lán)牙技術(shù)的原理及應(yīng)用學(xué)院：*姓名：*班級：*學(xué)號：*產(chǎn)生背景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對隨時(shí)隨地提供信息服務(wù)的移動計(jì)算機(jī)和寬帶無線通 信的需求越來迫切。以人為本、個(gè)性化、智能化的移動計(jì)算機(jī)，以其方便、快捷 的無線接人、無線互聯(lián)的新產(chǎn)品，已經(jīng)逐漸融入到人們的日常生活和工作中。隨 之而來的便攜式終端和無線通信相關(guān)的新技術(shù)層出不窮，其中短距離的無線通訊 技術(shù)更是百花齊放、目不暇接。藍(lán)牙技術(shù)就是在這種背景下產(chǎn)生的。藍(lán)牙技術(shù)的起源1998年5月，愛立信、舊M、Intel、Nokia和東芝五家公司聯(lián)合成立T藍(lán) 牙特別利益集團(tuán)(Bluetoothspeeial Interest GroupBSIG)，并制訂了近距

2、離無 線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一藍(lán)牙技術(shù)。旨在利用微波取代傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中錯(cuò)綜復(fù)雜的電纜，使 家庭或辦公場所的移動電話、便攜式計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、鍵盤、耳機(jī)及其 它手持設(shè)備實(shí)現(xiàn)無線互連互通。它的命名借用了一千多年前一位丹麥皇帝哈拉 德布魯斯(Harald Bluetooth )的名字。所謂藍(lán)牙技術(shù)，實(shí)際上是一種短距離無線電技術(shù)，它以低成本的近距離無線 連接為基礎(chǔ)，為固定和移動設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接的短程無線電技術(shù)。 利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話等移動通信 終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化以上這些設(shè)備與因特網(wǎng)之間的通信，從 而使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳

3、輸變得更加迅速高效，為無線通信 拓寬了道路。它具有無線性、開放性、低功耗等特點(diǎn)。因此，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)引起 了全球通信業(yè)界和廣泛用戶的密切關(guān)注。藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)藍(lán)牙技術(shù)具有許多優(yōu)越的技術(shù)性能，主要有藍(lán)牙特性、TDMA結(jié)構(gòu)、使用跳 頻技術(shù)、藍(lán)牙設(shè)備的組網(wǎng)、軟件的層次結(jié)構(gòu)等，下面詳細(xì)介紹其特點(diǎn)。藍(lán)牙設(shè)備的工作頻段選在全球通用的2.4GHz的ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué))頻 段，這樣用戶不必經(jīng)過申請便可以在2400-2500MHz范圍內(nèi)選用適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙無 線電收發(fā)器頻段。頻道采用23個(gè)或79個(gè)，頻道間隔均為1MHz ,采用時(shí)分雙工 方式。調(diào)制方式為BT=0.5的GFSK，調(diào)制指數(shù)為0.28 0.35。藍(lán)牙的無線

4、發(fā)射 機(jī)采用FM調(diào)制方式，從而能降低設(shè)備的復(fù)雜性。最大發(fā)射功率分為三個(gè)等級， 100mW(20dBm) , 2.5mW(4dBm) , 1mW(OdBm)，在 420dBm 范圍內(nèi)要求采 用功率控制，因此，藍(lán)牙設(shè)備之間的有效通訊距離約為：10100m。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸率為1Mb/s采用數(shù)據(jù)包的形式按時(shí)隙傳送每時(shí)隙0.625僻。 藍(lán)牙系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)的同步定向聯(lián)接和非實(shí)時(shí)的異步不定向聯(lián)接，藍(lán)牙技術(shù)支持一 個(gè)異步數(shù)據(jù)通道或一個(gè)并發(fā)的同步語音通道或一個(gè)同時(shí)傳送異步數(shù)據(jù)和同步語 音通道。每一個(gè)語音通道支持64KB/S的同步語音，異步通道支持最大速率為 721KB/S，反向應(yīng)答速度為57.6KB/S的非對稱連

5、接，或者一是速率為432.6KB/S 的對稱連接。跳頻是藍(lán)牙使用的關(guān)鍵技術(shù)之一。對于單時(shí)隙包，藍(lán)牙的跳頻速率為1600 跳/秒；對于多時(shí)隙包，跳頻速率有所降低；但在建鏈時(shí)則提高為3200跳/秒。 使用這樣高的調(diào)頻速率，藍(lán)牙系統(tǒng)具有足夠高的抗干擾能力，且硬件設(shè)備簡單、 性能優(yōu)越。藍(lán)牙根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的概念提供點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)有無線連接在任意一個(gè)有效通 訊范圍內(nèi)，所有的設(shè)備都是平等的，并且遵循相同的工作方式?；赥DMA原 理和藍(lán)牙設(shè)備的平等性，任一藍(lán)牙設(shè)備在主從網(wǎng)絡(luò)(Piconet)和分散網(wǎng)絡(luò)(Scatter-net )中，既可用主設(shè)備(Master)，又可作從設(shè)備(Slaver)，還可同時(shí)既是主設(shè) 備

6、(Master)，又是從設(shè)備(Slaver)。因此在藍(lán)牙系統(tǒng)中沒有從站的概念，另外所 有的設(shè)備都是可移動，組網(wǎng)十分方便。和許多通訊系統(tǒng)一樣，藍(lán)牙的通訊協(xié)議采用層次式結(jié)構(gòu)，其程序?qū)懺谝粋€(gè) 9mmx9mm的微芯片中。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，前者通過主機(jī)控制接口 HCI實(shí) 現(xiàn)高、低層的連接，后者則不需要HCI。層次結(jié)構(gòu)使其設(shè)備具有最大的通用性和 靈活性。根據(jù)通訊協(xié)議，各種藍(lán)牙設(shè)備無論在任何地方，都可以通過人土或自動 查詢來發(fā)現(xiàn)其它藍(lán)牙設(shè)備，從而構(gòu)成主從網(wǎng)和分散網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)提供的各種功能, 使用起來十分方便。藍(lán)牙系統(tǒng)的組成藍(lán)牙系統(tǒng)

7、一般由無線單元、鏈路控制(硬件)單元、鏈路管理(軟件)單元和藍(lán) 牙軟件(協(xié)議棧)單元等四個(gè)功能單元組成。藍(lán)牙技術(shù)的天線部分體積十分小巧、重量輕,屬于微帶大線。藍(lán)牙空中接口 建立在OdBm(1 mW)的基礎(chǔ)上，最大可達(dá)20dBm(100mW,遵循FCC(美國聯(lián)邦通信委員會）有關(guān)電平為OdBm的ISM頻段的標(biāo)準(zhǔn)。目前藍(lán)牙產(chǎn)品的鏈路控制硬件單元包括3個(gè)集成器件：連接控制器、基帶處 理器以及射頻傳輸/接收器，此外還使用了 35個(gè)單獨(dú)調(diào)諧元件?；鶐ф溌房刂?器負(fù)責(zé)處理基帶協(xié)議和其他一些低層常規(guī)協(xié)議。藍(lán)牙基帶協(xié)議是電路交換與分組 交換的結(jié)合，采用時(shí)分雙工實(shí)現(xiàn)全雙傳輸。鏈路管理（LM）軟件模塊攜帶了鏈路的數(shù)

8、據(jù)設(shè)置、鑒權(quán)、鏈路硬件配置和其他 些協(xié)議。LM能夠發(fā)現(xiàn)其它遠(yuǎn)端LM并通過LMP （鏈路管理協(xié)議）與之通信。藍(lán)牙規(guī)范接口可以直接集成到筆記本電腦上，或者通過PC卡或USB接口連 接,或者直接集成到蜂窩電話中或通過附加設(shè)備連接。藍(lán)牙的軟件（協(xié)議棧）單元是 一個(gè)獨(dú)立的操作系統(tǒng)，不與任何操作系統(tǒng)捆綁，它符合己經(jīng)制定好的藍(lán)牙規(guī)范。適 用于集中不同商用操作系統(tǒng)的藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范正在完善中。藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用自從BSIG向全世界發(fā)布了藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙技術(shù)的推廣和應(yīng)用得到迅猛 發(fā)展，截至目前，BSIG的成品已經(jīng)超過了 2500家，幾乎涵蓋了全球各行各業(yè)， 包括通信、計(jì)算機(jī)、商務(wù)辦公、工業(yè)、家庭、醫(yī)學(xué)、軍事、農(nóng)業(yè)等等

9、。下面簡單 介紹藍(lán)牙技術(shù)在幾種行業(yè)的應(yīng)用。在通訊方面，第二代產(chǎn)品是帶有嵌人式藍(lán)牙技術(shù)模塊的數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品，它們 能夠在單個(gè)設(shè)備之間，如:膝上計(jì)算機(jī)與PDA間傳送數(shù)據(jù)或文件。；另外還可以構(gòu) 成特設(shè)網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用于移動電話、家庭及辦公室電話系統(tǒng)中，可以實(shí) 現(xiàn)真正意義上的個(gè)人通信,即個(gè)人局域網(wǎng)。這種個(gè)人局域網(wǎng)采用移動電話為信息 網(wǎng)關(guān)，使各種便攜式設(shè)備之間可以交換內(nèi)容。在商務(wù)辦公方面，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，資料同步。如在開辦公會議時(shí)，可以 用無線的方式訪問其他成員，共享文件等信息。利用藍(lán)牙技術(shù)還可以制造電子錢 包和電子鎖,在很多消費(fèi)場合進(jìn)行電子付賬或在賓館接待處實(shí)現(xiàn)電子登記服務(wù)等。在家庭方面，藍(lán)牙技

10、術(shù)可以將信息家電、家庭安防設(shè)施、家居自動化與某一 類型的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等有機(jī)結(jié)合，建立了一個(gè)智能家居系統(tǒng)。智能家居系統(tǒng)實(shí)際上可 分為兩大部分:一是家庭安防系統(tǒng)，另一部分就是現(xiàn)在常說的智能家居布線系統(tǒng)。 家庭安防系統(tǒng)是在特定情況下將報(bào)警信號傳送至戶主的辦公電話、計(jì)算機(jī)、移動 電話、傳呼機(jī)或者小區(qū)的安防控制中心，從而實(shí)現(xiàn)全天候、全方位、全自動的報(bào) 警。家居布線系統(tǒng)則是將家庭內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)信息家電、三表系統(tǒng)、各類開關(guān)、電話、 傳真、電腦、電視、影碟機(jī)、安防監(jiān)控設(shè)備等各種設(shè)施統(tǒng)一規(guī)劃在一個(gè)有序的狀態(tài)下，以統(tǒng)一管理，使之功能更強(qiáng)大、使用更方便、維護(hù)更容易、更易擴(kuò)展新用途。在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，特別是在一些工業(yè)測控、

11、故障診斷領(lǐng)域，或者對移動 工業(yè)設(shè)備進(jìn)行控制的場合，采用無線通訊技術(shù)具有很大的優(yōu)越性。工業(yè)現(xiàn)場的電 磁干擾頻率一般在1GHz以下,因此將藍(lán)牙技術(shù)用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境有其突出的優(yōu) 勢。比如可以通過對數(shù)控機(jī)床無線手持操作器的研究與開發(fā)，得到藍(lán)牙在嵌入式 工業(yè)控制系統(tǒng)方面的集成和開發(fā)技術(shù)。在農(nóng)業(yè)方面，由于以前電子檢測裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)置復(fù)雜、不易造作，不 僅大了溫室的額外投資成本和安裝與維護(hù)的難度，有時(shí)也影響了作物的良好生長。 藍(lán)牙技術(shù)是一種新型低成本、短距離的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。運(yùn)用藍(lán)牙技術(shù)把溫室 環(huán)境自動檢測與控制系統(tǒng)中的各個(gè)電子檢測裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)無線地連接起來，不 緊可以達(dá)到便捷地對溫室環(huán)境參數(shù)自動檢

12、測，還能靈活地對溫室環(huán)境參數(shù)的自動 控制。藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展趨勢藍(lán)牙技術(shù)未來發(fā)展的趨勢大概有芯片越來越小巧、與其它技術(shù)的兼容、提高 抗干擾能力和傳輸距離、支持眾多操作系統(tǒng)、支持漫游功能等。藍(lán)牙技術(shù)的不足任何科學(xué)技術(shù)的發(fā)展總是從不完善向完普發(fā)展的，與其他通信技術(shù)一樣，藍(lán) 牙技術(shù)也是一個(gè)開放的技術(shù)，必然存在一些問題，如保密安全問題、2.4GH ISM 頻段使用的電磁兼容與頻率共用問題、互操作性與兼容性問題、價(jià)格、可靠性等 綜合吸引力問題等。小結(jié)藍(lán)牙(Bluetooth)作為一種新的短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它可以讓許多智能 設(shè)備無線互連，可以傳輸文件和數(shù)據(jù)，支持語音通信，因此受到越來越多的研究 機(jī)構(gòu)的廣

13、泛關(guān)注。再加上Interet和移動通信的迅速發(fā)展，使人們對便攜設(shè)備的 需求日益增長。這給微型化、低功耗和低成本的藍(lán)牙在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用開 拓了近乎無限的空間，同時(shí)也給藍(lán)牙技術(shù)在醫(yī)學(xué)儀器中的應(yīng)用提供了機(jī)遇。參考文獻(xiàn)王建鋒.藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景J.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院學(xué)報(bào),2003,02:107-109.符鶴，周忠華，彭智朝.藍(lán)牙技術(shù)的原理及其應(yīng)用J.微型電腦應(yīng) 用,2006,07:60-61+6.曾愛群漲烈平.藍(lán)牙技術(shù)的概述J.電子測試,2007,06:26-30.黃明.淺析藍(lán)牙技術(shù)及其應(yīng)用J.鄂州大學(xué)學(xué)報(bào),2009,05:19-21.羅輯，高家利，秦正.藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J.四川兵工學(xué) 報(bào),2006,03:36-37+43.柳桂國，應(yīng)義斌.藍(lán)牙技術(shù)在溫室環(huán)境檢測與控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J.浙江大學(xué) 學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版）,200