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1、 无线个人网PAN 蓝牙(BlueTooth)内容目录无线个人网1BlueTooth2主 要 技 术3总 结4无线个人网n 无线个人网 （WPAN） Wireless Personal Area Network IEEE 802.15n WPAN VS WLAN 覆盖范围更小（大约10m） 速率更低（大约1Mbps） 只支持ad hoc 拓扑结构 功耗低（大约1mW），成本小美国电气和电子工程师协会(IEEE)是一个国际性的电子技 术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专业技术组 织之一内容目录BlueTooth2无线个人网1主 要 技 术3总 结4BlueTooth概 述1历 史2应 用3
2、主 要 技 术4概 述n 距离短 （10 m）n 功耗低n 2.4 GHz （使用ISM频段）Industrial Scientific Medical 优势：世界范围内可用 劣势：与IEEE 802.11b产品相互干扰n 声音和数据传输，总带宽为1Mbpsn 成本低 低于US$5 / 蓝牙芯片 蓝牙蓝牙( (BlueToothBlueTooth) )概 述n 数据和语音访问点 实时语音和数据传输n 电缆替代 免除杂乱不便的电缆连接 n Ad hoc 网络 在射频范围内，蓝牙设备之间可以互联BlueTooth历 史2概 述1应 用3主 要 技 术4历 史1994 年1998 年1999 年目
3、前Ericsson开始初始研究Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba 和Intel 成立了特别兴趣小组，来 开发蓝牙标准第一个规范颁布，被称为 IEEE 802.15 无线个人网超过1000家公司加入到了 SIG（special interest group) ）n Harald Blaatand 在英语中翻译为 “Bluetooth” A. D. 940-981 古代丹麦和挪威的国王，以统一了因宗教战争和领土争议而分 裂的挪威与丹麦而闻名于世n 这个典故也是蓝牙技术发起成员（Ericsson、IBM、Intel、Nokia和 Toshiba）的灵感所在 希望通过“蓝牙”来
4、统一全球的WPAN标准为什么称为“BlueTooth”？BlueTooth应 用3概 述1历 史2主 要 技 术4n 电缆替代 n Ad hoc个人网（例如，在会议室范围内连接多个用户） n 蓝牙网关：使蓝牙设备能够接入数据和语音骨干网络应用场景SQL Server 2005Socket 通讯Symbian/S60应用模式文 件 传 输Internet 桥LAN 接 入数 据 同 步3 合 1 电 话 无线耳机 远程设备 的语音接口l 无绳电话l 对讲机电话 l 蜂窝电话蓝蓝牙网关蓝蓝 牙 语语 音 网 关BlueTooth主 要 技 术4概 述1历 史2应 用3n 微微网（Piconets）
5、主要技术组网方式Piconetsn 蓝牙网络的基本模式 n 设备以ad hoc模式连接的网络称为Piconetn 每一个Piconet有一个主设备和多达7个从设备相连 n 主设备控制通信过程，在某一时刻一个主设备只能和一个从设备通信n 在连接之前，设备处于“待命”（standby）模式，每隔1.28s接收1次消息n “暂停”设备不计入7个从设备范畴，不发送数据，但与主设备同步n 微微网结构图主要技术组网方式n 分散网（Scatternet）主要技术组网方式Scatternetn 一个蓝牙设备可以在一个Piconet中为主设备，而在另一个Piconet中为从设备n 允许多个设备共享同一区域n 高
6、效利用带宽n 通过共享主设备或者从设备可以实现多个Piconet互联，从而形成分散网n 一个蓝牙设备不能同时在两个Piconet中作为主设备n 分散网结构图主要技术组网方式Piconetsn 核心协议 射频 基带 链路管理协议(LMP) 逻辑链路控制和适应协议(L2CAP) 服务发现协议(SDP)主要技术协议结构主要技术蓝牙协议栈模型n 链路管理（LMP）负责蓝牙组件间连接的建立。通过连接的发起、交换、核实，进行身份鉴权和加密等安全方面的任务；通过协商确定基带数据分组大小。n 逻辑链路控制与适应协议（L2CAP）位于基带协议层之上，属于数据链路层，是一个为高层传输和应用层协议屏蔽基带协议的适配
7、协议。其完成数据的拆装、基带与高协议间的适配，它允许高层协议和应用接收或发送长过64K字节的L2CAP数据包。n 服务发现协议（SDP）是极其重要的部分，它是所使用模式的基础。通过 查询设备信息，并在查询之后建立两个或多个蓝牙设备间的连接。n 在主/从设备间可以建立两种链路-面向连接的同步(SCO)主要技术 物理链路面向连接的同 步(SCO)n 在固定的时间间隔预定时隙n 用于时延敏感业务，例如声音n 主设备可以同时支持3个SCOn 在主/从设备间可以建立两种链路-异步无连接(ACL)链路主要技术 物理链路n 使用可变包大小 ，支持非对称数据 速率n 提供尽力服务，用于数据传输n 在一个Pic
8、onet中只能有一条ACL链路异步无连接 (ACL)链路n 备用 (Standby) 设备没有连入Piconet状态n 查询 设备向通信范围内的其他设备发送查询信息 该设备变为主设备 其他设备的定时和 ID信息发送给主设备 这些设备变为从设备n 寻呼 主设备通过寻呼信息向从设备发送其定时和ID信息 Piconet建立，通信会话开始 主要技术连接管理：建立连接主要技术连接管理：电源节省模式n 保持（Hold）模式 在保持模式下不能进行数据传输 在一个Piconet内的保持模式时间内，该设备可以与其他Piconet相连 适合应用于可以预测或控制下一次数据传输时间的应用n 呼吸（Sniff）模式 设
9、备降低监听Piconet的频率（有规律），可以维护SCO链路n 暂停（Park）模式 设备放弃其成员地址资格（不能维护已建立的SCO链路），但仍与Piconet保持同步 不再参与Piconet通信，但仍然检查Piconet广播消息主要技术网络建立GIAC或DIACDACFHS数据包FHS数据包从DAC (Device Access Code)GIAC：General Inquire Access CodeDIAC: Dedicated Inquire Access CodeFHS: Frequency Hopping Synchronizationl首先，主设备使用接入码（GIAC / DIA
10、C）查询一定范围内蓝牙设备。l附近的蓝牙设备正在侦听这些查询，它就会通过发送自己的地址和时钟信息（FHS数据包）给主设备,来响应主设备。l发送这些信息之后，从设备就可是侦听来自主设备的寻呼消息。l主设备在发现范围内的蓝牙设备之后可以寻呼这些设备以建立连接。l处于寻呼扫描状态的从设备如果被该主设备寻呼到，则从设备可以立即用自己的设备访问码（DAC）作为响应。l主设备接收到来自从设备的响应之后即可传送主设备的实时时钟、BD_ADDR、BCH奇偶位以及设备类别（FHS数据包）作为响应。从设备收到该FHS数据包后，主设备和从设备即进入连接状态。主要技术网络建立的过程两台蓝牙设备之间的连接过程：n 连接
11、进程由主设备初始化。如果一个设备的地址已知，就采用寻呼信息(Page message) 建立连接；如果地址未知，就采用查询信息（Inquiry message）建立连接。查询信息主要用来查询地址未知的设备（如公用打印机、传真机等），它与寻呼信息类似，但需要附加一个周期来收集所有的应答。n 在寻呼状态（Page state），主设备在16个跳频频率上发送一串相同的寻呼信息给从设备，如果没有收到应答，主设备就在另外的16个跳频频率上发送该信息。主设备到从设备的最大时延为两个唤醒周期（2.56秒），平均时延为半个唤醒周期（0.64秒）。主要技术网络建立的过程几种无线网络的比较参数 802.16a 802.11 802.15 (WiMAX) (WLAN) (Bluetooth) 频宽 2-11GHZ 2.4GHZ 2.4GHZ范围 31miles 100meters 10 meters数据传输率 70Mbps 11Mbps - 1Mbps55Mbps用户数量 数千人 几十人 几十人
