1、蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介掌握传感器的作用及定义掌握传感器的工作原理掌握无线传感器网络的定义及应用了解无线传感器网络的关键技术蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介无线网络协议对比蓝牙技术的简介蓝牙的通信连接过程蓝牙网络的应用蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介服务器服务器用户用户WSN（Wireless Sensor Network）：一种新型的无基础设施）：一种新型的无基础设施网络，它综合了传感器技术、嵌入式处理技术、现代网络以及网络，它综合了传感器技术、嵌入式处理技术、现代网络以及无线通信技术等，能够通过各个传感器节点进行实时监测、感无线通信技术等，能够通过各个传感器
2、节点进行实时监测、感知和采集各种现场信息。它的节点是传感器这种特殊的嵌入式知和采集各种现场信息。它的节点是传感器这种特殊的嵌入式设备，它们静态地随机分布于某一区域。设备，它们静态地随机分布于某一区域。监测区域监测区域传感器节点传感器节点有线或无线网络有线或无线网络有线或无线网络有线或无线网络ZigBee等等网关网关蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介无线传感器网络特性Sensor node:缓存小缓存小 CPU计算速度慢计算速度慢 无线通信传输无线通信传输 电池耗电电池耗电 可能具备定位功能可能具备定位功能Sink node 传感器网络的控制中心，能够收集传感器网络的控制中心，能够收集 s
3、ensor node的所有数据。的所有数据。101001,00010,000101001,00010,000100,000速速率率kbpsGSM802.11a/gGPRSEDGE20002003-42005Bluetooth3GHiperLAN/2Bluetooth 2.0距距离离（米米）802.11bZigBeeWiMediaBluetooth 1.5常用的无线技术常用的无线技术蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介ISMISM频段：频段：Industry Science and Medical Band Industry Science and Medical Band（工业、科学、医学
4、）工业、科学、医学）蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术采用高速跳频扩展技术FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）,跳频速率为每秒1600次，每次传送一个封包，封包大小从126bit-2871bit皆可，而且其封包内容可以是包含数据或语音等不同的资料。资料封包可借助自动重送（ARQ）机制来加以保护，而声音封包因采用CVSD（连续可调变斜面三角器波形编码）方式编码而可以不在重送以增加效率。其设备采用的是GFSK调制技术，其最高传输速率为1Mbps，实际数据有效速率为
5、721Kbps，话音采用连续可变斜率调制CVSD（Continuous Variable Slope Delta Modulation 连续可变斜率调制）编码方式，CVSD方式抗干扰能力很强，即使在误码率达到4%时仍然有可以接受的话音质量。蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介蓝牙是一种短距离无线通信的技术规范，它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线电缆连接，其特点如下：蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介很好的抗干扰很好的抗干扰能力和安全性能力和安全性可建立临时可建立临时对等连接对等连接全球范围全球范围适用适用同时传输同时传输语音数据语音数据近距离通信近距离通
6、信功耗低功耗低体积小体积小蓝牙技术蓝牙技术特点特点l蓝牙工作在2.4GHz的ISM频段，全球大多数国家ISM频段的范围是2.4-2.4835GHz。l蓝牙采用电路交换和分组交换技术，支持异步数据信道、三路语音信道以及异步数据与同步语音同时传输的信道。l主设备是组网连接主动发起连接请求的蓝牙设备，几个蓝牙设备连接成一个皮网（Piconet）时，其中只有一个主设备，其余的均为从设备。l蓝牙采用了跳频（FrequencyHopping）方式来扩展频谱，抵抗来自这些设备的干扰。l提供了认证和加密功能，以保证链路级的安全。l蓝牙设备在通信连（Connection）状态下，有四种工作模式：激活（Activ
7、e）模式，呼吸（Sniff）模式保持（Hold）模式，休眠（Park）模式，Active 模式是正常的工作状态，另外三种模式是为了节能所规定的低功耗模式。l蓝牙技术通信距离为10m,可根据需要扩展至100m，以满足不同设备的需要。蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介系统组成系统组成描述了链路控制器，实现了描述了链路控制器，实现了基带协议和其他的底层连接基带协议和其他的底层连接规程规程-媒体接入控制媒体接入控制(MAC)-差错控制差错控制-认证与加密认证与加密链路管理器（链路管理器（LM）软件实现链路）软件实现链路的建立认证及链路配置等的建立认证及链路配置等-通过连接管理协议（通过连接管理协
8、议（LMP）建立）建立通信联系。通信联系。-LM 利用链路控制器（利用链路控制器（LC）提供）提供的服务实现上述功能。的服务实现上述功能。天线发射功率符合天线发射功率符合 FCC 关关于于 ISM 波段的要求。波段的要求。-发射功率：发射功率：100mW-跳频速率：跳频速率：1600 跳跳/秒秒蓝牙规范是为个人区域内的无蓝牙规范是为个人区域内的无线通信制定的协议，它包括两线通信制定的协议，它包括两部分：部分：核心（核心（Core）部分和协）部分和协议子集（议子集（Profile）部分。协议）部分。协议栈仍采用分层结构，分别完成栈仍采用分层结构，分别完成数据流的过滤和传输数据流的过滤和传输,跳频
9、和数跳频和数据帧传输据帧传输,连接的建立和释放连接的建立和释放,链链路的控制路的控制,数据的拆装等功能。数据的拆装等功能。蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介工作在工作在2.45GHz频段频段射频特性射频特性收发机配置符合收发机配置符合IEEE 802标准标准48位地址位地址数据频率为数据频率为1Mbs使用扩频和跳频技术，噪音环境也能工作使用扩频和跳频技术，噪音环境也能工作工作范围约工作范围约10m，可加至，可加至100m蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介 V1.1(1991年年)V1.2 V2.1(2004年年)V2.2 V3.0(2009年年)V4.0(2010年年)蓝牙蓝牙4.
10、0V1.1(1998年年)为最早期版本，传输率约在为最早期版本，传输率约在748810kb/s，因是早期设计，容易受到同频率的产品干扰下影响通讯，因是早期设计，容易受到同频率的产品干扰下影响通讯质量质量V2.1(2004年年)改善了装置配对流程，短距离的配对方面，具备了在两个支持蓝牙的手机设备之间互相进行配对改善了装置配对流程，短距离的配对方面，具备了在两个支持蓝牙的手机设备之间互相进行配对与通讯传输的与通讯传输的NFC机制，具备更佳的省电效果机制，具备更佳的省电效果V3.0(2009年年)全新的交替射频技术，允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频。传输速率更高，功耗全新的交替射频技术，
11、允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频。传输速率更高，功耗更低。更低。V4.0(2010年年)包括三个子规范，即传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的蓝牙低功耗技术。蓝牙包括三个子规范，即传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的蓝牙低功耗技术。蓝牙4.0的改进之处主要体的改进之处主要体现在三个方面：电池续航时间、节能和设备种类。有效传输距离最大达到现在三个方面：电池续航时间、节能和设备种类。有效传输距离最大达到100m蓝牙蓝牙4.0设备种类设备种类2.4G蓝牙低功耗系统蓝牙低功耗系统消费类电子产品消费类电子产品移动电话外围扩展设备移动电话外围扩展设备运动和休闲设备运动和休闲设备健康医疗用品健康医疗用品(血压计
12、、体温计血压计、体温计.)汽车电子设备汽车电子设备人机接口设备人机接口设备(键盘、鼠标、遥控器键盘、鼠标、遥控器)USB Dongle蓝牙蓝牙4.0设备种类设备种类信道数：79 个（0-78）范围：2.402GHz-2.480GHz 信道间隔：1MHzGeographyRegulatoryRangeRFChannelEurope/USA/Japan 24002483.5MHzf=2402+kMHz,k=0,78France2446.52483.5MHz f=2454+kMHz,k=0,22蓝牙的频道划分蓝牙的频道划分蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介 蓝牙系统有三种主要状态：待机状态，连
13、接状态和节能状态。从待机状态向连接状态转变的过程中，有7个子状态：寻呼、寻呼扫描、查询、查询扫描、主响应、从相应、查询相应。蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介Standby(Standby(缺省缺省)Inquiry(Inquiry(查询查询)(unknown addressunknown address)Page(Page(寻呼寻呼)(known addressknown address)ConnectionConnection.Active power(.Active power(活动活动)Sniff(Sniff(呼吸呼吸)Hold(Hold(保持保持)Park(Park(休眠休眠)S
14、tandby Standby 等待加入一个微微网。等待加入一个微微网。Inquiry Inquiry 邀请周围的无线连接。邀请周围的无线连接。Page Page 连接一个明确的无线链路。连接一个明确的无线链路。Connected Connected 加入一个皮网加入一个皮网(主设备或者从设备主设备或者从设备)masterf9inquiry stateInquiry scan stateWait random timeSends 48 bits address，clkFHS packet:f9slaveSlave hosts 48-bit Bluetooth addressFunction FH
15、opping sequence3,56,7,23,44,page scan state蓝牙建立通信的过程蓝牙建立通信的过程masterPage statePagescanstate48-bit addressClock offsetAMA(Active Member address)=001slaveFHS packet48-bit address of masterFunction FHoppingsequenceofmasterandslave7,36,22,28,55,蓝牙建立通信的过程蓝牙建立通信的过程蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介接入码接入码包头包头内容内容72b54b0-
16、2745bPREAMBLESYNC WORDTRAILER464434246LSBMSB BCH LAP BRK接入码接入码蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介包头包头AM_ADDRHEC318AM_ADDRTYPEFLOWARQNslave active member addresspayload typeLC flow controlACK/NAKparameterinformationFLOW1ARQN1SEQN TYPE4SEQNretransmit orderingHECheader error check蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知
17、识简介MasterSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveSlave一个微微网可由一个微微网可由8 8个蓝牙设备组成。个蓝牙设备组成。在同一个微微网中，主设备为所有的设备提供时钟在同一个微微网中，主设备为所有的设备提供时钟和跳频同步序列。和跳频同步序列。在同一个微微网中，所有的设备有同样的跳频序列在同一个微微网中，所有的设备有同样的跳频序列。1 1台主设备和台主设备和1 1台以上从设备构成的网络称为微网（皮克网）（台以上从设备构成的网络称为微网（皮克网）（PiconetPiconet）。一个蓝牙单元作为微网的主单元）。一个蓝牙单元作为微网的主单元，其余的可作为从单元看待。在
18、一个微网中最多可有七个活动从单元。另外，更多的从单元被锁定在休眠状，其余的可作为从单元看待。在一个微网中最多可有七个活动从单元。另外，更多的从单元被锁定在休眠状态中。这些处于休眠状态的从单元在该信道中不能被激活，但对主单元来讲它们仍由主单元同步。无论对激态中。这些处于休眠状态的从单元在该信道中不能被激活，但对主单元来讲它们仍由主单元同步。无论对激活或休眠状态来讲，信道访问都由主单元控制活或休眠状态来讲，信道访问都由主单元控制蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介MasterSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveSlaveMaster两个或更多的微微网在重叠的区域可以建立
19、特殊的呼叫两个或更多的微微网在重叠的区域可以建立特殊的呼叫。具有重叠复盖域的微网之间存在设备间的通信，形成一个扩散网络（具有重叠复盖域的微网之间存在设备间的通信，形成一个扩散网络（Scatternet Scatternet）结构。每个微网只能）结构。每个微网只能具有一个单独主单元，然而从单元可分享基于时分多址的不同微网。另外，在一个微网中主单元可视为具有一个单独主单元，然而从单元可分享基于时分多址的不同微网。另外，在一个微网中主单元可视为另一个微网的从单元。且各微网间不再是以时间或频率同步，各微网有自己的跳频信道。另一个微网的从单元。且各微网间不再是以时间或频率同步，各微网有自己的跳频信道。蓝
20、牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介l电子付帐系统，宾馆接待处的电子登记服务等电子付帐系统，宾馆接待处的电子登记服务等。l家庭和办公室自动化、家庭家庭和办公室自动化、家庭娱乐、电子商务、工业控制、娱乐、电子商务、工业控制、智能化建筑物等智能化建筑物等。l数字照相机、数字摄像机等。数字照相机、数字摄像机等。l无线键盘、鼠标等。无线键盘、鼠标等。l以便携式计算机和掌上计算机以便携式计算机和掌上计算机为代表。为代表。各种各种电话系统电话系统蓝牙技术的应用蓝牙技术的应用 应用面多应用面多 前景广阔前景广阔数字手机、家庭及办公室电话、数字手机、家庭及办公室电话、
21、小型小型PBXPBX等电话系统等。等电话系统等。无线电缆无线电缆无线办公包无线办公包数字数字电子设备电子设备电子商务电子商务办公自动化办公自动化家庭娱乐等家庭娱乐等蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介蓝牙技术基础知识简介在无线网络中，有哪些短距离无线通信技术？这些技术的区别及各自的特点是什么简述蓝牙的通信过程，并用流程图进行表示人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
