蓝牙技术原理简介及应用

链 路 安 全 控 制
链 路 模 式 协 商
链 路 权 属 鉴 别
同 步 面 向 连 接 链 路
异 步 无 连 接 链 路
前 向 纠 错
冗 余 度 差 错 校 验
电 路 交 换
分 组 交 换
注 工 作 频 段
一 个 异 步 通 道
异 步 数 据 同 步 语 音
三 个 同 步 语 音
蓝牙关键技术
中间层
蓝牙关键技术
应用层
选用协议层
点对点协议 (PPP)
链网 路络 控控 制制 协协 议议
规定了串行点 到点传输因特 网数据的方式
传输 控制 协议 (TCP)
因特网 协议 (IP)
用户数 据包协 议(UDP)
无线应 用协议 (WAP)
无线应 用环境 (WAE)
定义了因特网 与其他网络设 备之间的通信
简单自发地在设 备间交换对象
数据封包借助自动重送（ARQ）机制加以保护；蓝牙技术采用三 种自动重送模式里的选择性重送模式。
语音封包采用CVSD（Continuous Variable Slope Delta Modulation 连续可变斜率增量调制）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。
近距离无线通信技术之三
蓝牙技术
蓝牙技术简介
蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的低功 耗、低成本无线电技术。能在包括移动电话、无线耳机、 笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。
蓝牙技术的目标和宗旨是：保持联系，不靠电缆，拒绝插头。取代目前多种电缆连接 方式，实现方便快捷、小成本、低能耗的语音和数据通信。 NFC 芯片是具有相互通信功能，并具有计算能力， 蓝牙技术的核心便是通过嵌入一块大小约9mm×9mm的芯片，实现语音和数据在短距 离上的稳定无缝无线连接。
动态查询 设备信息
查询服务类型 及其特征
建立所需服务的通信信道
◆也称业务搜寻 协议 ◆所有使用模式 的基础 ◆工作在L2CAP层 之上
查
按业务类别
询 方
按业务属性
式
业务浏览
蓝牙关键技术
中间层
线缆替换协议(RFCOMM)
◆也称电缆替代协议 ◆工作在L2CAP层和应 用层之间
在蓝牙基带上仿真RS-232的控制和数据信号 实现设备间的串行通信
医疗保健领域应用
◆蓝牙芯片可安装在绝大多 数医疗检测设备中，如检测 血糖、血氧、心跳、血压、 体温、呼吸等。 ◆检测数据通过蓝牙技术实 时传输，快捷安全。 ◆蓝牙技术可应用在绝大多 数穿戴设备中，如智能手环， 智能体重秤等。
蓝牙技术应用
智能家居领域应用
◆蓝牙技术可满足控制传 统家电，如电视、空调、 灯光、窗帘等 ◆使用蓝牙4.0版本以上的 设备，无论体积多小，都 可轻易接入互联网，如智 能插座、智能开关、厨卫 电器等，实现远程控制。
散射网
◆散射网是由多个独立的非同 步的微微网组成的，比单一微 微网覆盖更多设备，更大范围。
◆一个散射网最多可连10个微 微网。
◆不同微微网之间有互联的桥 接设备，桥接设备可以由主设 备或从设备充当。
◆一个设备不能同时担任两个 微微网的主设备。
蓝牙关键技术
蓝牙系统组成
体积小 重量轻 微带天线
系统组成
◆蓝牙设备可实现直接“对话”，如室内光传感器可通过蓝牙 控制窗帘和灯光。
蓝牙技术的发展
◆2015年蓝牙模块的出货量达到30亿。
蓝牙关键技术
中间层
电话控制协议(TCS)
电话控制规范二 进制(TCS BIN)
电话控制命令 (AT-Commands)
◆工作在L2CAP 层之上 ◆ 定义呼叫控 制命令 ◆处理设备组 的移动管理
◆定义了在设备间建 立语音和数据呼叫所 需的控制命令
◆在多使用模式下， 控制移动电话和调制 解调器的命令
蓝牙技术简介
蓝牙标准的发展
V1.1 (1998年)
V2.2
V4.0 (2010年)
V3.0 (2009年)
V2.1 (2004年)
V1.2
蓝牙技术简介
蓝牙标准的发展
V1.1为最早期版本，传输率约在748~810kb/s，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
V2.1改善了装置配对流程，具备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NFC机制，具备更佳的省电效果
V3.0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，功耗更低。
V4.0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100m
蓝牙技术的特点
全球范围 适用
开放性强 兼容性强
无线Fra Baidu bibliotek强
可建立临时 对等连接
移植性好
传输距离小
成本低 体积小
抗干扰性强 安全性好
功耗低
蓝牙网络的基本结构
微微网
◆微微网中，所有设备的级别 是相同的，具有相同的权限 （如手机可通过蓝牙音箱播放 音乐，同时与其他手机交换数 据）。
◆微微网A中的主设备可以成 为微微网B的从设备。
◆每个微微网都有独立的跳频 序列，微微网间不会发生跳频 同步，无同频干扰。
蓝牙网络的基本结构
蓝牙技术应用
蓝牙技术应用
数据传输应用
电脑可通过蓝牙 模块连接外设
◆数据传输速率可满足 电脑大部分外设需求 ◆替代繁琐的线缆 ◆低功耗、小体积、连 接稳定。
蓝牙技术应用
语音传输应用
◆蓝牙4.0以上的 芯片数据速率高， 体积小，可以放 置在多种音频设 备中。
◆通信更加稳定， 音质得到优化
蓝牙技术应用
独立系统 不与其他系统捆绑
符合已有规范
链路控制器(LM) 连接控制器 基带处理器 无线电收发器
链路管理协议(LMP) 链路的建拆 安全、控制 链路模式的协商
蓝牙关键技术
底层模块
链路控制层(LM)
基带层(BB)
无线电链接层(PR)
链路管理协议(LMP) 物理链路 基带协议(BBP)
确定传输通道
标
链 路 的 建 拆
逻辑链路控制与适配协议(L2CAP)
为高层提供数据服务
完成数据 的分散和
整合
信息服务 质量控制
协议的复 用
◆其他协议实现 的基础 ◆协议栈的核心 做成部分 ◆只支持异步传 输（ACL），不支 持同步传输（SCO） ◆与LMP并行工作
蓝牙关键技术
中间层
服务发现协议(SDP)
为高层提供发现可用服务的机制
对象交 换协议 (OBEX)
为WAP载体 提供应用软
件
将数字蜂窝电话及 其他小型设备与互
联网实现通信
蓝牙关键技术
蓝牙通信协议体系
完整的蓝牙协议栈按功能可 分为四层：
◆核心协议层(BB、LMP、 L2CAP、SDP)
◆线缆替换协议层(RFCOMM)
◆电话控制协议层(TCS-BIN)
◆选用协议层(PPP、TCP、 IP、UDP、OBEX、WAP、WAE)
蓝牙连接是开放式的，芯片体积十分小，能够方便的嵌入设备中，应用于各种需要在 网络上传输数据和语音的设备。
蓝牙技术简介
蓝牙技术的发展
蓝牙技术简介
什么是蓝牙技术
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，每次传送一个数据包， 包的大小126bit-2871bit，其封包内容可以是包含数据或语音等不同的 信息。设备采用的是GFSK调制技术，最高传输速率为1Mbps，实际 数据有效速率为721Kbps。