第六章 近距离无线通信技术蓝牙PPT课件
第六章 无线通信技术
1.2 紫蜂技术 （ZigBee）
在一个ZigBee网络中，至少存在一个FFD充当整个网
络的协调点，即PAN协调点。通常，PAN协调点是一 个特殊的FFD，它具有较强大的功能，是整个网络的
主要控制者，它负责建立新的网络、发送网络信标、
1.1蓝牙技术（Bluetooth）
蓝牙技术使用高速跳频和时分多址等先进技术， 在近距离内最廉价地将几台数字化设备呈网状 链接起来。 蓝牙技术采用分散式网络结构，支持点对点及 点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速 率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双 工传输。
1.2 紫蜂技术 （ZigBee）
6. ZigBee网络的拓扑结构 ZigBee网络的拓扑结构主要有三种，星型网、 网状（mesh）网和混合网。 星型网是由一个PAN协调点和一个或多个终端节 点组成的。 PAN协调点必须是FFD，它负责发起建立和管理 整个网络，其它的节点（终端节点）一般为 RFD， 分布在PAN协调点的覆盖范围内，直接与PAN协 调点进行通信。 星型网通常用于节点数量较少的场合。
无线传输频段比较
1.1蓝牙技术（Bluetooth）
蓝牙技术是一种支持设备短距离通信（一般10m内）
的技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记
本电脑、车载电话及相关外设等众多设备之间进行无 线信息交换。
利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设
备之间的通信，摆脱连接线缆的束缚，也能够成功地 简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输 变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。
1.2 紫蜂技术 （ZigBee）
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功 耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。 主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各 种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周 期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输 的应用。
蓝牙技术简介精品PPT课件
• IDU曾预测，2004年，蓝牙技术将广泛
应用于手机、笔记本电脑、智能手提设备 之中，预计全世界将有4.489亿台设备使用 这种技术。
蓝牙技术将主导短程通信，超过半数的
欧洲电信主要决策者坚信，蓝牙技术最终
将统治家用和商用短程数据传输市场。设
备之间的连接电缆越来越少，而嵌入式蓝
牙设备和基于蓝牙的应用比比皆是，蓝牙 意着新的商机
蓝牙技术的特点
1. 可以随时随地用无线接口来接替有线电缆连接； 2. 具有很强的移植性，可以用于多种通信场合，如WAP、
GSM、DECT等，引入身份识别后可以灵活的实现漫游；
蓝牙名字的由来
蓝牙的名字来源于10世纪丹麦Harald Blatand －英译为Harold Bluetooth。在行业协会筹备阶 段,需要一个极具有表现力的名字来命名这项高新 技术。行业组织人员，在经过一夜关于欧洲历史 和未来无限技术发展的讨论后，有些人认为用 Blatand国王的名字命名再合适不过了。Blatand 国王将现在的挪威，瑞典和丹麦统一起来；就如 同这项即将面世的技术，技术将被定义为允许不 同工业领域之间的协调工作，例如计算，手机和 汽车行业之间的工作。名字于是就这么定下来了。
蓝牙技术简介
• 1.前言 • 2.蓝牙名字的由来. • 3.蓝牙技术的提出. • 2.什么是蓝牙技术? • 3.蓝牙技术的特点. • 4.蓝牙体系结构. • 5.蓝牙技术的应用.
前言
• 在现代企业的办公局域网络中.个人电脑要登
录单位内部的局域网以及Internet，访问网上资源， 个人电脑之间要进行文件、资料和设备的共享。 这样一来PC机与各种外设之间，PC机与各种共享 设备之间。以及PC机与局域网插口之间，就存在 许许多多的连线，给移动办公及调度管理带来了 极大的不便。蓝牙技术发展的初衷是为了用一种 统一的无线通信技术来取代各种数字化设备之间 相互连接的电缆。利用蓝牙技术组建企业内部通 信网。构建Internet 网络平台。不仅可以改善人 们的办公环境，而且可以提高企业的现代化管理 水平，加快现代企业的办公自动化进程。
蓝牙技术-介绍PPT
蓝牙技术重庆邮电大学王 平 王 泉一、蓝牙技术简介 二、蓝牙技术应用开发无线个域网络及蓝牙产生背景设备之间的信息交换还大多依 赖于电缆的连接，使用非常不 方便。
虽然无线局域网 （WLAN）和红外数据传输在 特定的条件下能够替代电缆， 但是在使用上具有很大的局限 性。
但是这些蓝牙就是为了满 足人们在个人操作空间 （POS）的无线互连而设 计的，它使用跳频技术使 处于个人操作空间的设备 形成一个无线个人区域网 络（WPAN），真正实现 设备之间可移动的、自动 的互联。
Bluetooth的历史 的历史1994Ericsson发起 发起multi-communicator link的 发起 的 研究； 研究； 1998成立了特别兴趣小组（SIG）并更名 成立了特别兴趣小组（ 成立了特别兴趣小组 ） Bluetooth成员： 成员：Ericsson、IBM、Intel、Nokia、Toshiba 目标： 目标：将计算、通信设备以及附加设备通过短程、低 耗、低成本的无线电波连接起来 发展： 发展：Lucent、3Com、Microsoft和Motorola加入 SIG；现SIG成员超过2500个；1999 Bluetooth 1.0发布； 发布； 发布 2002 IEEE采纳了 采纳了bluetooth的物理层和数据链路 采纳了 的物理层和数据链路 层，发布了IEEE802.15.1； 发布了 ；为什么叫“Bluetooth” 为什么叫Ericsson借用了Harald Gormsen的昵称 blatand → “Bluetooth”丹麦的国王（ 丹麦的国王（ A.D.940 ~ 981 ） 统一了丹麦和挪威寓意统一不同制造商的不同设备Harald把基督教带到斯堪的纳维亚 把基督教带到斯堪的纳维亚 Harald统治了丹麦和挪威 统治了丹麦和挪威 Harald思索笔记本和手机的无缝通信 思索笔记本和手机的无缝通信2000年5月发布了蓝牙应用新图标Bluetooth是什么？ 是什么？ 是什么 蓝牙是无线技术规范• 短程：最大传输距离100米；（100米、10米、1米） • 性能中等：721Kbps •动态配置：自组联网/漫游 •低能耗（<2.5mW）：适用于手持应用； •模块大小： 9×9mm •支持语音和数据传输蓝牙设备可通过固定或移动网络接入因特网GSM TDMA CDMA GPRS WCDMAWWWPSTN ISDN LAN xDSL Cable蓝芽－随时随地无线接入网络的最后10米 蓝芽－ 蓝芽－现代信息社会－数字化神经末梢蓝牙的网络架构• 点对点 (Piconet) • 点对多 (Piconet), 一個master和七個slave • 分散式网络 (Scatternet), 由许多各自独立的Piconet组成蓝牙协议栈的组成蓝牙体系结构中的协议可分为四层。
蓝牙技术原理简介及应用 ppt课件
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蓝牙技术的特点
全球范围 适用
开放性强 兼容性强
无线性强
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
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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）。
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。
◆一个设备不能同时担任两个 微微网的主设备。
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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
独立系统 不与其他系统捆绑
符合已有规范
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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
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蓝牙关键技术
底层模块
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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
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
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◆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
近距离无线通信技术介绍
近距离无线通信技术介绍目前使用较广泛的近距无线通信技术是蓝牙(Bluetooth)，无线局域网802.11(Wi-Fi)和红外数据传输(IrDA)。
同时还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，它们分别是：ZigBee、超宽频(Ultra WideBand)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、无线1394和专用无线系统等。
它们都有其立足的特点，或基于传输速度、距离、耗电量的特殊要求；或着眼于功能的扩充性；或符合某些单一应用的特别要求；或建立竞争技术的差异化等。
但是没有一种技术可以完美到足以满足所有的需求。
蓝牙技术(bluetooth)技术是近几年出现的，广受业界关注的近距无线连接技术。
它是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的短距离无线连接为基础，可为固定的或移动的终端设备提供廉价的接入服务。
蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。
其传输频段为全球公众通用的2.4GHzISM频段，提供1Mbps的传输速率和10m的传输距离。
蓝牙技术诞生于1994年，Ericsson当时决定开发一种低功耗、低成本的无线接口，以建立手机及其附件间的通信。
该技术还陆续获得PC行业业界巨头的支持。
1998年，蓝牙技术协议由Ericsson、IBM、Intel、NOKIA、Toshiba等5家公司达成一致。
蓝牙协议的标准版本为802.15.1，由蓝牙小组（SIG）负责开发。
802.15.1的最初标准基于蓝牙1.1实现，后者已构建到现行很多蓝牙设备中。
新版802.15.1a基本等同于蓝牙1.2标准，具备一定的QoS 特性，并完整保持后向兼容性。
蓝牙行业是个突飞猛进的行业，2004年到2011年，蓝牙设备的综合年增长率为40％。
典型无线传输蓝牙技术概论精品PPT课件
三、蓝牙技术的特点
❖ 3.传输范围及速率 蓝牙技术通信距离为10m，如果需要的话，
还可以选用放大器使其扩展到100m。这已经足 够在办公室内任意摆放外围设备，而不用再担心 电缆长度是否够用。 ，蓝牙技术可实时进行数据和语音传输，数据安全 性能高。理论上，蓝牙技术传输速率可达到 1Mbps，但由于现实生活中存在着各种不同电磁 的干扰，因此，实际传输速度一般只有 50~100Kbyte/s左右。
。不同厂商产品只要遵循同样的“Profile”，相
互之间就能够互通。下面根据蓝牙SIG的规范，
介绍其主要应用模式。
二、蓝牙技术的概念与应用
3、 蓝牙应用模式
❖ （1）.对讲机 ❖ 未来采用蓝牙技术的移动电话将是“三合一”
，即集移动电话、无绳电话、对讲机三种功能于 一身。两个蓝牙设备之间在近距离内可以建立直 接语音通路，比如两个蜂窝电话用户之间，通过 蓝牙连接可以直接进行对话，这样移动电话就可 以当对讲机用。
《典型无线传输技术应用》课程教学资源
蓝牙技术概述
本节要点
1
蓝牙技术起源和发展
2
蓝牙技术的概念和应用
3
蓝牙技术的特点
4
蓝牙技术的网络结构
5
蓝牙技术的数据安全
学习情境内容
一、蓝牙技术的起源与发展
一、蓝牙技术的起源与发展 身边蓝牙产品：
一、蓝牙技术的起源与发展
“蓝牙”的由来
❖ “蓝牙”这个名字的来历颇具传奇色彩。 公元10世纪的北欧正值动荡年代，各国之 间战争频繁，丹麦国王哈拉德二世挺身而出 ，到处疾呼和平。经过他的不懈努力，战争 终于停止，各方领袖坐到了谈判桌前，至此 ，四分五裂的挪威和丹麦得以统一。
二、蓝牙技术的概念与应用
【大学课件】近距离无线通信技术共68页
电感耦合方式
在电感耦合方式的RFID系统中，电子标签一般为无 源标签，其工作能量是通过电感耦合方式从读写器 天线的近场中获得的
电子标签与读写器之间传送数据时，电子标签需要 位于读写器附近，通信和能量传输由读写器和电子 标签谐振电路的电感耦合来实现。在这种方式中， 读写器和电子标签的天线是线圈，读写器的线圈在 它周围产生磁场，当电子标签通过时，电子标签线 圈上会产生感应电压，整流后可为电子标签上的微 型芯片供电，使电子标签开始工作。RFID 电感耦合 方式中，读写器线圈和电子标签线圈的电感耦合如 图 3.1所示。
已经制定或正在制定的IEEE802.11、IEEE802.15、 IEEE802.20、IEEE802.22等宽带无线接入标准集， 覆盖了无线局域网(WLAN)、无线个域网 (WMAN)、无线城域网(WPAN)的领域。
docin/sundae_meng
3.2 射频通信
一、什么是射频？ 射频(Radio Frequency，RF) 表示可以辐
③ 工业、科学和医用频率
频率范围
应用范围
6.765～6.795MHz
不同类别的无线电服务，如无线电广播服务、无线电气 象服务和无线电航空服务等。
13.553～13.567MHz
26.957～27.283MHz 40.660～40.700MHz
除了电感耦合RFID系统外，还有其他的ISM应用，如遥 控系统、远距离控制模型系统、演示无线电系统和传呼 机等。
读写器天线一般为定向天线，只有在读 写器天线定向波束范围内的电子标签可 以被读写。该方式读写器天线和电子标 签天线的电磁辐射如图 3.2所示。
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蓝牙设备在通信连（Connection） 状态下，有四种工作模式：激活 （Active）模式，呼吸（Sniff）模 式保持（Hold）模式，休眠（Park） 模式，Active 模式是正常的工作状 态，另外三种模式是为了节能所规 定的低功耗模式。
物联网通信技术
第五章 近距离无线通信技术
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总体概述
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在物联网中，经常需要和物理空间较小范围的感知层物联网 终端进行灵活的接入，实现感知控制层与网络传输层的通信。 这就需要采用一种非接触式的近距离无线通信来承载信息的传 输，目前能完成这样功能的无线通信技术主要有蓝牙(Bluetooth Technology)、红外技术(Infrared)、超宽带无线技术(UltraWideband， UWB)、WI-FI技术(Wireless Fidelity, WI-FI)以及无线 传感网络(Wireless Sensor Network)。这些近距离通信的技术广 泛应用在智能电网的数据采集与抄表、智能交通与汽车、物流 与追踪、智能家居、金融与服务、智慧农业、医疗健康、工业 自动化与控制、环境监测等物联网所涉及的各个领域，并且成 为了物联网的基础与核心技术之一。本章将从原理与应用两个 方面来介绍蓝牙技术、红外通信技术、超宽带无线技术。
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蓝牙技术简介
蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技 术。能在包括移动电话、PDA、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。利用“蓝牙”技术， 能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功 地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变 得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网 络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信， 工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。 其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。
蓝牙技术的特点可归纳为如下几点：
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蓝牙技术的特点
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。
全球范围 适用
同时传输 语音数据
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。
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。
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蓝牙标准的发展
V1.1 (1991 年)
V2.2
V2.1 (2004年)
V1.2
V4.0 (2010年)
V3.0 (2009年)
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蓝牙标准最早期版本Vl.1传输速度约在748~810 Kbit/s，由于是早期设计，易受到同频率产品所干扰， Vl.2在传输速度没有改进，但在加上了抗干扰跳频功 能。
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2004年提出的V2.0、V2.1标准将传输速度提高到 1.8Mbit/s~2.1Mbit/s，可以工作在全双工模式下。它 基本解决了语音通信和高质量图像传输的基本要求， 目前市场上大多数蓝牙产品均采用V2.0或V2.1版本的 技术标准。
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2009年4月，蓝牙技术联盟颁布了V3.0标准，V3.0 的核心是AMP(Generic Alternate MAC/PHY)，这是一种 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。通过集成“IEEE 802.11 PAL” （协议适应层），V3.0的数据传输率提高到了大约 24MbpS（即可在需要的时候调用IEEE 802.11WI-FI用 于实现高速数据传输），可用于录像机至高清电视、 个人计算机至打印机之间的资料传输。V3.0引入了增 强电源控制(EPC)机制，再辅以IEEE 802.11.XX，实际 空闲功耗会明显降低，解决了蓝牙设备的待机耗电问 题。
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“蓝牙”的由来
传统篇： “蓝牙”的名称，来自10世纪的丹麦国王哈拉尔德(Harald
Gormsson)的外号。出身海盗家庭的哈拉尔德统一了北欧四分 五裂的国家，成为维京王国的国王。由于他喜欢吃蓝莓，牙 齿常常被染成蓝色，而获「蓝牙」的绰号，当蓝莓因为颜色 怪异的緣故，被认为是不适合食用的东西，因此这位爱尝新 的国王也成为创新与勇于尝试的象征。1998年，爱立信公司 希望无线通信技术能统一标准而取名「蓝牙」。 山寨篇： 狼的牙齿参差不齐，却能紧紧地啮合在一起，这种设备同样 会让耳机、笔记本电脑、冰箱等毫不相关的产品紧密结合在 一起。由于狼牙在月光下会发出蓝光，“蓝牙”由此得名。
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蓝牙技术的特点
蓝牙是一种短距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。在制定蓝牙规范之初，就 建立了统一全球的目标，向全球公开发布，工作频 段为全球统一开放的2.4GHz工业、科学和医学 （Industrial, Scientific and Medical, ISM）频 段。从目前的应用来看，由于蓝牙体积小、功率低， 其应用已不局限于计算机外设，几乎可以被集成到 任何数字设备之中，特别是那些对数据传输速率要 求不高的移动设备和便携设备。
可建立临时 对等连接
蓝牙技术 特点
近距离通信
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。
蓝牙采用了跳频 （Frequency Hopping）方 式来扩展频谱，抵抗来自这 些设备的干扰。 提供了认证和加密功能， 以保证链路级的安全。
很好的抗干扰 能力和安全性
功耗低 体积小
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2010年蓝牙技术联盟(Blue tooth SIG)正式发布了 V4.0核心规范(Blue tooth Core Specification Version4.0)，V4.0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。V4.0实际是将传统 蓝牙、低功耗蓝牙和高速蓝牙技术合而为一，三个规 格可以组合或者单独使用。V4.0继承了蓝牙技术无线 连接的所有固有优势，同时增加了低耗能蓝牙和高速 蓝牙的特点，尤以低耗能技术为核心。