第六章 近距离无线通信技术蓝牙PPT课件
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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。
5
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)
6
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。
3
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。
物联网通信技术
第五章 近距离无线通信技术
1
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总体概述
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2
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。
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
10
wk.baidu.com
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。
4
“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。
7
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。
8
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。
蓝牙技术的特点可归纳为如下几点：
11
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。
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。
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。
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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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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。
物联网通信技术
第五章 近距离无线通信技术
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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。
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
10
wk.baidu.com
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。
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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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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。
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。
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。