蓝牙技术在物联网智能家居中的应用资料

蓝牙技术在物联网智能家居中的应用

摘要智能家居作为家庭信息化的实现方式，已成为社会信息化发展的重要组成部分。从个人、公共服务以及政府需求来看，凸显出发展智能家居产业的迫切性。在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居产业的发展具有重大意义。本文简要介绍了智能家居的由来、系统构成、控制功能和发展前景，以及蓝牙技术的由来、技术特点、系统组成和应用范围。提出了目前基于蓝牙技术的智能家居系统的缺点和不足。

关键词智能家居；物联网；蓝牙技术；

Bluetooth Technology in the Application of Things Networking Intelligent Household

Abstract Intelligent household as family information realization, has become the development of social informatization is an important part of. From individual, public services and the government needs to see, highlights the urgency of the development of intelligent household industry. In the country to promote industrialization and information of the fusion of two mineralization background, the thing networking will be intelligent household industry in the process of the development of a more realistic breakthrough, the intelligent household industry development is of great significance. This paper briefly introduces the origin of the smart home, system structure, control function and development prospects, and the origin of the bluetooth technology, technical characteristics, system composition and application range. At present are put forward based on the bluetooth technology of intelligent home systems shortcomings and the insufficiency.

Keywords Intelligent household；The Internet of things；Bluetooth technology；

引言

自上世纪90年代后期以来,各种短距离的无线通信技术标准纷纷涌现,其中蓝牙技术作为一种很有竞争力的小范围无线通信协议，以其全球统一的标准性、数据和语音传输方面的优越性、低功耗、低成本和高安全性等特点，目前得到越来越广泛的应用。随着网络技术和自动化技术的普及，零散的、功能单一的家电设备会被逐步淘汰，智能家庭网络、智能家居必将成为我国今后发展的主流。由于目前蓝牙技术在我们的日常生活中最为常见，在今后的智能家庭中采用蓝牙无疑给客户带来巨大方便。可以说蓝牙是智能家庭网络的理想选择。因此, 对基于蓝牙技术的无线家庭网络进行研究具有极大的理论和实际应用价值。智能家居中的无线联网与通信已成为蓝牙技术的一个重要应用领域。

1.蓝牙技术综述

1.1 蓝牙技术的定义

“蓝牙”[6]是一种开放型的技术规范，它可以在世界上任何地方实现短距离的无线语音和数据通信。所谓蓝牙(Bluetooth)技术，实际上是一种短距离无线电技术，利用“蓝牙”技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与因特网Internet之间的通信，从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。

1.2蓝牙技术的特点

蓝牙设备的工作频段选在全球通用的2．4GHz的ISM(I业、科学、医学)频段，这样用户不必经过申请便可以在2400～2500MHz范围内选用适当的蓝牙无线电收发器频段。频道采用23个或79个，频道间隔均为1MHz，采用时分双工方式。调制方式为BT=0．5的GFSK，调制指数为0．28～0．35。蓝牙的无线发射机采用FM调制方式，从而能降低设备的复杂性。最大发射功率分为三个等级，100mW(20dBm)，2．5mW(4dBm)，l mw(0dB m)，在4~20dBm 范围内要求采用功率控制，因此，蓝牙设备之间的有效通讯距离大约为10～100m。另外，由于蓝牙的数据传输率为1Mb/ S，采用数据包的形式按时隙传送每时隙0．625 s。蓝牙系统支持实时的同步定向联接和非实时的异步不定向联接，蓝牙技术支持一个异步数据通道或一个并发的同步语音通道或一个同时传送异步数据和同步语音通

道。每一个语音通道支持64KB／S的同步语音，异步通道支持最大速率为721KB ／S，反向应答速度为57．6KB／s的非对称连接，或者一是速率为432．6KB／S 的对称连接。所以蓝牙技术采用的是TMDA结构。

1.3蓝牙中的关键技术

1.3.1 跳频技术

蓝牙工作的频段是全球通用的2.4GHz ISM频段。该频段对所有无线电系统都开放，因此，蓝牙在使用过程中经常会遇到不可预测的干扰源，例如手机、无绳电话、微波炉等。这使得蓝牙系统的传送错误率远远高于实际应用水平，为此，采用跳频技术是避免干扰的一项有效措施。

所谓跳频技术，就是将整个频带分成若干跳频信道（Hop Channel）。在一次连接中，蓝牙芯片所控制的收发器按照一定的码序列，不断地从一个信道跳转到另一个信道；而接收方也是按照相同的跳转规律进行通信。这实际上属于一种硬件加密手段，除非第三方掌握了接收双方的切换信道干什么，否则，从理论上计野外法完整获得信息的，而干扰源也是不可能按同样的规律进行干扰的。跳频的瞬时带宽很窄，但通过扩展频谱技术，可以使这个窄带宽被成倍地扩展成宽频带，使被干扰的可能性变得很小，由此就可以保证传送的完整性和系统的稳定性。 1.3.2 纠错技术

在蓝牙技术中使用了三种纠错方案：1/3比例前向纠错码（1/3FEC）、2/3比例前向纠错码（2/3FEC）和用于数据的自动请求重发（ARQ）方式。1/3比例前向纠错码是一种较简单的纠错码方式，属于重复码，实现时对每位信息重复三次。2/3比例前向纠错码是一种（15，10）精简的汉明码表示方法，用于部分分组。使用ARQ方式，在一个时隙中传送的数据必须在下一个时隙得到确认（或超时）信息。只有数据在接收端通过了报头错误检测和循环冗余检测，被认为无错后，才向发送端反回确认信息；否则，返回一个错误信息。

1.3.3微微网

蓝牙支持点对点和点对多点的通信，其最基本的网络组成是微微网。微微网是通过蓝牙技术连接起来的一种微型网络，由一个主设备(MASTER)和若干个从设备（SLAVE)组成，且从设备最多为7台。主设备负责通信协议的运作，而从设备则受控于主设备。一个微微网可以是2台相连的设备，也可以是8台连在一起的