第15章 无线个人区域网络技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
13
第15章 无线个人区域网络技术
通信距离短： 1. 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。 2. 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。
表15-1 BLUETOOTH1.0技术指标和系统参数
工作频段
ISM频段，2.402~2.480GHz
双工方式
全双工，TDD时分双工
业务类型
支持电路交换和分组交换业务
数据速率
1Mpbs
非同步信道速率
非对称连接721kbps/57.6kbps，对称连接432.6kbps
同步信道速率
64kbps
功率
美国FCC要求<0dbm(1mw),其他国家可扩展到100mw
（1）通讯距离10米左右的无线个人区域网络(WPAN)。 （2）通讯距离100米左右的无线区域网络(WLAN)。 （3）通讯距离大于100米的无线社区区域网络(WMAN)。 （4）通讯距离大于100米的无线广域网络(WWAN)。
3
第15章 无线个人区域网络技术
无线个人区域网络概念： 无线个人区域网络（简称为无线个域网）通常范围不超过10米。 由于通讯范围有限，无线个域网络通常用于取代实体传输线，让不同 的系统能够近距离进行联系。接入网作为电信网的“最后一公里”， 而个人区域网则更关注最后10米的接入。
蓝牙耳机
3. 使用全球通行的、无需申请即可使用的2.45GHz ISM频段。
4. 收发信机采用跳频扩谱技术，在2.45GHz ISM频段上以1600跳/秒
的速率进行跳频通信。
5. 在发射带宽为1MHz时，其有效数据速率为721kb/s，最高数据速度
可达1Mb/s。
6. 由于采用低功率时分复用方式工作（发射），其有效传输距离大
4
15.2 “蓝牙”技术
第15章 无线个人区域网络技术
“蓝牙”这个名字的来历颇具传奇色彩 1. 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。 2. 关于这位国王的名字有两种说法：一种说法是他的全名是Harald Blatand，Blatand在英语中意思为“蓝牙”（Bluetooth）；还有一 种说法是这位英雄的丹麦国王酷爱吃蓝梅，以致于牙齿都被染成 了蓝色，因此“蓝牙”（Bluetooth）成了他的绰号。
6. 于是，爱立信将其公诸于世，并极力说服其他企业加入到它的研究中 来。他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术，并将 此技术命名为“蓝牙”，来表达要将这种全新的无线传输技术在全球 推广，并实现全球通用的雄心。
6
第15章 无线个人区域网络技术
蓝牙
1. 一个开放性的无线通信标准 2. 一种短距离无线电通信技术
10
蓝牙技术的特点
1. 成本低； 2. 功耗低、体积小； 3. 通信距离短； 4. 安全性好。
第15章 无线个人区域网络技术
11
第15章 无线个人区域网络技术
成本低： 1. 蓝牙的最终目标是集成于单价为5美元的CMOS芯片。 2. 目前，蓝牙芯片价格降不下来，既有经济原因，也有技术原因。 从技术角度来看，蓝牙芯片集成了无线、基带和链路管理层功能， 而链路管理功能实际上既可以通过硬件实现，也可以通过软件实 现，如果由软件实现链路管理层功能，那么芯片被简化，价格也 将变得合理。
约为10米，加上功率放大器时，传输距离可扩大到100m。
7
第15章 无线个人区域网络技术
蓝牙支持点到点和点到多点的连接，可采用无线方式将若干蓝牙设备 连成一个微微网（Piconet），多个微微网又可互连成特殊分散网，形 成灵活的多重微微网的拓扑结构，从而实现各类设备之间的快速通信。 它能在一个微微网内寻址8个设备，其中1个为主设备，7个为从设备。 蓝牙是一种低功耗的无线技术，当检测到距离小于10m时，接受设备 可动态调节功率。当业务量减小或停止时，蓝牙设备可以进入低功率 工作模式。功耗低，对人体危害小。
5
第15章 无线个人区域网络技术
3. 瑞典的爱立信公司于1994年成立了一个专项科研小组，对移动电话及 其附件的低能耗、低费用无线连接的可能性进行研究。
4. 他们的最初目的在于建立无线电话与PC卡、耳机及桌面设备等产品的 连接。
5. 但是随着研究的深入，科研人员越来越感到这项技术所独具的个性和 巨大的商业潜力，同时也意识到凭借一家企业的实力根本无法继续研 究。
8
第15章 无Hale Waihona Puke Baidu个人区域网络技术
天线和 滤波器 蓝牙芯片
（a）蓝牙标志
（b）蓝牙模块
图15-1 蓝牙标志及模块
9
目前，蓝牙技术主要以满 足FCC（Federal Communications Commission美国联邦通信 委员会）的要求为目标。 在其他国家的应用，需要 做一些适应性调整，如发 射功率和频带。 BLUETOOTH1.0规范已公布 的主要技术指标和系统参 数如表15-1。
第15章 无线个人区域网络技术
1
主要内容
15.1 无线个人区域网络概述 15.2 “蓝牙”技术 15.3 ZigBee技术 15.4 NFC技术 15.5 UWB技术
第15章 无线个人区域网络技术
2
15.1 无线个人区域网络概述
第15章 无线个人区域网络技术
根据覆盖面积的不同,无线通信组网技术大致可归纳为四大类：
跳频频率数
79个频点/1MHz
跳频速率
1600次/秒
工作模式
PARK/HOLD/SNIFF
数据连接方式
面向连接业务SCO，无连接业务ACL
纠错方式
1/3FEC，2/3标FEC，ARQ
鉴权
采用反映逻辑算术
信道加密
采用0位、40位、60位密钥
语音编码方式
连续可变斜率调制CVSD
发射距离
一般可达10cm~10m，增加功率情况下可达100m
12
第15章 无线个人区域网络技术
功耗低、体积小： 1. 蓝牙技术本来目的就是用于互连小型移动设备及其外设，它的市 场目标是移动笔记本电脑、移动电话、小型的PDA以及它们的外 设，因此蓝牙芯片必须具有功耗低、体积小的特点，以便于集成 到小型便携设备中去。 2. 蓝牙产品输出功率很小(只有1mW)，仅是微波炉使用功率的百万 分之一，是移动电话的一小部分。
第15章 无线个人区域网络技术
通信距离短： 1. 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。 2. 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。
表15-1 BLUETOOTH1.0技术指标和系统参数
工作频段
ISM频段，2.402~2.480GHz
双工方式
全双工，TDD时分双工
业务类型
支持电路交换和分组交换业务
数据速率
1Mpbs
非同步信道速率
非对称连接721kbps/57.6kbps，对称连接432.6kbps
同步信道速率
64kbps
功率
美国FCC要求<0dbm(1mw),其他国家可扩展到100mw
（1）通讯距离10米左右的无线个人区域网络(WPAN)。 （2）通讯距离100米左右的无线区域网络(WLAN)。 （3）通讯距离大于100米的无线社区区域网络(WMAN)。 （4）通讯距离大于100米的无线广域网络(WWAN)。
3
第15章 无线个人区域网络技术
无线个人区域网络概念： 无线个人区域网络（简称为无线个域网）通常范围不超过10米。 由于通讯范围有限，无线个域网络通常用于取代实体传输线，让不同 的系统能够近距离进行联系。接入网作为电信网的“最后一公里”， 而个人区域网则更关注最后10米的接入。
蓝牙耳机
3. 使用全球通行的、无需申请即可使用的2.45GHz ISM频段。
4. 收发信机采用跳频扩谱技术，在2.45GHz ISM频段上以1600跳/秒
的速率进行跳频通信。
5. 在发射带宽为1MHz时，其有效数据速率为721kb/s，最高数据速度
可达1Mb/s。
6. 由于采用低功率时分复用方式工作（发射），其有效传输距离大
4
15.2 “蓝牙”技术
第15章 无线个人区域网络技术
“蓝牙”这个名字的来历颇具传奇色彩 1. 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。 2. 关于这位国王的名字有两种说法：一种说法是他的全名是Harald Blatand，Blatand在英语中意思为“蓝牙”（Bluetooth）；还有一 种说法是这位英雄的丹麦国王酷爱吃蓝梅，以致于牙齿都被染成 了蓝色，因此“蓝牙”（Bluetooth）成了他的绰号。
6. 于是，爱立信将其公诸于世，并极力说服其他企业加入到它的研究中 来。他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术，并将 此技术命名为“蓝牙”，来表达要将这种全新的无线传输技术在全球 推广，并实现全球通用的雄心。
6
第15章 无线个人区域网络技术
蓝牙
1. 一个开放性的无线通信标准 2. 一种短距离无线电通信技术
10
蓝牙技术的特点
1. 成本低； 2. 功耗低、体积小； 3. 通信距离短； 4. 安全性好。
第15章 无线个人区域网络技术
11
第15章 无线个人区域网络技术
成本低： 1. 蓝牙的最终目标是集成于单价为5美元的CMOS芯片。 2. 目前，蓝牙芯片价格降不下来，既有经济原因，也有技术原因。 从技术角度来看，蓝牙芯片集成了无线、基带和链路管理层功能， 而链路管理功能实际上既可以通过硬件实现，也可以通过软件实 现，如果由软件实现链路管理层功能，那么芯片被简化，价格也 将变得合理。
约为10米，加上功率放大器时，传输距离可扩大到100m。
7
第15章 无线个人区域网络技术
蓝牙支持点到点和点到多点的连接，可采用无线方式将若干蓝牙设备 连成一个微微网（Piconet），多个微微网又可互连成特殊分散网，形 成灵活的多重微微网的拓扑结构，从而实现各类设备之间的快速通信。 它能在一个微微网内寻址8个设备，其中1个为主设备，7个为从设备。 蓝牙是一种低功耗的无线技术，当检测到距离小于10m时，接受设备 可动态调节功率。当业务量减小或停止时，蓝牙设备可以进入低功率 工作模式。功耗低，对人体危害小。
5
第15章 无线个人区域网络技术
3. 瑞典的爱立信公司于1994年成立了一个专项科研小组，对移动电话及 其附件的低能耗、低费用无线连接的可能性进行研究。
4. 他们的最初目的在于建立无线电话与PC卡、耳机及桌面设备等产品的 连接。
5. 但是随着研究的深入，科研人员越来越感到这项技术所独具的个性和 巨大的商业潜力，同时也意识到凭借一家企业的实力根本无法继续研 究。
8
第15章 无Hale Waihona Puke Baidu个人区域网络技术
天线和 滤波器 蓝牙芯片
（a）蓝牙标志
（b）蓝牙模块
图15-1 蓝牙标志及模块
9
目前，蓝牙技术主要以满 足FCC（Federal Communications Commission美国联邦通信 委员会）的要求为目标。 在其他国家的应用，需要 做一些适应性调整，如发 射功率和频带。 BLUETOOTH1.0规范已公布 的主要技术指标和系统参 数如表15-1。
第15章 无线个人区域网络技术
1
主要内容
15.1 无线个人区域网络概述 15.2 “蓝牙”技术 15.3 ZigBee技术 15.4 NFC技术 15.5 UWB技术
第15章 无线个人区域网络技术
2
15.1 无线个人区域网络概述
第15章 无线个人区域网络技术
根据覆盖面积的不同,无线通信组网技术大致可归纳为四大类：
跳频频率数
79个频点/1MHz
跳频速率
1600次/秒
工作模式
PARK/HOLD/SNIFF
数据连接方式
面向连接业务SCO，无连接业务ACL
纠错方式
1/3FEC，2/3标FEC，ARQ
鉴权
采用反映逻辑算术
信道加密
采用0位、40位、60位密钥
语音编码方式
连续可变斜率调制CVSD
发射距离
一般可达10cm~10m，增加功率情况下可达100m
12
第15章 无线个人区域网络技术
功耗低、体积小： 1. 蓝牙技术本来目的就是用于互连小型移动设备及其外设，它的市 场目标是移动笔记本电脑、移动电话、小型的PDA以及它们的外 设，因此蓝牙芯片必须具有功耗低、体积小的特点，以便于集成 到小型便携设备中去。 2. 蓝牙产品输出功率很小(只有1mW)，仅是微波炉使用功率的百万 分之一，是移动电话的一小部分。