蓝牙技术简介.ppt

蓝牙技术 蓝牙技术简介1 蓝牙技术概述 2 蓝牙技术的特点 3 蓝牙系统组成 4 蓝牙技术的应用 5 蓝牙技术的发展趋势 蓝牙技术 1999年11月，比尔盖茨专程到拉斯维加斯一间只有11名员工的小公司访问，只因这家公司已研制成功一种含蓝牙技术的胸卡，随后，微软便宣布加入SIG。目前，包括索尼、惠普、戴尔在内的2500多家公司都签署了相关协议加入该组织，共享这一先进技术，而且数目还在不断的增长，从而在全球范围内掀起了一股蓝牙热潮。这么多的精英公司集中在一项技术的大旗下，在商业史上是史无前例的，一项公开的全球统一的技术规范得到了工业界如此广泛的关注和支持，也是以往所罕见的。蓝牙是一个开放性的无线通信标准，设计者的初衷是用隐形的连接线代替线缆。其目标和宗旨是：保持联系，不靠电缆，拒绝插头，并以此重塑人们的生活方式。它将取代目前多种电缆连接方案，通过统一的短程无线链路，在各信息设备之间可以穿过墙壁或公文包，实现方便快捷、灵活安全、低成本小功耗的话音和数据通信。蓝牙技术 它推动和扩大了无线通信的应用范围，使网络中的各种数据和语音设备能互连互通，从而实现个人区域内的快速灵活的数据和语音通信。“蓝牙”技术的目的是使特定的移动电话、便携式电脑以及各种便携式通信设备的主机之间在近距离内实现无缝的资源共享。蓝牙技术 具体地说，“蓝牙”技术的作用就是简化小型网络设备（如移动PC、掌上电脑、手机）之间以及这些设备与Internet之间的通信，免除在无绳电话或移动电话、调制解调器、头套式送受话器、PDA、计算机、打印机、幻灯机、局域网等之间加装电线、电缆和连接器。蓝牙技术 蓝牙技术使用全球通行的、无需申请即可使 用 的 2.45GHzISM（工 业 Industry、科 学Science、医 学 Medicine）频 段(2.4002.4835GHz)。若以2.45GHz为中心频率，在这个频段上最多可设立79个带宽为1MHz的信道。f=2402+kMHz，k=078 上下保护带分别为3.5MHz和2MHz，跳频次数为1600次秒(625uS)采用跳频扩谱的低功率传输外，蓝牙还采用鉴权和加密等措施来提高通信的安全性。蓝牙技术 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。蓝牙技术 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，接收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。蓝牙技术 图51 蓝牙芯片 蓝牙技术 蓝牙集成电路应用简单、成本低廉、容易实现和推广。其程序写在一个99（mm）的微芯片中，如图51所示。图的左端为天线和滤波器，右端为单芯片的植入蓝牙的电子元件（采用标准的BGA封装方式）。可以很方便地应用于电子产品中，有很强的移植性，可随时随地应用于多种通信场合。例如，引入到移动电话和笔记本电脑，就可建立无线通信。打印机、PDA、桌上型电脑、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可成为蓝牙系统的一部分。蓝牙技术 蓝牙以无线LANs的IEEE802.11标准技术为基础。应用了“Plonk and play”的概念（有点类似“即插即用”），即任一蓝牙设备一旦搜寻到另一个蓝牙设备，马上就可以建立联系，而无需用户进行任何设置，因此可以解释成“即连即用”。蓝牙技术 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51。蓝牙技术 表51 BLUETOOTH1.0技术指标和系统参数 蓝牙技术 蓝牙技术 2 蓝牙技术的特点 蓝牙技术是为了实现以无线电波替换移动设备所使用的电缆而产生的。它试图以相同成本和安全性完成一般电缆的功能，从而使移动用户摆脱电缆束缚，这就决定了蓝牙技术具备以下技术特性。蓝牙技术 1.成本低 为了能够替代一般电缆，它必须具备和一般电缆差不多的价格，这样才能被接受，也才能普及开来。蓝牙的最终目标是集成于单价为5美元的CMOS芯片。目前，蓝牙芯片价格降不下来，既有经济原因，也有技术原因。蓝牙技术 2.功耗低、体积小 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。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。蓝牙技术 3.近距离通信 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 4.安全性 同其它无线信号一样，蓝牙信号很容易被截取，因此蓝牙协议提供了认证和加密功能，以保证链路级的安全。蓝牙系统认证与加密服务由物理层提供，适合于硬件实现，密钥由高层软件管理。除此之外，跳频技术的保密性和蓝牙有限的传输范围也使窃听变得困难。蓝牙技术 3 蓝牙系统组成 蓝牙系统一般由天线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单元四个功能单元组成。蓝牙技术 蓝牙技术 1.射频单元以低成本、低功耗为主，考虑到距离和抗干扰性能采用比较成熟的协议和算法，包括频段和信道安排、射频收发等。蓝牙技术 2.链路控制（固件）单元 在目前蓝牙产品中，人们使用了3个IC分别作为连接控制器、基带处理器以及射频传输接收器，此外还使用了3050个单独调谐元件。蓝牙技术 3.链路管理（软件）单元 链路管理（LM）软件模块携带了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其它一些协议。LM能够发现其它远端LM并通过LMP（链路管理协议）与之通信。蓝牙技术 4.软件（协议栈）单元 蓝牙的软件（协议栈）单元是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑。它必须符合已经制定好的蓝牙规范。蓝牙协议可以分为4层，即核心协议层、电缆替代协议层、电话控制协议层和采纳的其它协议层。蓝牙技术 蓝牙技术 蓝牙地址：每个蓝牙设备都分配了一个48位的地址，即蓝牙地址。使用中把蓝牙地址分成了三段：低24位地址段 未定义8位地址段 高16位地址段 其中，高16位和低24位合在一起形成了蓝牙寻址空间240，作为生产厂的惟一标识码，由蓝牙权威部门分配给不同的厂商。蓝牙技术 通过蓝牙技术可以把各种便携式计算机设备与蜂窝移动电话用无线链路连接起来，使计算机与通信密切结合，从而使人们能够随时随地进行数据信息的交换与传输。因此蓝牙技术虽然出现不久，但已受到许多行业的关注。据国际开发中心（IDC）预测，到2004年，蓝牙在美国被嵌入到102万台设备内，在全世界将被嵌入到449万台设备内；到2006年内，其市场规模将达到7亿美元。一个全新的无线通信时代已经开始。蓝牙技术 蓝牙标准还无法解决硬件兼容性，并且影响到运行在蓝牙技术之上的软件。另外，蓝牙标准本身能否解决好安全问题，也是蓝牙能否获得成功的关键因素。蓝牙技术 4 蓝牙技术的应用 如前所述，蓝牙技术的初衷是无线互连小型移动设备及其外设，使它们之间的连接变得简单、容易。它的市场目标是移动笔记本电脑、移动电话、小型的PDA及其外设。蓝牙技术 因此，蓝牙最普通的应用是替代PC机与打印机、鼠标、扫描仪、投影仪等外设的连接电缆，以及无线互连PDA、移动电话以及PC机等。尤其是笔记本电脑与数字移动电话利用蓝牙技术的互相连接，大大扩展了其各自的应用领域。蓝牙技术 更令人意想不到的是，越来越多的电子产品，甚至家电产品也集成了蓝牙技术，新的应用潜力也在不断地被开发出来，可以预见，蓝牙将会给人们带来新的自由和生活。蓝牙特殊利益集团（SIG）规范了蓝牙的各种应用模式，每一种应用模式对应一个“Profile”，规范了相应模式功能和使用的协议。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。蓝牙技术 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。蓝牙技术 2.无绳电话 内置蓝牙芯片的移动电话，在室内可以用做无绳电话，通过无绳电话基站接入PSTN进行语音传输，从而不必支付昂贵的移动通话费用，当然在室外或途中仍作为移动电话使用。蓝牙技术 3.头戴式耳机 采用蓝牙技术的头戴式耳机作为移动电话、个人计算机等的语音输入、输出接口，能够在保持私人通话的同时，使用户摆脱电缆束缚而有更大活动自由。蓝牙技术 4.传真 采 用 蓝 牙 无 线 技 术 的 移 动 电 话 或Modem，可以用做计算机传真Modem，以发送和接收传真信息，此时它们被称为“广域网数据接入点”。与拨号网络应用模式相同，通常移动电话或Modem作为网关，笔记本电脑或台式机作为数据终端，网关提供传真服务，数据终端使用这种服务，两者之间没有固定的主从关系，但一般建立链路都由数据终端发起。蓝牙技术 5.局域网接入 在这种应用模式下，多个数据终端使用同一个局域网接入点（LAP），以无线接入方式访问局域网，一旦连接成功，数据终端将能够访问局域网所提供的一切服务，就好像是通过拨号网络连接到该局域网一样。两个蓝牙设备之间也可以直接通信，类似于用一根电缆把两个PC机连接起来。蓝牙技术 6.文件传输 蓝牙设备之间可以传送数据对象，这些设备可以是个人计算机、智能电话或者是PDA，数据对象可以是各种文件，比如Excel文件、PowerPoint文件、声音文件、图像文件等。用户可以浏览远端设备上文件夹内容，可以新建或删除文件夹。整个文件夹、目录或流媒体格式都可以在设备间传送。蓝牙技术 7.目标上传 使用目标上传功能的设备主要是笔记本电脑、PDA和移动电话。一个蓝牙设备可以将目标上传至另一个蓝牙设备收件箱，其中“目标”可以是商业卡或者是某种委任（Appointment）等，同样，一个蓝牙设备也可以从另一个蓝牙设备下载商业卡。两个蓝牙设备之间可以相互交换商业卡，此时往往先进行上传再进行下载。蓝牙技术 8.数据同步 蓝牙设备非常巧妙的一种功能是发送信息到关掉的或者工作在休眠模式下的另一个蓝牙设备。比如，当蜂窝电话接收到一条消息时，它可以把这条消息发送到笔记本电脑，即使后者被放在包中且没有开机。当然，蓝牙技术可以进行不同设备间数据同步，以保证用户在任何时间、选择任何设备都能得到最新的信息。蓝牙技术 与前面一样，使用此功能的设备也主要是笔记本电脑、PDA和移动电话。使用蓝牙技术，不同设备之间可以保持(PIM，Personal In formation Management）信息同步。这些信息通常包括电话本、日历、消息以及备忘录等，它们使用共同的协议和格式进行传送。此外，当移动电话或者PDA靠近笔记本电脑时，将自动与笔记本电脑进行同步。蓝牙技术 以上为蓝牙技术的几种主要应用模式，随着越来越多的制造商接受蓝牙技术并生产出越来越多的支持蓝牙的产品，新的、无法预料的蓝牙应用方式将会涌现出来。与其它技术一起（比如WAP等）蓝牙将会给人们日常生活带来深远的影响，可以说蓝牙技术是推动移动信息时代到来的关键技术之一。蓝牙技术 5 蓝牙技术的发展趋势参考Simplified Chinese_Core_Spec_Training.pdf。