弱电安防--Bluetooth蓝牙-物联网通信组网技术.docx

Bluetooth蓝牙-物联网通信组网技术蓝牙技术（Bluetooth）是由东芝、IBM、Intel.爱立 信和诺基亚于1998年5月共同提出的一种近距离无线数字通信的技术标准。一种无线通讯技术标准，用来让固定与移 动设备，在短距离间交换资料，以形成个人局域网（PAN） o其使用短波特高频（UHF）无线电波，经由2.4至2. 485GHz的ISM频段来进行通信。1994年由电信商爱立 信（Ericsson）发展出这个技术。它最初的设计，是希望 创建一个RS-232数据线的无线通信替代版本。它能够链接 多个设备，克服同步的问题。Bluetooth技术是低功率短距离无线连接技术，能穿透 墙壁等障碍，通过统一的无线链路，在各种数字设备之间实 现安全、灵活、低成本、小功率的话音和数据通信。其目标 是实现最高数据传输速度IMb/s （有效传输速度为 721kb/s）、最大传输距离为10m,采用2. 4GHz的ISM（IndustrialScientificandMedical,工业、科学、医学） 免费频带不必申请即可使用，在此频段上设立79个带宽为 1MHz的信道，每秒频率切换1600次、扩频技术来实现电波 的收发。Bluetooth技术是一种短距离无线通信的技术规范，具 有Bluetooth体积小、功率低优势，其被广泛应用到各种 数字设备中，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。Bluetooth技术的特点如下：(1) 全球范围适用。Bluetooth工作在2. 4GHz的ISM频 段，全球大多数国家ISM频段的范围是2. 42. 4835GHz,是 免费频段，使用该频段无须向政府职能部门申请许可证。(2) 可同时传输语音和数据。Bluetooth采用电路交换 和分组交换技术，支持一路数据信道、三路语音信道以及异 步数据与同步语音同时传输的信道。每个语音信道数据速率 为64kb/s,语音信号编码采用脉冲编码调制PCM或连续可变 斜率增量调制(CVSD)方法。当采用非对称信道传输数据时， 速率最高为721kb/s,反向为57. 6kb/s；当采用对称信道传 输数据时，速率最高为342. 6kb/s。Bluetooth有两种链路 类型：同步定向连接(SCO)链路和异步无连接(ACL)链路。(3) 可以建立临时对等连接。根据Bluetooth设备在网 络中的角色，分为主设备和从设备。主设备是组网连接主动 发起请求的Bluetooth设备，几个Bluetooth设备连接成 一个皮网(piconet,微微网)时，其中只有一个主设备，其 余的都为从设备。皮网是Bluetooth最基本的一种网络形 式，最简单的皮网是一个主设备和一个从设备组成的点对点 通信连接。(4) 具有很好的抗干扰能力。在ISM频段工作的无线电 设备有很多，如无线局域网(WLAN)、家用微波炉等产品，为 了很好地抵抗来自这些设备的干扰,Bluetooth采用了跳频 方式来扩展频谱。将2.402-2. 48GHz频段可以分成79个 频点，相邻频点间隔为1MHz,Bluetooth设备在某个频点发 送数据之后，再跳到另一个频点发送，而频点的排序是伪随 机的，每秒频率可以改变1600次，每个频率持续约 625/iso(5) 体积小，便于集成。个人移动设备的小体积决定了 嵌入其内部的Bluetooth模块体积更小。(6) 低功耗。Bluetooth设备在通信连接(ConneCTIon) 状态下有四种工作模式，分别是呼吸模式(Sniff)、激活模 式(Active).保持模式(Hold)、休眠模式(Park) o激活模式 是正常的工作状态，另外三种是为了节能所规定的低功耗模 式。(7) 开放的接口标准。SIG为了让Bluetooth技术的使 用广开来，将Bluetooth的技术标准全部公开，全世界范 围内任何单位、个人都可以进行Bluetooth产品的开发， 只要能通过SIG的Bluetooth产品兼容性测试，就可以广 市场。(8) 成本低。随着市场需求的不断扩大，各个供应商纷 纷出自己的Bluetooth芯片和模块，致使Bluetooth产品 的价格飞速下降。Bluetooth技术规定每一对设备之间必须一个为主设 备，另一个为从设备，才能进行通信，通信时，必须由主设 备进行查找，发起配对，建链成功后，双方即可收发数据。 理论上，一个Bluetooth主端设备，可同时与7个 Bluetooth从端设备进行通信。一个具备Bluetooth通信功 能的设备，可以在两个角色间切换，平时工作在从模式，等 待其他主设备来连接，需要时，转换为主模式，向其他设备 发起呼叫。一个Bluetooth设备以主模式发起呼叫时，需 要知道对方的Bluetooth地址，配对密码等信息，配对完 成后，可直接发起呼叫。Bluetooth主端设备发起呼叫，首先是查找，找出周围 处于可被查找的Bluetooth设备。主端设备找到从端 Bluetooth设备后，需要从端设备的PIN码才能进行配对， 也有设备不需要输入PIN码。配对完成后，从端Bluetooth 设备会记录主端设备的信息，此时主端即可向从端设备发起 呼叫，已配对过的设备在下次呼叫时，就不必再重新配对。 已配对的设备，作为从端的Bluetooth耳机也可以发起建 链请求。主从两端之间在链路建立成功后即可进行双向的语 音或数据通信。在通信状态下，主端和从端设备都可发起断 链并断开Bluetooth链路。Bluetooth数据传输应用中，一对一串口数据通信是最 常见的应用之一，在出厂前Bluetooth设备就已提前设好 两个Bluetooth设备之间的配对信息，主端预存了从端设 备的PIN码、地址等，两端设备加电即自动建链，透明串口 传输，无须外围电路干预。一对一应用中从端设备可以设为 两种类型，一种是不能被别的Bluetooth设备查找的静默 状态；二是可被指定主端查找以及可以被别的Bluetooth 设备查找建链的状态。Bluetooth系统按照功能分为四个单元：链路控制单 元、无线射频单元.Bluetooth协议单元和链路管理单元。 数据和语音的发送和接收主要由无线射频单元负责 bluetooth天线具有体积小、质量轻、距离短、功耗低的特 点。链路控制单元(LinkController)进行射频信号与数字 或语音信号的相互转化，实现基带协议和其他的底层连接规 程。链路管理单元(LinkManager)负责管理Bluetooth设备 之间的通信，实现链路的建立、验证、链路配置等操作。Bluetooth协议是为个人区域内的无线，通信制定的协议，包 括两部分：核心(Core)部分和协议子集(Profile)部分。协 议栈采用的分层结构，分别完成的是数据流的过滤、传输、 跳频和数据帧传输、连接的建立和释放、链路的控制以及数 据的拆装等功能。什么是物联网(I0T) ?2022-02-18物联网体系框架之网络层2022-02-18物联网简史2022-02-18物联网体系框架包含哪些2022-02-18物联网关键技术2022-02-18物联网常见应用发展方向2022-02-18物联网发展趋势2022-02-18