无线通信系统与技术-第10章蓝牙技术.ppt

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第第10章章蓝牙技术蓝牙技术蓝牙（蓝牙（Bluetooth）是一种短距离无线数据）是一种短距离无线数据和语音传输的全球性开放式技术规范，工作和语音传输的全球性开放式技术规范，工作在在2.4GHzISM开放频段。

开放频段。

它以低成本的近距离无线连接为基础，为它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定或移动通信设备之间提供通信链路，使固定或移动通信设备之间提供通信链路，使得近距离内各种信息设备能够提供资源共享。

得近距离内各种信息设备能够提供资源共享。

尽管蓝牙技术的设计初衷是将智能移动尽管蓝牙技术的设计初衷是将智能移动电话与笔记本电脑、掌上电脑以及各种数电话与笔记本电脑、掌上电脑以及各种数字信息的外部设备用无线方式连接起来，字信息的外部设备用无线方式连接起来，进而形成一种个人网络，使得在其可达到进而形成一种个人网络，使得在其可达到的范围之内各种信息化的移动便携设备都的范围之内各种信息化的移动便携设备都能无缝地共享资源。

能无缝地共享资源。

但实际上它的应用潜力已经远远大于最但实际上它的应用潜力已经远远大于最初蓝牙技术开发者的想象，其与众不同的初蓝牙技术开发者的想象，其与众不同的优越特性，引起了人们越来越多的兴趣，优越特性，引起了人们越来越多的兴趣，随着蓝牙技术的发展和越来越多的厂商关随着蓝牙技术的发展和越来越多的厂商关注蓝牙，确立蓝牙技术发展的最终目的是注蓝牙，确立蓝牙技术发展的最终目的是要建立一个全球统一的无线连接标准。

要建立一个全球统一的无线连接标准。

使得不同厂家生产的数字信息设备在近使得不同厂家生产的数字信息设备在近距离内不用电缆就可以很方便地连接起来，距离内不用电缆就可以很方便地连接起来，实现相互操作与数据共享，目前基于蓝牙实现相互操作与数据共享，目前基于蓝牙技术的产品正在不断面市，而蓝牙技术本技术的产品正在不断面市，而蓝牙技术本身也在不断地完善。

身也在不断地完善。

本章对蓝牙技术进行简介。

本章对蓝牙技术进行简介。

概述概述10.110.1蓝牙设备组成与蓝牙网络结构蓝牙设备组成与蓝牙网络结构10.210.2蓝牙协议蓝牙协议10.310.3蓝牙无线电规范蓝牙无线电规范10.410.4蓝牙基带规范蓝牙基带规范10.510.5蓝牙链路管理规范蓝牙链路管理规范10.610.6蓝牙逻辑链路控制和自适应协议规范蓝牙逻辑链路控制和自适应协议规范10.710.7蓝牙系统的实现蓝牙系统的实现10.810.8蓝牙技术的应用蓝牙技术的应用10.910.9本章小结本章小结10.1010.1010.110.1概述概述10.1.1蓝牙技术的起源与演进蓝牙技术的起源与演进10.1.210.1.2蓝牙技术的特点蓝牙技术的特点蓝牙技术的开放性。

蓝牙技术的开放性。

蓝牙技术的通用性。

蓝牙技术的通用性。

短距离。

短距离。

无线无线“即连即用即连即用”。

抗干扰能力强。

抗干扰能力强。

支持语音和数据通信。

支持语音和数据通信。

组网灵活。

组网灵活。

软件的层次结构。

软件的层次结构。

蓝牙模块体积很小、便于集成。

蓝牙模块体积很小、便于集成。

成本低。

成本低。

10.210.2蓝牙设备组成与蓝牙网络结构蓝牙设备组成与蓝牙网络结构10.2.1蓝牙设备的组成蓝牙设备的组成图图10-1蓝牙设备的组成结构蓝牙设备的组成结构11无线射频单元无线射频单元蓝牙无线射频单元是一个蓝牙无线收发蓝牙无线射频单元是一个蓝牙无线收发器，它是任何蓝牙设备的核心，包含中频器，它是任何蓝牙设备的核心，包含中频振荡器、中频滤波器、调制解调器、压控振荡器、中频滤波器、调制解调器、压控振荡器、频率合成器以及天线控制开关等振荡器、频率合成器以及天线控制开关等电路，完成基带数据分组的跳频扩频与解电路，完成基带数据分组的跳频扩频与解扩功能。

扩功能。

22基带和链路控制器（基带和链路控制器（LCLC，LinkLinkControllerController）单元）单元基带和链路控制单元完成的蓝牙基带层协基带和链路控制单元完成的蓝牙基带层协议功能主要包括以下几个方面：

议功能主要包括以下几个方面：

建立物理连接（包括跳频序列产生和同步、建立物理连接（包括跳频序列产生和同步、对接收对接收bit流进行符号定时提取的恢复）；流进行符号定时提取的恢复）；数据分组打包数据分组打包/解包；解包；提供提供2种不同的物理链路类型、种不同的物理链路类型、5种逻辑种逻辑链路和多种分组类型；链路和多种分组类型；差错控制；差错控制；鉴权和加密。

鉴权和加密。

33蓝牙链路管理（蓝牙链路管理（LMLM，LinkManagerLinkManager）单元）单元完成的主要功能如下：

完成的主要功能如下：

设备号请求；设备号请求；链路地址查询；链路地址查询；链路模式协商和建立；链路模式协商和建立；链路连接建立和关闭；链路连接建立和关闭；鉴权；鉴权；决定帧的类型；决定帧的类型；设备功耗模式设置（监听模式、保持模设备功耗模式设置（监听模式、保持模式或者休眠模式）。

式或者休眠模式）。

44主机控制接口单元（主机控制接口单元（HCIHCI，HostControllerHostControllerInterfaceInterface）为了使不同厂商生产的蓝牙模块和主机为了使不同厂商生产的蓝牙模块和主机都能够互相通信，蓝牙协议栈定义了一个都能够互相通信，蓝牙协议栈定义了一个蓝牙模块和主机之间的标准接口，称为主蓝牙模块和主机之间的标准接口，称为主机控制接口（机控制接口（HCI）。

）。

55蓝牙主机蓝牙主机蓝牙的高层协议栈通常设计成一个软件蓝牙的高层协议栈通常设计成一个软件部分，运行在主机设备上，所以有时又称部分，运行在主机设备上，所以有时又称为主机栈（为主机栈（HostStack）。

）。

10.2.210.2.2蓝牙网络结构蓝牙网络结构蓝牙既可以蓝牙既可以“点到点点到点”也可以也可以“点到多点到多点点”进行无线连接。

进行无线连接。

图图10-2蓝牙网络拓扑结构蓝牙网络拓扑结构11蓝牙微微网蓝牙微微网蓝牙中的基本联网单元是微微网蓝牙中的基本联网单元是微微网（Piconet），它由一台主设备和），它由一台主设备和17台活台活跃的从设备组成。

跃的从设备组成。

22蓝牙散射网蓝牙散射网在同一个区域内可能有多个微微网，一在同一个区域内可能有多个微微网，一个微微网中的主设备单元同时也可以从属个微微网中的主设备单元同时也可以从属于另外的微微网，作为另一个微微网中的于另外的微微网，作为另一个微微网中的从设备单元，作为从设备单元，作为2个或个或2个以上微微网成个以上微微网成员的蓝牙单元就成了网桥节点。

员的蓝牙单元就成了网桥节点。

10.310.3蓝牙协议蓝牙协议10.3.1蓝牙标准文档构成蓝牙标准文档构成10.3.2蓝牙协议体系结构蓝牙协议体系结构图图10-3蓝牙的协议栈蓝牙的协议栈第第1类是核心协议（类是核心协议（CoreProtoco1），是），是由蓝牙由蓝牙SIG专门对蓝牙而开发的核心专用标专门对蓝牙而开发的核心专用标准协议，形成由下列成分组成的准协议，形成由下列成分组成的5层栈。

层栈。

无线电（无线电（Radio）：

规范蓝牙无线层的）：

规范蓝牙无线层的基本技术参数，确定包括频率、跳频的使基本技术参数，确定包括频率、跳频的使用、调制模式和传输功率在内的空中接口用、调制模式和传输功率在内的空中接口细节。

细节。

基带（基带（BB，BaseBand）：

规范媒体访）：

规范媒体访问控制（问控制（MAC）和物理层的过程，确定微）和物理层的过程，确定微微网中的连接建立、寻址、分组格式、编微网中的连接建立、寻址、分组格式、编/解码、加解码、加/解密、计时和功率控制。

解密、计时和功率控制。

链路管理器协议（链路管理器协议（LMP，LinkManagerProtocol）：

规范在蓝牙设备链路的建立、）：

规范在蓝牙设备链路的建立、拆除及链路的安全控制。

拆除及链路的安全控制。

逻辑链路控制和自适应协议（逻辑链路控制和自适应协议（L2CAP，LogicalLinkControlandAdaptationProtocol）：

是一个为高层传输和应用层协）：

是一个为高层传输和应用层协议屏蔽基带协议细节的适配协议，使高层议屏蔽基带协议细节的适配协议，使高层协议不必了解无线层和基带层信号的具体协议不必了解无线层和基带层信号的具体形式。

形式。

服务发现协议（服务发现协议（SDP，ServiceDiscoveryProtocol）：

主要由两大部分组）：

主要由两大部分组成：

服务信息记录数据库和发现成：

服务信息记录数据库和发现/浏览服务浏览服务功能。

功能。

第第2类也是蓝牙类也是蓝牙SIG开发的协议，但它们开发的协议，但它们是基于现有的协议开发而来的，包括串口是基于现有的协议开发而来的，包括串口仿真协议（仿真协议（RFCOMM）和电话控制协议）和电话控制协议（TCS，TelephonyControlprotocolSpecification）。

）。

RFCOMM是蓝牙规范中的电缆替代协是蓝牙规范中的电缆替代协议（议（CableReplacementProtoco1），是一），是一个简单的串口仿真协议，提供了基于个简单的串口仿真协议，提供了基于L2CAP之上的虚拟串口。

之上的虚拟串口。

电话控制协议二进制的通话控制规范电话控制协议二进制的通话控制规范（TCS-BIN，TelephonyControlSpecificationBinary）是面向比特的协议，）是面向比特的协议，它定义了蓝牙设备间建立语音和数据呼叫它定义了蓝牙设备间建立语音和数据呼叫的控制信令，定义了处理蓝牙的控制信令，定义了处理蓝牙TCS设备群设备群的移动管理进程。

的移动管理进程。

第第3类是接纳协议（类是接纳协议（AdoptedProtocols），），是在由其他标准制定组织发布的规范中定是在由其他标准制定组织发布的规范中定义的，并被纳入总体的蓝牙结构。

义的，并被纳入总体的蓝牙结构。

蓝牙战略是仅仅发明必需的协议，尽量蓝牙战略是仅仅发明必需的协议，尽量使用现有的标准。

使用现有的标准。

接纳协议包括以下内容。

接纳协议包括以下内容。

PPP：

点对点协议是在点对点链路上传输：

点对点协议是在点对点链路上传输IP数据报的因特网标准协议。

数据报的因特网标准协议。

TCP/UDP/IP是是TCP/IP协议簇的基础协议。

协议簇的基础协议。

OBEX：

对象交换协议是为了交换对象，：

对象交换协议是为了交换对象，由红外数据协会（由红外数据协会（IrDA，1nfraredDataAssociation）开发的会话层协议。

）开发的会话层协议。

WAE/WAP：

蓝牙将无线应用环境和无：

蓝牙将无线应用环境和无线应用协议包含到它的结构中。

线应用协议包含到它的结构中。

10.3.310.3.3蓝牙应用模型蓝牙应用模型图图10-4给给出出了了最最高高优优先先级级的的应应用用模模型型，包括如下内容。

包括如下内容。

文件传输（文件传输（FileTransfer）：

文件传输）：

文件传输应用模型支持目录、文件、文档、图像和应用模型支持目录、文件、文档、图像和流媒体格式的传输。

流媒体格式的传输。

图图10-4蓝牙的应用模型蓝牙的应用模型拨号网络（拨号网络（Dial-upNetworking）：

使）：

使用此应用模型，一台带有蓝牙功能的用此应用模型，一台带有蓝牙功能的PC可可以通过装有蓝牙芯片的调制解调器或手机以通过装有蓝牙芯片的调制解调器或手机以无线方式接入拨号网络，提供拨号连网以无线方式接入拨号网络，提供拨号连网和传真的功能，对于拨号连网，和传真的功能，对于拨号连网，AT命令用命令用于控制移动电话或于控制移动电话或Modem。

局域网接入（局域网接入（LANAccess）：

此应用模）：

此应用模式使得微微网上的设备可以接入式使得微微网上的设备可以接入LAN。

同步（同步（Synchronization）：

同步操作应）：

同步操作应用模型提供了手机、电脑、个人数字处理用模型提供了手机、电脑、个人数字处理（PDA）等设备间个人信息管理（）