工作范围约10m，可加至100m
蓝牙标准的发展
V1.1 (1991年)
V2.1 (2004年)
V1.2
V2.2
V4.0 (2010年)
V3.0 (2009年 )
蓝牙4.0
• V1.1(1998年) • 为最早期版本，传输率约在748~810kb/s，因是早期设计，容易受到同频率 的产品干扰下影响通讯质量
构，分别完成数据流的过滤 和传输,跳频和数据帧传输, 连接的建立和释放,链路的 控制,数据的拆装等功能。
链路管理器（LM）软件实现 链路的建立认证及链路配置等
-通过连接管理协议（LMP） 建立通信联系。
- LM 利用链路控制器（LC） 提供的服务实现上述功能。
蓝牙系统的技术特点
射频特性
工作在2.45GHz频段 收发机配置符合IEEE 802标准48位地址 数据频率为1Mb／s 使用扩频和跳频技术，噪音环境也能工作
天线发射功率符合 FCC 关于 ISM 波段的要求 。 -发射功率：
100mW -跳频速率：1600 跳/ 秒
蓝牙系统的组成
描述了链路控制器，实现
了基带协议和其他的底层 连接规程
- 媒体接入控制(MAC) -差错控制 -认证与加密
系统组成
蓝牙规范是为个人区域内的
无线通信制定的协议，它包 括两部分： 核心（Core） 部分和协议子集（Profile） 部分。协议栈仍采用分层结
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蓝牙技术的特点
• 蓝牙是一种短距离无线通信的技术规范，它最初的目标是取 代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线电缆 连接，其特点如下：
蓝牙技术的特点
蓝牙工作在2.4GHz的 ISM频 段，全球大多数国家ISM频段的 范围是2.4-2.4835GHz。
全球范围 适用
同时传输 语音数据
两个或更多的微微网在重叠的区 域可以建立特殊的呼叫。
Slave
Slave
Maste r
Slave
Slave
Slave
Maste r
Slave Slave
微微网的应用（一拖七）
蓝牙技术的应用
▪ 应用面多
▪ 前景广阔
各种 电话系统
数字手机、家庭及办公室电话、 小型PBX等电话系统等。
家庭和办公室自动化、家庭 娱乐、电子商务、工业控制、 智能化建筑物等。
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蓝牙4.0设备种类
• 蓝牙4.0设备种类 ➢ 2.4G蓝牙低功耗系统 ➢ 消费类电子产品 ➢ 移动电话外围扩展设备 ➢ 运动和休闲设备 ➢ 健康医疗用品(血压计、体温计….) ➢ 汽车电子设备 ➢ 人机接口设备(键盘、鼠标、遥控器) ➢ USB Dongle
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蓝牙的频道划分
• 信道数：79 个 （0-78） 范围：2.402GHz - 2.480GHz
蓝牙采用了跳频（ Frequency Hopping）方式 来扩展频谱，抵抗来自这些 设备的干扰。 提供了认证和加密功能， 以保证链路级的安全。
很好的抗干扰 能力和安全性
功耗低 体积小
蓝牙设备在通信连（Connection ）状态下，有四种工作模式：激活 （Active）模式，呼吸（Sniff）模 式保持（Hold）模式，休眠（Park ）模式，Active 模式是正常的工作 状态，另外三种模式是为了节能所 规定的低功耗模式。
信道间隔：1MHz
Geography Regulatory Range
RF Channel
Europe/USA/Japan 2400~2483.5 MHz f = 2402+k MHz, k=0, …, 78
France 2446.5~2483.5 MHz f = 2454+k MHz, k=0, …, 22
蓝牙建立通信的过程
Inquiry scan state slave
Wait random time
f9
Slave host’s 48-bit Bluetooth address
Function F
f9
Hopping sequence 3, 56,7,23,44,…
inquiry state master
• 无线传感器网络特性
➢ Sensor node:
✓缓存小 ✓CPU计算速度慢 ✓无线通信传输 ✓电池耗电 ✓可能具备定位功能
➢ Sink node
✓传感器网络的控制中心，能够收集 sensor node的所有数据。
常用的无线技术
距离（米）
GSM
GPRS
EDGE
3G
10,000
1,000
2000 2003-4来自page scan state
蓝牙建立通信的过程
Page scan state slave
FHS packet
(1) 48-bit address (2) Clock offset (3) AMA(Active Member address)=001
master Page state
(1)48-bit address of master
办公自动化 家庭娱乐等
无线电缆
蓝牙技术的应用
无线键盘、鼠标等。
数字 数字照相机、数字摄像机等。 电子设备
电子商务
无线办公包
以便携式计算机和掌上计算机 为代表。
电子付帐系统，宾馆接待处的电子登记服务等。
蓝牙技术的应用
作业
➢ 在无线网络中，有哪些短距离无线通信技术？这些技术的 区别及各自的特点是什么
(known address)
Connection
• Standby – 等待加入一个微微网。 • Inquiry – 邀请周围的无线连接。 • Page – 连接一个明确的无线链路。 • Connected – 加入一个皮网(主设备或 者从设备)
.Active power(活动)
• Sniff(呼吸) • Hold(保持) • Park(休眠)
蓝牙建立通信的过程
蓝牙系统有三种主要状态：待机状态，连接状态和节能状 态。从待机状态向连接状态转变的过程中，有7个子状态：寻 呼、寻呼扫描、查询、查询扫描、主响应、从相应、查询相应 。
蓝牙建立通信的过程
Standby(缺省)
Inquiry(查询)
(unknown address)
Page(寻呼)
WSN（Wireless Sensor Network）：一 种新型的无基础设施网络，它综合了传感器
技术、嵌入式处理技术、现代网络以及无线
通信技术等，能够通过各个传感器节点进行 实时监测、感知和采集各种现场信息。它的
节点是传感器这种特殊的嵌入式设备，它们 静态地随机分布于某一区域。
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用户
服务器
无线传感器网络特性
常用的短距离无线技术比较
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蓝牙概述
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什么是蓝牙技术
• 蓝牙技术采用高速跳频扩展技术FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）,跳频速率为每秒1600次，每次传送一个 封包，封包大小从126bit-2871bit皆可，而且其封包内容可以 是包含数据或语音等不同的资料。资料封包可借助自动重送（ ARQ）机制来加以保护，而声音封包因采用CVSD（连续可调 变斜面三角器波形编码）方式编码而可以不在重送以增加效率 。其设备采用的是GFSK调制技术，其最高传输速率为1Mbps ，实际数据有效速率为721Kbps，话音采用连续可变斜率调制 CVSD（Continuous Variable Slope Delta Modulation 连续 可变斜率调制）编码方式，CVSD方式抗干扰能力很强，即使 在误码率达到4%时仍然有可以接受的话音质量。
HEC
header error check
8
HEC
微微网（皮网）
1台主设备和1台以上从设备构成的网络称为微网（皮克网）（Piconet）。 一个蓝牙单元作为微网的主单元，其余的可作为从单元看待。在一个微网 中最多可有七个活动从单元。另外，更多的从单元被锁定在休眠状态中。 这些处于休眠状态的从单元在该信道中不能被激活，但对主单元来讲它们 仍由主单元同步。无论对激活或休眠状态来讲，信道访问都由主单元控制
Slave
Slave
Slave Slave
Slave
Master
Slave
Slave
一个微微网可由8个蓝牙设备组成。
在同一个微微网中，主设备为所有的 设备提供时钟和跳频同步序列。
在同一个微微网中，所有的设备有同 样的跳频序列。
分散网
具有重叠复盖域的微网之间存在设备间的通信，形成一个扩散网络（ Scatternet）结构。每个微网只能具有一个单独主单元，然而从单元可分 享基于时分多址的不同微网。另外，在一个微网中主单元可视为另一个微 网的从单元。且各微网间不再是以时间或频率同步，各微网有自己的跳频 信道。
• V2.1(2004年) • 改善了装置配对流程，短距离的配对方面，具备了在两个支持蓝牙的手机设 备之间互相进行配对与通讯传输的NFC机制，具备更佳的省电效果
• V3.0(2009年) • 全新的交替射频技术，允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频。 传输速率更高，功耗更低。
• V4.0(2010年) • 包括三个子规范，即传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的蓝牙低功耗技术。蓝牙 4.0的改进之处主要体现在三个方面：电池续航时间、节能和设备种类。有 效传输距离最大达到100m
MSB
蓝牙数据包的格式
包头
3
AM_ADDR
4
TYPE
1
FLOW
1
ARQN
1
SEQN
parameter
information
AM_ADDR slave active member address