Bluetooth Technology 2004.02.04 Jack.Yao
Outline 蓝牙概述 蓝牙的基本原理 无线网络技术比较 蓝牙技术的应用领域
蓝牙概述 蓝牙技术实际上是一种短距离无线通信技术 用於建立PAN(personal area network ,or piconet )
蓝牙整个协议体系结构 底层硬件模块 中间协议层 高层应用
Bluetooth宽带协议结合电路开关和分组交换机，适用与语音和数据传输在2 Bluetooth宽带协议结合电路开关和分组交换机，适用与语音和数据传输在2.4GHz的ISM频带上设立79个带宽为1MHz的信道，用每秒钟切换1600次的频率的跳频(Hobbing)扩展技术来实现信息的收发。蓝牙技术支持一个异步数据通道，或3个并发的同步话音通道，或一个同时传送异步数据和同步话音的通道。每一个话音通道支持64kbps的同步话音；异步通道支持最大速率721kbps、反向应答速率为57.6kbps的非对称连接，或者是432.6kbps的对称连接
應用在Bluetooth的跳頻技術還與fast Automatic Retransmision Request (ARQ)，cyclic redundancy checks(CRC)，以及Forward Error Correction (FEC)結合，來保護資料，以降低資料傳輸的錯誤率，更提高網路的可靠性。語音則應用continuous variable slope delta modulation (CVSD)，來減少語音的錯誤。 而在省電以及減少其他干擾的部分方面 Bluetooth使用 72 dB動態範圍的RSSI (Received Signals Strength Indicator).RSSI會去量測並改變從不同unit所需要RF的output power，如滑鼠也許只要產生具有1公尺距離的power就足夠，而掌上型電腦也許就需要100公尺或更遠一點距離所需要的power。
藍芽的網路架構 點對點 (Peer-to-Peer, Piconet) 點對多 (Peer-to-Many, Piconet), 一個master和七個slave 分散式網路 (Scatternet), 由許多各自獨立的Piconet組成
建立网络连接 在piconet内的连接被建立之前，所有的设备都处于standby（待令状态)。在这种模式下，未连接单元每隔1.28秒周期性地"监听"信息。每当一个设备被激活，它就监听规划给该单元的32个跳频频点。作为master的设备首先初始化连接程序，如果地址已知，则通过寻呼（page）消息建立连接，如果地址未知，则通过一个后接page消息的inquiry（查询）消息建立连接。在最初的寻呼状态，master单元将在分配给被寻呼单元的16个跳频频点上发送一串16个相同的page消息。如果没有应答，master则按照激活次序在剩余16个频点上继续寻呼。Slave收到从master发来的消息的最大延迟时间为激活周期的2倍（2.56秒），平均延迟时间是激活周期的一半（0.6秒）。Inquiry消息主要用来寻找蓝牙设备，如共享打印机、传真机和其它一些地址未知的类似设备。Inquiry消息和page消息很相象，但是inquiry消息需要一个额外的数据串周期来收集所有的响应
如果piconet中已经处于连接的设备在较长一段时间内没有数据传输，蓝牙还支持节能工作模式。master可以把slave置为hold(保持)模式，在这种模式下，只有一个内部计数器在工作。slave也可以主动要求被置为hold模式。一旦处于hold模式的单元被激活，则数据传递也立即重新开始。Hold模式一般被用于连接好几个piconet的情况下或者耗能低的设备，如温度传感器。除hold模式外，蓝牙还支持另外两种节能工作模式：sniff(呼吸)模式和park(暂停)模式。在sniff模式下，slave降低了从piconet"收听"消息的速率，"呼吸"间隔可以依应用要求做适当调整。在park模式下，设备依然与piconet同步但没有数据传送。工作在park模式下的设备放弃了MAC地址，偶尔收听master的消息并恢复同步、检查广播消息。如果我们把这几种工作模式按照节能效率以升序排一下队，那么依次是：呼吸模式、保持模式和暂停模式
原理圖
无线网络技术比较 Bluetooth 802.11b Technology 2.4GHz FHSS 79 1MHz channels Bluetooth 802.11b Technology 2.4GHz FHSS 79 1MHz channels TDMA 2.4GHz DSSS 14 22MHz channels Data Rate 1Mbps 11Mbps Range 10cm—10m 100m Power 1mW 100mW Cost $5 $50 Robustness to interference Good Not so good
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