第五章-無線個(gè)域網(wǎng)課件

第五章無線個(gè)域網(wǎng)1編輯版pppt第五章無線個(gè)域網(wǎng)1編輯版pppt提綱無線個(gè)域網(wǎng)—WPAN（U）藍(lán)牙體系（U）藍(lán)牙的核心協(xié)議（M）藍(lán)牙的profile（U）2編輯版pppt提綱無線個(gè)域網(wǎng)—WPAN（U）2編輯版pppt無線個(gè)域網(wǎng)無線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)（WirelessPersonalAreaNetwork）是為了實(shí)現(xiàn)活動(dòng)半徑小、業(yè)務(wù)類型豐富、面向特定群體、無縫連接而提出的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。3編輯版pppt無線個(gè)域網(wǎng)無線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)（WirelessPersonal無線個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEEWPAN規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)主要集中在802.15系列802.15.1：是藍(lán)牙底層協(xié)議的正式標(biāo)準(zhǔn)化版本，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定仍由SIG完成802.15.1基于Bluetooth1.1802.15.1a對應(yīng)Bluetooth1.2802.15.2：解決WPAN與WLAN共存問題802.15.3：WiMedia，802.15.3a物理層使用UWB的多頻段OFDM，480Mb/s802.15.4：Zigbee，是低功耗、低復(fù)雜性、低速率的WPAN標(biāo)準(zhǔn)4編輯版pppt無線個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEEWPAN規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)主要集中在802.1WPAN標(biāo)準(zhǔn)對比藍(lán)牙UWBZigbeeRFID發(fā)起時(shí)間1998年初2002年2月準(zhǔn)許民用2002年下半年1970年代末開始民用標(biāo)準(zhǔn)程度IEEE802.15.1IEEE802.15.3aIEEE802.15.4未統(tǒng)一通信距離1-10m<10m10-75m10cm-10m傳輸速率1Mb/s幾十~幾百M(fèi)b/s20-250Kb/s幾K~幾Mb/s通信方式載波調(diào)制基帶傳輸載波調(diào)制載波調(diào)制使用頻段2.4GHz3.1~10.6GHz2.4GHz,915M/868MHz50-500KHz,56MHz,0.9-2.5GHz典型應(yīng)用語音和數(shù)據(jù)傳輸，無線聯(lián)網(wǎng)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)，超寬帶視頻傳輸無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)檢測門禁系統(tǒng)，物流管理，高速公路收費(fèi)5編輯版ppptWPAN標(biāo)準(zhǔn)對比藍(lán)牙UWBZigbeeRFID發(fā)起時(shí)間199IEEE802.15系列6編輯版ppptIEEE802.15系列6編輯版pppt藍(lán)牙（Bluetooth）7編輯版pppt藍(lán)牙（Bluetooth）7編輯版ppptBluetooth藍(lán)牙是無線技術(shù)規(guī)范短程：最大傳輸距離10米性能中等：721Kbps動(dòng)態(tài)配置：自主聯(lián)網(wǎng)/漫游低功耗：<2.5mW支持語音和數(shù)據(jù)傳輸8編輯版ppptBluetooth藍(lán)牙是無線技術(shù)規(guī)范8編輯版pppt藍(lán)牙的歷史1994年，Ericsson發(fā)起multi-communicatorlink的研究；1998年，成立特別興趣小組（SIG），并更名為bluetooth成員：Ericsson、IBM、Intel、Nokia、Toshiba目標(biāo)：將計(jì)算、通信設(shè)備以及附加設(shè)備通過短程、低耗、低成本的無線電波連接起來發(fā)展：隨著Lucent、3Com、Microsoft、Motorola加入SIG，現(xiàn)在SIG成員超過2500個(gè)1999年，Bluetooth1.0發(fā)布2002年，IEEE采納了bluetooth的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，發(fā)布了IEEE802.15.19編輯版pppt藍(lán)牙的歷史1994年，Ericsson發(fā)起multi-com為什么叫BluetoothEricsson借用了HaraldGormsen的昵稱blatand->”Bluetooth”丹麥的國王（A.D.940~985）統(tǒng)一了丹麥和挪威寓意統(tǒng)一不同制造商的不同設(shè)備2000年5月發(fā)布了藍(lán)牙應(yīng)用新圖標(biāo)10編輯版pppt為什么叫BluetoothEricsson借用了HaraldBluetooth的應(yīng)用藍(lán)牙好在哪里？沒有線纜連接時(shí)個(gè)域網(wǎng)（PAN）使得一組個(gè)人設(shè)備協(xié)同工作位置感知服務(wù)僅在有限范圍內(nèi)并且需要時(shí)訪問額外資源充當(dāng)進(jìn)入Internet的橋梁構(gòu)建居家網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)中組網(wǎng)11編輯版ppptBluetooth的應(yīng)用藍(lán)牙好在哪里？11編輯版pppt連接計(jì)算機(jī)以及其他外部設(shè)備12編輯版pppt連接計(jì)算機(jī)以及其他外部設(shè)備12編輯版pppt支持自組織網(wǎng)絡(luò)13編輯版pppt支持自組織網(wǎng)絡(luò)13編輯版pppt充當(dāng)訪問Internet的接入點(diǎn)14編輯版pppt充當(dāng)訪問Internet的接入點(diǎn)14編輯版pppt構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)15編輯版pppt構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)15編輯版pppt運(yùn)動(dòng)中的連接16編輯版pppt運(yùn)動(dòng)中的連接16編輯版pppt藍(lán)牙應(yīng)用實(shí)例17編輯版pppt藍(lán)牙應(yīng)用實(shí)例17編輯版pppt藍(lán)牙系統(tǒng)18編輯版pppt藍(lán)牙系統(tǒng)18編輯版pppt藍(lán)牙模塊19編輯版pppt藍(lán)牙模塊19編輯版pppt藍(lán)牙傳輸特性2.4GHzISM頻帶傳輸距離為10米連接便攜式和固定設(shè)備點(diǎn)—點(diǎn)和點(diǎn)—多點(diǎn)模式數(shù)據(jù)速率同步（電路交換技術(shù)）64kbps異步（分組交換技術(shù)）433.9kbps（對稱）723.2kbps（非對稱）20編輯版pppt藍(lán)牙傳輸特性2.4GHzISM頻帶20編輯版pppt藍(lán)牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)—點(diǎn)模式兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備直接通信Piconet（微網(wǎng)）共享相同信道8個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可在小型網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信Scatternet（散網(wǎng)）多達(dá)256個(gè)piconet可連接成更大的網(wǎng)絡(luò)21編輯版pppt藍(lán)牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)—點(diǎn)模式21編輯版pppt22編輯版pppt22編輯版pppt藍(lán)牙的piconetPiconet的組成1個(gè)Master節(jié)點(diǎn)控制FH通信的同步7個(gè)Slave節(jié)點(diǎn)255個(gè)非活躍Packed節(jié)點(diǎn)遵循master的跳頻算法23編輯版pppt藍(lán)牙的piconetPiconet的組成23編輯版pppt藍(lán)牙的Scatternet時(shí)間和空間層疊的多個(gè)piconets組成一個(gè)散射網(wǎng)幾個(gè)masters鏈接到同一個(gè)slave一個(gè)master可以是另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的slave24編輯版pppt藍(lán)牙的Scatternet時(shí)間和空間層疊的多個(gè)piconet藍(lán)牙規(guī)范Core規(guī)范定義了藍(lán)牙各層通信協(xié)議從邏輯上分為傳輸協(xié)議、中間件協(xié)議、應(yīng)用協(xié)議Profile規(guī)范如何采用協(xié)議實(shí)現(xiàn)具體的應(yīng)用產(chǎn)品通用應(yīng)用類、電話應(yīng)用類、聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用類、對象交換應(yīng)用類、音頻視頻應(yīng)用類25編輯版pppt藍(lán)牙規(guī)范Core規(guī)范25編輯版pppt藍(lán)牙協(xié)議棧（續(xù)）26編輯版pppt藍(lán)牙協(xié)議棧（續(xù)）26編輯版pppt藍(lán)牙協(xié)議棧邏輯分組傳輸協(xié)議組：使藍(lán)牙設(shè)備確認(rèn)彼此位置，并創(chuàng)建、配置、管理物理和邏輯鏈路包括無線、基帶、鏈路管理器、邏輯鏈路控制和自適應(yīng)協(xié)議及主機(jī)控制器接口協(xié)議中間件協(xié)議組：為了在藍(lán)牙鏈路上運(yùn)行應(yīng)用包括的一些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議PPP、IP、TCP、WAP、OBEX等RFCCOMM、AT信令、SDP應(yīng)用組：包含使用藍(lán)牙鏈路的實(shí)際應(yīng)用應(yīng)用組中間件協(xié)議組傳輸協(xié)議組27編輯版pppt藍(lán)牙協(xié)議棧邏輯分組傳輸協(xié)議組：使藍(lán)牙設(shè)備確認(rèn)彼此位置，并創(chuàng)建傳輸協(xié)議組28編輯版pppt傳輸協(xié)議組28編輯版pppt中間件協(xié)議組29編輯版pppt中間件協(xié)議組29編輯版pppt應(yīng)用組30編輯版pppt應(yīng)用組30編輯版pppt藍(lán)牙的無線電層規(guī)范定義了載波頻率和輸出功率主要處理空中數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送特點(diǎn)2.4GHz的ISM79個(gè)信道，1MHzGFSK調(diào)制方式（高斯濾波的二進(jìn)制頻移鍵控）跳頻擴(kuò)頻技術(shù)1600/s收發(fā)器的能量分3級1級：100mW，強(qiáng)制功率控制2級：2.5mW，功率控制可選3級：1mW31編輯版pppt藍(lán)牙的無線電層規(guī)范31編輯版pppt數(shù)據(jù)傳輸期間的頻率選擇M和S交替發(fā)送（TDD模式）數(shù)據(jù)傳輸期間保持頻率的跳變32編輯版pppt數(shù)據(jù)傳輸期間的頻率選擇M和S交替發(fā)送（TDD模式）32編輯版藍(lán)牙的基帶層基本功能執(zhí)行跳頻實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問定義了物理鏈路定義了packet格式33編輯版pppt藍(lán)牙的基帶層基本功能33編輯版ppptM設(shè)備和S設(shè)備之間的物理鏈路ACL(asynchronousconnectionless)鏈路主要用于Best-effort的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)M和S之間的點(diǎn)-點(diǎn)/點(diǎn)-多點(diǎn)（廣播）連接在沒有預(yù)留給SCO的時(shí)間槽傳送無時(shí)間規(guī)律的分組每個(gè)S節(jié)點(diǎn)只有1條ACL分別對應(yīng)1-slot、3-slot、5-slot分組正向最大速率：723.3Kbps(5-slot)反向最大速率：57.6KbpsHalf-duplex通信34編輯版ppptM設(shè)備和S設(shè)備之間的物理鏈路ACL(asynchronouM設(shè)備和S設(shè)備之間的物理鏈路SCO(synchronousconnectionoriented)鏈路主要用于音頻/視頻傳輸M和S之間具有固定帶寬的點(diǎn)-點(diǎn)連接M為S預(yù)留2個(gè)連續(xù)時(shí)間槽傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)M可同時(shí)支持3個(gè)SCO每個(gè)S可有2～3個(gè)SCO（64kbps）Full-duplex通信35編輯版ppptM設(shè)備和S設(shè)備之間的物理鏈路SCO(synchronou藍(lán)牙的尋址Bluetooth設(shè)備地址（BD_ADDR）48位IEEEMAC地址活躍成員地址（AM_ADDR）3位活躍S設(shè)備地址全0廣播地址（M->S）駐扎成員地址（PM_ADDR）8位parked的S設(shè)備地址36編輯版pppt藍(lán)牙的尋址Bluetooth設(shè)備地址（BD_ADDR）36編藍(lán)牙設(shè)備地址48位藍(lán)牙設(shè)備地址（BD_ADDR）LAP（LowerAddressPart）UAP（UpperAddressPart）NAP（Non-significantAddressPart）制造商分配的產(chǎn)品編號BluetoothSIG分配的制造商編號LAP（24位）UAP（8位）NAP（16位）37編輯版pppt藍(lán)牙設(shè)備地址48位藍(lán)牙設(shè)備地址（BD_ADDR）制造商分配的藍(lán)牙基帶分組基帶分組格式接入碼（72或68位）分組頭（54位）有效載荷（0~2754位）LSBMSB38編輯版pppt藍(lán)牙基帶分組基帶分組格式接入碼（72或68位）分組頭（54位藍(lán)牙基帶分組接入碼（AccessCode）接入碼用于同步、DC補(bǔ)償和標(biāo)示信道接入碼（CAC）—同步字來源主設(shè)備LAP設(shè)備接入碼（DAC）—同步字來源從設(shè)備LAP查詢接入碼（IAC）—預(yù)留LAP藍(lán)牙預(yù)留64個(gè)LAP地址用于查詢操作前導(dǎo)碼（4位）同步字（64位）尾碼（4位）39編輯版pppt藍(lán)牙基帶分組接入碼（AccessCode）前導(dǎo)碼（4位）同藍(lán)牙基帶分組分組頭（Header）AM_ADDR—

微微網(wǎng)中激活從設(shè)備地址Type—

分組類型Flow—ACL鏈路數(shù)據(jù)分組流量控制標(biāo)志ARQN—

無編號自動(dòng)請求重發(fā)SEQN—

序列編號HEC—

分組頭錯(cuò)誤校驗(yàn)AM_ADDR（3位）Type（4位）Flow（1位）ARQN（1位）SEQN（1位）HEC（8位）40編輯版pppt藍(lán)牙基帶分組分組頭（Header）AM_ADDRTypeFl藍(lán)牙基帶信道控制41編輯版pppt藍(lán)牙基帶信道控制41編輯版pppt連接狀態(tài)連接狀態(tài)是指連接已經(jīng)建立，數(shù)據(jù)分組可以雙向傳輸?shù)臓顟B(tài)主從使用主設(shè)備接入碼和時(shí)鐘，跳頻采用信道跳頻序列連接狀態(tài)設(shè)備操作模式活躍模式（Active）呼吸模式（Sniff）保持模式（Hold）駐扎模式（Park）42編輯版pppt連接狀態(tài)連接狀態(tài)是指連接已經(jīng)建立，數(shù)據(jù)分組可以雙向傳輸?shù)臓顟B(tài)藍(lán)牙的節(jié)能模式SniffM和S設(shè)備定期睡眠，并在早期協(xié)商的時(shí)間間隔“sniff”Hold不釋放AMA（活躍成員地址）地址停止ACL傳輸，但可交換SCO分組Park設(shè)備仍舊是該piconet的成員釋放AMA地址但獲得一個(gè)PMA（parked）地址43編輯版pppt藍(lán)牙的節(jié)能模式Sniff43編輯版pppt待機(jī)狀態(tài)藍(lán)牙缺省低功耗狀態(tài)藍(lán)牙設(shè)備從待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)到尋呼掃描，對其他設(shè)備的尋呼進(jìn)行響應(yīng)，進(jìn)入連接狀態(tài)，成為從設(shè)備藍(lán)牙設(shè)備從待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)到查詢，完成一個(gè)尋呼，進(jìn)入連接狀態(tài)，成為主設(shè)備44編輯版pppt待機(jī)狀態(tài)藍(lán)牙缺省低功耗狀態(tài)44編輯版pppt藍(lán)牙的信道控制兩種管理情形設(shè)備知道其他設(shè)備的參數(shù)執(zhí)行paging過程設(shè)備不知道其他設(shè)備的參數(shù)執(zhí)行inquiring和paging過程兩個(gè)主要過程Page用來建立與其他節(jié)點(diǎn)的鏈路Inquiry用來了解時(shí)鐘偏移和其他設(shè)備的地址45編輯版pppt藍(lán)牙的信道控制兩種管理情形45編輯版pppt微網(wǎng)的建立——Inquriy模式當(dāng)一個(gè)設(shè)備想建立一個(gè)piconet時(shí)79個(gè)無線電載波中有32個(gè)用來wake-up載波Master依次在這32個(gè)載波上廣播查詢接入碼（IAC）一個(gè)standby設(shè)備想加入一個(gè)piconet時(shí)定期偵聽IAC消息返回一個(gè)packet（設(shè)備地址和時(shí)鐘信息）46編輯版pppt微網(wǎng)的建立——Inquriy模式當(dāng)一個(gè)設(shè)備想建立一個(gè)pico微網(wǎng)的建立——Page模式M設(shè)備根據(jù)返回的設(shè)備地址計(jì)算特殊的跳頻序列S設(shè)備與M設(shè)備時(shí)鐘同步，并啟動(dòng)M定義的調(diào)頻序列47編輯版pppt微網(wǎng)的建立——Page模式M設(shè)備根據(jù)返回的設(shè)備地址計(jì)算特殊的藍(lán)牙設(shè)備的baseband狀態(tài)48編輯版pppt藍(lán)牙設(shè)備的baseband狀態(tài)48編輯版pppt基帶跳頻選擇國家模式23跳/79跳地址輸入：LAP+UAP低4位時(shí)鐘輸入：Clock頻率選擇模塊跳頻序列49編輯版pppt基帶跳頻選擇國家模式地址輸入：時(shí)鐘輸入：跳頻序列49編輯版p鏈路管理器協(xié)議LMP主要任務(wù)設(shè)備功率管理鏈路質(zhì)量管理鏈路控制管理數(shù)據(jù)分組管理鏈路安全管理LMP運(yùn)行在藍(lán)牙模塊中，用戶通過LMP對本地或遠(yuǎn)端藍(lán)牙設(shè)備的鏈路進(jìn)行設(shè)置和控制50編輯版pppt鏈路管理器協(xié)議LMP主要任務(wù)50編輯版pppt藍(lán)牙的鏈路管理規(guī)范能量控制：根據(jù)接收信號強(qiáng)度要求發(fā)送者調(diào)整發(fā)送能量能力協(xié)商：交換版本號和所支持的特性QoS協(xié)商：輪詢時(shí)間、延遲、傳送能力同步：修正時(shí)鐘偏差或者接受特殊的同步packet改變狀態(tài)和傳輸模式：M和S角色的改變鏈路控制：控制link活動(dòng)安全服務(wù)：認(rèn)證、加密、密鑰的分發(fā)51編輯版pppt藍(lán)牙的鏈路管理規(guī)范能量控制：根據(jù)接收信號強(qiáng)度要求發(fā)送者調(diào)整發(fā)鏈路管理器協(xié)議數(shù)據(jù)單元LMP_PDU由ACL分組攜帶協(xié)商發(fā)起方標(biāo)識（TransactionID）操作碼（OpCode）內(nèi)容（Content）52編輯版pppt鏈路管理器協(xié)議數(shù)據(jù)單元LMP_PDU由ACL分組攜帶協(xié)商發(fā)起協(xié)商過程設(shè)備A向設(shè)備B發(fā)送協(xié)商請求設(shè)備B根據(jù)自身情況作出接受或不接受響應(yīng)LMP_PDURequestLM(A)LMP_PDU(Not)AcceptedLM(B)藍(lán)牙設(shè)備A藍(lán)牙設(shè)備B53編輯版pppt協(xié)商過程設(shè)備A向設(shè)備B發(fā)送協(xié)商請求LMP_PDUReque藍(lán)牙的L2CAP層僅用于ACL協(xié)議的多路復(fù)用/分用接收上層分組（64KB），分段傳輸在接收端重組處理服務(wù)質(zhì)量54編輯版pppt藍(lán)牙的L2CAP層僅用于ACL54編輯版pppt藍(lán)牙的邏輯信道無連接信道（CID=2）支持無連接服務(wù)。每個(gè)信道是單向的，該信道主要用于M到多個(gè)S的廣播面向連接信道（CID≧64）支持面向連接的服務(wù)。每個(gè)信道是全向的（全雙工），每個(gè)方向被制定了服務(wù)質(zhì)量流規(guī)范信令信道（CID=1）提供了兩個(gè)L2CAP實(shí)體之間信令消息的交換55編輯版pppt藍(lán)牙的邏輯信道無連接信道（CID=2）55編輯版pppt藍(lán)牙的邏輯信道M和S之間只能有一個(gè)無連接信道和一個(gè)信令信道M和S之間可有多個(gè)面向連接信道56編輯版pppt藍(lán)牙的邏輯信道M和S之間只能有一個(gè)無連接信道和一個(gè)信令信道5L2CAP協(xié)議分組格式面向連接信道分組格式長度（2字節(jié)）信道ID（2字節(jié)）有效載荷（長度字段的字節(jié)數(shù)）無連接信道分組格式長度（2字節(jié)）信道ID（0x0002）有效載荷PSM57編輯版ppptL2CAP協(xié)議分組格式面向連接信道分組格式長度（2字節(jié)）信道藍(lán)牙的服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）基本功能查詢服務(wù)搜索特殊的服務(wù)種類瀏覽當(dāng)前的可用服務(wù)檢索某個(gè)服務(wù)的詳細(xì)屬性建立到其他設(shè)備L2CAP連接建立一個(gè)使用某個(gè)服務(wù)的獨(dú)立（non-SDP）連接服務(wù)記錄一系列服務(wù)屬性58編輯版pppt藍(lán)牙的服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）基本功能58編輯版pppt服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制服務(wù)器具有服務(wù)記錄列表，包含了與服務(wù)器相關(guān)的服務(wù)及特征客戶端發(fā)送SDP請求從服務(wù)記錄列表獲得服務(wù)記錄信息如果客戶端決定使用其中某一服務(wù)，則與該服務(wù)提供則建立單獨(dú)連接SDP請求SDP響應(yīng)SDP客戶端SDP服務(wù)端59編輯版pppt服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制服務(wù)器具有服務(wù)記錄列表，包含了與服務(wù)器相關(guān)的服務(wù)藍(lán)牙的串口仿真（RFCOMM）基本功能在面向packet的鏈路上仿真串行接口支持傳統(tǒng)應(yīng)用/協(xié)議支持一個(gè)物理信道上的多個(gè)串行接口與HDLC類似60編輯版pppt藍(lán)牙的串口仿真（RFCOMM）基本功能60編輯版ppptRFCOMM61編輯版ppptRFCOMM61編輯版pppt藍(lán)牙與IP基本功能通過蜂窩電話接入Internet通過LAN接入點(diǎn)連接PDA或則筆記本到Internet接入?yún)f(xié)議PPP（PointtoPointProtocol）BNEP（BluetoothNetworkEncapsulationProtocol）62編輯版pppt藍(lán)牙與IP基本功能62編輯版pppt藍(lán)牙與IPAP具有PPP服務(wù)器功能用戶名/口令管理仍是問題漫游不是無縫的63編輯版pppt藍(lán)牙與IPAP具有PPP服務(wù)器功能63編輯版pppt藍(lán)牙與IP從AP隧道發(fā)送PPP流量到PPP服務(wù)器可集中管理用戶信息減少AP上的處理時(shí)間和狀態(tài)維護(hù)64編輯版pppt藍(lán)牙與IP從AP隧道發(fā)送PPP流量到PPP服務(wù)器64編輯版p藍(lán)牙的profileBluetoothv1.1規(guī)范了13中應(yīng)用+響應(yīng)的協(xié)議棧65編輯版pppt藍(lán)牙的profileBluetoothv1.1規(guī)范了13中藍(lán)牙的語音應(yīng)用三合一電話呼叫/移動(dòng)管理/對講耳麥66編輯版pppt藍(lán)牙的語音應(yīng)用三合一電話耳麥66編輯版pppt藍(lán)牙的個(gè)人信息管理同步應(yīng)用提供了設(shè)備與設(shè)備之間個(gè)人信息管理（PIM）的同步，如電話號碼、日程安排、消息和通告信息67編輯版pppt藍(lán)牙的個(gè)人信息管理同步應(yīng)用67編輯版pppt藍(lán)牙的文件傳送傳送能力目錄文件文檔映像流媒體瀏覽能力文件夾68編輯版pppt藍(lán)牙的文件傳送傳送能力68編輯版pppt第五章無線個(gè)域網(wǎng)69編輯版pppt第五章無線個(gè)域網(wǎng)1編輯版pppt提綱無線個(gè)域網(wǎng)—WPAN（U）藍(lán)牙體系（U）藍(lán)牙的核心協(xié)議（M）藍(lán)牙的profile（U）70編輯版pppt提綱無線個(gè)域網(wǎng)—WPAN（U）2編輯版pppt無線個(gè)域網(wǎng)無線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)（WirelessPersonalAreaNetwork）是為了實(shí)現(xiàn)活動(dòng)半徑小、業(yè)務(wù)類型豐富、面向特定群體、無縫連接而提出的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。71編輯版pppt無線個(gè)域網(wǎng)無線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)（WirelessPersonal無線個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEEWPAN規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)主要集中在802.15系列802.15.1：是藍(lán)牙底層協(xié)議的正式標(biāo)準(zhǔn)化版本，大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定仍由SIG完成802.15.1基于Bluetooth1.1802.15.1a對應(yīng)Bluetooth1.2802.15.2：解決WPAN與WLAN共存問題802.15.3：WiMedia，802.15.3a物理層使用UWB的多頻段OFDM，480Mb/s802.15.4：Zigbee，是低功耗、低復(fù)雜性、低速率的WPAN標(biāo)準(zhǔn)72編輯版pppt無線個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEEWPAN規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)主要集中在802.1WPAN標(biāo)準(zhǔn)對比藍(lán)牙UWBZigbeeRFID發(fā)起時(shí)間1998年初2002年2月準(zhǔn)許民用2002年下半年1970年代末開始民用標(biāo)準(zhǔn)程度IEEE802.15.1IEEE802.15.3aIEEE802.15.4未統(tǒng)一通信距離1-10m<10m10-75m10cm-10m傳輸速率1Mb/s幾十~幾百M(fèi)b/s20-250Kb/s幾K~幾Mb/s通信方式載波調(diào)制基帶傳輸載波調(diào)制載波調(diào)制使用頻段2.4GHz3.1~10.6GHz2.4GHz,915M/868MHz50-500KHz,56MHz,0.9-2.5GHz典型應(yīng)用語音和數(shù)據(jù)傳輸，無線聯(lián)網(wǎng)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)，超寬帶視頻傳輸無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)檢測門禁系統(tǒng)，物流管理，高速公路收費(fèi)73編輯版ppptWPAN標(biāo)準(zhǔn)對比藍(lán)牙UWBZigbeeRFID發(fā)起時(shí)間199IEEE802.15系列74編輯版ppptIEEE802.15系列6編輯版pppt藍(lán)牙（Bluetooth）75編輯版pppt藍(lán)牙（Bluetooth）7編輯版ppptBluetooth藍(lán)牙是無線技術(shù)規(guī)范短程：最大傳輸距離10米性能中等：721Kbps動(dòng)態(tài)配置：自主聯(lián)網(wǎng)/漫游低功耗：<2.5mW支持語音和數(shù)據(jù)傳輸76編輯版ppptBluetooth藍(lán)牙是無線技術(shù)規(guī)范8編輯版pppt藍(lán)牙的歷史1994年，Ericsson發(fā)起multi-communicatorlink的研究；1998年，成立特別興趣小組（SIG），并更名為bluetooth成員：Ericsson、IBM、Intel、Nokia、Toshiba目標(biāo)：將計(jì)算、通信設(shè)備以及附加設(shè)備通過短程、低耗、低成本的無線電波連接起來發(fā)展：隨著Lucent、3Com、Microsoft、Motorola加入SIG，現(xiàn)在SIG成員超過2500個(gè)1999年，Bluetooth1.0發(fā)布2002年，IEEE采納了bluetooth的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，發(fā)布了IEEE802.15.177編輯版pppt藍(lán)牙的歷史1994年，Ericsson發(fā)起multi-com為什么叫BluetoothEricsson借用了HaraldGormsen的昵稱blatand->”Bluetooth”丹麥的國王（A.D.940~985）統(tǒng)一了丹麥和挪威寓意統(tǒng)一不同制造商的不同設(shè)備2000年5月發(fā)布了藍(lán)牙應(yīng)用新圖標(biāo)78編輯版pppt為什么叫BluetoothEricsson借用了HaraldBluetooth的應(yīng)用藍(lán)牙好在哪里？沒有線纜連接時(shí)個(gè)域網(wǎng)（PAN）使得一組個(gè)人設(shè)備協(xié)同工作位置感知服務(wù)僅在有限范圍內(nèi)并且需要時(shí)訪問額外資源充當(dāng)進(jìn)入Internet的橋梁構(gòu)建居家網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)中組網(wǎng)79編輯版ppptBluetooth的應(yīng)用藍(lán)牙好在哪里？11編輯版pppt連接計(jì)算機(jī)以及其他外部設(shè)備80編輯版pppt連接計(jì)算機(jī)以及其他外部設(shè)備12編輯版pppt支持自組織網(wǎng)絡(luò)81編輯版pppt支持自組織網(wǎng)絡(luò)13編輯版pppt充當(dāng)訪問Internet的接入點(diǎn)82編輯版pppt充當(dāng)訪問Internet的接入點(diǎn)14編輯版pppt構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)83編輯版pppt構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)15編輯版pppt運(yùn)動(dòng)中的連接84編輯版pppt運(yùn)動(dòng)中的連接16編輯版pppt藍(lán)牙應(yīng)用實(shí)例85編輯版pppt藍(lán)牙應(yīng)用實(shí)例17編輯版pppt藍(lán)牙系統(tǒng)86編輯版pppt藍(lán)牙系統(tǒng)18編輯版pppt藍(lán)牙模塊87編輯版pppt藍(lán)牙模塊19編輯版pppt藍(lán)牙傳輸特性2.4GHzISM頻帶傳輸距離為10米連接便攜式和固定設(shè)備點(diǎn)—點(diǎn)和點(diǎn)—多點(diǎn)模式數(shù)據(jù)速率同步（電路交換技術(shù)）64kbps異步（分組交換技術(shù)）433.9kbps（對稱）723.2kbps（非對稱）88編輯版pppt藍(lán)牙傳輸特性2.4GHzISM頻帶20編輯版pppt藍(lán)牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)—點(diǎn)模式兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備直接通信Piconet（微網(wǎng)）共享相同信道8個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可在小型網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信Scatternet（散網(wǎng)）多達(dá)256個(gè)piconet可連接成更大的網(wǎng)絡(luò)89編輯版pppt藍(lán)牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)—點(diǎn)模式21編輯版pppt90編輯版pppt22編輯版pppt藍(lán)牙的piconetPiconet的組成1個(gè)Master節(jié)點(diǎn)控制FH通信的同步7個(gè)Slave節(jié)點(diǎn)255個(gè)非活躍Packed節(jié)點(diǎn)遵循master的跳頻算法91編輯版pppt藍(lán)牙的piconetPiconet的組成23編輯版pppt藍(lán)牙的Scatternet時(shí)間和空間層疊的多個(gè)piconets組成一個(gè)散射網(wǎng)幾個(gè)masters鏈接到同一個(gè)slave一個(gè)master可以是另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的slave92編輯版pppt藍(lán)牙的Scatternet時(shí)間和空間層疊的多個(gè)piconet藍(lán)牙規(guī)范Core規(guī)范定義了藍(lán)牙各層通信協(xié)議從邏輯上分為傳輸協(xié)議、中間件協(xié)議、應(yīng)用協(xié)議Profile規(guī)范如何采用協(xié)議實(shí)現(xiàn)具體的應(yīng)用產(chǎn)品通用應(yīng)用類、電話應(yīng)用類、聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用類、對象交換應(yīng)用類、音頻視頻應(yīng)用類93編輯版pppt藍(lán)牙規(guī)范Core規(guī)范25編輯版pppt藍(lán)牙協(xié)議棧（續(xù)）94編輯版pppt藍(lán)牙協(xié)議棧（續(xù)）26編輯版pppt藍(lán)牙協(xié)議棧邏輯分組傳輸協(xié)議組：使藍(lán)牙設(shè)備確認(rèn)彼此位置，并創(chuàng)建、配置、管理物理和邏輯鏈路包括無線、基帶、鏈路管理器、邏輯鏈路控制和自適應(yīng)協(xié)議及主機(jī)控制器接口協(xié)議中間件協(xié)議組：為了在藍(lán)牙鏈路上運(yùn)行應(yīng)用包括的一些標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議PPP、IP、TCP、WAP、OBEX等RFCCOMM、AT信令、SDP應(yīng)用組：包含使用藍(lán)牙鏈路的實(shí)際應(yīng)用應(yīng)用組中間件協(xié)議組傳輸協(xié)議組95編輯版pppt藍(lán)牙協(xié)議棧邏輯分組傳輸協(xié)議組：使藍(lán)牙設(shè)備確認(rèn)彼此位置，并創(chuàng)建傳輸協(xié)議組96編輯版pppt傳輸協(xié)議組28編輯版pppt中間件協(xié)議組97編輯版pppt中間件協(xié)議組29編輯版pppt應(yīng)用組98編輯版pppt應(yīng)用組30編輯版pppt藍(lán)牙的無線電層規(guī)范定義了載波頻率和輸出功率主要處理空中數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送特點(diǎn)2.4GHz的ISM79個(gè)信道，1MHzGFSK調(diào)制方式（高斯濾波的二進(jìn)制頻移鍵控）跳頻擴(kuò)頻技術(shù)1600/s收發(fā)器的能量分3級1級：100mW，強(qiáng)制功率控制2級：2.5mW，功率控制可選3級：1mW99編輯版pppt藍(lán)牙的無線電層規(guī)范31編輯版pppt數(shù)據(jù)傳輸期間的頻率選擇M和S交替發(fā)送（TDD模式）數(shù)據(jù)傳輸期間保持頻率的跳變100編輯版pppt數(shù)據(jù)傳輸期間的頻率選擇M和S交替發(fā)送（TDD模式）32編輯版藍(lán)牙的基帶層基本功能執(zhí)行跳頻實(shí)現(xiàn)介質(zhì)訪問定義了物理鏈路定義了packet格式101編輯版pppt藍(lán)牙的基帶層基本功能33編輯版ppptM設(shè)備和S設(shè)備之間的物理鏈路ACL(asynchronousconnectionless)鏈路主要用于Best-effort的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)M和S之間的點(diǎn)-點(diǎn)/點(diǎn)-多點(diǎn)（廣播）連接在沒有預(yù)留給SCO的時(shí)間槽傳送無時(shí)間規(guī)律的分組每個(gè)S節(jié)點(diǎn)只有1條ACL分別對應(yīng)1-slot、3-slot、5-slot分組正向最大速率：723.3Kbps(5-slot)反向最大速率：57.6KbpsHalf-duplex通信102編輯版ppptM設(shè)備和S設(shè)備之間的物理鏈路ACL(asynchronouM設(shè)備和S設(shè)備之間的物理鏈路SCO(synchronousconnectionoriented)鏈路主要用于音頻/視頻傳輸M和S之間具有固定帶寬的點(diǎn)-點(diǎn)連接M為S預(yù)留2個(gè)連續(xù)時(shí)間槽傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)M可同時(shí)支持3個(gè)SCO每個(gè)S可有2～3個(gè)SCO（64kbps）Full-duplex通信103編輯版ppptM設(shè)備和S設(shè)備之間的物理鏈路SCO(synchronou藍(lán)牙的尋址Bluetooth設(shè)備地址（BD_ADDR）48位IEEEMAC地址活躍成員地址（AM_ADDR）3位活躍S設(shè)備地址全0廣播地址（M->S）駐扎成員地址（PM_ADDR）8位parked的S設(shè)備地址104編輯版pppt藍(lán)牙的尋址Bluetooth設(shè)備地址（BD_ADDR）36編藍(lán)牙設(shè)備地址48位藍(lán)牙設(shè)備地址（BD_ADDR）LAP（LowerAddressPart）UAP（UpperAddressPart）NAP（Non-significantAddressPart）制造商分配的產(chǎn)品編號BluetoothSIG分配的制造商編號LAP（24位）UAP（8位）NAP（16位）105編輯版pppt藍(lán)牙設(shè)備地址48位藍(lán)牙設(shè)備地址（BD_ADDR）制造商分配的藍(lán)牙基帶分組基帶分組格式接入碼（72或68位）分組頭（54位）有效載荷（0~2754位）LSBMSB106編輯版pppt藍(lán)牙基帶分組基帶分組格式接入碼（72或68位）分組頭（54位藍(lán)牙基帶分組接入碼（AccessCode）接入碼用于同步、DC補(bǔ)償和標(biāo)示信道接入碼（CAC）—同步字來源主設(shè)備LAP設(shè)備接入碼（DAC）—同步字來源從設(shè)備LAP查詢接入碼（IAC）—預(yù)留LAP藍(lán)牙預(yù)留64個(gè)LAP地址用于查詢操作前導(dǎo)碼（4位）同步字（64位）尾碼（4位）107編輯版pppt藍(lán)牙基帶分組接入碼（AccessCode）前導(dǎo)碼（4位）同藍(lán)牙基帶分組分組頭（Header）AM_ADDR—

微微網(wǎng)中激活從設(shè)備地址Type—

分組類型Flow—ACL鏈路數(shù)據(jù)分組流量控制標(biāo)志ARQN—

無編號自動(dòng)請求重發(fā)SEQN—

序列編號HEC—

分組頭錯(cuò)誤校驗(yàn)AM_ADDR（3位）Type（4位）Flow（1位）ARQN（1位）SEQN（1位）HEC（8位）108編輯版pppt藍(lán)牙基帶分組分組頭（Header）AM_ADDRTypeFl藍(lán)牙基帶信道控制109編輯版pppt藍(lán)牙基帶信道控制41編輯版pppt連接狀態(tài)連接狀態(tài)是指連接已經(jīng)建立，數(shù)據(jù)分組可以雙向傳輸?shù)臓顟B(tài)主從使用主設(shè)備接入碼和時(shí)鐘，跳頻采用信道跳頻序列連接狀態(tài)設(shè)備操作模式活躍模式（Active）呼吸模式（Sniff）保持模式（Hold）駐扎模式（Park）110編輯版pppt連接狀態(tài)連接狀態(tài)是指連接已經(jīng)建立，數(shù)據(jù)分組可以雙向傳輸?shù)臓顟B(tài)藍(lán)牙的節(jié)能模式SniffM和S設(shè)備定期睡眠，并在早期協(xié)商的時(shí)間間隔“sniff”Hold不釋放AMA（活躍成員地址）地址停止ACL傳輸，但可交換SCO分組Park設(shè)備仍舊是該piconet的成員釋放AMA地址但獲得一個(gè)PMA（parked）地址111編輯版pppt藍(lán)牙的節(jié)能模式Sniff43編輯版pppt待機(jī)狀態(tài)藍(lán)牙缺省低功耗狀態(tài)藍(lán)牙設(shè)備從待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)到尋呼掃描，對其他設(shè)備的尋呼進(jìn)行響應(yīng)，進(jìn)入連接狀態(tài)，成為從設(shè)備藍(lán)牙設(shè)備從待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)到查詢，完成一個(gè)尋呼，進(jìn)入連接狀態(tài)，成為主設(shè)備112編輯版pppt待機(jī)狀態(tài)藍(lán)牙缺省低功耗狀態(tài)44編輯版pppt藍(lán)牙的信道控制兩種管理情形設(shè)備知道其他設(shè)備的參數(shù)執(zhí)行paging過程設(shè)備不知道其他設(shè)備的參數(shù)執(zhí)行inquiring和paging過程兩個(gè)主要過程Page用來建立與其他節(jié)點(diǎn)的鏈路Inquiry用來了解時(shí)鐘偏移和其他設(shè)備的地址113編輯版pppt藍(lán)牙的信道控制兩種管理情形45編輯版pppt微網(wǎng)的建立——Inquriy模式當(dāng)一個(gè)設(shè)備想建立一個(gè)piconet時(shí)79個(gè)無線電載波中有32個(gè)用來wake-up載波Master依次在這32個(gè)載波上廣播查詢接入碼（IAC）一個(gè)standby設(shè)備想加入一個(gè)piconet時(shí)定期偵聽IAC消息返回一個(gè)packet（設(shè)備地址和時(shí)鐘信息）114編輯版pppt微網(wǎng)的建立——Inquriy模式當(dāng)一個(gè)設(shè)備想建立一個(gè)pico微網(wǎng)的建立——Page模式M設(shè)備根據(jù)返回的設(shè)備地址計(jì)算特殊的跳頻序列S設(shè)備與M設(shè)備時(shí)鐘同步，并啟動(dòng)M定義的調(diào)頻序列115編輯版pppt微網(wǎng)的建立——Page模式M設(shè)備根據(jù)返回的設(shè)備地址計(jì)算特殊的藍(lán)牙設(shè)備的baseband狀態(tài)116編輯版pppt藍(lán)牙設(shè)備的baseband狀態(tài)48編輯版pppt基帶跳頻選擇國家模式23跳/79跳地址輸入：LAP+UAP低4位時(shí)鐘輸入：Clock頻率選擇模塊跳頻序列117編輯版pppt基帶跳頻選擇國家模式地址輸入：時(shí)鐘輸入：跳頻序列49編輯版p鏈路管理器協(xié)議LMP主要任務(wù)設(shè)備功率管理鏈路質(zhì)量管理鏈路控制管理數(shù)據(jù)分組管理鏈路安全管理LMP運(yùn)行在藍(lán)牙模塊中，用戶通過LMP對本地或遠(yuǎn)端藍(lán)牙設(shè)備的鏈路進(jìn)行設(shè)置和控制118編輯版pppt鏈路管理器協(xié)議LMP主要任務(wù)50編輯版pppt藍(lán)牙的鏈路管理規(guī)范能量控制：根據(jù)接收信號強(qiáng)度要求發(fā)送者調(diào)整發(fā)送能量能力協(xié)商：交換版本號和所支持的特性QoS協(xié)商：輪詢時(shí)間、延遲、傳送能力同步：修正時(shí)鐘偏差或者接受特殊的同步packet改變狀態(tài)和傳輸模式：M和S角色的改變鏈路控制：控制link活動(dòng)安全服務(wù)：認(rèn)證、加密、密鑰的分發(fā)119編輯版pppt藍(lán)牙的鏈路管理規(guī)范能量控制：根據(jù)接收信號強(qiáng)度要求發(fā)送者調(diào)整發(fā)鏈路管理器協(xié)議數(shù)據(jù)單元LMP_PDU由ACL分組攜帶協(xié)商發(fā)起方標(biāo)識（TransactionID）操作碼（OpCode）內(nèi)容（Content）120編輯版pppt鏈路管理器協(xié)議數(shù)據(jù)單元LMP_PDU由ACL分組攜帶協(xié)商發(fā)起協(xié)商過程設(shè)備A向設(shè)備B發(fā)送協(xié)商請求設(shè)備B根據(jù)自身情況作出接受或不接受響應(yīng)LMP_PDURequestLM(A)LMP_PDU(Not)AcceptedLM(B)藍(lán)牙設(shè)備A藍(lán)牙設(shè)備B121編輯版pppt協(xié)商過程設(shè)備A向設(shè)備B發(fā)送協(xié)商請求LMP_