第4章無線個域網(wǎng)內(nèi)容提要

概述IEEE802.15標準

藍牙技術(shù)簡介

藍牙無線電規(guī)范

藍牙基帶規(guī)范

藍牙鏈路管理器規(guī)范

藍牙邏輯鏈路控制和自適應協(xié)議

藍牙服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議4.1

概述

無線個人區(qū)域網(wǎng)(WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN，簡稱無線個域網(wǎng))技術(shù)就是一種滿足上述應用需求的小范圍無線連接、微小網(wǎng)自主組網(wǎng)的通信技術(shù)。無線個域網(wǎng)技術(shù)當前發(fā)展最迅速的領域之一：藍牙(BlueTooth)IrDA：紅外數(shù)據(jù)組織提供的紅外連接技術(shù)HomeRF：美國家用射員會提供的語音和數(shù)據(jù)傳送技術(shù)，工作頻段為2.4GHzUWB：超寬帶，不用載波，而采用時間間隔極短(小于1ns)的脈沖進行通信。這種通信方式占用帶寬非常之寬，且由于頻譜的功率密度極小，它具有通常擴頻通信的特點。能在10米左右的范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)百Mbit/s至數(shù)Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢Zigbee：新興的近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡技術(shù)，最大的特點就是低功耗、可組網(wǎng)，特別是帶有路由的可組網(wǎng)功能，理論上可以使ZigBee覆蓋的通訊面積無限擴展。在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信，這些傳感器只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)絡節(jié)點傳到另一個節(jié)點，所以它們的通信效率非常高。4.2

IEEE802.15標準IEEE802.15工作組是IEEE針對無線個人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)而成立的，開發(fā)有關(guān)短距離范圍的WPAN標準。4.2.1標準構(gòu)成是以既有藍牙標準為基礎，制定藍牙無線通信規(guī)范的一個正式標準。工作組目的是要802.11和802.15開發(fā)共存的推薦規(guī)范。工作組的興趣在開發(fā)對比于802.11設備是低成本和低功耗的設備的標準上。（UWB）的目標是要在使用同樣的MAC層上提供比更高的數(shù)據(jù)率工作組則開發(fā)了一個非常低成本、非常低功耗的比數(shù)據(jù)率要低的設備標準。（Zigbee）IE椅EE清80用2.弄15協(xié)議扣體系臭結(jié)構(gòu)三個符WP窗AN族標準始都有買不同務的物帥理層問和M姑AC粉層規(guī)股范WL余AN與WP默ANWP悔AN俗考慮使的是吊短距脂離傳喜輸，配因此浴功耗械和成昌本較宜低4.鹽3藍牙畢技術(shù)久簡介是的悉基礎索，源儀于19涼94年愛屠立信創(chuàng)公司濃的一是項研末究，柿旨在能在移豆動電池話及辣其附誓件之翼間探瘋求一扯種新欲的低精功耗凡、低避成本鍵的空交中接香口。19蒸98年5月，No帳ki樂a、In液te貓r、IB旨M、To協(xié)sh表ib敏a聯(lián)合橋成立看藍牙銳特殊釀利益浮集團(S我IG草)19稻99年7月SI歌G公布覆了藍夢牙規(guī)斯范1.參0版19駐99年12月公婆布了低藍牙窗規(guī)范1.兩0b版20蠅01年4月公停布了1.褲1版20碑03年11月公癢布了1.標2版本20擺04年8月公莊布了2.行0版本4.鏈3.健1藍牙晚技術(shù)永的誕向生與料發(fā)展為什深么叫卻藍牙準？藍牙暖是什繭么？藍牙幸技術(shù)圖優(yōu)點(1揚)即插汁即用卡，可臂以隨聾時隨橋地地梳用無監(jiān)線接張口代膝替有渾線電照纜連商接；(2歐)具有掩很強叨的移頃植性汗，可績應用堂于多定種通迎信場穩(wěn)合，欲如WA詢P、GS潛M(全球途移動筑通信遺系統(tǒng))、DE寒CT西(歐規(guī)熱數(shù)字錦無繩循通信)等，里引入林身份緣瑞識別患后可濟以靈壁活地乘實現(xiàn)凳漫游廉；(3態(tài))低功丈耗，轟對人立體傷怪害小功；(4姿)藍牙麗集成坐電路桂簡單緊，成抗本低魔廉，備實現(xiàn)事容易沈，易凍于推凍廣。工作召在2姐.4仁G頻固段為小防止初該頻皆段的狡干擾捎，藍勻牙設爐計了骨快速蔑確認德和調(diào)矮頻方爸案，屯使系貴統(tǒng)更火加穩(wěn)原定。支持昏點對甜點和裂點對象多點前通信衛(wèi)，其詢基本假網(wǎng)絡期結(jié)構(gòu)外是匹腰克網(wǎng)渣pi躬cn書et擔或微蜘微網(wǎng)謙，由拔主設碼備和蜓從設消備構(gòu)山成。思主設持備提奶供時款鐘同殲步信薯號和顯調(diào)頻濱序列搜，從蛾設備陳是受蹄控同勸步的舉設備析。一闊個匹剖克網(wǎng)壘中有渠一個獅主設曬備和枯多個吸從設議備。4.架3.腫3藍牙嘴標準址文檔幻玉構(gòu)成核心鉆規(guī)范(c觸or傳e姓sp山ec殃if歉ic挪at躲io汁ns跳):描述末了從遷無線出電接梢口到睜鏈路穴控制覺的不諷同層災次藍拍牙協(xié)殿議體湯系結(jié)諷構(gòu)的磚細節(jié)凳。（座互操頓作性躬、檢回驗、辣計時進器等傾）概要孔規(guī)范(p櫻ro孫fi貼le緣瑞s尊pe蓬ci寇fi登ca以ti華on遲s)券:使藍踏牙技亡術(shù)支境持不睜同的幅應用街模型截。概巾要規(guī)絡范的滴目的舌是定害義戶站操作直性的綱標準步，一足般分勇為兩株類：材電纜清替代堅（臨件近設懼備的桶邏輯默連接農(nóng)和數(shù)擁據(jù)交坦換）丑、無耳線音摟頻（欣短途膛語音半連接歲）4.續(xù)3.逮4藍牙社協(xié)議報體系職結(jié)構(gòu)核心蠢協(xié)議(c鮮or挑e童pr碎ot濕oc層ol瓣)形成藥五層胸棧(1位)無線偏電(r恨ad按io劃)：確厭定包妨括頻咬率、戴跳頻骨的使罩用、驢調(diào)制瓶模式百和傳株輸功歉率在槍內(nèi)的笑空中聯(lián)接口介細節(jié)敘。(2偉)基帶(b朝as傅eb錘an犯d)：考鋸慮一立個微早微網(wǎng)宏中的俗連接架建立燭、尋虹址、畫分組隨格式膊、計持時和拒功率屠控制絮。(3呆)鏈路柿管理鳴器協(xié)余議(l飽in槳k偽ma辣na寧ge庸r膽pr絹ot刑oc涌ol，LM支P)：負紗責在賊藍牙摧設備瘦和正爸在運濕行的士鏈路蘭管理痛之間慌建立乖鏈路章。這屆包括乎諸如杜認證役、加激密及綢基帶殊分組準大小汪的控陪制和臘協(xié)商曬等安戰(zhàn)全因組素。(4稈)邏輯答鏈路驢控制嬸和自控適應膽協(xié)議(l況og罰ic先al胖l辭in巖k競co夾nt農(nóng)ro蠻l努an皮d翁ad鵲ap扣ta及ti界on均p嗎ro芳to咬co嗎l，L2暢CA再P)：使距高層前協(xié)議囑適應媽基帶鳥層。L2說CA刷P提供戲無連爭接和獄面向職連接愚服務壩。(5涌)服務佛發(fā)現(xiàn)糖協(xié)議(s喚er蒜vi螞ce逝d工is在co輸ve做ry竹p妨ro禮to纖co紫l，SD闖P)：詢除問設化備信掛息、是服務宮與服幸務特議征，滲使得鎖在兩查個或喊多個液藍牙撈設備富間建澤立連搜接成玻為可安能。RF籃CO悔MM：藍逃牙中誕的電別纜替塊代協(xié)炒議，取使用偏虛擬傍串行捧端口傘，并撓效仿EI容A-庭23骨2控制菊信號布（被驗廣泛明使用貓的串孫行端建口標碼準）咐，提爹供數(shù)班據(jù)傳肺輸。TC身S-煩BI籠N：藍處牙中而的電綱話控暈制協(xié)在議，腦為語烈音呼必叫和郊數(shù)據(jù)枯呼叫嫩定義乳呼叫靈控制倘信令接納吉協(xié)議胸：由局其他評組織新定義裹，被偉接納拖進藍希牙標誕準4.鋪3.草5應用猜模型大量剩應用牲模型符定義蘋在藍鼠牙的旗概要鵲規(guī)范積文檔獅中。韻本質(zhì)咸上，遵一個雅應用箱模型請是一獸套實懲施特任定的兄基于捐藍牙柔的應竟用的遺協(xié)議省。每愁個概站要文慰件定冶義了刺支持掠一特色定應牲用模譽型的賀協(xié)議卡和協(xié)華議特疼性。文件漢傳輸撥號言聯(lián)網(wǎng)LA女N接入同步無繩薦電話刺或內(nèi)掃部通重信耳機4.帝3.浙6藍牙訓應用連接點計算愁機和莖其他年設備支持屋自組舍織網(wǎng)旋絡充當準訪問In洋te般rn出et的接獸入點構(gòu)建惰居家角環(huán)境事例運動念中的佩連接4.惰3.顏7微微半網(wǎng)和蕉散布帝式網(wǎng)填絡藍牙致中的靜基本滾聯(lián)網(wǎng)圓單元嘴是一比個微俯微網(wǎng)披，它犯由一罵臺主約設備囑和1~蕉7臺活暈躍的怪從設機備組酷成。藍牙雁使用害載波忌間隔1M的跳塌頻模固式，80繼M總帶貢寬可憤提供80個不襯同頻窗率。邏輯心信道練由跳螞頻序塊列定既義一個嘉微微鞋網(wǎng)中位的設母備也塵可作選為另敢一個膏微微魂網(wǎng)的候一部舊分存擋在，貝并在漿每個事微微短網(wǎng)中斃，起茄從設響備或稍主設掘備功煌能,這種辮形式義的重烏疊被目稱為遮散布偽式網(wǎng)慎絡(s慚ca鄉(xiāng)豐tt戚er互ne違t)。一個諸區(qū)域英內(nèi)的尸微微器網(wǎng)數(shù)奔量增劍加，矮會引袍起跳月頻沖乞突，桌性能弟隨之宋下降澡。主/從關(guān)樓系無線牧網(wǎng)絡蟲的配守置4.填4藍牙科無線急電規(guī)菠范拓撲一個邏輯的星形結(jié)構(gòu)中，高達7條并行鏈路調(diào)制GFSK數(shù)據(jù)速率的峰值/Mb/s1RF帶寬220kHz(-3dB)，1MHz(-20dB)RF波段2.4GHz,ISM波段RF載波23/79載波的間隔/MHzl傳輸功率/W0.1微微網(wǎng)的接入FH-TDD-TDMA頻跳率/跳/s1600分布式網(wǎng)絡的接入FH-CDMA國際攏上藍望牙的她頻率嗚分配區(qū)域調(diào)節(jié)范圍/GHzRF信道美國、歐洲的大部分國家和其他國家中的大部分2．4~2．4835f＝2．402+nMHz，n＝0，…，78日本2．471~2．497f=2．473+nMHz，n＝0，…，22西班牙2．445~2．475f=2．449+nMHz，n＝0，…，22法國2．4465~2．4835f=2．454+nMHz，n＝0，…22藍牙抹利用骨波段筆中的2.夫4篩GH舉z波段宴。在響大多彈數(shù)國圈家，昆此帶執(zhí)寬足貴以定脹義79個1求MH敵z的物億理信沾道無線減電規(guī)萍范給刃出３鴨類基災于輸己出功羊率的炎發(fā)射傻器定道義:１類蛾：最輪大范銷圍的活輸出臭為10絡0m栽W(監(jiān)+2河0d桑Bm飽)，最踐小為1m朱W(城0d尾Bm怠)．在纏該類培發(fā)徹射器舒中，羨功率瘋控制細是強黃制的腐，范朱圍為4d聚Bm擺—2饞0d蹦Bm．此胞模式穗提供第最大種距離均．２類旬：最抱大輸慕出為24哨mW紛(+皺13轉(zhuǎn).8忘dB去m)，最回小為0.桃25套mW攔(-孕6d掌Bm業(yè))。功孝率控倡制是儉可選為的．３類騎：最基小功獸率．配名義機上的鎮(zhèn)輸出聲為1m行W.發(fā)射仰器定慰義4.拼5藍牙鹽基帶丸規(guī)范跳頻物理渣鏈路分組糾錯邏輯絲式信道信道?？刂扑{牙團音頻4.放5.左1跳頻目的坊：(1悔)它阻熔礙干賠擾和性多路拌效應跨。(2南)它為繁放置泛在不恢同微傾微網(wǎng)堂中的鐵設備橫提供窗多種雙接入改的形擠式?？値е矊挶簧撤譃?9兄(幾乎棕所有婦國家)個物蹦理信筆道，設每個鉗信道窄的帶那寬為1M擔Hz。在里一個坊偽隨蒜機序犬列中踏，通訴過從碎一個鼓物理濕信道指跳到仔另一拼個物架理信論道，輕出現(xiàn)津了跳婦頻(f游re賊qu胸en腫cy其h垃op奔pi能ng眨)。跳躍鞏序列皆由微桿微網(wǎng)格中的若所有謙設備厚共享基，稱盈為一頭個F菌H信蠟道。型跳躍以頻率他為1宣60理0跳尿/秒旺，每廣條信矩道的聰被占才時間晨0.餃62杰5m蜘s，胡稱為輕一個聰時隙簽。FH腹序列華由微忙微網(wǎng)從中的茅主設爬備決穩(wěn)定。相同足的物蹤蝶理信膏道，德會導藍致沖夜突。4.廢5.畫2物理洗鏈路面向劃同步辮連接(s花yn個ch能ro燥no槳us隙c倘on墓ne逐ct長io帝n雁or仇ie控nt肌ed，SC戰(zhàn)O)：在際涉及噴主設鋤備和搭一個寇單獨室從設摩備的魂點對謙點連恰接間悶分配恨固定住的帶政寬。郵在規(guī)營則的槳間隔汪中，活主設國備通捎過使撲用預粉留的病時隙歪維持SC辰O鏈路怖。預沃留的犯基本否單位捉是兩藏個連枝續(xù)的談時隙(每個惜在各霧自的妹傳輸字方向簽上)。主縣設備捐能支趟持的矩并行SC康O鏈路僚高達3個，還而從很設備較能支莊持2或3個SC汽O鏈路剝。SC辛O分組挎不重嗓傳。SC隔O用于如保證憤速率青但不虧要求菊保證尤傳送組的數(shù)雨據(jù)。異步飽無連亭接(a紅sy翠nc召hr蘋on友ou澤s帶co販nn思ec辭ti疏on葛le浸ss，AC碰L)：主脾設備遭與微紐奉微網(wǎng)鹿中所護有從散設備紐奉間的價一條扔點對骨多點濱的鏈俗路。焦在未筒預留班給SC翁O鏈路萄的時獨隙中桃，主避設備抬能與棚任一陸以單競時隙估為基濟礎的湊從設弓備交遼換分戚組，去包括天已在SC許O鏈路炭上的那從設旗備。圓只有給單獨恐的AC釣L鏈路余可以欲存在表。大例多數(shù)AC謹L分組善使用舌分組驅(qū)重傳鋒。4.臟5.顏3分組所有加藍牙誕分組盆由3個字洪段組承成：萍接入痰碼、校首部毀、負迎荷接入焦碼：用于單計時奴同步響、偏仙移量絕補償芽、尋曲呼和備詢問信道選接入蘋碼：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送請求數(shù)據(jù)(可選)0x09回送響應數(shù)據(jù)(可選)0x0A信息請求信息類型0x0B信息響應信息類型、結(jié)果、數(shù)據(jù)(可選)4.刪7.宏4服務阻質(zhì)量L2表CA際P中的Qo么S參數(shù)抵定義店一個同基于RF扎C擊13照63的通戀信流及規(guī)范欠。一塊個流午規(guī)范己是一世套參喉數(shù)，蒸指出槽發(fā)送世站點呆試圖翻達到嫌的性勞能級竭別。流規(guī)危范的扭參數(shù)蒜組成暴：(1挪)服務值類型阻：指僅出通嶼信流令的服談務級蘿別0：無職通信1：盡桐快發(fā)掏送，滾但不淋擔保香性能役，適警用于吊同步縫通信2：有凳擔保怠的服贊務，不必須瞇符合Qo固S其余鞭參數(shù)以下乎兩個該參數(shù)皮定義食了Qo編S中的沒令牌馬桶模歪式(2架)令牌礦速率(字節(jié)/秒)(3宵)令牌跑桶的窄大小(字節(jié))令牌余桶圖酸解為接世收方趟預期獸的峰炒值和盜平均鐵通信借負荷潮提供餃了一比個簡品明描憐述，燙也為取發(fā)送邀方定內(nèi)義了屆可實增現(xiàn)通申信流佳策略尾。在任治意長渠的時愧間長供度T乞中，初數(shù)據(jù)煩發(fā)送盡量不去能超厚過R攏T+痛B如果箭令牌揪不足掘，分安組排艷隊等騾候桶大勁小B找成為南了對葉允許辮的突戚發(fā)數(shù)澆據(jù)流禽的衡譜量度(4假)帶寬浸峰值(字節(jié)/秒)：限地定分撕組背帳靠背哀發(fā)送地速度叨。如框令牌州桶滿冒時，待分組犧發(fā)送蒼速度既可能不超過泥接收標方容敢量，族可通陳過帶究寬峰客值限度定。(5械)等待根時間(微秒)(6掠)時延巖變化(微秒)：最陷大時必延和鳳最小月時延峰之間庫的差紛異，模應用籍通過劇這個享值判勝斷所準需的紗緩沖貌空間祖。4.駁8藍牙萬服務險發(fā)現(xiàn)姻協(xié)議在藍矛牙規(guī)歲范提蓋出之影前，騙服務床發(fā)現(xiàn)戒協(xié)議觀已經(jīng)傅存在陣。在藍緞牙設兼?zhèn)涞淖儫o線暈網(wǎng)絡乎中，綿本地翻設備增發(fā)現(xiàn)忘、利嚼用遠嶺端設遇備所些提供章的服攜務和消功能摟，并館向其嘩它藍掘牙設配備提爐供自勺身的挑服務稿，這本是網(wǎng)逼絡資絹源共快享的遺途徑撲，也稠是服剩務發(fā)焰現(xiàn)協(xié)毅議要退解決休的問馬題。服務廣發(fā)現(xiàn)醒協(xié)議漢提供火了服帝務注靜冊的戒方法彼和訪網(wǎng)問服話務發(fā)茂現(xiàn)數(shù)散據(jù)庫撓的途指徑。SI耍G針對銀藍牙僑網(wǎng)絡僅靈活字、動南態(tài)的好特點覆，開側(cè)發(fā)了寇藍牙安專用殖的服獎務發(fā)嶼現(xiàn)協(xié)挎議。SD箏P能夠飯?zhí)峁┠姆讋漳芴袅D劉P將為缸客戶雜提供衰搜尋付所需羊服務顯的能唐力。SD秀P允許喘基于康服務磨類型購搜索題服務碌。SD貼P可以竭執(zhí)行包服務武瀏覽孔，而徐不用聚預先饞知道垂服務塵特征屯。SD病P將提綠供一驅(qū)種方?jīng)_法來嶼搜索綱新的奸服務炎。當床設備歷進入倆客戶儀設備油鄰頻敲或處貢于客射戶鄰宣頻的蜘設備若的新基服務其可用垃時，廚這些跟服務敲才可難用．SD跌P將提蓬供一肅種機國制來擾確定兔在設艇備離沙開客收戶設地備鄰猾頻時宋，或盡者當直處于謝客戶耳設備棕鄰頻鉤的設哲備上額的新禁服務伙不可泄用時量，設鍵備在激何時嫁變?yōu)槟X不可呀用．。。攀。。汽。?？蛻絷幏盏鹘蝗禄シ帐阉鞔皡f(xié)議濁（SD峽P）為袋客戶飯?zhí)峁╉懥怂烟克鞣掌魇》粘蛹捌涔軐傩韵悖ǚ疹惥啃停扑韫虣C制街，協(xié)哭議）議的方酷法。SD續(xù)P包括SD胳P服務款器與SD開P客戶綠之間添的通此信。妨服務搬器保凱持一柄張描覺述服朵務器栽有關(guān)盆服務史特征捏的服務爺記錄樸表。每儲一服花務記謹錄都逐包含憐一項勞服務喪信息戒?？瓦h戶可恩以通城過發(fā)袋送SD逼P請求奇，從億由SD反P服務體器維蛇護的閉服務芽記錄初中檢諸索信棕息。SD真P提供業(yè)服務斯發(fā)現(xiàn)譽機制盒，但奸不提鮮供服誕務使姑用機繳制。一臺曉藍牙燦設備和既可境以作藝為一幕個SD嘉P服務圍器，喇也可突以同玻時作娘為一慮個SD聯(lián)P客戶省。服務躍記錄服務健可以云是能昨提供翼信息育、執(zhí)養(yǎng)行動雕作、煎控制膛資源線的實墻質(zhì)。拐可以弦以軟最件、績硬件轎或硬盞軟件溜混合犯的形薪式來丙實現(xiàn)揉。由SD