第章-无线个域网

第4章无线个域网内容提要

概述IEEE802.15标准

蓝牙技术简介

蓝牙无线电规范

蓝牙基带规范

蓝牙链路管理器规范

蓝牙逻辑链路控制和自适应协议

蓝牙服务发现协议4.1

概述

无线个人区域网(WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN，简称无线个域网)技术就是一种满足上述应用需求的小范围无线连接、微小网自主组网的通信技术。无线个域网技术当前发展最迅速的领域之一：蓝牙(BlueTooth)IrDA：红外数据组织提供的红外连接技术HomeRF：美国家用射员会提供的语音和数据传送技术，工作频段为2.4GHzUWB：超宽带，不用载波，而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信。这种通信方式占用带宽非常之宽，且由于频谱的功率密度极小，它具有通常扩频通信的特点。能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势Zigbee：新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，最大的特点就是低功耗、可组网，特别是带有路由的可组网功能，理论上可以使ZigBee覆盖的通讯面积无限扩展。在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信，这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它们的通信效率非常高。4.2

IEEE802.15标准IEEE802.15工作组是IEEE针对无线个人区域网(WPAN)而成立的，开发有关短距离范围的WPAN标准。4.2.1标准构成是以既有蓝牙标准为基础，制定蓝牙无线通信规范的一个正式标准。工作组目的是要802.11和802.15开发共存的推荐规范。工作组的兴趣在开发对比于802.11设备是低成本和低功耗的设备的标准上。（UWB）的目标是要在使用同样的MAC层上提供比更高的数据率工作组则开发了一个非常低成本、非常低功耗的比数据率要低的设备标准。（Zigbee）IE椅EE清80用2.弄15协议扣体系臭结构三个符WP窗AN族标准始都有买不同务的物帅理层问和M姑AC粉层规股范WL余AN与WP默ANWP悔AN俗考虑使的是吊短距脂离传喜输，配因此浴功耗械和成昌本较宜低4.盐3蓝牙毕技术久简介是的悉基础索，源仪于19凉94年爱屠立信创公司浓的一是项研末究，柿旨在能在移豆动电池话及辣其附誓件之翼间探疯求一扯种新欲的低精功耗凡、低避成本键的空交中接香口。19蒸98年5月，No帐ki乐a、In液te猫r、IB旨M、To协sh表ib敏a联合桥成立看蓝牙锐特殊酿利益浮集团(S我IG草)19稻99年7月SI歌G公布覆了蓝梦牙规斯范1.参0版19驻99年12月公婆布了低蓝牙窗规范1.两0b版20蝇01年4月公停布了1.裤1版20碑03年11月公痒布了1.标2版本20摆04年8月公庄布了2.行0版本4.链3.健1蓝牙晚技术永的诞向生与料发展为什深么叫却蓝牙准？蓝牙暖是什茧么？蓝牙幸技术图优点(1扬)即插汁即用卡，可臂以随聋时随桥地地梳用无监线接张口代膝替有浑线电照缆连商接；(2欧)具有掩很强叨的移顷植性汗，可绩应用堂于多定种通迎信场稳合，欲如WA询P、GS潜M(全球途移动筑通信遗系统)、DE寒CT西(欧规热数字锦无绳循通信)等，里引入林身份缘瑞识别患后可济以灵壁活地乘实现凳漫游廉；(3态)低功丈耗，轰对人立体伤怪害小功；(4姿)蓝牙丽集成坐电路桂简单紧，成抗本低魔廉，备实现事容易沈，易冻于推冻广。工作召在2姐.4仁G频固段为小防止初该频皆段的狡干扰捎，蓝匀牙设炉计了骨快速蔑确认德和调矮频方爸案，屯使系贵统更火加稳原定。支持昏点对甜点和裂点对象多点前通信卫，其询基本假网络期结构外是匹腰克网渣pi躬cn书et担或微蜘微网谦，由拔主设码备和蜓从设消备构山成。思主设持备提奶供时款钟同歼步信薯号和显调频滨序列搜，从蛾设备陈是受蹄控同劝步的举设备析。一阔个匹剖克网垒中有渠一个狮主设晒备和枯多个吸从设议备。4.架3.肿3蓝牙嘴标准址文档幻玉构成核心钻规范(c触or传e姓sp山ec殃if歉ic挪at躲io汁ns跳):描述末了从迁无线出电接梢口到睁链路穴控制觉的不讽同层灾次蓝拍牙协殿议体汤系结讽构的砖细节凳。（座互操顿作性躬、检回验、辣计时进器等倾）概要孔规范(p樱ro孙fi贴le缘瑞s尊pe蓬ci寇fi登ca以ti华on迟s)券:使蓝踏牙技亡术支境持不睁同的幅应用街模型截。概巾要规络范的滴目的舌是定害义户站操作直性的纲标准步，一足般分勇为两株类：材电缆清替代坚（临件近设惧备的桶逻辑默连接农和数拥据交坦换）丑、无耳线音搂频（欣短途膛语音半连接岁）4.续3.逮4蓝牙社协议报体系职结构核心蠢协议(c鲜or挑e童pr碎ot湿oc层ol瓣)形成药五层胸栈(1位)无线偏电(r恨ad按io划)：确厌定包妨括频咬率、戴跳频骨的使罩用、驴调制瓶模式百和传株输功歉率在枪内的笑空中联接口介细节叙。(2伟)基带(b朝as傅eb锤an犯d)：考锯虑一立个微早微网宏中的俗连接架建立烛、寻虹址、画分组随格式膊、计持时和拒功率屠控制絮。(3呆)链路柿管理鸣器协余议(l饱in桨k伪ma辣na宁ge庸r胆pr绢ot刑oc涌ol，LM支P)：负纱责在贼蓝牙摧设备瘦和正爸在运湿行的士链路兰管理痛之间慌建立乖链路章。这届包括乎诸如杜认证役、加激密及绸基带殊分组准大小汪的控陪制和腊协商晒等安战全因组素。(4秆)逻辑答链路驴控制婶和自控适应胆协议(l况og罚ic先al胖l辞in岩k竞co夹nt农ro蛮l努an皮d翁ad鹊ap扣ta及ti界on均p吗ro芳to咬co吗l，L2畅CA再P)：使距高层前协议嘱适应妈基带鸟层。L2说CA刷P提供戏无连争接和狱面向职连接愚服务坝。(5涌)服务佛发现糖协议(s唤er蒜vi蚂ce逝d工is在co输ve做ry竹p妨ro礼to纤co紫l，SD闯P)：询除问设化备信挂息、是服务宫与服幸务特议征，渗使得锁在两查个或喊多个液蓝牙捞设备富间建泽立连搜接成玻为可安能。RF篮CO悔MM：蓝逃牙中诞的电别缆替块代协炒议，取使用偏虚拟傍串行捧端口伞，并挠效仿EI容A-庭23骨2控制菊信号布（被验广泛明使用猫的串孙行端建口标码准）咐，提爹供数班据传肺输。TC身S-烦BI笼N：蓝处牙中而的电纲话控晕制协在议，脑为语烈音呼必叫和郊数据枯呼叫嫩定义乳呼叫灵控制倘信令接纳吉协议胸：由局其他评组织新定义裹，被伟接纳拖进蓝希牙标诞准4.铺3.草5应用猜模型大量剩应用牲模型符定义苹在蓝鼠牙的旗概要鹊规范积文档狮中。韵本质咸上，遵一个雅应用箱模型请是一兽套实惩施特任定的兄基于捐蓝牙柔的应竟用的遗协议省。每愁个概站要文慰件定冶义了刺支持掠一特色定应牲用模誉型的贺协议卡和协华议特疼性。文件汉传输拨号言联网LA女N接入同步无绳荐电话刺或内扫部通重信耳机4.帝3.浙6蓝牙训应用连接点计算愁机和茎其他年设备支持屋自组舍织网旋络充当准访问In洋te般rn出et的接兽入点构建惰居家角环境事例运动念中的佩连接4.惰3.颜7微微半网和蕉散布帝式网填络蓝牙致中的静基本滚联网圆单元嘴是一比个微俯微网披，它犯由一骂台主约设备嘱和1~蕉7台活晕跃的怪从设机备组酷成。蓝牙雁使用害载波忌间隔1M的跳塌频模固式，80继M总带贡宽可愤提供80个不衬同频窗率。逻辑心信道练由跳蚂频序块列定既义一个嘉微微鞋网中位的设母备也尘可作选为另敢一个膏微微魂网的候一部旧分存挡在，贝并在浆每个事微微短网中毙，起茄从设响备或稍主设掘备功煌能,这种辫形式义的重乌叠被目称为遮散布伪式网慎络(s惭ca乡丰tt戚er互ne违t)。一个诸区域英内的尸微微器网数奔量增剑加，矮会引袍起跳月频冲乞突，桌性能弟随之宋下降澡。主/从关楼系无线牧网络虫的配守置4.填4蓝牙科无线急电规菠范拓扑一个逻辑的星形结构中，高达7条并行链路调制GFSK数据速率的峰值/Mb/s1RF带宽220kHz(-3dB)，1MHz(-20dB)RF波段2.4GHz,ISM波段RF载波23/79载波的间隔/MHzl传输功率/W0.1微微网的接入FH-TDD-TDMA频跳率/跳/s1600分布式网络的接入FH-CDMA国际拢上蓝望牙的她频率呜分配区域调节范围/GHzRF信道美国、欧洲的大部分国家和其他国家中的大部分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法国2．4465~2．4835f=2．454+nMHz，n＝0，…22蓝牙抹利用骨波段笔中的2.夫4筛GH举z波段宴。在响大多弹数国圈家，昆此带执宽足贵以定胀义79个1求MH敌z的物亿理信沾道无线减电规萍范给刃出３鸭类基灾于输己出功羊率的炎发射傻器定道义:１类蛾：最轮大范销围的活输出臭为10络0m栽W(监+2河0d桑Bm饱)，最践小为1m朱W(城0d尾Bm怠)．在缠该类培发彻射器舒中，羡功率疯控制细是强黄制的腐，范朱围为4d聚Bm摆—2馋0d蹦Bm．此胞模式穗提供第最大种距离均．２类旬：最抱大输慕出为24哨mW纷(+皱13转.8忘dB去m)，最回小为0.桃25套mW拦(-孕6d掌Bm业)。功孝率控倡制是俭可选为的．３类骑：最基小功兽率．配名义机上的镇输出声为1m行W.发射仰器定慰义4.拼5蓝牙盐基带丸规范跳频物理渣链路分组纠错逻辑丝式信道信道模控制蓝牙团音频4.放5.左1跳频目的坊：(1悔)它阻熔碍干赔扰和性多路拌效应跨。(2南)它为繁放置泛在不恢同微倾微网堂中的铁设备横提供窗多种双接入改的形挤式。总带植宽被沙分为79兄(几乎棕所有妇国家)个物蹦理信笔道，设每个钳信道窄的带那宽为1M担Hz。在里一个坊伪随蒜机序犬列中踏，通诉过从碎一个鼓物理湿信道指跳到仔另一拼个物架理信论道，轻出现津了跳妇频(f游re贼qu胸en肿cy其h垃op奔pi能ng眨)。跳跃巩序列皆由微杆微网格中的若所有谦设备厚共享基，称盈为一头个F菌H信蜡道。型跳跃以频率他为1宣60理0跳尿/秒旺，每广条信矩道的聪被占才时间晨0.饺62杰5m蜘s，胡称为轻一个聪时隙签。FH腹序列华由微忙微网从中的茅主设爬备决稳定。相同足的物踪蝶理信膏道，德会导蓝致冲夜突。4.废5.画2物理洗链路面向划同步辫连接(s花yn个ch能ro燥no桨us隙c倘on墓ne逐ct长io帝n雁or仇ie控nt肌ed，SC战O)：在际涉及喷主设锄备和搭一个寇单独室从设摩备的魂点对谦点连恰接间闷分配恨固定住的带政宽。邮在规营则的桨间隔汪中，活主设国备通捎过使扑用预粉留的病时隙歪维持SC辰O链路怖。预沃留的犯基本否单位捉是两藏个连枝续的谈时隙(每个惜在各雾自的妹传输字方向签上)。主县设备捐能支趟持的矩并行SC康O链路僚高达3个，还而从很设备较能支庄持2或3个SC汽O链路剥。SC辛O分组挎不重嗓传。SC隔O用于如保证愤速率青但不亏要求菊保证尤传送组的数雨据。异步饱无连亭接(a红sy翠nc召hr苹on友ou泽s带co贩nn思ec辞ti疏on葛le浸ss，AC碰L)：主脾设备遭与微纽奉微网鹿中所护有从散设备纽奉间的价一条扔点对骨多点滨的链俗路。焦在未筒预留班给SC翁O链路萄的时独隙中桃，主避设备抬能与棚任一陆以单竞时隙估为基济础的凑从设弓备交辽换分戚组，去包括天已在SC许O链路炭上的那从设旗备。圆只有给单独恐的AC钓L链路余可以欲存在表。大例多数AC谨L分组善使用舌分组驱重传锋。4.脏5.颜3分组所有加蓝牙诞分组盆由3个字洪段组承成：萍接入痰码、校首部毁、负迎荷接入焦码：用于单计时奴同步响、偏仙移量绝补偿芽、寻曲呼和备询问信道选接入苹码：菜标志轰一个甚微微聋网设备亩接入坑码：吐用于撞寻呼改及其辜接下残来的抱响应询问坐接入等码：板用于魂询问首部彼：6个域地址版（AM搅_A刘DD梯R）：犁从设汇备地食址类型跃：4种控陈制分盏组，4种SC答O链路母分组暗（64号k/知s的语市音数蚂据）紫，6种AC夹L链路鼻分组懒（错愁误保院护、片用户盏数据获）。湖还有发一种自仅由约接入闭码组天成的钓分组痕：ID分组骨，用宇于查错询和任接入龄过程流：葡为A蹄CL借通信勒提供承1位派流控茧制机封制，肌流=色0，由停止也AC膝L，惧流=耍1，策重新泳开始匆传输AR俗QN均：为育由C牵RC董保护串的A搬CL切通信勿提供份确认见，如范果接认收成幻玉功，榜返回忆AC拿K，没否则赠返回辣NA摇K，围重传SE慨QN耐：1秃位计青数模启式，眉0或渣1，枪用于孝标记位已传钞送的需分组首部五差错历控制欺：8愚位检嘴错码惑，用锅于首津部保乘护负载摇格式虚：语音要负载彼：无衫首部AC描L和SC丛O国DV数据舞部分溜，有本首部荒。数沟据负龟载3个域卧：负载渴首部密：单滋时隙福，8位；伴多时抓隙，16位负载昨主体亩：用喘户信把息CR盛C：除寺了AU牢X1，都渔有16位校格验码首部茅由3个域日组成旁：L-队CH：标学识LM改P或L2轨CA纷P逻辑醒信道流：齐控制L2炸CA葱P层控群制流尺的开/关长度壮：负片载字姜节数虹，不景包括愚负载什首部则和CR晋C4.帆5.区4纠错蓝牙秧在基双带层浙使用章三种冬纠错轿模式滥：(1圈)l英/3比例误的FE惧C(鞋fo说rw江ar生d幸er铺ro祸r区co哗rr狭ec慨ti尽on，前技向纠卡错)。采涉用3份副寸本的井多数说逻辑(2郊)2孩/3比例够的FE代C。能引纠正妄所有祖单个轰错误(3些)A盆RQ图(a漆ut蛋om苦at对ic潜r钳ep梳ea可t妈re眼qu延es箱t，自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