蓝牙技术论文

河南机电高等专科学校课程论文论文题目：蓝牙技术系部电子通信工程系班级电信121学生姓名付玉峰学号120407111指导教师李菊芳2015年12月20日摘要：蓝牙技术是一种无线传输的技术，不需要透过实质线路，在一定的距离范围内，可以传输信息，当然这种无线传输并不像电话那样数十公里内皆可传达，而是几十米内的短距离无线传输。此外可传输的装置不限于手机，只要有装设蓝牙收发模块的装置都可以使用蓝牙传输。如今，蓝牙技术可在设备间实现了方便快捷、灵活安全、低成本、微功耗的通信。关键字：蓝牙无线网络快捷通信引言：信息时代最大的特点是更加方便快速的传播信息，正是基于这一点，技术人员也在努力开发更加出色的信息数据传输方式。蓝牙，对于手机乃至整个IT行业而言已经不仅仅是一项简单的技术，而是一种概念。蓝牙技术是一个开放性，短距离无线通信技术。它可以用来在短距离内取代目前多种电缆和双绞线连接方式。他不仅可以实现多种智能设备无线互接，还可以实现文件传输，支持语音通信，并且可以建立数据链路，目前已成为世界上人们普遍关注的热门通信技术。一、蓝牙技术的概述蓝牙技术实际上是一种短距离无线通信技术,它通过整合通信和计算机技术,使不同厂家生产的便携式硬件能够在无线连接的情况下,实现相互之间的连接。例如,利用蓝牙技术,可以把任何一种原来需要通过信号传输线连接的数字设备,改为无线方式连接,并形成围绕个人的网络。无论在何处,无论是哪种数字设备,利用蓝牙技术都可以使其与周围的数字设备建立联系,共享这些设备中的数据库、电子邮件等。蓝牙技术涉及一系列软硬件技术、方法和理论，包括无线通信与网络技术，软件工程、软件可靠性理论，协议的正确性验证、形式化描述和一致性与互连测试技术，嵌入式实时操作系统，跨平台开发和用户界面图形化技术，软硬件接口技术，高集成、低功耗芯片技术等。蓝牙技术的诞生，不仅可代替键盘、鼠标、打印机等的电缆连接，还能将空调、电视、移动电话等无线连网，形成无线个人网，实现资源共享，显示出巨大的社会效益、经济效益。二、蓝牙技术的背景蓝牙这个名称来自于第十世纪的一位丹麦国王HaraldBlatand,Blatand在英文里的意思可以被解释为Bluetooth(蓝牙)因为国王喜欢吃蓝梅，牙龈每天都是蓝色的所以叫蓝牙。在行业协会筹备阶段，需要一个极具有表现力的名字来命名这项高新技术。行业组织人员，在经过一夜关于欧洲历史和未来无限技术发展的讨论后，有些人认为用Blatand国王的名字命名再合适不过了。Blatand国王将现在的挪威，瑞典和丹麦统一起来；他的口齿伶俐,善于交际,就如同这项即将面世的技术，技术将被定义为允许不同工业领域之间的协调工作，保持着个各系统领域之间的良好交流，例如计算，手机和汽车行业之间的工作。名字于是就这么定下来了。蓝牙的创始人是瑞典爱立信公司，爱立信早在1994年就已进行研发。1997年，爱立信与其他设备生产商联系，并激发了他们对该项技术的浓厚兴趣。1998年2月，5个跨国大公司，包括爱立信、诺基亚、IBM、东芝及Intel组成了一个特殊兴趣小组（SIG），他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术，即现在的蓝牙。三、蓝牙技术的系统结构1、天线单元：蓝牙的天线部分提及十分小巧、质量轻，属于微带天线。2、链路控制单元：包括连接控制器、基带处理器、射频传输/接收端，还使用3-5个单独调谐元件。3、链路管理单元：携带链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其他一些协议，能发现远端其他链路管理单元并通过链路管理协议与之通信。4、软件（协议栈）单元：蓝牙的软件（协议栈）是个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑，它符合已经制定好的蓝牙规范，蓝牙系统的通信协议大部分可用软件实现。四、蓝牙技术的特点1、全球范围适用：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，使用该频段无需向各国的无线电资源管理部门申请许可证。2、同时可传输语音和数据：蓝牙采用电路交换和分组交换技术，支持异步数据信道、三路语音信道以及异步数据与同步语音同时传输的信道。每个语音信道数据速率为64kbit/s，语音信号编码采用脉冲编码调制（PCM）或连续可变斜率增量调制（CVSD）方法。当采用非对称信道传输数据时，速率最高为721kbit/s，反向为57.6kbit/s；当采用对称信道传输数据时，速率最高为342.6kbit/s。蓝牙有两种链路类型：异步无连接（AsynchronousConnection-Less，ACL）链路和同步面向连接（SynchronousConnection-Oriented，SCO）链路3、可以建立临时性的对等连接（Ad-hocConnection)：根据蓝牙设备在网络中的角色，可分为主设备（Master）与从设备（Slave）。主设备是组网连接主动发起连接请求的蓝牙设备，几个蓝牙设备连接成一个皮网（Piconet）时，其中只有一个主设备，其余的均为从设备。皮网是蓝牙最基本的一种网络形式，最简单的皮网是一个主设备和一个从设备组成的点对点的通信连接。通过时分复用技术，一个蓝牙设备便可以同时与几个不同的皮网保持同步，具体来说，就是该设备按照一定的时间顺序参与不同的皮网，即某一时刻参与某一皮网，而下一时刻参与另一个皮网。4、具有很好的抗干扰能力：工作在ISM频段的无线电设备有很多种，如家用微波炉、无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）和HomeRF等产品，为了很好地抵抗来自这些设备的干扰，蓝牙采用了跳频（FrequencyHopping）方式来扩展频谱（SpreadSpectrum），将2.402～2.48GHz频段分成79个频点，相邻频点间隔1MHz。蓝牙设备在某个频点发送数据之后，再跳到另一个频点发送，而频点的排列顺序则是伪随机的，每秒钟频率改变1600次，每个频率持续625μｓ。5、蓝牙模块体积很小、便于集成：由于个人移动设备的体积较小，嵌入其内部的蓝牙模块体积就应该更小，如爱立信公司的蓝牙模块ROK101008的外形尺寸仅为32.8mm×16.8mm×2.95mm。6、低功耗：蓝牙设备在通信连接（Connection）状态下，有四种工作模式——激活（Active）模式、呼吸（Sniff）模式、保持（Hold）模式和休眠（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。7、开放的接口标准：SIG为了推广蓝牙技术的使用，将蓝牙的技术标准全部公开，全世界范围内的任何单位和个人都可以进行蓝牙产品的开发，只要最终通过SIG的蓝牙产品兼容性测试，就可以推向市场。8、成本低：随着市场需求的扩大，各个供应商纷纷推出自己的蓝牙芯片和模块，蓝牙产品价格飞速下降。五、蓝牙技术在实际生活中的应用蓝牙产品的出现给人们的日常生活带来了很大的方便,使人们可以脱离各种繁琐的电缆,实现无线的个人通讯环境。这些无线电产品使用着全球范围内提供的频谱资源,几乎可以在任何地点工作。用户无需购买、携带或连接电缆,即可简单方便地连接一大批计算机和电信设备。此外,蓝牙还使高速的特殊连接,甚至设备间的自动连接成为可能,从而免除了对额外或专用电缆的需求。对于支持蓝牙的计算机,蓝牙规范接口可以直接集成到笔记本电脑。蓝牙手机:利用蓝牙无绳电话应用模型可以大大的改进现有的手机,使手机变为一个“三合一”的产品。在办公室里或家中,蓝牙手机可以作为一部蓝牙座机的无绳电话使用,不用双向收费,节省了手机费用,当离开屋子一段距离后便自动切换至无线网络基站上。两台蓝牙手机在一定的距离内还可作为步话机使用,而无须通过无线网络基站进行联络。只要在手机中内置相应的蓝牙芯片就可以完成相应的功能。蓝牙耳机:利用蓝牙耳机应用模型生产的蓝牙无线耳机体积小,轻巧,使用方便，将蓝牙耳机放置到耳中,就可以接听支持蓝牙耳机应用的手机的电话,在通话时就可以把手机放在口袋中,将双手解放出来,甚至只需按一下耳机上的一个按钮就可以接听电话。同时,蓝牙耳机的发射级数远远低于普通手机的耳机,有利于人体健康,特别是使用手机频率高的人群。蓝牙耳机还可应用于电脑、CD机、MP3播放机等其他可以播放和接收语音设备上,取代有线耳机和话筒.极大的方便了人们的生活。六、蓝牙技术的发展趋势（1)芯片越来越小巧蓝牙的技术界面是专用半导体集成电路芯片,用于嵌入电子器件内。而与用户直接见面的产品界面则是各种时尚电子产品。因此,蓝牙技术要嵌入到电子器件内就要考虑蓝牙的芯片尺寸,它必须具有小巧、廉价、结构紧凑和功能强大的特点才能放进蜂窝电话中。目前已经有所突破,法国AlcatelMicroelectron-ics等公司在ISSCC2001上发表了用于蓝牙的单芯片LSI,CSR公司也推出了嵌入电池中的单芯片蓝牙ICBlueCore01。(2)产品将具有兼容性SIG已召集制造商开了两次会议来测试各自蓝牙产品基础组件间的兼容情况,测试中发现的不兼容情况正在解决之中。(3)提高抗干扰能力和传输距离实验表明,在同时使用无线LAN和微波炉的情况下,蓝牙的性能明显下降,无干扰时,数据速率为500-600kb/s,一旦干扰出现,速率突降至200kb/s[3]。蓝牙只有10m的传输距离也制约着它的应用和发展,需要充分利用其功率类型,增加特殊应用通信距离。(4)众多操作系统支持蓝牙微软公司于近年上市的所有Windows操作系统均支持蓝牙。以IBM为首的众多计算机厂商正在努力达成协议,为PC平台制定蓝牙标准,以解决不同设备之间的兼容性。(5)支持漫游功能蓝牙技术可以在微网络或扩大网之间切换,但每次切换都必须断开与当前PAN的连接。为解决此问题,Commil技术公司设计了一种系统,即使在蓝牙模式不同入口点之间漫游。七、结束语蓝牙技术的应用基础需要一个高度发达的通信网络,我国的通信格局已有电话网、数据网、移动网、图像网、多媒体网。蓝牙技术发展的基础是家庭计算机、移动电话、固定电话以及家用电器的广泛使用。我国目前有12亿人口、约2000万台计算机、1000多万网民、5000万移动电话用户、2亿多固定电话用户。从这些数据可以看出我国家庭网络市场将是巨大的。蓝牙技术的微型化、低成本,将为它在家庭娱乐、电子商务、工业控制等场合开辟广阔的应用前景。[1]张亮，现代通信技术与应用（第2版），清华大学社，2013.4.