移动计算与无线网络-无线个域网及Bluetooth

©2009YANWei.Allrightsreserved.1第三讲第三讲无线个域网及无线个域网及BluetoothBluetooth©2009YANWei.Allrightsreserved.2WPANWPAN与与IEEE802.15IEEE802.15ˆˆ掌握蓝牙的基本概念掌握蓝牙的基本概念ˆˆ掌握蓝牙的协议体系掌握蓝牙的协议体系ˆˆ理解蓝牙理解蓝牙basebandbasebandˆˆ理解蓝牙理解蓝牙L2CAPL2CAPˆˆ理解蓝牙的理解蓝牙的profileprofileˆ主要内容€WPAN概述€蓝牙体系€蓝牙的核心协议—蓝牙无线电层—蓝牙基带—蓝牙链路控制—蓝牙L2CAP—蓝牙SDP—其他€蓝牙的profile©2009YANWei.Allrightsreserved.3无线个域网络无线个域网络ˆ无线个域网络(WirelessPersonalAreaNetwork)€所有个人移动设备可通向外部世界的无线传输环境。€蜂窝电话、汽车、笔记本、键盘、麦、鼠标、耳机。。。©2009YANWei.Allrightsreserved.4bluetoothbluetooth的历史的历史ˆ1994Ericsson发起multi-communicatorlink的研究；ˆ1998成立了特别兴趣小组（SIG）并更名bluetooth€成员：Ericsson、IBM、Intel、Nokia、Toshiba€目标：将计算、通信设备以及附加设备通过短程、低耗、低成本的无线电波连接起来€发展：Lucent、3Com、Microsoft和Motorola加入SIG；现SIG成员超过2500个；ˆ1999Bluetooth1.0发布；ˆ2002IEEE采纳了bluetooth的物理层和数据链路层，发布了IEEE802.15.1；©2009YANWei.Allrightsreserved.5为什么叫为什么叫““bluetoothbluetooth””ˆEricsson借用了HaraldGormsen的昵称blatand→“Bluetooth”€丹麦的国王（A.D.940~986）€统一了丹麦（958）和挪威（970）ˆ寓意统一不同制造商的不同设备€Harald把基督教带到斯堪的纳维亚€Harald统治了丹麦和挪威€Harald思索笔记本和手机的无缝通信ˆ2000年5月发布了蓝牙应用新图标正面背面©2009YANWei.Allrightsreserved.6bluetoothbluetooth是什么？是什么？ˆ蓝牙是无线技术规范€短程：最大传输距离10m（高能达到100m）€性能中等：721Kbps€动态配置：自组联网/漫游€低能耗(2.5mW)：适用于手持应用€模块大小：9x9mm€支持语音和数据传输©2009YANWei.Allrightsreserved.7bluetoothbluetooth的应用的应用ˆ蓝牙好在哪里？€没有线缆连接时!€个域网(PAN)—使得一组个人设备协同工作€位置感知服务(例如：漫游)—仅在有限范围内并且需要时访问额外资源€充当进入Internet的桥梁€构建居家网络€运动中组网©2009YANWei.Allrightsreserved.8€€整洁办公空间整洁办公空间€€需要电池供给能量需要电池供给能量连接计算机以及其他外部设备连接计算机以及其他外部设备©2009YANWei.Allrightsreserved.9支持自组织网络支持自组织网络€€临时性临时性€€不需要不需要802.11802.11适配器适配器©2009YANWei.Allrightsreserved.10充当访问充当访问InternetInternet的接入点的接入点蜂窝架构蜂窝架构©2009YANWei.Allrightsreserved.11构建居家网络环境构建居家网络环境PDACellPhoneCordlessPhoneBaseStationxDSLAccessPointInkjetPrinterScannerHomeAudioSystemComputerDigitalCameraMP3Player©2009YANWei.Allrightsreserved.12运动中的连接运动中的连接CarAudioSystemPayPhone&AccessPointHotelPhone&AccessPointHeadsetMP3PlayerPDACellPhoneLaptop©2009YANWei.Allrightsreserved.13计算机产品中的蓝牙计算机产品中的蓝牙ˆ计算机设备€笔记本€PDAs€桌面PC€宽带接入点—Ethernet/xDSL/cable€打印机€扫描仪€视频播放器ˆ计算机应用€外设连接—打印机/扫描仪/视频播放器€网络接入—宽带接入点—分组无线蜂窝电话€文件同步操作—日历/联系管理€文件传输—vCards/MP3/数字图片IDCIDC报告指出到报告指出到20102010年笔记年笔记本电脑将有本电脑将有57%57%配置蓝牙配置蓝牙©2009YANWei.Allrightsreserved.14电话和消费类产品中的蓝牙电话和消费类产品中的蓝牙ˆ电话设备€蜂窝耳麦€无线耳麦€PSTN接入点—投币电话—酒店/居家电话ˆ消费类设备€机顶盒€数码相机€MP3播放器€家庭音响ˆ电话应用€免提使用€文件同步操作—日历/联系管理€语音和数据的线路ˆ消费类应用€文件传送—MP3/数码相片€外设连接—键盘/鼠标打印机©2009YANWei.Allrightsreserved.15bluetoothbluetooth系统系统BluetoothProtocolstackapplicationBluetoothProtocolstackapplicationBluetoothmodulesoftwareBluetoothmodulesoftware产品Azz无线电收发器无线电收发器zz基带单元基带单元((Flash,Memory,CPUFlash,Memory,CPU))产品B©2009YANWei.Allrightsreserved.16BluetoothBluetooth应用实例应用实例()——已经有已经有1515亿件蓝牙设备问世亿件蓝牙设备问世——蓝牙技术联盟拥有蓝牙技术联盟拥有11万名会员公司万名会员公司©2009YANWei.Allrightsreserved.17—低速率(250Kbps)—Sensor—交互玩具—智能证章—远程控制—家庭自动控制感知位置WPAN/LowRateTG4WPAN/LowRateTG4—高速率(20Mbps)—低能耗、低成本—数字音像和多媒体WPAN/HighRateTG3WPAN/HighRateTG3Bluetooth(Bluetooth(中等速率中等速率))WPAN/BluetoothTG1WPAN/BluetoothTG1WPAN和WLAN的并存CoexistenceTG2CoexistenceTG2IEEE802.15IEEE802.15系列系列MeshnetworkMeshnetworkWPAN/BluetoothTG5WPAN/BluetoothTG5UWB(480M~1.3G)UWB(480M~1.3G)©2009YANWei.Allrightsreserved.18BluetoothBluetooth传输特性传输特性ˆ2.4GHzISM频带ˆ传输距离为10m~100mˆ连接便携式和固定设备ˆ点—点和点—多点模式ˆ数据速率€同步（电路交换技术）—64kbps€异步（分组交换技术）—433.9kbps(对称)—723.2kbps(非对称)©2009YANWei.Allrightsreserved.19BluetoothBluetooth拓扑结构拓扑结构ˆ点-点模式€两个蓝牙设备直接通信ˆPiconet（微网）€共享相同信道€8个蓝牙设备可在小型网络内通信ˆScatternet（散网）€多达256个piconet可连接成更大的网络©2009YANWei.Allrightsreserved.20scatternetmasterslavepiconetparkedgatewaymasterslaveBluetoothBluetooth拓扑结构（续）拓扑结构（续）©2009YANWei.Allrightsreserved.21BluetoothBluetooth的的piconetpiconetˆPiconet的组成€1个Master节点控制FH通信的同步€7个Slave节点€255个非活跃Parked*—遵循master的跳频算法€Standby*MasterActiveSlaveParkedSlave*Standby*节点的操作状态*低能耗状态MMSSSSSSPPPPPPPPMasterMaster控制所有活跃节点控制所有活跃节点和和parkedparked节点的信道访问节点的信道访问..一个一个PiconetPiconet内的设备共享逻辑信道和数据传输。内的设备共享逻辑信道和数据传输。©2009YANWei.Allrightsreserved.22MSSMMSSSSSSBluetoothBluetooth的的ScatternetScatternetˆ时间和空间层叠的多个piconets组成一个散网€几个masters连接到同一个slave€一个master可以是另一个网络的slave标准只定义了标准只定义了scatternetscatternet的的概念，并没有给出构造概念，并没有给出构造scatternetscatternet的机制。的机制。一个一个scatternetscatternet内的所有设备共享物理区域和全部带内的所有设备共享物理区域和全部带宽。宽。©2009YANWei.Allrightsreserved.23IEEE802.15.1IEEE802.15.1与与bluetoothbluetoothPHYPHYOSI参考模型IEEE802参考模型高层协议高层协议PHYPHYDLDLNLNLTLTLSLSLPLPLALALLLCLLCMACMACRFRFBasebandBasebandAudioAudioLinkManagerLinkManagerL