蓝牙技术研究综述

科技文献检索 2010年5月20日

蓝牙技术研究综述

伍明铭

（华南理工大学电子与信息学院，广东广州 510641）

摘要： 蓝牙技术是一种短距离无线电通信标准，其实质内容是建立通用的无线电空中接口，具有价格低廉、可移动性、开放性等优点.本文从蓝牙的基本概念、关键技术、优势劣势介绍蓝牙技术，与IEEE802.11、HomeRF同类技术比较，并介绍了蓝牙在无线组网中的应用，多方面分析蓝牙技术，叙述了它的现状及发展前景.

关键词： 蓝牙技术；个域网；安全性；发展前景

中图分类号： TN92 文献标识码： A 文章编号： 0372-2112

Bluetooth Technology Research

WU Ming-ming

(School of Electronic and Information Engineering,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong 510641,China)

Abstract: Bluetooth is a short-range radio communication standard, its substance is to establish a common radio air interface, it has low price, mobility, openness and so on. In this paper, the basic concept of Bluetooth, key technologies, advantages and disadvantages are introduced. And compare bluetooth technology with the similar technology as IEEE802.11,HomeRF. It introduced the bluetooth wireless networking application, view the bluetooth technology from many aspects and described the current situation and its development prospects. Key words:

Bluetooth;Personal Area Net;security;prospects

市场上大部分的蓝牙设备均采用基本距离为30英尺或10米的传统蓝牙射频不同，通过蓝牙4.0版本，制造商可以选择将距离调整最佳化至200英尺（约60米）以上.这使得蓝牙能在物联网时代具有更大的竞争力.

然而，蓝牙技术也有有待解决的问题，如同频干扰、安全性等，这些有待完善.蓝牙在个域网和无线传感器网络中得到广泛应用.整体而言，蓝牙在应用方面有着广阔的未来前景.

1 引言

蓝牙技术起源于1994年，是爱立信，IBM，Intel，诺基亚，东芝等公司联合主推的一项无线通信标准.该标准公布后迅速得到了摩托罗拉、朗讯、康柏、西门子、高通等公司的广泛支持，并成立了共同兴趣小组（Specia Interest Group）负责该技术的开发.

蓝牙技术的初衷是无线互联小型移动设备及其外设，取代电缆，使设备之间的连接更简单.蓝牙具有低成本、移动性、稳定性和辐射小等一系列优点，它其被广泛应用于计算机、移动通信、信息家电、汽车电子、医疗监护等，有很大的市场占有率.

截止2010年5月，蓝牙主要有六个版

[1][2]

本：V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0.最新版本的蓝牙4.0融合了传统蓝牙技术、蓝牙低耗能技术及蓝牙高速技术，使其能够广泛支持各种应用.其传输速率约为3Mbps.而且跟

2 蓝牙技术研究

蓝牙工作在2.4GHz全球通用的ISM（工业、科学、医疗）频带，使用时分双工传输 方案实现全双工传输，它采用分散式网络机构以及快速跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信.

[3]

蓝牙系统一般由4个功能单元组成：①无线射频单元主要负责射频处理和基带

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调制；②链路控制单元实现基带协议和底层连接规程的网络连接、差错控制和安全控制；③链路管理单元负责基带设定和数据分段和QoS等；④软件单元主要为顶层软件提供通信协议和编程接口.

[4]

2.1 蓝牙关键技术 1）、跳频技术

蓝牙选用的2.4GHz是全球开放的无线电ISM频段，会遇到不可预知的干扰源，采用调频扩频技术是避免干扰的有效措施.蓝牙规范定义了每秒1600跳的较高跳频率.它将频带分成许多跳频信道，蓝牙在每个信道里使用6252us后按伪随机顺序挑到下一信道.这样，通信量被分到整个ISM频道从而获得较好的抗干扰性能.如果一个信道传输被阻塞，那么下一个信道被阻塞的可能性是非常小的.而且，还有纠错算法处理阻塞引

[5]

起的问题，进一步提高抗干扰性能.但是如果无线电波频率过多，仍会存在互相干扰的问题. 2）、纠错技术

蓝牙使用了三种纠错方案：1/3比例前向纠错码、2/3比例前向纠错码和用于数据

技术 特点 自动请求重发方式. 3）、微微网和分散网

当两蓝牙设备成功建立链路后，一个微微网便形成了.蓝牙给每个微微网提供特定的跳转模式，因此它允许大量微微网同时存在，同一区域内多个微微网互联形成分散网. 4）、安全性

蓝牙的无限传输特性使它很容易收到攻击，因此安全机制在蓝牙技术中显得非常重要.虽然跳频技术提供了一定安全保障，但蓝牙依然需要链路层和应用层的安全管理机制.

2.2 蓝牙与IEEE802.11、UWB、HomeRF、ZigBee

蓝牙、IEEE802.11（这里以802.11a为例）、ZigBee、UWB(Ultra Wide Band,超宽带无线通信)和HomeRF是目前在短距离无线通信上较为成熟的技术，我们进行以下列表

[6][7]

比较

蓝牙 IEEE802.11a UWB ZigBee HomeRF 距离 10~60m 10~100m <10m 最高10Mbps 1500m 1~2M 50m 速率 <1M 54M 最高达1G 功率 很小 较小 很小 极小 较小 应用范围 家庭或办公室 电脑和Internet网关 近距离多媒体 工业控制 电脑、电话和移动设备 [9]

可以看出，以上几种技术各有优势而又具有互补性，可以互相借鉴优点以完善自身，也可以在满足各种应用场合的需求之中共存.

[8]

2002年，Per Johansson等人对IEEE802.11和蓝牙在PAN(Personal Area Net，个人局域网)中的应用通过建立模型，做了能耗、近邻发现率、多跳能力等方面的比较，指出在高密度和高干扰的环境中，蓝牙表现更好，而802.11则适用于低节点密度、低干扰和对峰速要求高的环境. 在工业控制领域，王平等人通过分析工业控制系统设备间传输信息的需求，结合以太网和蓝牙的优点，提出了基于以太网和蓝牙技术的网络化控制系统EPA（以太网工厂自动化）解决方案.在物理层、数据链路层采用IEEE802.3、802.11和802.15（蓝牙）等，而在网络层和传输层等采用TCP/IP协议，为了便于实现，不采用表示层和会话层，而且考虑工业控制自动化特殊要求，在第七层应用层之上加入用户层.

2007年，Min Song等人[10]分析了复

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杂环境中802.11b与蓝牙的性能，他们设计了自适应干扰跳频算法（IAFH），旨在减少802.11b与蓝牙之间的干扰，提出了这两种技术在近距离通信中共存使用的一种新方案.

[11]

而Youngar Jeon等人在2010年提出使用超宽带蓝牙技术传输高清视频的方案，这项研究提出在MAC和PHY上进行改进的双模蓝牙技术以满足高速数据场景下的要求：在低速通信下使用传统蓝牙模式，在高速通信中采用BT-UWB模式.他们还设计了一个新的协议适应层（PAL）以满足蓝牙配置与UWB的MAC层之间的通信，修改了L2CAP中的特殊参数，改进蓝牙堆栈在PC机和UWB芯片中的驻留.这项研究使蓝牙在控制功耗的前提下，适应了当下大量数据传输的要求，为蓝牙的更广泛应用提供了一个很好的改进模型.同时，该文指出未来应用中有可能把传统蓝牙和UWB集成在同一芯片中，以降低功率损耗和系统成本. < …… 此处隐藏：8712字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……