蓝牙技术在无线通信中的应用

蓝牙技术在无线通信中的应用内容摘要：

连接。 5 （ 4） 全球通用的规格 Bluetooth 无线技术是当今市场上支持范围最广泛，功能最丰富且安全的无线标准。 全球范围内的资格认证程序可以测试成员的产品是否符合标准。 自 1999 年发布 Bluetooth 规格以来，总共有超过 4000 家公司成为 Bluetooth 特别兴趣小组 (SIG) 的成员。 同时，市场上 Bluetooth 产品的数量也成倍的迅速增长。 产品数量已连续四年成倍增长，安装的基站数量在 2020 年底也可能达到 5 亿个。 从蓝牙创立至今以来有许多技术版本： ① 截止 2020年 4月，蓝牙共有五个版本。 ② 以通讯距离来在不同版本可再分为 Class A(1)/Class B(2)。 ③ 版本的区别 为最早期版本，传输率约在 748～ 810kb/s，因是早期设计，容易受到同频率之产品所干扰下影响通讯质量。 同样是只有 748～ 810kb/s 的传输率，但在加上了 (改善 Software)抗干扰跳频功能。 ④ 通讯距离版本 Class A是用在大功率 /远距离的蓝牙产品上，但因成本高和耗电量大，不适合作个人通讯产品之用 (手机 /蓝牙耳机 /蓝牙 Dongle等等 )，故多用在部份商业特殊用途上，通讯距离大约在 80～ 100M距离之间。 Class B是目前最流行的制式，通讯距离大约在 8～ 30M之间，似乎产品的设计而定，多用于手机内 /蓝牙耳机 /蓝牙 Dongle的个人通讯产品上，耗电量和体积较细，方便携带。 ⑤ 无论 ，本身基本是可以支持 Stereo音效的传输要求，但只能够作（单工）方式工作，加上音带频率响应不 太足够，并未算是最好之 Stereo传输工具。 ⑥ 版本 ，传输率约在 ～ ，可以有（双工）的工作方式。 即一面作语音通讯，同时亦可以传输档案 /高质素图片，台湾有部份蓝牙 Dongle已经有在市面发售，但在手机内有支持蓝牙。 蓝牙耳机能够真正使用的亦不多，部份蓝牙产品自称是 ，但仍然要利用外加配件才能达到。 故蓝牙技术在无线通信中的应用（智能化家居应用设计） 6 相信最快也要到今年 9～ 11月底才成气候 ， Stereo运作。 ⑦ 稍后蓝牙 ，是有机会加入了 Stereo译 码芯片，则连 A2DP（ Advanced Audio Distribution Profile） 也可以不需要了。 ⑧ 2020年 4月 21日，蓝牙技术联盟 (Bluetooth SIG)正式颁布了新一代标准规范Bluetooth Core Specification Version High Speed(蓝牙核心规范 高速 )。 蓝牙的发展现状 目前国际市场上比较活跃的蓝牙设备生产商有四家，分别是 Jabra、 iTech、Plantronics以及 OMIZ。 在这些厂商中 Jabra Hi—Tech早就进入了中国市场，大家应该都比较熟悉，这两家厂商的产品也主要以蓝牙耳机、蓝牙音箱等免提音频设备为主。 而 Plantronics同样也是专注在耳麦领域的厂商，至于最后一家 OMIZ则是一家全方位的蓝牙设备制造商。 虽然这个品牌我们之前听到的可能并不多，但是他们的产品可能我们的一些消费者已经非常熟悉。 因为很多著名厂商的蓝牙耳机、蓝牙适配器、 PDA折叠蓝牙键盘以及蓝牙鼠标等产品都是 OMIZ的贴牌产品。 如今 OMIZ这位我们最熟悉的陌生人即将要以自己的品牌进入中国市场，无疑是给中国蓝牙产品的市场注入了新的活力。 信息时代最大的特点便是更加方便快速的信息传播，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业而言已经不仅仅是一项简单的技术，而是一种概念。 当蓝牙联盟信誓旦旦地对未来前景作着美好的憧憬时，整个业界都为之震动。 抛开传统连线的束缚，彻底地享受无拘无束的乐趣，蓝牙给予我们的承诺足以让人精神振奋。 蓝牙技术推向市场以来，技术已日臻成熟，其应用前景十分广阔，并在移动通信，汽车，笔记本电脑， PDA，家庭娱乐等广泛的领域获得众多厂商和用户的追捧。 新的蓝牙标准 2． 0版拟支持 高速 10Mbit／ s以上速率，以适应未来愈来愈多宽带多媒体业务需求。 通过蓝牙产品，蓝牙的应用也随之不断拓展，从手机、笔记本、耳机等这样的手持终端扩展到各行各业，如汽车、医疗、工业控制、办公应用、电子商务等等，所涉及的技术、功能、市场等要求越来越高，产业链也日益复杂，有望成为电子消费类产品的一个新的增长点，因而日益为人们所关注和重视。 但其还存在一些问题，如： 7 降低成本；要安全、稳定、可靠地进行工作等。 一旦上述问题被解决，蓝牙将迅速改变人们的生活与工作方式，并大大提高人们的生活质量。 列举其中的一些新应用如下： （ 1）开拓无线连接的新用途：现在许多手表厂家、游戏厂家都加入了蓝牙 SIG，表明了他们都要采用蓝牙技术。 日本卡西欧公司便声称，他们的数码相机、手表等许多产品，今后都将使用蓝牙技术；在第三代移动通信中显身手：日本将在 2020年 3月开始第三代移动通信 (WCDMA)服务， NTT正在研究在用于这一服务的移动电话中使用蓝牙技术。 1999年 5月，在东京举行的 ―99商品展览会 ‖上，厂家展出了 WCDMA移动电话的各种型号样机，其中许多型号的接收部分同手持部分相互分开，人们猜想这也许就是要用于使用蓝牙技术的无线通信。 蓝牙也将用 在笔记本电脑上：综合爱立信、 Intel、 Dataquest、 VLSITechnology等公布的资料，我们预计到 2020年时，使用蓝牙技术的移动电话将达到 ，使用蓝牙技术的 PCMCIA卡和 Modem等外围设备将达到 ，使用蓝牙技术的个人机将达到 2500万台；半导体厂家加入有利于降价：除了机器厂家外，半导体厂家也在加入这一领域，这将有助于使收发模块降低价格。 大厂家的加入，将使移动电话采用的 LSI实现通用化和单芯片化；加快蓝牙普及的一个重要因素是现在已有的红外通信技术IrDA(红外数据联盟 )，蓝 牙无疑要尽量沿用 IrDA的软件资源：蓝牙 SIG已经发表了采用 IrDA的对象交换协议 (OBEX)。 采用 OBEX的应用软件可以不关心机器和方式的不同，因而各种各样的对象都可以进行交换。 现在业界正在讨论蓝牙同 IrDA上层协议通用化的问题。 例如当双方对话层协议采用 IrDA制定的 OBEX时，便可共享同样的应用软件。 此外，在蓝牙的网络层和传输层 RFComm也可以使用 IrDA的用以转送图像文档的协议 IrTranP。 日本卡西欧已在 1999年 3月于德国举行的 ―CeBIT 99‖展览会上，进行了使用IrTranP转送图像文档 的表演，结合使用 TrTranP和蓝牙技术，人们便可在移动电话和数码相机之间进行图像文档的转送。 数码相机中的图像经由公共移动电话网送到移动电话上，再通过 IrDA在笔记本式机的屏幕上显示出来，整个过程用了 40秒，主要时间是用在公共移动电话网上进行数据通信。 这种方法下层分别使用蓝牙和 IrDA，上层沿用现有的 IrDA协议。 2）蓝牙发展趋势可以概括以下几点：第一，小型企业吸引资金，投资者寻找有蓝牙技术在无线通信中的应用（智能化家居应用设计） 8 发展前途的小型企业，目的是共同在技术上找到突破点，使价格降下来。 第二，解决蓝牙的互操作性问题，目前的产品一致性测试都已经没问 题，但是无法互通，蓝牙只有成为无线通信的世界语才有意义，目前的 2164个成员就显得单薄。 第三，对国内的企业来说，关键的是要找到开发应用的目标，有针对地开发出创新的应用产品，避免与国外企业的冲突。 第四，考虑蓝牙与其他技术的共存性，蓝牙只是 WPAN中重要的技术，有起局限性， WPAN网的实现需要几种技术的结合完成，大的公司往往不仅参与一个标准、一项技术的开发，比如英特尔，既参加蓝牙，又参加 IEEE802， HOMERF等。 第五，从技术上讲，蓝牙要向单芯片方向发展，目前已经有所突破。 第六，蓝牙与其他相同标准的干扰的解 决、蓝牙的耗电、蓝牙的体积等等方面有所突破。 我国的产业界和有识之士应当在蓝牙发展中勇当先锋，敢于创新，因为我们经过多年的经济持续稳定地增长，有了相当的物质和人才基础，应该在蓝牙的发展中有所作为。 课题研究的重要意义 随着国民经济和科学技术快速发展，人们对工作、生活等环境的要求也越来越高。 随着信息技术飞速发展，计算机技术、网络技术、自动控制技术、现代通信技术不断发展和融合给住宅小区和家庭智能化提供了现实的技术基础。 因此，网络信息化社区和家居智能化将成为今后我国住宅建设的趋势。 由于有线通信接 线过多、方式复杂，线路存在的隐患较多，而且综合度、智能度不高，因而无线蓝牙通信是近年来各通信行业所研究的重点。 蓝牙模块在通信、电子、家庭无线网和个人信息网等方面都有着较多的应用。 随着无线蓝牙技术的进一步发展，产品规模的不断扩大、技术的 13益成熟和价格的下降，蓝牙技术逐渐应用到工业领域和家庭中。 由于无线蓝牙通信媒介特殊性和优势，它可以很好地灵活地应用于智能家居信息网络。 在智能家居系统中的家电设备可以利用电话线或 Inter对其进行远程遥控；用户或维修单位可以通过电话或 Inter登录到家庭网点，并发出 相应的运行或检测命令，该命令被网关接到后，通过无线蓝牙发送模块发送到无线蓝牙接受模块上。 由于无线蓝牙通信技术可以有效地抑制干扰的噪声，在速度、抗干扰性、可靠性等方面具有较大优势。 因此采用无线蓝牙技术实现智能住宅的水电费管理、通讯和安 9 全保卫等系统的构造，具有广泛的应用空间。 在智能化家居系统中，无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势，这不仅仅因为无线网络可以通过更大的灵活性，流动性，省去了话在综合布线上的费用和精力么热切他更符合于家庭网络的通讯特点，听说随着无线网络技术的进一步发展，也必将大大促进家庭 智能化、网络化的进程。 蓝牙技术在无线通信中的应用（智能化家居应用设计） 10 2 总体方案设计 需求分析 随着电子信息技术和计算机网络技术的发展，实现家庭信息化、网络化是当今智能家居系统发展的新趋势。 住宅智能化是人类住宅的又一场新的革命，它能够为人类提供更加轻松、有序、高效的现代生活方式，是未来居住模式的必然发展趋势。 随之而来，智能家居系统也在逐渐成为一个新兴的研究领域。 那么何谓 ―智能家居 ‖呢。 所谓的 ―智能家居 ‖（ smart home），又称智能住宅，通俗地说，它是以住宅为平台，兼备建筑、网络通讯、信息家 电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的舒适、安全、便利、环保的居住环境。 项目背景 目前，无线网络技术主要可分为 irda 红外线技术、 协议技术、 home rf协议和蓝牙技术。 红外 irda 技术虽然实现成本很低，但必须直线视距连接，限制太大，并不适合 们通常意义上的家庭网络； 的传输速率高、连接设备多，但其射频和基带协议更复杂，实现成本高，难以进入平民家庭，其功耗大、抗干扰性和安全性也不及蓝牙。 home rf 抗干扰性和安全性也不及蓝牙且其 无法用芯片或模块实现，成本比蓝牙高。 蓝牙技术属于 协议，作为一种低功耗、低数据速率、低成本的技术，非常适合于家庭自动化、安全保障系统及进行低数据率传输的低成本设备之间，蓝牙技术是很符合信息家电发展的优选技术，很适合家居智能化的要求，必将在未来的智能家居中获得广泛应用。 设计依据 蓝牙技术是由蓝牙 sig(special interest group)联合制定的近距离无线通信技术标准，其目的是实现最高数据传输速率 1mb/s(有效数据传输速率是 721kb/s)、最大传 输距离为 10 米的无线通信。 1998 年 5 月 ,爱立信、诺基亚、东芝、 IBM 和英特尔等五家 11 著名厂商在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术 (bluetooth)，其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。 蓝牙技术具有以下几个特点：工作于 的 ISM 频段，无需申请频率许可证；采用 1600hop/s 的快速跳频技术；采用正向纠错编码 (fec)技术；采用 FM 调制方式，设备简单；支持点到点、点到多点通信；协议体系完备，充分支持现有高层协议；设备体积小，便于携带或移动 ,成本低廉。 基于 蓝牙技术的家居智能网络是用近距离的无线通信技术取代线缆，构建智能化的无线家居网络。 蓝牙采用快速跳频和时分多址等无线技术来代替电缆，提供了一种低成本、低功耗的无线接入方法。 同时蓝牙简单可靠的实现特性为其系统的发展提供了有力的支撑。 蓝牙的应用范围非常广泛，在信息家电、移动电话、嵌入式应用开发等诸多领域得到重视。 未来的信息家电将以 inter 和家庭网络为基础，以无线连接实现双向传输，是具有智能的 3c（计算机、通信、消费）相结合的信息产品。 在智能家庭网络中，蓝牙技术应用前景十分广阔。 设计原则 （ 1）先进性：采用了蓝牙这种无限通信的方式实现了家居内电器的智能化管理。 （ 2）可靠性：蓝牙是一项比较稳定的无限通信技术，能更安心的为用户所用。 （ 3）经济性：在无线通信中蓝牙是一项较为成熟的短距离通信方式，在家居的智能化设计这个小范围内的应用上能。