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常見物聯網通信技術介紹之藍牙

常見物聯網通信技術介紹之藍牙



物聯網概念
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分,也是“信息化”時代的重要發展階段。其英文名稱是:“Internet of things(IoT)”。顧名思義,物聯網就是物物相連的互聯網。這有兩層意思:其一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;其二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信,也就是物物相息。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術,廣泛應用于網絡的融合中,也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網的發展離不開物聯網通信技術的發展,物聯網的無線通信技術很多,以下為常見物聯網介紹。
 
藍牙概述
藍牙(Bluetooth):是一種無線技術標準,可實現固定設備、移動設備和樓宇個人域網之間的短距離數據交換(使用2.4~2.485GHz的ISM波段的UHF無線電波)。藍牙技術最初由電信巨頭愛立信公司于1994年創制,當時是作為RS232數據線的替代方案。藍牙可連接多個設備,克服了數據同步的難題。
如今藍牙由藍牙技術聯盟(Bluetooth Special Interest Group,簡稱SIG)管理。藍牙技術聯盟在全球擁有超過25,000家成員公司,它們分布在電信、計算機、網絡、和消費電子等多重領域。IEEE將藍牙技術列為IEEE 802.15.1,但如今已不再維持該標準。藍牙技術聯盟負責監督藍牙規范的開發,管理認證項目,并維護商標權益。制造商的設備必須符合藍牙技術聯盟的標準才能以"藍牙設備"的名義進入市場。藍牙技術擁有一套專利網絡,可發放給符合標準的設備。
 
藍牙基本信息

藍牙傳輸與應用
藍牙的波段為2400–2483.5MHz(包括防護頻帶)。這是全球范圍內無需取得執照(但并非無管制的)的工業、科學和醫療用(ISM)波段的 2.4 GHz 短距離無線電頻段。
藍牙使用跳頻技術,將傳輸的數據分割成數據包,通過79個指定的藍牙頻道分別傳輸數據包。每個頻道的頻寬為1 MHz。藍牙4.0使用2 MHz 間距,可容納40個頻道。第一個頻道始于2402 MHz,每1 MHz一個頻道,至2480 MHz。有了適配跳頻(Adaptive Frequency-Hopping,簡稱AFH)功能,通常每秒跳1600次。
最初,高斯頻移鍵控(Gaussian frequency-shift keying,簡稱GFSK) 調制是唯一可用的調制方案。然而藍牙2.0+EDR 使得 π/4-DQPSK和 8DPSK 調制在兼容設備中的使用變為可能。運行GFSK的設備據說可以以基礎速率(Basic Rate,簡稱BR)運行,瞬時速率可達1Mbit/s。增強數據率(Enhanced Data Rate,簡稱EDR)一詞用于描述π/4-DPSK 和 8DPSK 方案, 分別可達2 和 3Mbit/s。在藍牙無線電技術中,兩種模式(BR和EDR) 的結合統稱為"BR/EDR射頻"
藍牙是基于數據包、有著主從架構的協議。一個主設備至多可和同一微微網中的七個從設備通訊。所有設備共享主設備的時鐘。分組交換基于主設備定義的、以312.5µs為間隔運行的基礎時鐘。兩個時鐘周期構成一個625µs的槽,兩個時間隙就構成了一個1250µs的縫隙對。在單槽封包的簡單情況下,主設備在雙數槽發送信息、單數槽接受信息。而從設備則正好相反。封包容量可長達1、3、或5個時間隙,但無論是哪種情況,主設備都會從雙數槽開始傳輸,從設備從單數槽開始傳輸。
藍牙主設備最多可與一個微微網(一個采用藍牙技術的臨時計算機網絡)中的七個設備通訊, 當然并不是所有設備都能夠達到這一最大量。設備之間可通過協議轉換角色,從設備也可轉換為主設備(比如,一個頭戴式耳機如果向手機發起連接請求,它作為連接的發起者,自然就是主設備,但是隨后也許會作為從設備運行)。
藍牙核心規格提供兩個或以上的微微網連接以形成分布式網絡,讓特定的設備在這些微微網中自動同時地分別扮演主和從的角色。
數據傳輸可隨時在主設備和其他設備之間進行(應用極少的廣播模式除外)。主設備可選擇要訪問的從設備;典型的情況是,它可以在設備之間以輪替的方式快速轉換。因為是主設備來選擇要訪問的從設備,理論上從設備就要在接收槽內待命,主設備的負擔要比從設備少一些。主設備可以與七個從設備相連接,但是從設備卻很難與一個以上的主設備相連。規格對于散射網中的行為要求是模糊的。
 
藍牙對比WIFI
藍牙和Wi-Fi(使用IEEE 802.11標準的產品的品牌名稱)有些類似的應用:設置網絡、打印、或傳輸文件。Wi-Fi主要是用于替代工作場所一般局域網接入中使用的高速線纜的。這類應用有時也稱作無線局域網(WLAN)。藍牙主要是用于便攜式設備及其應用的。這類應用也被稱作無線個人域網(WPAN)。藍牙可以替代很多應用場景中的便攜式設備的線纜,在能夠應用于一些固定場所,如智能家庭能源管理(如恒溫器)等。藍牙存在于很多產品中,如電話、平板電腦、媒體播放器、機器人系統、手持設備、筆記本電腦、游戲手柄、以及一些高音質耳機、調制解調器、手表等。藍牙技術在低帶寬條件下臨近的兩個或多個設備間的信息傳輸十分有用。藍牙常用于電話語音傳輸(如藍牙耳機)或手持計算機設備的字節數據傳輸(文件傳輸)。
Wi-Fi和藍牙的應用在某種程度上是互補的。Wi-Fi通常以接入點為中心,通過接入點與路由網絡里形成非對稱的客戶機-服務器連接。而藍牙通常是兩個藍牙設備間的對稱連接。藍牙適用于兩個設備通過最簡單的配置進行連接的簡單應用,如耳機和遙控器的按鈕,而Wi-Fi更適用于一些能夠進行稍復雜的客戶端設置和需要高速的應用中,尤其像通過存取節點接入網絡。但是,藍牙接入點確實存在,而且Wi-Fi的點對點連接雖然不像藍牙一般容易,但也是可能的。


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