蓝牙无线技术有什么特点,简述蓝牙技术的原理及优缺点

蓝牙已经是我们数字设备必不可少的模块,是一种短距离无线通信标准 。蓝牙技术是由爱立信的一名工程师发明的 。发明蓝牙技术的技术人员需要一个太高的名字,于是一个有文化的查询古籍找到了一个叫哈罗德蓝牙的丹麦国王 。他堪比中国的秦始皇,统一了丹麦所有部落,这和蓝牙的设计初衷一模一样 。希望它能统一不同设备的无线通信 。
蓝牙最初是为了取代RS232电缆连接电脑外设而设计的 。现在已经广泛应用于各种电子设备实现短距离无线连接,取代了我们的耳机线、手机数据线、键盘鼠标线(蓝牙键盘鼠标)、打印机数据线等等 。如果没有蓝牙,这就是我们桌上的东西 。
WiFi的比较和特点
1.频率:蓝牙的工作频率只有2.4Ghz,和Wi-Fi的2.4G频段一样 。但是Wi-Fi还有其他频率比如5G/60G等 。
蓝牙频率和其他duib
2.信道带宽和速率:蓝牙的信道带宽只有1M或2M(BLE版),Wi-Fi至少20M以上 。狭窄的信道带宽限制了蓝牙的传输速率,信道带宽就像一条路 。信道带宽越宽,同时行驶的车辆越多,通信速率越高 。Wi-Fi可以达到Gps的传输速率,蓝牙的最新标准只有几十Mbps 。
3.跳频传输:蓝牙使用跳频传输数据,Wi-Fi是定频传输 。什么是跳频传输?固定频率:如果我们听收音机,我们选择一个频道,我们可以一直听到一个完整的节目 。如果收音机打开跳频,它就不起作用 。一分钟,听这个频率,下一分钟,另一个频率,下一分钟,第三个频率 。只有听设定的频率序列,才能听到完整的节目 。当然不能把电台设置成跳频模式,那样会让人抓狂 。跳频通信接收机和发射机都约定了相同的跳频序列和跳频时间,不需要人工操作 。跳频可以大大提高抗窃听能力 。因为发射器的频率一直在变,不知道发射顺序是无法破解的 。跳频技术广泛应用于234G移动通信系统中 。在实际中,跳频通信的速度非常快,往往达到每秒几百次甚至上万次,蓝牙的跳频速度是每秒1600次 。
蓝牙跳频图
上图是蓝牙跳频示意图 。上半椭圆表示蓝牙通道,下半椭圆表示Wi-Fi通道,橙色箭头表示跳频顺序 。
蓝牙跳频还增加了AFH(自适应跳频)技术,自适应跳频 。可以在有Wi-Fi信号时避开Wi-Fi的频率,提高抗干扰能力 。
AFH开启时的蓝牙和Wi-Fi频率示意图
无AFH的蓝牙和Wi-Fi频率示意图
红色是跳频的蓝牙频率,橙色是Wi-Fi的频率 。
4.联网模式:联网模式是蓝牙和Wi-Fi的一大区别 。蓝牙设计的初衷是点对点连接(一主一从),Wi-Fi是服务器/客户端模式 。默认两个蓝牙设备可以直接连接,不需要中间节点,所以连接速度快,Wi-Fi麻烦很多 。大多数设备默认为基础架构模式,必须使用一个中间节点作为AP 。Wi-Fi只是在AD-HOC模式下的点对点连接,所以配置相对繁琐 。
蓝牙网络
5.功耗和传输距离:蓝牙功耗相对较低,传输距离近,尤其是BLE 。Wi-Fi一般比较耗电,传输距离也比蓝牙长 。
蓝牙版本和分类
蓝牙的早期:版本1.0-1.1
蓝牙1.2:增加了自适应跳频扩频(AFH),通过避免在跳频序列中使用拥挤的频率,提高了抗射频干扰的能力 。
蓝牙2.0/2.1(+EDR):增加了增强数据速率(EDR),可以实现更快的数据传输 。
蓝牙3.0(+HS):提高理论速率至24Mbps,增加传输可靠性 。仅支持标有“HS”的项目 。
蓝牙4.0/4.1/4.2:增加低功耗功能,支持IPv6 。
蓝牙5.0:是最新版本,2016年6月发布 。增加了支持物联网、导航功能、扩展传输距离等 。
以前版本的wifi
蓝牙协议栈
蓝牙协议栈
上图是蓝牙的协议栈,包括核心协议,电缆替换协议,电话控制协议,以及其他采用的协议 。
核心协议:
基带:基带和链路控制层通过射频保证微微网中蓝牙设备之间的物理连接 。
LMP:负责建立蓝牙设备之间的连接 。
L2CAP:与LMP平行工作 。当业务数据不通过LMP时,L2CAP向上层提供面向连接和无连接的数据服务 。
SDP:查询设备信息和服务类型 。
电缆替代协议:
【蓝牙无线技术有什么特点,简述蓝牙技术的原理及优缺点】RFCOMM:模拟蓝牙基带协议上的RS-232控制和数据信号 。
电话控制协议:TCS-二进制,AT命令集;其他采用的协议):PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、vCard、vCal、IrMC、WAE 。


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