藍(lán)牙技術(shù)及其應(yīng)用研究

徐 晨

摘要:藍(lán)牙技術(shù)是指一種低成本、高可靠性的短距離通用無線通信接口技術(shù)及其配套軟件的公開標(biāo)準(zhǔn)。它將通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步整合,在有限范圍內(nèi)使不同廠家生產(chǎn)的各種信息設(shè)備通過無線接口實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作,藍(lán)牙技術(shù)有著廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。本文簡要介紹了藍(lán)牙技術(shù)及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:藍(lán)牙技術(shù) 計(jì)算機(jī) 通信設(shè)備

隨著計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備技術(shù)的發(fā)展,便攜的數(shù)字處理設(shè)備已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ詈娃k公的必需品,這些設(shè)備包括筆記本電腦、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、外圍設(shè)備、移動(dòng)電話機(jī)、尋呼機(jī)和客戶電子產(chǎn)品等。它們都具有了較強(qiáng)的處理能力和較大的存儲(chǔ)空間,從而形成了一個(gè)個(gè)人操作空間(P05)。這些設(shè)備之間的信息交換還大都依賴于電纜的連接,同時(shí)還要在被連接的設(shè)備中安裝支持專門一協(xié)議的軟件,在眾多的個(gè)人設(shè)備間傳輸信息,可能需要攜帶與設(shè)備一樣多的連線。然而,這也未必能夠確保所有設(shè)備的互連。設(shè)備之間的信息不能共享或互連所帶來的困難大大地限制了設(shè)備的實(shí)用性。雖然無線局域網(wǎng)(WLAN)和紅外數(shù)據(jù)傳輸在特定的條件下能夠替代電纜,但是在使用上具有很大的局限性。藍(lán)牙就是為了滿足人們在個(gè)人操作空間的無線互聯(lián)而設(shè)計(jì)的,它使用跳頻技術(shù)使處于個(gè)人操作空間的設(shè)備形成一個(gè)無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò),真正實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間可移動(dòng)的、自動(dòng)的互聯(lián)。藍(lán)牙現(xiàn)在己經(jīng)發(fā)展成為個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)或短距離無線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。

一、藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)及其特點(diǎn)

1.概念:藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù),實(shí)際上是一種短距離無線通信技術(shù)。利用“藍(lán)牙”技術(shù),能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動(dòng)電話手機(jī)等移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信,也能夠成功地簡化這些設(shè)備與Internet的通信,使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效。

2.特點(diǎn):(1)可同時(shí)發(fā)送語音和數(shù)據(jù)。藍(lán)牙技術(shù)定義了電路交換與包交換的特點(diǎn),數(shù)據(jù)信號(hào)采用包交換技術(shù),而語音采用電路交換技術(shù)。(2)使用全世界通用的頻段。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)定的工作頻率范圍為2. 402~2. 480GHz,使用這頻段,無需向?qū)ｉT管理機(jī)構(gòu)申請頻率使用權(quán),這利于通信產(chǎn)品方便快速地普及。但為了避免與頻段上的其它通信系統(tǒng)相互干擾,藍(lán)牙技術(shù)采頻率跳躍( frequency hopping)技術(shù)來消除干擾和低電波衰減。(3)應(yīng)用于各種電子設(shè)備,具有低功率、低本與低輻射的特點(diǎn)。(4)藍(lán)牙模塊的硬件構(gòu)造。藍(lán)牙模塊的硬設(shè)計(jì)是將所有的芯片與電阻、電容等組件制造一片電路板上,成為一片獨(dú)立的藍(lán)牙模塊。(5)藍(lán)牙模塊與主機(jī)的連接。

二、藍(lán)牙系統(tǒng)的組成

藍(lán)牙技術(shù)系統(tǒng)一般由天線單元、鏈路控制(固件)單元、鏈路管理(軟件)單元和藍(lán)牙軟件(協(xié)議棧)單元四個(gè)功能單元組成。

1.天線單元。藍(lán)牙技術(shù)的天線部分體積十分小巧、重量輕,屬于微帶天線。藍(lán)牙空中接口建立在0dbm(1mW)的基礎(chǔ)上,最大可達(dá)20dbm(100mW),遵循FCC(美國聯(lián)邦通信委員會(huì))有關(guān)電平為0dbm的ISM頻段地標(biāo)準(zhǔn)。

2.鏈路控制(硬件)單元。目前藍(lán)牙產(chǎn)品的鏈路控制硬件單元包括3個(gè)集成器件:連接控制器、基帶處理器以及射頻傳輸/接收器,此外還使用了3～5個(gè)單獨(dú)調(diào)諧元件。

3.鏈路管理(軟件)單元。鏈路管理(LM)軟件模塊攜帶了鏈路的數(shù)據(jù)設(shè)置、鑒權(quán)、鏈路硬件配置和其他一些協(xié)議。LM能夠發(fā)現(xiàn)其他遠(yuǎn)端LM并通過LMP(鏈路管理協(xié)議)與之通信。

4.件(協(xié)議棧)單元。藍(lán)牙技術(shù)的規(guī)范接口可以直接集成到筆記本電腦或者通過PC卡或USB接口連接,或者直接集成到蜂窩電話中或通過附加設(shè)備連接。藍(lán)牙技術(shù)系統(tǒng)中的軟件(協(xié)議棧)是一個(gè)獨(dú)立的操作系統(tǒng),不與任何操作系統(tǒng)捆綁,它符合已經(jīng)制定好的藍(lán)牙規(guī)范,適用于集中不同商用操作系統(tǒng)的藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范正在完善中。

三、藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用舉例

1. 藍(lán)牙筆記本電腦。作為藍(lán)牙技術(shù)的倡導(dǎo)者,IBM推出應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)的全新ThinkPad筆記本電腦,能方便地連接到無線調(diào)制解調(diào)器、照相機(jī)和其他設(shè)備上。新款ThinkPad支持IEEE802.11規(guī)格的網(wǎng)卡,所以只要給筆記本插上這種規(guī)格的網(wǎng)卡就可以進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)通信。通過藍(lán)牙技術(shù),筆記本電腦將不再需要無線調(diào)制解調(diào)器或是單獨(dú)的無線ISP賬號(hào),而是將來自筆記本電腦的數(shù)據(jù)通過無線電設(shè)備發(fā)送到蜂窩電話,然而再由蜂窩電話進(jìn)行傳輸。這里提到的蜂窩電話(Cellular)是為了能容納大量的用戶,可以把一個(gè)地理區(qū)域劃分成許多小區(qū)。我們不是采用單個(gè)大功率的發(fā)射器,而是每一個(gè)小區(qū)由一個(gè)小功率的基站(base station)來提供服務(wù)。由于這些基站能夠影響的范圍比較有限,因此在相鄰的小區(qū)使用不同的頻率,在相距較遠(yuǎn)的小區(qū)就采用相同的頻率。這樣既有效地避免了頻率沖突,又可讓同一頻率多次使用,節(jié)省了頻率資源。

2.藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用于MP3、數(shù)碼相機(jī)。藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用在MP3上,使原來的耳機(jī)變成藍(lán)牙無線耳機(jī),帶上無線耳機(jī)便可在家中自由走動(dòng)做事,即使身離耳機(jī)有一段距離,只要機(jī)器在播放,藍(lán)牙無線耳機(jī)就能收到音樂,使得因“線”帶來的各種不便迎刃而解.應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)還可以使多臺(tái)MP3播放器之間互相傳遞音樂,不需要任何連線.具有藍(lán)牙技術(shù)的數(shù)碼相機(jī)在拍攝完成后,將圖片傳至藍(lán)牙手機(jī),再直接傳送到世界任何一個(gè)角落。

3.藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用于武器裝備。使用藍(lán)牙技術(shù)可使各種武器裝備之間不用傳統(tǒng)的相互連接方式就能直接溝通信息,非常方便地實(shí)現(xiàn)快速、靈活、安全、低代價(jià)、低功耗的數(shù)據(jù)和話音通信.便于射手之間、各武器之間、各作戰(zhàn)部隊(duì)之間的信息流通和相互操作.例如,配備藍(lán)牙通信設(shè)備的數(shù)字偵察兵,通過無線網(wǎng)絡(luò),使各種文字、圖像信息都能實(shí)時(shí)傳輸?shù)街笓]中心,指揮中心將作戰(zhàn)命令迅速下達(dá)給部隊(duì),可大大提高軍隊(duì)的作戰(zhàn)能力。

藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)需要一個(gè)高度發(fā)達(dá)的通信網(wǎng)絡(luò),我國的通信格局已有電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、圖像網(wǎng)、多媒體網(wǎng)。國家骨干網(wǎng)已發(fā)展成天、地一體化,有線、無線融合的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)是家庭計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、固定電話以及家用電器的廣泛使用。我國目前有12億人口、約2000萬臺(tái)計(jì)算機(jī)、1000多萬網(wǎng)民、5000萬移動(dòng)電話用戶、2億多固定電話用戶。從這些數(shù)據(jù)可以看出我國家庭網(wǎng)絡(luò)市場將是巨大的,我國的家庭網(wǎng)絡(luò)依托國家骨干通信網(wǎng)將會(huì)得到更大的發(fā)展。傳統(tǒng)的有線電話發(fā)展到5000萬個(gè),經(jīng)歷了70年的時(shí)間,模擬蜂窩電話用了14年, GSM用7年,而藍(lán)牙達(dá)到這個(gè)數(shù)量只需要2年時(shí)間。帶有藍(lán)牙技術(shù)的移動(dòng)電話、PC機(jī)均已出現(xiàn)。2005年藍(lán)牙設(shè)備年產(chǎn)量將超過10億個(gè)。藍(lán)牙技術(shù)的微型化、低成本,將為它在家庭娛樂和辦公室、電子商務(wù)、工業(yè)控制等場合開辟廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn):

[1](美)Brent A Miller,Chatschik Bisdikian.藍(lán)牙核心技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

[2]朱剛,談?wù)褫x,周賢偉.藍(lán)牙技術(shù)原理與協(xié)議[M].北京:北方交通大學(xué)出版社,清華大學(xué)出版社,2002.

[3]馬建倉,羅亞軍,趙玉亭.藍(lán)牙核心技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2003.

[4]趙峰,曾文海.藍(lán)牙無線通信技術(shù)[J].信息技術(shù)與應(yīng)用,2002,(7).

[5]徐艷.藍(lán)牙技術(shù)安全性分析與安全策略[J].華北科技學(xué)院學(xué)報(bào),2005,2(4).