藍(lán)牙技術(shù)在語(yǔ)音室中的應(yīng)用

張維維，何家峰(.長(zhǎng)春師范大學(xué)，吉林長(zhǎng)春 3003；.中國(guó)人民解放軍65304部隊(duì)，吉林長(zhǎng)春 3006)

藍(lán)牙技術(shù)在語(yǔ)音室中的應(yīng)用

張維維1，何家峰2
(1.長(zhǎng)春師范大學(xué)，吉林長(zhǎng)春 130032；2.中國(guó)人民解放軍65304部隊(duì)，吉林長(zhǎng)春 130062)

語(yǔ)音訓(xùn)練的關(guān)鍵是解決空間和時(shí)間受限制問題。藍(lán)牙技術(shù)是解決語(yǔ)音教學(xué)近距離通信問題的一種有效方法。在不需要新增網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的情況下，構(gòu)建藍(lán)牙語(yǔ)音室，利用藍(lán)牙技術(shù)構(gòu)建一套不受時(shí)空限制的語(yǔ)言學(xué)習(xí)系統(tǒng)，能夠提高語(yǔ)音室的利用率，豐富教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)教學(xué)效果。

藍(lán)牙技術(shù)；藍(lán)牙語(yǔ)音室

語(yǔ)音室的基本功能是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議向用戶終端傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)音頻、視頻資料的交換，以及模擬音頻、視頻信號(hào)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換[1]。藍(lán)牙技術(shù)作為一種的全球規(guī)范，以無線數(shù)據(jù)、語(yǔ)音通信為基礎(chǔ)，為手機(jī)、筆記本電腦、打印機(jī)、臺(tái)式電腦、鍵盤等設(shè)備之間建立一個(gè)連接。

1 藍(lán)牙技術(shù)概要

1.1 藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)

藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸遵循了隨時(shí)在一個(gè)主設(shè)備和多個(gè)從設(shè)備之間進(jìn)行交互的原則。特點(diǎn)如下：(1)在免費(fèi)頻段進(jìn)行藍(lán)牙工作。藍(lán)牙跳頻快，數(shù)據(jù)包短，系統(tǒng)穩(wěn)定。(2)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定通信距離最大值10米，通過增加發(fā)射功率增加通信距離，可達(dá)到100米[2]。(3)采用時(shí)分雙工通信方式實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。(4)藍(lán)牙無線鏈路采用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，提高安全性和抗干擾能力。(5)藍(lán)牙技術(shù)在傳送數(shù)據(jù)前將數(shù)據(jù)分割成包，收到一條消息的所有數(shù)據(jù)包之后，再對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行重排。在傳送語(yǔ)音前，預(yù)先建立專用信道，不用將消息分割成包，而是將其在專用信道進(jìn)行傳輸。

1.2 藍(lán)牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖1 微網(wǎng)

藍(lán)牙系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有兩種：微網(wǎng)(圖1)和散射網(wǎng)(圖2)。兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備建立連接后，形成的個(gè)人區(qū)域網(wǎng)也被稱為微網(wǎng)，這種個(gè)人區(qū)域指語(yǔ)音室的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。微網(wǎng)不是局域網(wǎng)，它只是局域網(wǎng)的一部分，即藍(lán)牙的無線連接的部分。一個(gè)微網(wǎng)由1個(gè)主設(shè)備單元和多個(gè)從設(shè)備單元構(gòu)成，設(shè)備單元的數(shù)目可達(dá)256個(gè)，其中至多有7個(gè)從設(shè)備單元能夠同時(shí)處于活動(dòng)狀態(tài)。主從設(shè)備單元之間的關(guān)系是可以轉(zhuǎn)換的，從設(shè)備單元能轉(zhuǎn)換為主設(shè)備單元[2]，主設(shè)備單元也能轉(zhuǎn)換為從設(shè)備單元。不同的微網(wǎng)采用不同的跳頻序列，可以避免干擾。微網(wǎng)之間，既可以相互獨(dú)立，也可以特定的方式連接，構(gòu)成散射網(wǎng)。

1.3 藍(lán)牙協(xié)議

藍(lán)牙協(xié)議體系中的協(xié)議，按藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的關(guān)注程度分為4層：核心層協(xié)議、電纜替代協(xié)議、電話傳送控制協(xié)議、選用協(xié)議。(1)核心層協(xié)議包含服務(wù)搜索、邏輯鏈路控制與適配、鏈路管理、基帶4個(gè)協(xié)議[2]。(2)電纜替代協(xié)議包含串行電纜仿真協(xié)議等。(3)電話傳送控制協(xié)議包含面向位的電話控制協(xié)議、AT命令集等。(4)選用協(xié)議包含點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議、傳輸控制協(xié)議、網(wǎng)際協(xié)議、對(duì)象交換協(xié)議、無線應(yīng)用協(xié)議、電子名片協(xié)議、電子日歷協(xié)議、紅外移動(dòng)通信協(xié)議、無線應(yīng)用環(huán)境協(xié)議等。

圖2 散射網(wǎng)

2 藍(lán)牙語(yǔ)音室功能簡(jiǎn)介

目前的語(yǔ)音終端由各廠商自主研發(fā)，采用異步傳輸模式、TCP/IP協(xié)議，不同廠家的語(yǔ)音終端之間不兼容，操作系統(tǒng)不統(tǒng)一，主控機(jī)不兼容。隨著流媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，流媒體傳輸不再是無線傳輸?shù)钠款i，個(gè)人移動(dòng)設(shè)備、無線技術(shù)、藍(lán)牙語(yǔ)音室為教學(xué)創(chuàng)造了良好的教學(xué)環(huán)境[3]。

2.1 藍(lán)牙語(yǔ)音室的概念

藍(lán)牙語(yǔ)音室建立在有形語(yǔ)音室基礎(chǔ)上，通過對(duì)語(yǔ)音室中新增的藍(lán)牙設(shè)備等各種媒體信息設(shè)備重新組建，產(chǎn)生了無形語(yǔ)音室，因此藍(lán)牙語(yǔ)音室也叫虛擬語(yǔ)音室?！八{(lán)牙”是一種短距離的無線連接技術(shù)[3]，其方式是在各類設(shè)備中插入藍(lán)牙芯片而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的藍(lán)牙無線連接[1]，以及語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的接入、交換、處理。藍(lán)牙語(yǔ)音室利用短距離無線傳輸，將采用藍(lán)牙技術(shù)的各種設(shè)備連接構(gòu)建成微網(wǎng)，能夠?qū)⒅R(shí)展現(xiàn)得更加生動(dòng)、形象，使知識(shí)表征方式多元化。

2.2 藍(lán)牙語(yǔ)言室的優(yōu)點(diǎn)

2.2.1 無縫連接

藍(lán)牙技術(shù)作為無線連接領(lǐng)域中的一種開放性全球規(guī)范，具有低成本、近距離的特點(diǎn)。藍(lán)牙語(yǔ)音室是在藍(lán)牙技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)建的一種虛擬局域網(wǎng)，藍(lán)牙模塊的特點(diǎn)是體積小，將藍(lán)牙模塊嵌入到各種設(shè)備中，可以實(shí)現(xiàn)無縫連接[2]。

2.2.2 操作方便

藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)無需專業(yè)的無線接發(fā)設(shè)備，操作使用方便，將相同配置文件的一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備連接到另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備上。

2.2.3 抗干擾能力強(qiáng)

運(yùn)用藍(lán)牙技術(shù)工作頻段的無線電設(shè)備較多，設(shè)備間互相干擾，藍(lán)牙設(shè)備采用跳頻擴(kuò)展頻譜的方式可以減少干擾。將工作頻段分為多個(gè)頻點(diǎn)，在某個(gè)頻點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)之后再跳到另一個(gè)頻點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。

2.2.4 互動(dòng)良好

利用藍(lán)牙語(yǔ)音室，為教師組織教學(xué)提供更大的自由空間，教師可以按不同規(guī)模、不同方式組織教學(xué)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的一對(duì)一、一對(duì)多的互動(dòng)教學(xué)[3]。

2.2.5 維護(hù)和更新方便

設(shè)備安裝藍(lán)牙模塊后通過藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。移動(dòng)設(shè)備方便，增加設(shè)備也方便。

3 藍(lán)牙語(yǔ)音室的構(gòu)建

交互式語(yǔ)音室的微網(wǎng)構(gòu)成：將教師的電腦默認(rèn)為該微網(wǎng)的主設(shè)備單元，主設(shè)備單元通過無線連接點(diǎn)接入校園網(wǎng)，負(fù)責(zé)藍(lán)牙跳頻序列的時(shí)鐘同步。設(shè)置其他電腦為從設(shè)備單元，從設(shè)備單元的藍(lán)牙跳頻序列的時(shí)鐘與主設(shè)備單元同步[3]。在交互式語(yǔ)音室中，所有電腦采用相同的藍(lán)牙跳頻序列。主設(shè)備單元控制從設(shè)備單元的起始頻率，從設(shè)備單元在主設(shè)備單元的控制下完成信道的占用。在主設(shè)備單元和從設(shè)備單元上裝有基于藍(lán)牙的USB接口無線網(wǎng)卡[4]。USB接口特點(diǎn)是接口速度快，支持即插即用，這正好符合藍(lán)牙擅長(zhǎng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的特點(diǎn)，而且不需要用戶任何設(shè)置，做到“即插即用”。當(dāng)人數(shù)超過7個(gè)時(shí)，采用散射網(wǎng)。藍(lán)牙語(yǔ)音室中教師和學(xué)生的互動(dòng)過程為：在課前教師將授課材料裝入教師電腦(主設(shè)備單元)中，可以將授課材料投影在屏幕上，或把授課內(nèi)容通過藍(lán)牙發(fā)送給從設(shè)備單元；在課上，主設(shè)備可以通過藍(lán)牙無線與從設(shè)備實(shí)時(shí)交流；在課后，主設(shè)備把問題發(fā)送給從設(shè)備。

藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟制定藍(lán)牙技術(shù)的通信規(guī)范，在全球范圍內(nèi)完全公開。藍(lán)牙工作頻段為免費(fèi)的工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)頻段，即2.4 GHz頻段。藍(lán)牙技術(shù)1.0版本，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為1 Mb/s，采用TDD傳輸，F(xiàn)M調(diào)制方式。藍(lán)牙語(yǔ)音室采用基于藍(lán)牙技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備無線互聯(lián)組成小型個(gè)人局域網(wǎng)。學(xué)生可以使用帶有藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備(筆記本電腦、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理設(shè)備、無線耳機(jī)等)隨時(shí)在藍(lán)牙語(yǔ)音室中進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。藍(lán)牙語(yǔ)音室的設(shè)備連接采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，設(shè)備安裝簡(jiǎn)便、靈活。

藍(lán)牙語(yǔ)音室構(gòu)建步驟如下：(1)微網(wǎng)構(gòu)成。應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)，微網(wǎng)的主設(shè)備單元執(zhí)行尋呼并與從設(shè)備單元建立連接。主設(shè)備單元提供同步時(shí)鐘信號(hào)和跳頻序列。從設(shè)備單元與主設(shè)備單元的時(shí)鐘信號(hào)和跳頻同步，從設(shè)備單元的起始頻率和占用信道由主設(shè)備單元的控制。(2)散射網(wǎng)構(gòu)成。在每個(gè)微網(wǎng)中，主設(shè)備單元和從設(shè)備單元裝有USB接口的藍(lán)牙無線網(wǎng)卡，當(dāng)每組學(xué)生較多時(shí)，可采用多個(gè)微網(wǎng)構(gòu)成散射網(wǎng)[2]。(3)藍(lán)牙自配置。藍(lán)牙語(yǔ)音室的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用微網(wǎng)或散射網(wǎng)，微網(wǎng)主單元是藍(lán)牙語(yǔ)音室中的一臺(tái)電腦，微網(wǎng)從單元是其他藍(lán)牙設(shè)備或外設(shè)。當(dāng)增加設(shè)備時(shí)，只要確保設(shè)備在發(fā)射有效范圍內(nèi)，藍(lán)牙無線連接外設(shè)，自動(dòng)與計(jì)算機(jī)同步，并為計(jì)算機(jī)配置自己。(4)藍(lán)牙語(yǔ)音室的安裝。在現(xiàn)有局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上安裝藍(lán)牙發(fā)射器，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙語(yǔ)音室與校園網(wǎng)的連接。藍(lán)牙語(yǔ)音室前端的入口是其他校園網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的訪問點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)均有已安裝藍(lán)牙設(shè)備的主單元。在藍(lán)牙語(yǔ)音室前端的出口直接安裝藍(lán)牙設(shè)備，能夠在有效范圍內(nèi)收發(fā)從單元的信號(hào)[4]。藍(lán)牙語(yǔ)音室的前端可以接收任一設(shè)備申請(qǐng)的廣播，而其他從設(shè)備單元可以與主設(shè)備單元進(jìn)行交互。

藍(lán)牙技術(shù)為語(yǔ)音室提供了一個(gè)多樣化的平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)下的語(yǔ)言教學(xué)活動(dòng)所需教學(xué)裝備成本低、功耗低，藍(lán)牙語(yǔ)音室為語(yǔ)言教學(xué)模式提供了新的方法。

[1]張宏偉,李彤明,蔣天發(fā).基于校園網(wǎng)的藍(lán)牙語(yǔ)音室開發(fā)設(shè)計(jì)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào):工學(xué)版,2007(4):153-156.

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The Application of Bluetooth Technology in the Language Lab

ZHANG Wei-wei1，HE Jia-feng2

(1.Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032, China; 2.No.65304 Troop of PLA, Changchun Jilin 130062, China)

The key problems of voice training is the space and time limited.As a kind of effective method,bluetooth technology can solve the problem of short range communication during phonetic teaching.The construction of bluetooth language labs is the use of bluetooth technology in the condition of no need to add network equipments. Using the bluetooth technology to build a language learning system without being limited by the space and time can improve the utilization of language lab, enrich the teaching content, and improve teaching effect.

bluetooth technology; bluetooth language lab

2017-03-11

長(zhǎng)春師范大學(xué)2016年實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目。

張維維(1979- )，女，實(shí)驗(yàn)師，博士研究生，從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)與無線網(wǎng)絡(luò)研究。

TP393

A

2095-7602(2017)06-0063-03