无线通讯技术报告-蓝牙,蓝牙算不算无线通讯

('蓝牙技术简介摘要：本文首先介绍蓝牙的起源和产生背景，然后介绍了蓝牙技术特点和协议的体系机构，最后介绍其优缺点和应用前景。英文摘要:关键词：蓝牙，蓝牙技术，协议，语音和数据，跳频，英文关键词：BlueTooth,BlueToothTechnology，Protocol，FrequencyHopping引言蓝牙得名于中世纪丹麦一位雄图大略的国王赫拉尔德•布鲁图斯（HeraldBluetooth），他的姓氏译成汉语即为"蓝牙"。据史书记载，布鲁图斯国王在位期间统一了丹麦和挪威，使之成为当时欧洲北部一个有影响的统一王国。由此可见，开发者以"蓝牙"来命名这项技术，其中也蕴涵着对零零总总的数字设备一统天下的意思。1998年5月，以以爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司为主的特别兴趣组织SIG(SpecialInterestGroup)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，其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输应用技术。这五家厂商还成立了蓝牙特别兴趣组（名为SIG(SpecialInterestGroup)），以使蓝牙技术能够成为未来的无线通信标准。芯片霸主Intel公司负责半导体芯片和传输软件的开发，爱立信负责无线射频和移动电话软件的开发，IBM和东芝负责笔记本电脑接口规格的开发。1999年下半年，著名的业界巨头微软、摩托罗拉、三康、朗讯与蓝牙特别小组的五家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织，从而在全球范围内掀起了一股“蓝牙”热潮。全球业界即将开发一大批蓝牙技术的应用产品，使蓝牙技术呈现出极其广阔的市场前景，并预示着21世纪初将迎来波澜壮阔的全球无线通信浪潮。蓝牙技术蓝牙(Bluetooth)技术，实际上是一种短距离、低成本的无线电技术，利用蓝牙技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与因特网Internet之间的通信，从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。1．蓝牙技术特点：(1)．可同时发送语音与数据蓝牙技术定义了电路交换与包交换的数据传输类型，能同时支持语音与数据信息的传输。目前电话网络的语音通话属于电路交换（Circuit-switch）的类型，发话者与受话者之间建立起一条专门的连线。网络上的数据传输则属于包交换（Packet-switch）的类型，包交换是将数据切割成包后发送出去。这两种网络都不能同时传输语音与数据信息。虽然网络已经有许多利用包交换来发送语音的应用服务，例如VOIP（VoiceoverIP,IP协议上的语音服务,但是当网络发生堵塞时，将增加各个包在传输上的延迟时间差，先送出的语音包反而较晚到达，这会造成语音断断续续的现象。只有蓝牙技术能同时支持电路交换与包交换的传输类型，才能同时传输语音与数据信息．(2)．使用全世界通用的频段通信产品要能够方便快速普及，必须使通信频率位于全球各个国家开放的频段上。使用该频段的产品无须事先申请也无须缴纳频率使用费。蓝牙技术就符合这样的条件，蓝牙产品运行的频段是在全世界通用频段ISM2.4GHz上。但是为了避免与此频段上的其他通信系统互相干扰，蓝牙技术还采用频率跳跃（FrequencyHopping）技术来消除干扰和降低电波衰减。(3)．低功率与低成本的模块蓝牙技术在定义时即以轻、薄、小为目标，希望能将蓝牙技术组合在单芯片内，达到单芯片低功率与低成本以及体积小的目标。单芯片与许多的电子元件组成蓝牙模块后，以USB或是RS232接口与现有的设备相连接，或是内嵌（Embed）在各种信息设备内，组成蓝牙模块后相当容易安装在各种设备内。虽然短期内蓝牙芯片价格仍很高，但是长期目标是在5美元以下。蓝牙芯片的发射功率能够根据使用模式自动调节，正常工作时的发射功率为1mW，其发射范围一般可达10m。当传输信息量减少或停止时，蓝牙设备将延长信号响应（Responsiveness）的时间，进入低功率工作模式。根据计算，省电模式比正常工作模式约节省70%的发射功率。也因为蓝牙模块消耗功率低，所以在设计蓝牙无线耳机时，不太考虑散热的问题。(4)．支持多个蓝牙设备互相连接蓝牙技术就是一种点对多点的通信协议，蓝牙设备间的数据传输不仅能够点对点（Point-to-Point）,也支持单点对多点(Point-toMultipoint)的方式。在定义上，一个蓝牙设备最多可以同时连接另外7个蓝牙设备（处于Active状态），周围最多可有255个等待的蓝牙设备（处于Standby状态），用蓝牙技术可将个人身边的设备都连接起来，形成一个个人局域网1.蓝牙技术协议的体系结构蓝牙协议体系有三层组成，分别是底层、中间层和应用层：(1)．底层有硬件模块组成，包括射频(RadioFrequency，RF)、基带(Baseband，BB)和链路管理(LinkManager，LM)。RF层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波，实现数据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需满足的要求。BB负责跳频和蓝牙数据及信息帧的传输，传输业务分为电路交换和分组交换两种不同类型。LM负责连接的建立和拆除以及链路安全和控制。(2)．中间层有软件模块组成，包括逻辑链路控制和适应协议(LogicalLinkControlandAdaptationProtocol，L2CAP)、服务发现协议(ServiceDiscoveryProtocol，SDP)、串口仿真协议RFCOMM和电话通信协议(TelephonyControlProtocol，TCS)。L2CAP完成数据的拆装、服务质量和协议复用等功能，是中间层其它协议实现的基础。SDP为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务并解释其特性。RFCOMM用于射频通信，它能依据TS07.10串口仿真协议，在L2CAP上仿真9针RS-232串口电缆接口。TCS提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制信令，它是一个面对比特、基于ITU-T控制规范的协议。在BB和LM上与L2CAP之间还有一个主机控制接口层1(HostControllerInterface，HCI)。HCI是蓝牙协议中软硬件之间的接口，它提供了一个调用下层BB、LM、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。HCI协议以上的协议软件实体运行在主机上，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。随着对Bluetooth研究的深入，人们提出了Single－Chip结构，即BluetoothHost与BluetoothModule合二为一，在单芯片上实现Bluetooth，从而省去了HCI接口部分。(3)．应用层由GIG定义了一些基本应用模型，每一种模型对应一个“剖面”，规范了相应模型的功能和使用协议。其中较典型的有拨号网络(Dial－upNetworking)、头戴式耳机(Headset)、局域网访问(LANAccess)、文件传输(FileTransfer)等。拨号网络应用可以通过由RFCOMM仿真的串口访问Piconet，数据设备也可由此接入传统的局域网；用户通过协议栈中的Audio层在手机和耳塞中实现音频流的无线传输；多台PC或笔记本电脑之间不用任何连线，即可快速灵活的传输文件，共享信息，多台设备也可由此实现操作的同步。随着手机功能的不断增强，手机无线遥控也将成为蓝牙技术的主要应用方向之一。蓝牙技术的优缺点蓝牙技术是一项全球性的开发标准。作为低成本和短距离无线连接的解决方案，蓝牙技术可以消除不同数字装置之间的界限。当两个装有蓝牙装置的数字设备相互距离在10米之内并满足一定要求时，它们就能快速建立可靠的无线联系。可以说，"蓝牙"是目前国际上最新的无线通讯技术，主要好处是消除千头万绪的电缆线。这项技术一旦推向市场，诸如移动电话、计算机和个人数字助理（PDA）等将可以随心所欲地无线连通。1．蓝牙的优势主要体现在如下方面：(1)．PDA自由的连接当微软的掌上电脑推出的时候，微软展示了一台掌上电脑和Eric－ssonT28手机穿过房间进行通信，双方都配备了蓝牙接收器。以前，你可以用你的电话红外端口做到这一点，但是电话红外端口和PDA的红外端口必须相隔几英尺并且成直线对齐。但现在使用蓝牙技术就不必这样，你可以把电话放到口袋里--即使你们身处房间的不同一边--就像你用蓝牙技术掌上电脑在网上冲浪一样方便。在未来，手持设备应该内置蓝牙接收器。做到无线同步传输内置蓝牙芯片的手机已经问世，计算机制造厂家也将在笔记本电脑和桌上电脑中内置蓝牙芯片，你就可以用你手机的电话簿功能去和计算机建立连接，这也同样适用于PDA上的PIM。你也许得购买另外的软件，但是至少你不必去购买电缆和昂贵的计算机连接套件了。(2)．比红外传输更方便今天的一些手机具有红外传输端口，可以用之和其他装有红外传输端口的设备通信。但是使用红外传输遇到的最大的问题是两个端口必须以直线方向对齐，2这样才可以传输数据。蓝牙技术的先进之处是允许两个设备在视线不及之处就能无线传送。实际上，因为蓝牙是基于无线电波技术（在2.4GHz频率范围内），所以传送波能够穿过墙壁、口袋和公文包。此外，蓝牙传送数据要比红外端口快。(3)．应用领域广阔蓝牙的开发领域包括无线设备（如PDA、手机、智能电话、无绳电话）、图像处理设备（照相机、打印机、扫描仪、投影仪）、安全产品（智能卡、身份识别、票据管理、安全检查）、消费娱乐（耳机、MP3、游戏）汽车产品（GPS、ABS、动力系统、安全气袋）、家用电器（电视机、电冰箱、电烤箱、微波炉、音响、录像机）、医疗健身、建筑、玩具等领域。尤其是手机制造厂家们针对您所携带的手机已早有蓄谋。这些产品的共有之处就是他们都可以在超过30英尺的范围内互相通信。Nokia和Motorola两家公司推出的手机新概念--生活中的遥控器。2．蓝牙的优点是显而易见的，但它也有许多地方有待完善。(1)．安全漏洞据RSA安全公司称，蓝牙手机和手持机存在一些安全漏洞，使得黑客能够读取用户的个人资料，甚至是使用用户的身份打电话。有些设备在发售时都没有开户蓝牙安全功能，使得其他蓝牙设备能够随意访问这些设备。该公司的技术主管马格纳斯说，在"RSA2002"会场上，我的蓝牙手机就能够访问其他的蓝牙手机，并读取其中的信息。他说，许多蓝牙装置在不要求口令的情况下就允许其他装置访问自己，这使得他能够读取从他身边路过的人的个人资料，甚至能够利用他们的手机打电话。(2)．进展缓慢而且与其他无线技术互相重叠业内人士指出蓝牙不但进展缓慢而且与其他无线技术互相重叠，例如802．11bWLAN（无线局域网协议）。在实用化方面，802．11b已超出蓝牙甚多，而且802．11b可提供10倍于蓝牙的数据率。802．11b并已开始用在了原本认为属于蓝牙范围的手机和其他小型设备上。这两个技术同时也在争夺2．4GHz的频带空间。(3)．目前蓝牙芯片价格较高蓝牙芯片的价格目前大约需要20美元一片，在硬件利润很低的情况下，很少有厂商敢于大规模应用蓝牙芯片。据测算，只要当蓝牙芯片降到5美元一块，其费用在设备成本中只占很小的一部分时，蓝牙技术才会得到大量推广。在蓝牙芯片大幅降价之前，有关设备生产商正面临一个鸡生蛋还是蛋生鸡的怪圈：最先使用蓝牙技术的先驱，极可能就是商业应用中的先烈，因此谁都不愿当这个牺牲者，但如果没有这个牺牲者，蓝牙的普及也将是个长期的问号。应用前景遵循蓝牙协议的各种应用都保证简单易用的安装和操作、高效的安全机制和完全的互操作性，从而实现随时随地的通信。3蓝牙技术将在多种领域迅速发展，其典型应用环境包括无线办公环境(WirelessOffice)、汽车工业、信息家电、医疗设备等等，其他应用环境如学校教育、工厂自动控制等不再一一详述。1.办公环境中，无线局域网设备每年增长27.1％，市场价值将从1998年的3亿美元飞涨到2005年的16亿美元。在办公室中蓝牙设备将消除桌面上错综复杂的连线，通过无线接入局域网，实现文件、调制解调器、打印机和服务器的共享，同时也可应用于无绳电话。在开办公会议时，可以用无线的方式访问其他成员，共享文件等信息。家庭办公者可以在PC、电子设备、无绳电话等设备间共享话音和数据，在任何房间中访问Internet，共享ISP连接。在旅行途中，可以就近无线接入Internet，在旅馆的房间或者机场方便地访问网络。2.蓝牙技术在汽车工业中也有巨大的市场潜力。汽车的主人可由此获得与在家中同样的网络服务，汽车中的电话和音频服务将更加便利，主人可以通过移动电话控制汽车的上锁和开启，调节座位和温度等环境，以及汽车中各种控制设备，同时还可以从服务中心获得及时的路况、事故等信息。BlueTooth一旦应用到汽车中，每年将至少产生五千万台设备的市场需求。3.随着家电产品数字化程度的不断提高，我们可以设想把所有的信息家电通过一个遥控器来进行控制。这一个遥控器不但可以控制电视、计算机、空调器，同时还可以用作无绳电话或者移动电话，甚至可以在这些信息家电之间共享有用的信息，比如把电视节目或者电话语音录制下来存储到电脑中。3.很明显，使用蓝牙互连的各种电子医疗设备具有更广泛的应用范围，可以在各种设备及医疗人员之间更好的协作，出现紧急状态时及时发出告警，在远程医疗中也有很好的市场潜力。目前，在国内外一些著名大公司的全力支持下，已经有蓝牙的初期产品问世，一些大的芯片厂商已经开始着手改进具有蓝牙功能的芯片。与此同时，一些颇具实力的软件公司则推出了各自的协议栈软件，与芯片厂商合作推出蓝牙技术实现的具体方案，并且不断开发蓝牙技术的典型应用。随着技术和应用的不断发展，蓝牙将在人们的日常生活和工作中扮演重要角色，更迅猛地改变人们的生活与工作方式，提高人们的生活质量。当前蓝牙技术的开发遇到的最主要问题是设备间的互通性，由于蓝牙是一项新技术，其协议并没有经过充分的验证与测试，而且不同厂商对协议的理解也会有偏差，因而开发出来的芯片或者协议栈可能无法互通。这就需要开发者们之间继续相互合作，采用先进的协议开发技术，进行完善的验证与测试。总结蓝牙技术是一种短距离、低成本的无线技术，支持多个蓝牙设备相互连接。蓝牙技术的特点包括：采用跳频技术，抗信号衰落；采用快跳频和短分组技术，减少同频干扰，保证传输的可靠性；采用前向纠错编码技术，减少远距离传输时的随机噪声影响；使用2.4GHz的ISM频段，无须申请许可证；采用FM调制方式，降低设4备的复杂性；支持电路交换和包交换，保证可以同时传输语音和数据信息。蓝牙协议体系包括底层、中间层和应用层三层。底层有硬件模块组成，包括射频、基带和链路管理；中间层有软件模块组成，包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议；应用层有基本应用模型组成。无线局域网是当前发展最迅速的领域之一，相应的新技术也层出不穷，目前无线局域网的技术主要有IEEE802.11、HomeRF和蓝牙，它们都可以工作在2.4GHz频段上。802.11比较适于办公室中的企业无线网络，HomeRF可应用于家庭中的移动数据和语音设备与主机之间的通信，而蓝牙技术中的跳频更快，因而更加稳定，同时它还具有低功耗、低代价和比较灵活则可以应用于任何可以用无线方式替代线缆的场合。目前这些技术还处于并存状态，但是有可能引起干扰等问题，从长远看，随着产品与市场的不断发展，它们将走向融合，而其中最有竞争力的就是蓝牙技术。参考文献1.李蒙、熊明全BlueTooth（蓝牙）技术简介[期刊论文]-通讯世界2000(1);2.刘帆、楼魏、周维民、张琳琳基于蓝牙技术的粮情测控方案[期刊论文]-仪表技术与传感器2004;3.刘莉平、金瓯蓝牙技术与应用[期刊论文]-信息技术2003(10)学生签名巢蕾.2011年4月26日指导教师审阅意见指导教师签名.年月日5',)