前途无量的无线网络技术——蓝牙
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:503
如何减免繁杂的连线过程，实现快速方便地数据与语音通信，已成为当前人们最关心的问题之一，也是网络通信发展最迅速的领域之一。为什么不能去掉这些烦人的线缆，通过其它方式通信呢？
解决这些问题的答案就是无线通信，其优势在于随时随地、随心所欲的通信。事实上，好多年以前，标准化组织就已经提出了一些无线通信的标准，但是由于协议的复杂性、应用的局限性以及器件的能力等原因，一直没有得到广泛接受。但是随着计算机网络和移动电话技术的迅猛发展，人们越来越感觉到发展一定范围内的无线数据与语音通信的迫切需要。于是在1998年，爱立信、ibm、intel、诺基亚和东芝等公司联合推出了一项最新的无线网络技术，即蓝牙(bluetooth)技术。随后这五家公司组建了一个特殊兴趣组织(sig：specialinterestgroup)来负责开发此技术及协议，如今已有1800多家公司加入。1999年7月份蓝牙sig推出了蓝牙协议的1.0版，将其推向应用阶段。
蓝牙技术概况
蓝牙技术在推出时就瞄准了无线局域网的通信，在10米到100米的空间内所有支持该技术的移动或非移动设备可以方便地建立网络联系、进行音频通信或直接通过手机进行internet冲浪。其应用范围相当广泛，可以应用于局域网络中各类数据及语音设备，如pc、拨号网络、笔记本电脑、打印机、传真机、数码相机、移动电话和高品质耳机等，使用无线的方式将它们连成一个微微网(piconet)，多个piconet之间也可以互连形成scatternet，从而方便快速地实现各类设备之间随时随地的通信。
蓝牙技术的协议结构如图1所示。整个协议体系结构分三大部分：底层硬件模块、中间协议层和高层应用。
底层硬件部分包括无线跳频(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。lm负责连接的建立和拆除以及链路安全和控制。
蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，不仅可以进觳绞萃ㄐ牛箍梢灾с侄啻?个同时进行的同步话音信道，还可以用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/s同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/s，而另一端速率为57.6kb/s的不对称连接，也可以支持43.2kb/s的对称连接。
中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议(logicallinkcontroland adaptation protocol ，l2cap)、服务发现协议(service discovery protocol，sdp)、串口仿真协议rfcomm和电话通信协议(telephony control protocol，tcs)。l2cap完成数据的拆装、服务质量和协议复用等功能，是其他上层协议实现的基础。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及其特性。rfcomm基于etsi标准ts07.10在l2cap上仿真9针rs232串口的功能。tcs提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制信令。
在bb和lm上与l2cap之间还有一个主机控制接口层(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。蓝牙设备之间通信时的系统结构如下图2所示。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bluetooth host 与bluetooth module合二为一，在单芯片上实现bluetooth，从而省去了hci接口部分。
在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架(profiles)。其中较典型的有拨号网络(dial－upnetworking)、耳机(headset)、局域网访问(lanaccess)、文件传输(filetransfer)等，分别对应一种应用模式。各种应用程序可以通过各自对应的profile实现无线通信(图中每一个竖向的协议栈即为一种profile，即应用模式)。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。
整个蓝牙协议结构简单，使用重传等机制保证链路的可靠性，在baseband、linkmanager和应用层中可实现分级的多种安全机制，通过跳频消除网络环境中其他无线设备比如微波炉的干扰。遵循蓝牙协议的设备将能够用微波取代传统网络中错综复杂的电缆，非常方便的实现快
如何减免繁杂的连线过程，实现快速方便地数据与语音通信，已成为当前人们最关心的问题之一，也是网络通信发展最迅速的领域之一。为什么不能去掉这些烦人的线缆，通过其它方式通信呢？
解决这些问题的答案就是无线通信，其优势在于随时随地、随心所欲的通信。事实上，好多年以前，标准化组织就已经提出了一些无线通信的标准，但是由于协议的复杂性、应用的局限性以及器件的能力等原因，一直没有得到广泛接受。但是随着计算机网络和移动电话技术的迅猛发展，人们越来越感觉到发展一定范围内的无线数据与语音通信的迫切需要。于是在1998年，爱立信、ibm、intel、诺基亚和东芝等公司联合推出了一项最新的无线网络技术，即蓝牙(bluetooth)技术。随后这五家公司组建了一个特殊兴趣组织(sig：specialinterestgroup)来负责开发此技术及协议，如今已有1800多家公司加入。1999年7月份蓝牙sig推出了蓝牙协议的1.0版，将其推向应用阶段。
蓝牙技术概况
蓝牙技术在推出时就瞄准了无线局域网的通信，在10米到100米的空间内所有支持该技术的移动或非移动设备可以方便地建立网络联系、进行音频通信或直接通过手机进行internet冲浪。其应用范围相当广泛，可以应用于局域网络中各类数据及语音设备，如pc、拨号网络、笔记本电脑、打印机、传真机、数码相机、移动电话和高品质耳机等，使用无线的方式将它们连成一个微微网(piconet)，多个piconet之间也可以互连形成scatternet，从而方便快速地实现各类设备之间随时随地的通信。
蓝牙技术的协议结构如图1所示。整个协议体系结构分三大部分：底层硬件模块、中间协议层和高层应用。
底层硬件部分包括无线跳频(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。lm负责连接的建立和拆除以及链路安全和控制。
蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，不仅可以进觳绞萃ㄐ牛箍梢灾с侄啻?个同时进行的同步话音信道，还可以用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/s同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/s，而另一端速率为57.6kb/s的不对称连接，也可以支持43.2kb/s的对称连接。
中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议(logicallinkcontroland adaptation protocol ，l2cap)、服务发现协议(service discovery protocol，sdp)、串口仿真协议rfcomm和电话通信协议(telephony control protocol，tcs)。l2cap完成数据的拆装、服务质量和协议复用等功能，是其他上层协议实现的基础。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及其特性。rfcomm基于etsi标准ts07.10在l2cap上仿真9针rs232串口的功能。tcs提供蓝牙设备间话音和数据的呼叫控制信令。
在bb和lm上与l2cap之间还有一个主机控制接口层(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。蓝牙设备之间通信时的系统结构如下图2所示。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bluetooth host 与bluetooth module合二为一，在单芯片上实现bluetooth，从而省去了hci接口部分。
在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架(profiles)。其中较典型的有拨号网络(dial－upnetworking)、耳机(headset)、局域网访问(lanaccess)、文件传输(filetransfer)等，分别对应一种应用模式。各种应用程序可以通过各自对应的profile实现无线通信(图中每一个竖向的协议栈即为一种profile，即应用模式)。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。
整个蓝牙协议结构简单，使用重传等机制保证链路的可靠性，在baseband、linkmanager和应用层中可实现分级的多种安全机制，通过跳频消除网络环境中其他无线设备比如微波炉的干扰。遵循蓝牙协议的设备将能够用微波取代传统网络中错综复杂的电缆，非常方便的实现快
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