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浅谈蓝牙技术及其应用
一、蓝牙技术的概念
蓝牙是一个开放性的、短距离无线通信技术标准，它可以用于在较小的范围内通过无线连接的方式实现固定设备以及移动设备之间的网络互连，可以在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中，因此它特别适用于小型的移动通信设备。
二、蓝牙中的关键技术
1.跳频技术
蓝牙的载频选用全球通用的2.45GHz ISM频段，由于2.45GHz的频段是对所有无线电系统都开放的频段，因此使用其中的任何一个频段都有可能遇到不可预测的干扰源。采用跳频扩谱技术是避免干扰的一项有效措施。
2.微微网和分散网
当两个蓝牙设备成功建立链路后，一个微微网便形成了，两者之间的通信通过无线电波在信道中随机跳转而完成。 蓝牙给每个微微网提供特定的跳转模式，因此它允许大量的微微网同时存在，同一区域内多个微微网的互联形成了分散网。不同的微微网信道有不同的主单元，因而存在不同的跳转模式。
3.安全性
蓝牙技术的无线传输特性使它非常容易受到攻击，因此安全机制在蓝牙技术中显得尤为重要。虽然蓝牙系统所采用的跳频技术已经提供了一定的安全保障，但是蓝牙系统仍然需要链路层和应用层的安全管理。
4、纠错技术
蓝牙系统的纠错机制分为FEC和包重发。为了减少复杂性，使开销和无效重发为最小，蓝牙执行快ARQ结构。ARQ结构分为：停止等待ARQ、向后N个ARQ、重复选择ARQ和混合结构。
三、蓝牙系统组成
蓝牙系统一般由天线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单元四个功能单元组成。
1.天线单元
蓝牙的天线部分体积十分小巧、重量轻，属于微带天线。
2.链路控制（硬件）单元
目前蓝牙产品的链路控制硬件单元包括3个集成芯片：连接控制器、基带处理器以及射频传输/接收器，此外还使用了3－5 个单独调谐元件。基带链路控制器负责处理基带协议和其它一些低层常规协议。
3.链路管理（软件）单元
链路管理（LM）软件模块携带了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其它一些协议。LM能够发现其他远端LM并通过LMP（链路管理协议）与之通信。
4.软件（协议栈）单元
蓝牙的软件（协议栈）是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑，它符合已经制定好的蓝牙规范。蓝牙系统的通信协议大部分可用软件来实现，加载到Flash RAM中即可进行工作。
四、蓝牙系统的应用
蓝牙技术能够在短时间内在世界范围内成为了标准，其主要原因在于它不仅可以让许多种智能设备无线互连，可以传输文件、支持语音通信，可以建立数据链路等，它还有更多地作用。
1．蓝牙可以为局域设备提供互连
在一个piconet中，蓝牙能够对8个接收器进行同步互连。使用蓝牙技术通信的设备可以发送和接收1Mbit/s的数据。但是实际上当允许多个应用设备进行同步通信时，数据传输率会在某种程度上降低。目前不在piconet中的蓝牙设备，将持续听从其他蓝牙设备的动向，当它们足够接近成为piconet的一部分时，它们将确定自己，如果需要，其他的设备可以与其通信。
2．支持多媒体终端
3G终端将提供接口接入许多不同格式的信息和通信，例如WEB浏览、电子邮件传输和接收、视频和语音，使它们成为真正的多媒体终端。语音仍是通信的主要形式，在蓝牙规范中已经意识到这一点，并对此提供特别支持，支持64Kbit/s的高质量演说信道。随着支持分组包数据和演说的能力不断提高（如果需要可以同时进行），蓝牙可以为这些多媒体应用提供完全的局域支持。蓝牙收发器可以支持多个数据连接并可同时达到3个语音连接，为3个手持无绳多媒体/互联系统提供完全的功能性。
3．家庭网络
在一个典型的家庭中，有各种形式的娱乐设备（电视/VCR、 Hi-Fi），不同来源的主题信息（报纸、杂志、电视报）和特别是在厨房中的功能性设备（烤炉、微波炉、冰箱/冰柜、中央暖气系统）。虽然这些项目组目前没有办法相互连接，可以设想将其与蓝牙设备组成宽松的连接，不管这些设备在那里，它的控制和接入将成为用户的核心。设想一个简单的数据便签簿，与PDA（或智能电话）类似，但是使用蓝牙收发器和轻触屏幕。它轻巧便捷，带有高级像素驱动菜单，很容易使用。无线红外遥控的应用将成为过去，你的PDA将控制所有的娱乐设备。
4．3G可能支持的应用
以下的例子说明3G和蓝牙技术如何合作，为一系列广泛的应用提供局域互联和广泛的区域连接。这些不很确定，而且绝不详尽，但是目的在于展示互补的标准可以提供更高层次的服务。购物中心的自动售货机，在一个限定范围内的所有的自动售货机都可以通过蓝牙接入系统与中心的售货机管理设备相连，相反这样也可以使用3G接入系统进行维护或者提供货物。少数问题可以直接通过蓝牙发报机传递给购物中心的技术人员。从中心管理机构发出价格变化的信息，通过局域广播给所有的蓝牙自动售货机。投送到PC机3G终端的电子邮件将能够同时处理几个信道（例如语音、传真和数据，每一个都需要不同的信道特征和速度）。随着终端渗透的预言不断升高（在几年之内人口中的每个超过12岁的成员），为了接收移动中的电子邮件，PC机本身不必成为3G终端。蓝牙/3G终端可以以数据传输的方式通过蓝牙技术接收电子邮件并转发到PC机（假设它在附近范围内）。当完成接收任务后，PC机可以通过蓝牙通知用户并发送短消息给移动终端，它有电子邮件，如果事情紧急，这个消息也可以继续发送。这个思想使3G终端成为许多应用设备的局域，它们通过蓝牙技术形成互联。例如，如果，在等火车或飞机时收到了这样的电子邮件，用户可以通过蓝牙服务亭读取（服务于商业旅行者的新的商业企业）。这样他可以使PC运行打印感兴趣的电子邮件（可以将PC留在行李箱中，使用3G/蓝牙终端控制它），将费用记在帐上或信用卡上，或电子钱包中。
许多人相信移动电话将成为电子商务世界中的首选便携设备。但是，目前需要一个分离的智能卡保存电子现金，然而为了让它被销售点终端识别，没有人想要从电话中去除SIM。当然当SIM（现在它成为多功能智能卡）放在电话中时，蓝牙将使其得到识读。
5．应用的关键在于成本控制
蓝牙促进者的目标是使不同制造商的设备之间可以进行相互通信，所以在这个设计中最主要的限制就是成本问题。考虑到目前在移动手机和PC中使用的红外接口，可以设想说服设备制造商使用这个接口，应用的成本必须足够低。其目标价格为5美元。一个精密的无线接口可以提供更大的灵活性，这样就会比红外线接口更为复杂，价格也会昂贵。看起来如果所有的家庭最终选择蓝牙设备，使产量达到很高的数目，每个器件10美元的目标价格比较现实。但是随着最近在科技方面的衰退，连通性问题的继续，蓝牙芯片的价格已经涨到大约30美元，但是德州仪器在2001年2月伦敦会议中宣布任何人如果进行大规模定购达到100万件，将会得到5美元的价格。
随着蓝牙技术的发展，一个蓝牙解决方案只要5～10美元，非常价廉物美。在技术领域，蓝牙的硬件正在进一步集成，直到所有的处理器功能与无线硬件可以集成在一个集成电路里为止。硬件厂商正朝这个方向努力。未来的新产品可以是带着已集成的软件部件的蓝牙硬件平台并且可以移植到通用的操作系统之上。这种集成趋势会更加降低蓝牙产品的成本，开发人员可以把所有的精力放在产品应用开发上，从而缩短产品上市的时间。
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一、蓝牙技术的概念
蓝牙是一个开放性的、短距离无线通信技术标准，它可以用于在较小的范围内通过无线连接的方式实现固定设备以及移动设备之间的网络互连，可以在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中，因此它特别适用于小型的移动通信设备。
二、蓝牙中的关键技术
1.跳频技术
蓝牙的载频选用全球通用的2.45GHz ISM频段，由于2.45GHz的频段是对所有无线电系统都开放的频段，因此使用其中的任何一个频段都有可能遇到不可预测的干扰源。采用跳频扩谱技术是避免干扰的一项有效措施。
2.微微网和分散网
当两个蓝牙设备成功建立链路后，一个微微网便形成了，两者之间的通信通过无线电波在信道中随机跳转而完成。 蓝牙给每个微微网提供特定的跳转模式，因此它允许大量的微微网同时存在，同一区域内多个微微网的互联形成了分散网。不同的微微网信道有不同的主单元，因而存在不同的跳转模式。
3.安全性
蓝牙技术的无线传输特性使它非常容易受到攻击，因此安全机制在蓝牙技术中显得尤为重要。虽然蓝牙系统所采用的跳频技术已经提供了一定的安全保障，但是蓝牙系统仍然需要链路层和应用层的安全管理。
4、纠错技术
蓝牙系统的纠错机制分为FEC和包重发。为了减少复杂性，使开销和无效重发为最小，蓝牙执行快ARQ结构。ARQ结构分为：停止等待ARQ、向后N个ARQ、重复选择ARQ和混合结构。
三、蓝牙系统组成
蓝牙系统一般由天线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单元四个功能单元组成。
1.天线单元
蓝牙的天线部分体积十分小巧、重量轻，属于微带天线。
2.链路控制（硬件）单元
目前蓝牙产品的链路控制硬件单元包括3个集成芯片：连接控制器、基带处理器以及射频传输/接收器，此外还使用了3－5 个单独调谐元件。基带链路控制器负责处理基带协议和其它一些低层常规协议。
3.链路管理（软件）单元
链路管理（LM）软件模块携带了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其它一些协议。LM能够发现其他远端LM并通过LMP（链路管理协议）与之通信。
4.软件（协议栈）单元
蓝牙的软件（协议栈）是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑，它符合已经制定好的蓝牙规范。蓝牙系统的通信协议大部分可用软件来实现，加载到Flash RAM中即可进行工作。
四、蓝牙系统的应用
蓝牙技术能够在短时间内在世界范围内成为了标准，其主要原因在于它不仅可以让许多种智能设备无线互连，可以传输文件、支持语音通信，可以建立数据链路等，它还有更多地作用。
1．蓝牙可以为局域设备提供互连
在一个piconet中，蓝牙能够对8个接收器进行同步互连。使用蓝牙技术通信的设备可以发送和接收1Mbit/s的数据。但是实际上当允许多个应用设备进行同步通信时，数据传输率会在某种程度上降低。目前不在piconet中的蓝牙设备，将持续听从其他蓝牙设备的动向，当它们足够接近成为piconet的一部分时，它们将确定自己，如果需要，其他的设备可以与其通信。
2．支持多媒体终端
3G终端将提供接口接入许多不同格式的信息和通信，例如WEB浏览、电子邮件传输和接收、视频和语音，使它们成为真正的多媒体终端。语音仍是通信的主要形式，在蓝牙规范中已经意识到这一点，并对此提供特别支持，支持64Kbit/s的高质量演说信道。随着支持分组包数据和演说的能力不断提高（如果需要可以同时进行），蓝牙可以为这些多媒体应用提供完全的局域支持。蓝牙收发器可以支持多个数据连接并可同时达到3个语音连接，为3个手持无绳多媒体/互联系统提供完全的功能性。
3．家庭网络
在一个典型的家庭中，有各种形式的娱乐设备（电视/VCR、 Hi-Fi），不同来源的主题信息（报纸、杂志、电视报）和特别是在厨房中的功能性设备（烤炉、微波炉、冰箱/冰柜、中央暖气系统）。虽然这些项目组目前没有办法相互连接，可以设想将其与蓝牙设备组成宽松的连接，不管这些设备在那里，它的控制和接入将成为用户的核心。设想一个简单的数据便签簿，与PDA（或智能电话）类似，但是使用蓝牙收发器和轻触屏幕。它轻巧便捷，带有高级像素驱动菜单，很容易使用。无线红外遥控的应用将成为过去，你的PDA将控制所有的娱乐设备。
4．3G可能支持的应用
以下的例子说明3G和蓝牙技术如何合作，为一系列广泛的应用提供局域互联和广泛的区域连接。这些不很确定，而且绝不详尽，但是目的在于展示互补的标准可以提供更高层次的服务。购物中心的自动售货机，在一个限定范围内的所有的自动售货机都可以通过蓝牙接入系统与中心的售货机管理设备相连，相反这样也可以使用3G接入系统进行维护或者提供货物。少数问题可以直接通过蓝牙发报机传递给购物中心的技术人员。从中心管理机构发出价格变化的信息，通过局域广播给所有的蓝牙自动售货机。投送到PC机3G终端的电子邮件将能够同时处理几个信道（例如语音、传真和数据，每一个都需要不同的信道特征和速度）。随着终端渗透的预言不断升高（在几年之内人口中的每个超过12岁的成员），为了接收移动中的电子邮件，PC机本身不必成为3G终端。蓝牙/3G终端可以以数据传输的方式通过蓝牙技术接收电子邮件并转发到PC机（假设它在附近范围内）。当完成接收任务后，PC机可以通过蓝牙通知用户并发送短消息给移动终端，它有电子邮件，如果事情紧急，这个消息也可以继续发送。这个思想使3G终端成为许多应用设备的局域，它们通过蓝牙技术形成互联。例如，如果，在等火车或飞机时收到了这样的电子邮件，用户可以通过蓝牙服务亭读取（服务于商业旅行者的新的商业企业）。这样他可以使PC运行打印感兴趣的电子邮件（可以将PC留在行李箱中，使用3G/蓝牙终端控制它），将费用记在帐上或信用卡上，或电子钱包中。
许多人相信移动电话将成为电子商务世界中的首选便携设备。但是，目前需要一个分离的智能卡保存电子现金，然而为了让它被销售点终端识别，没有人想要从电话中去除SIM。当然当SIM（现在它成为多功能智能卡）放在电话中时，蓝牙将使其得到识读。
5．应用的关键在于成本控制
蓝牙促进者的目标是使不同制造商的设备之间可以进行相互通信，所以在这个设计中最主要的限制就是成本问题。考虑到目前在移动手机和PC中使用的红外接口，可以设想说服设备制造商使用这个接口，应用的成本必须足够低。其目标价格为5美元。一个精密的无线接口可以提供更大的灵活性，这样就会比红外线接口更为复杂，价格也会昂贵。看起来如果所有的家庭最终选择蓝牙设备，使产量达到很高的数目，每个器件10美元的目标价格比较现实。但是随着最近在科技方面的衰退，连通性问题的继续，蓝牙芯片的价格已经涨到大约30美元，但是德州仪器在2001年2月伦敦会议中宣布任何人如果进行大规模定购达到100万件，将会得到5美元的价格。
随着蓝牙技术的发展，一个蓝牙解决方案只要5～10美元，非常价廉物美。在技术领域，蓝牙的硬件正在进一步集成，直到所有的处理器功能与无线硬件可以集成在一个集成电路里为止。硬件厂商正朝这个方向努力。未来的新产品可以是带着已集成的软件部件的蓝牙硬件平台并且可以移植到通用的操作系统之上。这种集成趋势会更加降低蓝牙产品的成本，开发人员可以把所有的精力放在产品应用开发上，从而缩短产品上市的时间。