1、第15章 藍(lán)牙技術(shù),15.1 “藍(lán)牙”的由來(lái) 15.2 藍(lán)牙技術(shù)概述 15.3 藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn) 15.4 藍(lán)牙系統(tǒng)組成 15.5 藍(lán)牙技術(shù)與無(wú)線局域網(wǎng) 15.6 藍(lán)牙技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式 15.7 藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用 15.8 藍(lán)牙產(chǎn)品的現(xiàn)狀及所面臨的問(wèn)題,15.1 “藍(lán)牙”的由來(lái),“藍(lán)牙”這個(gè)名字的來(lái)歷頗具傳奇色彩。公元10世紀(jì)的北歐正值動(dòng)蕩年代，各國(guó)之間戰(zhàn)爭(zhēng)頻繁，丹麥國(guó)王哈拉德二世挺身而出，到處疾呼和平。經(jīng)過(guò)他的不懈努力，戰(zhàn)爭(zhēng)終于停止，各方領(lǐng)袖坐到了談判桌前，至此，四分五裂的挪威和丹麥得以統(tǒng)一。,關(guān)于這位國(guó)王的名字有兩種說(shuō)法：一種說(shuō)法是他的全名是Harald Blatand，Blatand在英語(yǔ)中意

2、思為“藍(lán)牙”（Bluetooth）；還有一種說(shuō)法是這位英雄的丹麥國(guó)王酷愛(ài)吃藍(lán)梅，以致于牙齒都被染成了藍(lán)色，因此“藍(lán)牙”（Bluetooth）成了他的綽號(hào)。,1000年后的今天，世界范圍內(nèi)電子設(shè)備技術(shù)高速發(fā)展。瑞典的愛(ài)立信公司于1994年成立了一個(gè)專項(xiàng)科研小組，對(duì)移動(dòng)電話及其附件的低能耗、低費(fèi)用無(wú)線連接的可能性進(jìn)行研究，他們的最初目的在于建立無(wú)線電話與PC卡、耳機(jī)及桌面設(shè)備等產(chǎn)品的連接。但是隨著研究的深入，科研人員越來(lái)越感到這項(xiàng)技術(shù)所獨(dú)具的個(gè)性和巨大的商業(yè)潛力，同時(shí)也意識(shí)到憑借一家企業(yè)的實(shí)力根本無(wú)法繼續(xù)研究，于是，愛(ài)立信將其公諸于世，并極力說(shuō)服其他企業(yè)加入到它的研究中來(lái)。,他們共同的目標(biāo)是建立一

3、個(gè)全球性的小范圍無(wú)線通信技術(shù)，并將此技術(shù)命名為“藍(lán)牙”，來(lái)表達(dá)要將這種全新的無(wú)線傳輸技術(shù)在全球推廣，并實(shí)現(xiàn)全球通用的雄心。 1998年2月，瑞典愛(ài)立信（ERICSSON）、芬蘭諾基亞（NOKIA）、日本東芝（TOSHIBA）、美國(guó)IBM和英特爾（Intel）公司五家著名廠商，組成了一個(gè)特殊利益集團(tuán)（有的書譯為特別興趣小組）SIG（Special Interest Group）。之后，藍(lán)牙引起了越來(lái)越多企業(yè)的關(guān)注。,1999年11月，比爾蓋茨專程到拉斯維加斯一間只有11名員工的小公司訪問(wèn)，只因這家公司已研制成功一種含藍(lán)牙技術(shù)的胸卡，隨后，微軟便宣布加入SIG。目前，包括索尼、惠普、戴爾在內(nèi)的25

4、00多家公司都簽署了相關(guān)協(xié)議加入該組織，共享這一先進(jìn)技術(shù)，而且數(shù)目還在不斷的增長(zhǎng)，從而在全球范圍內(nèi)掀起了一股藍(lán)牙熱潮。這么多的精英公司集中在一項(xiàng)技術(shù)的大旗下，在商業(yè)史上是史無(wú)前例的，一項(xiàng)公開的全球統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范得到了工業(yè)界如此廣泛的關(guān)注和支持，也是以往所罕見的。這說(shuō)明基于此項(xiàng)技術(shù)的產(chǎn)品具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的潛在市場(chǎng)。,15.2 藍(lán)牙技術(shù)概述,藍(lán)牙是一個(gè)開放性的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)者的初衷是用隱形的連接線代替線纜。其目標(biāo)和宗旨是：保持聯(lián)系，不靠電纜，拒絕插頭，并以此重塑人們的生活方式。它將取代目前多種電纜連接方案，通過(guò)統(tǒng)一的短程無(wú)線鏈路，在各信息設(shè)備之間可以穿過(guò)墻壁或公文包，實(shí)現(xiàn)方便快捷、靈活

5、安全、低成本小功耗的話音和數(shù)據(jù)通信。,它推動(dòng)和擴(kuò)大了無(wú)線通信的應(yīng)用范圍，使網(wǎng)絡(luò)中的各種數(shù)據(jù)和語(yǔ)音設(shè)備能互連互通，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)人區(qū)域內(nèi)的快速靈活的數(shù)據(jù)和語(yǔ)音通信?！八{(lán)牙”技術(shù)的目的是使特定的移動(dòng)電話、便攜式電腦以及各種便攜式通信設(shè)備的主機(jī)之間在近距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的資源共享。,作為一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開放性全球規(guī)范，藍(lán)牙技術(shù)以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接，完成數(shù)據(jù)信息的短程無(wú)線傳輸。其實(shí)質(zhì)內(nèi)容是要建立通用的無(wú)線電空中接口（Radio Air Interface）及其控制軟件的公開標(biāo)準(zhǔn)，使通信和計(jì)算機(jī)進(jìn)一步結(jié)合，使不同廠家生產(chǎn)的便攜式設(shè)備在沒(méi)有電線或電纜相互

6、連接的情況下，能夠在近距離范圍內(nèi)具有互用、互操作的性能（Interoperability）。,具體地說(shuō)，“藍(lán)牙”技術(shù)的作用就是簡(jiǎn)化小型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如移動(dòng)PC、掌上電腦、手機(jī)）之間以及這些設(shè)備與Internet之間的通信，免除在無(wú)繩電話或移動(dòng)電話、調(diào)制解調(diào)器、頭套式送受話器、PDA、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、幻燈機(jī)、局域網(wǎng)等之間加裝電線、電纜和連接器。,此外，藍(lán)牙技術(shù)還為已存在的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和外設(shè)提供通用接口以組建一個(gè)遠(yuǎn)離固定網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人特別連接設(shè)備群。藍(lán)牙技術(shù)使用全球通行的、無(wú)需申請(qǐng)即可使用的2.45GHzISM（工業(yè)Industry、科學(xué)Science、醫(yī)學(xué)Medicine）頻段。若以2.45GHz為中心頻率

7、，在這個(gè)頻段上最多可設(shè)立79個(gè)帶寬為1MHz的信道。其收發(fā)信機(jī)采用跳頻擴(kuò)譜（Frequency HoppingSpreadSpectrum）技術(shù)，在2.45GHzISM頻段上以1600跳/秒的速率進(jìn)行跳頻通信。,在發(fā)射帶寬為1MHz時(shí)，其有效數(shù)據(jù)速率為721kb/s，最高數(shù)據(jù)速度可達(dá)1Mb/s。由于采用低功率時(shí)分復(fù)用方式工作（發(fā)射），其有效傳輸距離大約為10m，加上功率放大器時(shí)，傳輸距離可擴(kuò)大到100m。藍(lán)牙數(shù)據(jù)包在某個(gè)載頻上的某個(gè)時(shí)隙內(nèi)傳遞，不同類型的數(shù)據(jù)（包括鏈路管理和控制消息）占用不同信道，并通過(guò)查詢（Inquiry）和尋呼（Paging）過(guò)程來(lái)同步跳頻頻率和不同藍(lán)牙設(shè)備的時(shí)鐘。除采用跳

8、頻擴(kuò)譜的低功率傳輸外，藍(lán)牙還采用鑒權(quán)和加密等措施來(lái)提高通信的安全性。,圖151 藍(lán)牙芯片,藍(lán)牙支持點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)的連接，可采用無(wú)線方式將若干藍(lán)牙設(shè)備連成一個(gè)微微網(wǎng)（Piconet），多個(gè)微微網(wǎng)又可互連成特殊分散網(wǎng)，形成靈活的多重微微網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備之間的快速通信。它能在一個(gè)微微網(wǎng)內(nèi)尋址8個(gè)設(shè)備，其中1個(gè)為主設(shè)備，7個(gè)為從設(shè)備。藍(lán)牙是一種低功耗的無(wú)線技術(shù)，當(dāng)檢測(cè)到距離小于10m時(shí)，接收設(shè)備可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率。當(dāng)業(yè)務(wù)量減小或停止時(shí)，藍(lán)牙設(shè)備可以進(jìn)入低功率工作模式。功耗低，對(duì)人體危害小。,藍(lán)牙集成電路應(yīng)用簡(jiǎn)單、成本低廉、容易實(shí)現(xiàn)和推廣。其程序?qū)懺谝粋€(gè)99（mm）的微芯片中，如圖151所示

9、。圖的左端為天線和濾波器，右端為單芯片的植入藍(lán)牙的電子元件（采用標(biāo)準(zhǔn)的BGA封裝方式）?？梢院芊奖愕貞?yīng)用于電子產(chǎn)品中，有很強(qiáng)的移植性，可隨時(shí)隨地應(yīng)用于多種通信場(chǎng)合，如WAP、GSM、DECT等，引入身份識(shí)別后可靈活漫游。例如，引入到移動(dòng)電話和筆記本電腦，就可建立無(wú)線通信。打印機(jī)、PDA、桌上型電腦、傳真機(jī)、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數(shù)字設(shè)備都可成為藍(lán)牙系統(tǒng)的一部分。,藍(lán)牙以無(wú)線LANs的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為基礎(chǔ)。應(yīng)用了“Plonkandplay”的概念（有點(diǎn)類似“即插即用”），即任一藍(lán)牙設(shè)備一旦搜尋到另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，馬上就可以建立聯(lián)系，而無(wú)需用戶進(jìn)行任何設(shè)置，因此可以解釋成“即連

10、即用”。藍(lán)牙技術(shù)涉及一系列軟硬件技術(shù)、方法和理論，包括：無(wú)線通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件工程、軟件可靠性理論、協(xié)議的測(cè)試技術(shù)、規(guī)范描述語(yǔ)言、嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（EmbeddedRTOS）、跨平臺(tái)開發(fā)和用戶界面圖形化技術(shù)、軟硬件接口技術(shù)（如RS232，UART，USB等），高集成、低功耗芯片技術(shù)等。,目前，藍(lán)牙技術(shù)主要以滿足FCC（Federal Communications Commission美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)）的要求為目標(biāo)。在其他國(guó)家的應(yīng)用，需要做一些適應(yīng)性調(diào)整，如發(fā)射功率和頻帶。BLUETOOTH1.0規(guī)范已公布的主要技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù)如表151。,表151 BLUETOOTH1.0技術(shù)指標(biāo)和系

11、統(tǒng)參數(shù),15.3 藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn),藍(lán)牙技術(shù)是為了實(shí)現(xiàn)以無(wú)線電波替換移動(dòng)設(shè)備所使用的電纜而產(chǎn)生的。它試圖以相同成本和安全性完成一般電纜的功能，從而使移動(dòng)用戶擺脫電纜束縛，這就決定了藍(lán)牙技術(shù)具備以下技術(shù)特性。,1.成本低 為了能夠替代一般電纜，它必須具備和一般電纜差不多的價(jià)格，這樣才能被廣大普通消費(fèi)者所接受，也才能使這項(xiàng)技術(shù)普及開來(lái)。藍(lán)牙的最終目標(biāo)是集成于單價(jià)為5美元的CMOS芯片。目前，藍(lán)牙芯片價(jià)格降不下來(lái)，既有經(jīng)濟(jì)原因，也有技術(shù)原因。從技術(shù)角度來(lái)看，藍(lán)牙芯片集成了無(wú)線、基帶和鏈路管理層功能，而鏈路管理功能實(shí)際上既可以通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，如果由軟件實(shí)現(xiàn)鏈路管理層功能，那么芯片被簡(jiǎn)化

12、，價(jià)格也將變得合理。,2. 功耗低、體積小 藍(lán)牙技術(shù)本來(lái)目的就是用于互連小型移動(dòng)設(shè)備及其外設(shè)，它的市場(chǎng)目標(biāo)是移動(dòng)筆記本電腦、移動(dòng)電話、小型的PDA以及它們的外設(shè)，因此藍(lán)牙芯片必須具有功耗低、體積小的特點(diǎn)，以便于集成到小型便攜設(shè)備中去。藍(lán)牙產(chǎn)品輸出功率很小(只有1mW)，僅是微波爐使用功率的百萬(wàn)分之一，是移動(dòng)電話的一小部分。 3.近距離通信 藍(lán)牙技術(shù)通信距離為10m，如果需要的話，還可以選用放大器使其擴(kuò)展到100m。這已經(jīng)足夠在辦公室內(nèi)任意擺放外圍設(shè)備，而不用再擔(dān)心電纜長(zhǎng)度是否夠用。,4.安全性 同其它無(wú)線信號(hào)一樣，藍(lán)牙信號(hào)很容易被截取，因此藍(lán)牙協(xié)議提供了認(rèn)證和加密功能，以保證鏈路級(jí)的安全。藍(lán)牙

13、系統(tǒng)認(rèn)證與加密服務(wù)由物理層提供，采用流密碼加密技術(shù)，適合于硬件實(shí)現(xiàn)，密鑰由高層軟件管理。如果用戶有更高級(jí)別的保密要求，可以使用更高級(jí)、更有效的傳輸層和應(yīng)用層安全機(jī)制。認(rèn)證可以有效防止電子欺騙以及不期望的訪問(wèn)，而加密則保護(hù)鏈路隱私。除此之外，跳頻技術(shù)的保密性和藍(lán)牙有限的傳輸范圍也使竊聽變得困難。,然而，在提供鏈路級(jí)認(rèn)證和加密的同時(shí)，也阻礙了一些公共性較強(qiáng)應(yīng)用模型的用戶友好訪問(wèn)，比如服務(wù)發(fā)現(xiàn)和商業(yè)卡虛擬交換等。因此，為了滿足這些不同的安全需求，藍(lán)牙協(xié)議定義了三種安全模式。模式1不提供安全保障，模式2提供業(yè)務(wù)級(jí)安全，模式3則提供鏈路級(jí)安全。,15.4 藍(lán)牙系統(tǒng)組成,藍(lán)牙系統(tǒng)一般由天線單元、鏈路控制（

14、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)牙要求其天線部分體積十分小巧、重量輕，因此，藍(lán)牙天線屬于微帶天線。藍(lán)牙空中接口是建立在天線電平為0dB的基礎(chǔ)上的?？罩薪涌谧裱璅CC有關(guān)電平為0dB的ISM頻段的標(biāo)準(zhǔn)。,2. 鏈路控制（固件）單元 在目前藍(lán)牙產(chǎn)品中，人們使用了3個(gè)IC分別作為連接控制器、基帶處理器以及射頻傳輸接收器，此外還使用了3050個(gè)單獨(dú)調(diào)諧元件?；鶐ф溌房刂破髫?fù)責(zé)處理基帶協(xié)議和其它一些低層常規(guī)協(xié)議。它有3種糾錯(cuò)方案：1/3比例前向糾錯(cuò)（FEC）碼、2/3比例前向糾錯(cuò)碼和數(shù)據(jù)的自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）方案。采用FEC（前向糾錯(cuò)）方案的

15、目的是為了減少數(shù)據(jù)重發(fā)的次數(shù)，降低數(shù)據(jù)傳輸負(fù)載。,但是，要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)差錯(cuò)傳輸，F(xiàn)EC就必然要生成一些不必要的開銷比特而降低數(shù)據(jù)的傳送效率。這是因?yàn)閿?shù)據(jù)包對(duì)于是否使用FEC是彈性定義的。報(bào)頭總有占1/3比例的FEC碼起保護(hù)作用，其中包含了有用的鏈路信息。,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)、鏈路硬件配置和其它一些協(xié)議。LM能夠發(fā)現(xiàn)其它遠(yuǎn)端LM并通過(guò)LMP（鏈路管理協(xié)議）與之通信。LM模塊提供如下服務(wù)：發(fā)送和接收數(shù)據(jù)；請(qǐng)求名稱；鏈路地址查詢；建立連接；鑒權(quán)；鏈路模式協(xié)商和建立；決定幀的類型。此外，還控制設(shè)備的工作狀態(tài)即呼吸（Sniff）、保持（Hold）

16、和休眠（Park）三種模式。將設(shè)備設(shè)為呼吸模式，Master（主機(jī)）只能有規(guī)律地在特定的時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)，,Slave降低了從Pioconet“收聽”消息的速率，“呼吸”間隔可以依應(yīng)用要求做適當(dāng)調(diào)整；將設(shè)備設(shè)為Hold模式，Master可把Slave置為Hold模式，在這種模式下，只有一個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器在工作。Slave也可主動(dòng)要求置為Hold模式。一旦處于Hold模式的單元被激活，則數(shù)據(jù)傳遞也立即重新開始。Hold模式一般被用于連接好幾個(gè)Piconet的情況下或者耗能低的設(shè)備，如溫度傳感器。,在Park模式下，設(shè)備依然與Piconet同步但沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送。工作在Park模式下的設(shè)備放棄了MAC地址，偶

17、爾收聽Master的消息并恢復(fù)同步、檢查廣播消息。連接類型定義了哪種類型的數(shù)據(jù)包能在特別連接中使用。藍(lán)牙基帶技術(shù)支持兩種連接類型：同步定向連接（SCO，Synchronous Connection Oriented）類型，主要用于傳送話音；異步無(wú)連接（ACL，Asynchronous Connectionless）類型，主要用于傳送數(shù)據(jù)包。藍(lán)牙基帶部分在物理層為用戶提供保護(hù)和信息保密機(jī)制。鑒權(quán)基于“請(qǐng)求響應(yīng)”運(yùn)算法則。,鑒權(quán)是藍(lán)牙系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，它允許用戶為個(gè)人的藍(lán)牙設(shè)備建立一個(gè)信任域，比如只允許主人自己的筆記本電腦通過(guò)主人自己的移動(dòng)電話通信。加密被用來(lái)保護(hù)連接的個(gè)人信息。密鑰由程序的高層來(lái)

18、管理。網(wǎng)絡(luò)傳送協(xié)議和應(yīng)用程序可以為用戶提供一個(gè)較強(qiáng)的安全機(jī)制。,4. 軟件（協(xié)議棧）單元 藍(lán)牙的軟件（協(xié)議棧）單元是一個(gè)獨(dú)立的操作系統(tǒng)，不與任何操作系統(tǒng)捆綁。它必須符合已經(jīng)制定好的藍(lán)牙規(guī)范。藍(lán)牙規(guī)范是為個(gè)人區(qū)域內(nèi)的無(wú)線通信而制定的協(xié)議，它包括兩部分：第一部分為核心（Core）部分，用以規(guī)定諸如射頻、基帶、連接管理、業(yè)務(wù)搜尋（servicediscovery）、傳輸層以及與不同通信協(xié)議間的互用、互操作性等組件；,第二部分為協(xié)議子集（Profile）部分，用以規(guī)定不同藍(lán)牙應(yīng)用（也稱使用模式）所需的協(xié)議和過(guò)程。 藍(lán)牙規(guī)范的協(xié)議棧仍采用分層結(jié)構(gòu)，分別完成數(shù)據(jù)流的過(guò)濾和傳輸、跳頻和數(shù)據(jù)幀傳輸、連接的建立

19、和釋放、鏈路的控制、數(shù)據(jù)的拆裝、業(yè)務(wù)質(zhì)量（QoS）、協(xié)議的復(fù)用和分用等功能。在設(shè)計(jì)協(xié)議棧，特別是高層協(xié)議時(shí)的原則就是最大限度地重用現(xiàn)存的協(xié)議，而且其高層應(yīng)用協(xié)議（協(xié)議棧的垂直層）都使用公共的數(shù)據(jù)鏈路和物理層。,藍(lán)牙協(xié)議可以分為4層，即核心協(xié)議層、電纜替代協(xié)議層、電話控制協(xié)議層和采納的其它協(xié)議層。在藍(lán)牙協(xié)議棧中，還有一個(gè)主機(jī)控制接口（HCI）和音頻（Audio）接口。HCI是到基帶控制器、鏈路管理器以及訪問(wèn)硬件狀態(tài)和控制寄存器的命令接口。利用音頻接口，可以在一個(gè)或多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間傳遞音頻數(shù)據(jù)，該接口與基帶直接相連。,通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)可以把各種便攜式計(jì)算機(jī)設(shè)備與蜂窩移動(dòng)電話用無(wú)線鏈路連接起來(lái)，使計(jì)算機(jī)

20、與通信密切結(jié)合，從而使人們能夠隨時(shí)隨地進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的交換與傳輸。因此藍(lán)牙技術(shù)雖然出現(xiàn)不久，但已受到許多行業(yè)的關(guān)注。據(jù)國(guó)際開發(fā)中心（IDC）預(yù)測(cè)，到2004年，藍(lán)牙在美國(guó)將被嵌入到102萬(wàn)臺(tái)設(shè)備內(nèi)，在全世界將被嵌入到449萬(wàn)臺(tái)設(shè)備內(nèi)；到2006年內(nèi)，其市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到7億美元。一個(gè)全新的無(wú)線通信時(shí)代已經(jīng)開始。,藍(lán)牙技術(shù)在電信業(yè)、計(jì)算機(jī)業(yè)、家電業(yè)有著極其廣闊和誘人的應(yīng)用前景，它也將對(duì)未來(lái)的無(wú)線移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。藍(lán)牙技術(shù)會(huì)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但是，它仍然有大量的應(yīng)用技術(shù)細(xì)節(jié)問(wèn)題需要解決，仍然是一項(xiàng)發(fā)展中的技術(shù)。例如，為了防止語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信息誤傳或被截收，用戶必須事先為自己應(yīng)用的各種設(shè)備設(shè)

21、定某個(gè)共同的頻率，即不同的用戶有不同的頻率，這樣才能保證無(wú)線連接時(shí)不發(fā)生誤傳或被濫用。,藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)還無(wú)法解決硬件兼容性，并且影響到運(yùn)行在藍(lán)牙技術(shù)之上的軟件。另外，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)本身能否解決好安全問(wèn)題，也是藍(lán)牙能否獲得成功的關(guān)鍵因素。,15.5 藍(lán)牙技術(shù)與無(wú)線局域網(wǎng),IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)主要用于辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無(wú)線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)接入業(yè)務(wù)，其最高速率為2Mb/s。為了滿足人們對(duì)傳輸距離和傳輸速率的要求，IEEE小組又推出了IEEE802.11a和IEEE802.11b兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。三者之間的主要技術(shù)差別在于MAC子層和物理層。,從形式上看，藍(lán)牙和采用IEEE802.11的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)（WL

22、AN）很相似，它們的共同之處在于： (1)工作在2.4GHz頻段上； (2)支持移動(dòng)聯(lián)網(wǎng)，用戶可以靈活地移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的位置，保持持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)連接； (3)不需要使用物理線路，安裝非常簡(jiǎn)便； (4)因?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)所使用的高頻率無(wú)線電波可以穿透墻壁或玻璃窗，所以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以在有效范圍內(nèi)任意放置；,(5)多層安全防護(hù)措施可以充分確保用戶隱私； (6)改動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或布局時(shí)，不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新設(shè)置。 但它們之間是有區(qū)別的。主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 首先藍(lán)牙的覆蓋范圍小，性能相對(duì)較低，通過(guò)應(yīng)用通信協(xié)定與其它設(shè)備相連；無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)的傳輸速率最高為11Mb/s，范圍為50m，可涵蓋整層樓

23、和整個(gè)辦公室，它通過(guò)一個(gè)底層的傳輸協(xié)定來(lái)連接。,其次，藍(lán)牙通信模塊與802.11相比，耗電低，成本便宜，通信時(shí)的操作也簡(jiǎn)單。由配有藍(lán)牙的設(shè)備搜索出位于半徑10m內(nèi)的另外一臺(tái)配備藍(lán)牙的設(shè)備，雙方認(rèn)證后就可通信。1臺(tái)配備藍(lán)牙的設(shè)備可與7臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備同時(shí)進(jìn)行通信。與無(wú)線LAN不同，對(duì)方可為手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等多種設(shè)備。藍(lán)牙技術(shù)也為已有的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和外設(shè)提供通用接口以組建一個(gè)遠(yuǎn)離固定網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人特別連接設(shè)備群。,藍(lán)牙設(shè)備使用ISM頻段實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)和語(yǔ)音傳輸，意味著在辦公室、家庭和旅途中，無(wú)需布設(shè)專用線纜和連接器，通過(guò)藍(lán)牙遙控裝置可以形成一點(diǎn)到多點(diǎn)的連接，即在該裝置周圍組成一個(gè)“微網(wǎng)”，網(wǎng)內(nèi)任何藍(lán)牙設(shè)備都可與該裝

24、置互通信號(hào)，而且無(wú)需復(fù)雜的軟件支持。 藍(lán)牙技術(shù)有一整套協(xié)議，可以應(yīng)用于更多場(chǎng)合。藍(lán)牙跳頻更快，因而更穩(wěn)定，同時(shí)還具有功耗更低和更靈活等特點(diǎn)。但802.11只規(guī)定了開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSIRM）的物理層和MAC層，提供比藍(lán)牙更高的傳輸速率且WLAN只支持?jǐn)?shù)據(jù)通信。,此外，WIAN研發(fā)與生產(chǎn)成本的降低速度比較快，以802.11技術(shù)為規(guī)格的相關(guān)產(chǎn)品，幾乎每年都以30的速度降低成本。而藍(lán)牙SIG預(yù)測(cè)到2005年左右，藍(lán)牙芯片可以降低到5美元，但相比較而言，目前IEEE802.11更具競(jìng)爭(zhēng)力。,在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，藍(lán)牙協(xié)會(huì)于1999年7月推出Bluetooth1.0標(biāo)準(zhǔn)，其規(guī)范完全開放。藍(lán)牙IEEE8

25、02.15是一項(xiàng)最新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于IEEE802.11來(lái)說(shuō)，它的出現(xiàn)不是為了競(jìng)爭(zhēng)而是相互補(bǔ)充。藍(lán)牙比IEEE802.11更具移動(dòng)性，而且成本低、體積小，可用于更多的設(shè)備，如IEEE802.11限制在辦公室和校園內(nèi)，藍(lán)牙能把一個(gè)設(shè)備連接到LAN和WAN，甚至支持全球漫游。但是藍(lán)牙被設(shè)計(jì)成低功耗、短距離、低帶寬的應(yīng)用，嚴(yán)格來(lái)講不算是真正的局域網(wǎng)技術(shù)。,總的來(lái)講，IEEE802.11比較適合于辦公室中的企業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，而藍(lán)牙技術(shù)則可以應(yīng)用于任何可以用無(wú)線方式替代線纜的場(chǎng)合。目前這些技術(shù)還處于并存狀態(tài)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，隨著產(chǎn)品與市場(chǎng)的不斷發(fā)展，它們將走向融合。,15.6 藍(lán)牙技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式,藍(lán)牙技術(shù)的具體實(shí)施依賴

26、于應(yīng)用軟件，藍(lán)牙存儲(chǔ)棧、硬件/固件以及天線四個(gè)主要部分。藍(lán)牙技術(shù)獨(dú)立于不同的操作系統(tǒng)和通信協(xié)議之外，還可以移植到許多應(yīng)用領(lǐng)域，因而應(yīng)用場(chǎng)合很普遍。藍(lán)牙力求與不同的操作系統(tǒng)和通信協(xié)議有良好的接口，從而保證一定的兼容性。藍(lán)牙技術(shù)適用于任何數(shù)據(jù)、圖像、聲音等短距離通信場(chǎng)合。,目前主要有：替換蜂窩電話和遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)之間的通信時(shí)所用的有線電纜；提供新的多功能耳機(jī)，從而在PC、蜂窩電話、隨身聽中共用；筆記本電腦、PDA、蜂窩電話之間的名片數(shù)據(jù)交換。 藍(lán)牙協(xié)議可以固化為一個(gè)芯片，安置于各種各樣的智能端中。目前，全球已有多家企業(yè)推出了藍(lán)牙芯片、藍(lán)牙平臺(tái)、應(yīng)用程序、測(cè)試設(shè)備等產(chǎn)品。,15.7 藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用,如前所

27、述，藍(lán)牙技術(shù)的初衷是無(wú)線互連小型移動(dòng)設(shè)備及其外設(shè)，使它們之間的連接變得簡(jiǎn)單、容易。它的市場(chǎng)目標(biāo)是移動(dòng)筆記本電腦、移動(dòng)電話、小型的PDA及其外設(shè)。,因此，藍(lán)牙最普通的應(yīng)用是替代PC機(jī)與打印機(jī)、鼠標(biāo)、掃描儀、投影儀等外設(shè)的連接電纜，以及無(wú)線互連PDA、移動(dòng)電話以及PC機(jī)等。尤其是筆記本電腦與數(shù)字移動(dòng)電話利用藍(lán)牙技術(shù)的互相連接，大大擴(kuò)展了其各自的應(yīng)用領(lǐng)域。,更令人意想不到的是，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品，甚至家電產(chǎn)品也集成了藍(lán)牙技術(shù)，新的應(yīng)用潛力也在不斷地被開發(fā)出來(lái)，可以預(yù)見，藍(lán)牙將會(huì)給人們帶來(lái)新的自由和生活。 藍(lán)牙特殊利益集團(tuán)（SIG）規(guī)范了藍(lán)牙的各種應(yīng)用模式，每一種應(yīng)用模式對(duì)應(yīng)一個(gè)“Profile”，規(guī)

28、范了相應(yīng)模式功能和使用的協(xié)議。不同廠商產(chǎn)品只要遵循同樣的“Profile”，相互之間就能夠互通。下面根據(jù)藍(lán)牙SIG的規(guī)范，介紹其主要應(yīng)用模式。,1.對(duì)講機(jī) 未來(lái)采用藍(lán)牙技術(shù)的移動(dòng)電話將是“三合一”，即集移動(dòng)電話、無(wú)繩電話、對(duì)講機(jī)三種功能于一身。兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間在近距離內(nèi)可以建立直接語(yǔ)音通路，比如兩個(gè)蜂窩電話用戶之間，通過(guò)藍(lán)牙連接可以直接進(jìn)行對(duì)話，這樣移動(dòng)電話就可以當(dāng)對(duì)講機(jī)用。,2.無(wú)繩電話 內(nèi)置藍(lán)牙芯片的移動(dòng)電話，在室內(nèi)可以用做無(wú)繩電話，通過(guò)無(wú)繩電話基站接入PSTN進(jìn)行語(yǔ)音傳輸，從而不必支付昂貴的移動(dòng)通話費(fèi)用，當(dāng)然在室外或途中仍作為移動(dòng)電話使用。 這種應(yīng)用模式定義了兩種設(shè)備角色：網(wǎng)關(guān)和終端。網(wǎng)

29、關(guān)作為外部網(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)，處理所有接入此網(wǎng)絡(luò)的通信。對(duì)于外部呼叫，網(wǎng)關(guān)是處理所有到達(dá)或來(lái)自于外部網(wǎng)絡(luò)的呼叫建立請(qǐng)求中心。充當(dāng)網(wǎng)關(guān)角色的可以是PSTN或ISDN家庭基站、GSM基站、衛(wèi)星基站或H.323基站。,網(wǎng)關(guān)可以分為兩類：一類可以同時(shí)支持多個(gè)活動(dòng)終端，而另一類僅同時(shí)支持單個(gè)活動(dòng)終端。終端可以是無(wú)繩電話、蜂窩電話或者多媒體PC機(jī)。在此種應(yīng)用模式下，面向連接的和面向非連接的信道都要用到，其中面向無(wú)連接信道主要用于網(wǎng)關(guān)向終端發(fā)送廣播信息，只有網(wǎng)關(guān)才能使用面向無(wú)連接信道發(fā)送信息。,3.頭戴式耳機(jī) 采用藍(lán)牙技術(shù)的頭戴式耳機(jī)作為移動(dòng)電話、個(gè)人計(jì)算機(jī)等的語(yǔ)音輸入、輸出接口，能夠在保持私人通話的同時(shí)，使用戶擺

30、脫電纜束縛而有更大活動(dòng)自由。這種頭戴式耳機(jī)必須能夠發(fā)送AT命令并能夠接收相應(yīng)編碼信號(hào)，使用戶不用手動(dòng)就能完成摘、掛機(jī)等操作。,4.撥號(hào)網(wǎng)絡(luò) 采用藍(lán)牙技術(shù)的移動(dòng)電話、Modem等設(shè)備，能夠用做“Internet網(wǎng)橋”。例如，這種移動(dòng)電話可作為無(wú)線Modem供計(jì)算機(jī)訪問(wèn)撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器使用，或者計(jì)算機(jī)通過(guò)這種移動(dòng)電話或Modem接收數(shù)據(jù)。此時(shí)，移動(dòng)電話與Modem充當(dāng)網(wǎng)關(guān)角色，提供到公共網(wǎng)絡(luò)的接入，而臺(tái)式計(jì)算機(jī)或筆記本電腦則作為數(shù)據(jù)終端，使用網(wǎng)關(guān)所提供的服務(wù)。,5.傳真 采用藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)的移動(dòng)電話或Modem，可以用做計(jì)算機(jī)傳真Modem，以發(fā)送和接收傳真信息，此時(shí)它們被稱為“廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)接人點(diǎn)”。與

31、撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式相同，通常移動(dòng)電話或Modem作為網(wǎng)關(guān)，筆記本電腦或臺(tái)式機(jī)作為數(shù)據(jù)終端，網(wǎng)關(guān)提供傳真服務(wù)，數(shù)據(jù)終端使用這種服務(wù)，兩者之間沒(méi)有固定的主從關(guān)系，但一般建立鏈路都由數(shù)據(jù)終端發(fā)起。,當(dāng)數(shù)據(jù)終端需要使用某個(gè)網(wǎng)關(guān)提供的服務(wù)但又不知道此網(wǎng)關(guān)地址時(shí)，需要通過(guò)服務(wù)發(fā)現(xiàn)過(guò)程獲得該網(wǎng)關(guān)地址。 同樣，網(wǎng)關(guān)與數(shù)據(jù)終端之間通過(guò)虛擬串口傳輸用戶數(shù)據(jù)、控制信號(hào)和AT命令。傳真呼叫清除之后，信道和物理鏈路也被釋放。,6.局域網(wǎng)接入 在這種應(yīng)用模式下，多個(gè)數(shù)據(jù)終端使用同一個(gè)局域網(wǎng)接人點(diǎn)（LAP），以無(wú)線接入方式訪問(wèn)局域網(wǎng)，一旦連接成功，數(shù)據(jù)終端將能夠訪問(wèn)局域網(wǎng)所提供的一切服務(wù)，就好像是通過(guò)撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)連接到該局域網(wǎng)一

32、樣。兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間也可以直接通信，類似于用一根電纜把兩個(gè)PC機(jī)連接起來(lái)。,7.文件傳輸 藍(lán)牙設(shè)備之間可以傳送數(shù)據(jù)對(duì)象，這些設(shè)備可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、智能電話或者是PDA，數(shù)據(jù)對(duì)象可以是各種文件，比如Excel文件、PowerPoint文件、聲音文件、圖像文件等。用戶可以瀏覽遠(yuǎn)端設(shè)備上文件夾內(nèi)容，可以新建或刪除文件夾。整個(gè)文件夾、目錄或流媒體格式都可以在設(shè)備間傳送。,這種應(yīng)用模式定義了兩種設(shè)備角色，即客戶與服務(wù)器?？蛻艨梢詮姆?wù)器下載或向服務(wù)器上傳文件，服務(wù)器是使用OBEX文件夾列表格式的遠(yuǎn)端藍(lán)牙設(shè)備，它支持目標(biāo)交換服務(wù)以及文件夾瀏覽功能。在服務(wù)器端，可以設(shè)置客戶有無(wú)修改、創(chuàng)建文件夾文件的權(quán)限。,

33、8.目標(biāo)上傳 使用目標(biāo)上傳功能的設(shè)備主要是筆記本電腦、PDA和移動(dòng)電話。一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可以將目標(biāo)上傳至另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備收件箱，其中“目標(biāo)”可以是商業(yè)卡或者是某種委任（Appointment）等，同樣，一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備也可以從另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備下載商業(yè)卡。兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間可以相互交換商業(yè)卡，此時(shí)往往先進(jìn)行上傳再進(jìn)行下載。 這種應(yīng)用模式定義了兩種設(shè)備角色：上傳服務(wù)器和上傳客戶。上傳服務(wù)器提供目標(biāo)交換服務(wù)，上傳客戶向上傳服務(wù)器上傳，或從上傳服務(wù)器下載目標(biāo)。,9.數(shù)據(jù)同步 藍(lán)牙設(shè)備非常巧妙的一種功能是發(fā)送信息到關(guān)掉的或者工作在休眠模式下的另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備。比如，當(dāng)蜂窩電話接收到一條消息時(shí)，它可以把這條消息發(fā)送到筆記

34、本電腦，即使后者被放在包中且沒(méi)有開機(jī)。當(dāng)然，藍(lán)牙技術(shù)可以進(jìn)行不同設(shè)備間數(shù)據(jù)同步，以保證用戶在任何時(shí)間、選擇任何設(shè)備都能得到最新的信息。,與前面一樣，使用此功能的設(shè)備也主要是筆記本電腦、PDA和移動(dòng)電話。使用藍(lán)牙技術(shù)，不同設(shè)備之間可以保持(PIM，Personal In formation Management）信息同步。這些信息通常包括電話本、日歷、消息以及備忘錄等，它們使用共同的協(xié)議和格式進(jìn)行傳送。此外，當(dāng)移動(dòng)電話或者PDA靠近筆記本電腦時(shí)，將自動(dòng)與筆記本電腦進(jìn)行同步。,以上為藍(lán)牙技術(shù)的幾種主要應(yīng)用模式，隨著越來(lái)越多的制造商接受藍(lán)牙技術(shù)并生產(chǎn)出越來(lái)越多的支持藍(lán)牙的產(chǎn)品，新的、無(wú)法預(yù)料的藍(lán)牙應(yīng)

35、用方式將會(huì)涌現(xiàn)出來(lái)。試想一些日常生活例子：當(dāng)你進(jìn)入公共汽車的時(shí)候，你的移動(dòng)電話將自動(dòng)地為你付車費(fèi)；或者你可以自動(dòng)接收有關(guān)你孩子放學(xué)后平安到家的文字信息；當(dāng)你在候機(jī)室無(wú)聊等待之時(shí)，你可以通過(guò)移動(dòng)電話得到一些免費(fèi)的能夠給自己增添少許樂(lè)趣的服務(wù)；,在飛機(jī)上你還可以跟朋友一起玩電子游戲，或者在自己的筆記本上寫Email，下飛機(jī)后馬上開啟移動(dòng)電話，Email將會(huì)自動(dòng)地被發(fā)出去；你甚至可以用移動(dòng)電話來(lái)控制汽車車門開關(guān)以及報(bào)警設(shè)施，或者當(dāng)你開車的時(shí)候可以不用動(dòng)手操作就可以接聽電話。 總之，藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用被認(rèn)為非常廣泛而且極具潛力。它可以應(yīng)用于無(wú)線設(shè)備（如PDA、手機(jī)、智能電話、無(wú)繩電話）、圖像處理設(shè)備（照相

36、機(jī)、打印機(jī)、掃描儀）、安全產(chǎn)品（智能卡、身份識(shí)別、票據(jù)管理、安全檢查）、,消費(fèi)娛樂(lè)（耳機(jī)、MP3、游戲）汽車產(chǎn)品（GPS、ABS、動(dòng)力系統(tǒng)、安全氣袋）、家用電器（電視機(jī)、電冰箱、電烤箱、微波爐、音響、錄像機(jī)）、醫(yī)療健身、建筑、玩具等領(lǐng)域。 與其它技術(shù)一起（比如WAP等）藍(lán)牙將會(huì)給人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)深遠(yuǎn)的影響，可以說(shuō)藍(lán)牙技術(shù)是推動(dòng)移動(dòng)信息時(shí)代到來(lái)的關(guān)鍵技術(shù)之一。,15.8 藍(lán)牙產(chǎn)品的現(xiàn)狀及所面臨的問(wèn)題,15.8.1 藍(lán)牙產(chǎn)品現(xiàn)狀 藍(lán)牙技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用到手機(jī)、通用串行總線架構(gòu)（USB）、打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、設(shè)備訪問(wèn)終端和其它許多產(chǎn)品中，向?qū)嵱没~出了堅(jiān)實(shí)的步伐。,掌上電腦和一些電子設(shè)備制造商，包括Co

37、mpaq Computer，IBM，Palm，Sony和Toshiba，都用藍(lán)牙技術(shù)開發(fā)了自己的產(chǎn)品。Toshiba率先推出用于筆記本電腦的藍(lán)牙PC卡、內(nèi)置藍(lán)牙通信模塊的個(gè)人電腦PC卡、以藍(lán)牙方式無(wú)線上網(wǎng)的調(diào)制解調(diào)器、支持藍(lán)牙的小型存儲(chǔ)器“藍(lán)牙微型服務(wù)器”、無(wú)線耳機(jī)及液晶電視、數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品。IBM率先在美國(guó)推出IBM藍(lán)牙PC卡，在IBMT hinkPad之間實(shí)現(xiàn)了短距離無(wú)線連接。,Sony率先制造了藍(lán)牙數(shù)碼攝像機(jī)，該產(chǎn)品擁有電子郵件客戶端，自帶的藍(lán)牙移動(dòng)電話可通過(guò)電子郵件發(fā)送數(shù)字照片和電影。Philips首次實(shí)現(xiàn)了Audio Distribution Profile，該組件將使視頻和音頻組件

38、的無(wú)線連接成為現(xiàn)實(shí)。澳大利亞的Perth和London的Norwood Systems，開發(fā)了一種基于軟件的專用自動(dòng)交換分機(jī)（PABX）系統(tǒng)。它使用藍(lán)牙手機(jī)，個(gè)人數(shù)字助理（PDA）和基站。該軟件遵照藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，允許辦公人員在一個(gè)辦公環(huán)境內(nèi)自由移動(dòng)，它能用IP傳播聲音，,允許通過(guò)WAN連接的辦公室之間自由通話。另外，Los Angelesbased Strix Systems開發(fā)了一種新的移動(dòng)技術(shù)，他們將藍(lán)牙應(yīng)用到訪問(wèn)終端上。Strix的技術(shù)具有更高的信息吞吐能力，允許在每個(gè)訪問(wèn)終端上安裝三臺(tái)或更多的藍(lán)牙設(shè)備。它為藍(lán)牙技術(shù)提供了辦公室內(nèi)的數(shù)據(jù)漫游能力。,對(duì)獨(dú)立開發(fā)者來(lái)說(shuō)，開發(fā)藍(lán)牙產(chǎn)品、軟件的成

39、本和復(fù)雜度隨藍(lán)牙開發(fā)工具出現(xiàn)已大大降低。澳大利亞的HCVWirelessof Toowong生產(chǎn)一種基于Linux的藍(lán)牙軟件開發(fā)工具包。這簡(jiǎn)化并加速了內(nèi)置藍(lán)牙設(shè)備的開發(fā)過(guò)程，如開發(fā)工控設(shè)備，家用設(shè)備控制器，藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)的過(guò)程。該工具包包括一個(gè)軟件開發(fā)工具套件（SDK），已注冊(cè)的藍(lán)牙堆棧，內(nèi)置Web，F(xiàn)TP和Telnet服務(wù)器，板上還帶有以太口，WLAN，USB，串口和液晶顯示器接口。,15.8.2 藍(lán)牙技術(shù)面臨的問(wèn)題 目前藍(lán)牙的應(yīng)用還不夠廣泛和普及，價(jià)格是一方面，缺乏同一標(biāo)準(zhǔn)也延緩了這種技術(shù)的應(yīng)用。除技術(shù)因素外，還有多方面原因。 在技術(shù)方面：使用藍(lán)牙技術(shù)的產(chǎn)品，由于歷史和技術(shù)的原因，各自采用的CPU、操作系統(tǒng)、通信協(xié)議可能差別很大。協(xié)議在基于某一特定的操作系統(tǒng)（如Window