蓝牙技术及其应用研究

徐 晨

摘要:蓝牙技术是指一种低成本、高可靠性的短距离通用无线通信接口技术及其配套软件的公开标准。它将通信和计算机技术进一步整合,在有限范围内使不同厂家生产的各种信息设备通过无线接口实现信息共享和互操作,蓝牙技术有着广阔的发展和应用前景。本文简要介绍了蓝牙技术及应用。

关键词:蓝牙技术 计算机 通信设备

随着计算机和通信设备技术的发展,便携的数字处理设备已经成为人们日常生活和办公的必需品,这些设备包括笔记本电脑、个人数字助理(PDA)、外围设备、移动电话机、寻呼机和客户电子产品等。它们都具有了较强的处理能力和较大的存储空间,从而形成了一个个人操作空间(P05)。这些设备之间的信息交换还大都依赖于电缆的连接,同时还要在被连接的设备中安装支持专门一协议的软件,在众多的个人设备间传输信息,可能需要携带与设备一样多的连线。然而,这也未必能够确保所有设备的互连。设备之间的信息不能共享或互连所带来的困难大大地限制了设备的实用性。虽然无线局域网(WLAN)和红外数据传输在特定的条件下能够替代电缆,但是在使用上具有很大的局限性。蓝牙就是为了满足人们在个人操作空间的无线互联而设计的,它使用跳频技术使处于个人操作空间的设备形成一个无线个人区域网络,真正实现设备之间可移动的、自动的互联。蓝牙现在己经发展成为个人区域网络或短距离无线网络的标准。

一、蓝牙(Bluetooth)技术及其特点

1.概念:蓝牙(Bluetooth)技术,实际上是一种短距离无线通信技术。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,也能够成功地简化这些设备与Internet的通信,使这些现代通信设备与因特网的数据传输变得更加迅速高效。

2.特点:(1)可同时发送语音和数据。蓝牙技术定义了电路交换与包交换的特点,数据信号采用包交换技术,而语音采用电路交换技术。(2)使用全世界通用的频段。蓝牙标准定的工作频率范围为2. 402~2. 480GHz,使用这频段,无需向专门管理机构申请频率使用权,这利于通信产品方便快速地普及。但为了避免与频段上的其它通信系统相互干扰,蓝牙技术采频率跳跃( frequency hopping)技术来消除干扰和低电波衰减。(3)应用于各种电子设备,具有低功率、低本与低辐射的特点。(4)蓝牙模块的硬件构造。蓝牙模块的硬设计是将所有的芯片与电阻、电容等组件制造一片电路板上,成为一片独立的蓝牙模块。(5)蓝牙模块与主机的连接。

二、蓝牙系统的组成

蓝牙技术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。蓝牙技术的天线部分体积十分小巧、重量轻,属于微带天线。蓝牙空中接口建立在0dbm(1mW)的基础上,最大可达20dbm(100mW),遵循FCC(美国联邦通信委员会)有关电平为0dbm的ISM频段地标准。

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个集成器件: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。

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、链路硬件配置和其他一些协议。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.件(协议栈)单元。蓝牙技术的规范接口可以直接集成到笔记本电脑或者通过PC卡或USB接口连接,或者直接集成到蜂窝电话中或通过附加设备连接。蓝牙技术系统中的软件(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,适用于集中不同商用操作系统的蓝牙技术规范正在完善中。

三、蓝牙技术的应用举例

1. 蓝牙笔记本电脑。作为蓝牙技术的倡导者,IBM推出应用蓝牙技术的全新ThinkPad笔记本电脑,能方便地连接到无线调制解调器、照相机和其他设备上。新款ThinkPad支持IEEE802.11规格的网卡,所以只要给笔记本插上这种规格的网卡就可以进行无线网络通信。通过蓝牙技术,笔记本电脑将不再需要无线调制解调器或是单独的无线ISP账号,而是将来自笔记本电脑的数据通过无线电设备发送到蜂窝电话,然而再由蜂窝电话进行传输。这里提到的蜂窝电话(Cellular)是为了能容纳大量的用户,可以把一个地理区域划分成许多小区。我们不是采用单个大功率的发射器,而是每一个小区由一个小功率的基站(base station)来提供服务。由于这些基站能够影响的范围比较有限,因此在相邻的小区使用不同的频率,在相距较远的小区就采用相同的频率。这样既有效地避免了频率冲突,又可让同一频率多次使用,节省了频率资源。

2.蓝牙技术应用于MP3、数码相机。蓝牙技术应用在MP3上,使原来的耳机变成蓝牙无线耳机,带上无线耳机便可在家中自由走动做事,即使身离耳机有一段距离,只要机器在播放,蓝牙无线耳机就能收到音乐,使得因“线”带来的各种不便迎刃而解.应用蓝牙技术还可以使多台MP3播放器之间互相传递音乐,不需要任何连线.具有蓝牙技术的数码相机在拍摄完成后,将图片传至蓝牙手机,再直接传送到世界任何一个角落。

3.蓝牙技术应用于武器装备。使用蓝牙技术可使各种武器装备之间不用传统的相互连接方式就能直接沟通信息,非常方便地实现快速、灵活、安全、低代价、低功耗的数据和话音通信.便于射手之间、各武器之间、各作战部队之间的信息流通和相互操作.例如,配备蓝牙通信设备的数字侦察兵,通过无线网络,使各种文字、图像信息都能实时传输到指挥中心,指挥中心将作战命令迅速下达给部队,可大大提高军队的作战能力。

蓝牙技术的应用基础需要一个高度发达的通信网络,我国的通信格局已有电话网、数据网、移动网、图像网、多媒体网。国家骨干网已发展成天、地一体化,有线、无线融合的统一网络。蓝牙技术发展的基础是家庭计算机、移动电话、固定电话以及家用电器的广泛使用。我国目前有12亿人口、约2000万台计算机、1000多万网民、5000万移动电话用户、2亿多固定电话用户。从这些数据可以看出我国家庭网络市场将是巨大的,我国的家庭网络依托国家骨干通信网将会得到更大的发展。传统的有线电话发展到5000万个,经历了70年的时间,模拟蜂窝电话用了14年, GSM用7年,而蓝牙达到这个数量只需要2年时间。带有蓝牙技术的移动电话、PC机均已出现。2005年蓝牙设备年产量将超过10亿个。蓝牙技术的微型化、低成本,将为它在家庭娱乐和办公室、电子商务、工业控制等场合开辟广阔的应用前景。

参考文献:

[1](美)Brent A Miller,Chatschik Bisdikian.蓝牙核心技术[M].北京:机械工业出版社,2001.

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[5]徐艳.蓝牙技术安全性分析与安全策略[J].华北科技学院学报,2005,2(4).