浅析无线蓝牙技术的网络结构模式

刘宏涛

摘要：通过对蓝牙技术的网络结构模式的分析得到其具体的工作状态，并为将来的改进提供基础。

关键词：网络控制 网络管理 主、从节点 时钟

蓝牙技术作为电子数码设备无线互联的低廉和可靠的技术实现方式，可以作为现有所有移动设备中的短距离的无线数据收发机。蓝牙技术从最开始的研发到完善经历了较长的过程，优化和扩大了各个应用领域，进一步提升了无线通信的实用性、可靠性和安全性。较之于其他的无线通信方式，蓝牙技术有自己独特的连接模式。利用开放式代码和快速地寻址方式使其在通信领域得到快速发展。现就蓝牙技术的网络连接结构简要地分析。蓝牙微微网是一种个人无线区域网，蓝牙数据又以分组的形式出现，它必须具有无线区域网的一般特征。主要有以下三个方面体现：信道多址传输技术、多层协议及其接口的使用；路由算法。蓝牙微微网中的智能控制行为表现为对网络的控制和管理两个方面。

1 网络管理

网络管理主要有两个方面的内容：一是对运行设备的管理；二是对运行的管理，运行管理中的重点是对链路的管理。

1.1 网络管理的基本内容 无线局域网按结构划分基本型和专用型。基本型是节点之间彼此平等地进行通信的一种网络，它们之间的连接十分简单明了，不会组成复杂的主干网。专用型网络结构复杂，它在基本型结构的基础上增加了多个功能。

1.2 从局域网到主干网 从WLAN主干网的网络话务方向称为上行链路。上行链路内移动节点的传输需要多址协议支撑。多址协议的描述物理信道具有的动态性能上。由于信道传送的多径衰落性质，使得信道特征不可预测，能在极短的距离上产生变化。显然，衰落信道通信有不可靠性，往往存在不公平接入。实验结果表明，这种信道会因1ft的移动或10-20ms时间内合接收信号的强度发生很大的变化。网络管理还需要研究网络拓扑结构发生变化时的应对措施。对于固定节点，无线网络的拓扑结构发生变化的起点是移动的。

2 网络控制

WLAN的复杂多变结构决定了对它的控制需要分步来进行。首先，一个网络在使用前必须进行初始化处理，初始化的主要内容是它具有可使用、可驾驭的性能，否则网络会失控，就丧失了存在的意义。初始化的主要内容是确定网内各节点之间是否建立了正常的连接，是否存在着能够传输分组的信息通道。有两种方法可以用来进行初始化：一是每个节点激活后周期性广播“分组无线网络组织分组（PROP）。节点广播的目的是告之网络内其他节点：有本节点存在于网内。凡是听到PROP的其他节点，能够将它置于自己的邻居节点为表中。这样一来，每个节点都能建立一张网络内已经被激活的邻居节点表，与此同时，到达其他任一节点的最佳路由也计算出来，这就为一个节点与任一节点之间的通信创造了条件。

网络初始化的另一种方法是周期性地采用自组织法。所谓自组织是网内所有节点同步动作，被授予一个或几个时隙，在这个或这些固定的时隙内，每个节点都广播自身的状态或相关信息，为了不发生拥挤和混乱，事先固定各节点的广播顺序。

对网络连接性进行测定，在满足已能使用的条件下才宣告初始化的结束。测定可以通过直接或间接的方法进行。直接测量的方法是测量信号幅度、信噪比、误比特率等多项指标，看其是否达到设计要求。间接测量测定接收端正确接收分组的比例，达到足够高的比例后才能结束初始化，让网络转入工作状态。

网络控制的难点是流量控制。网络中心节点发送分组数据是随机的，谁也不能事先断定移动用户在什么时候往哪个节点发送信息。大批量的信息流必将形成网络堵塞。经过分析与考察，网络堵塞与以下的因素有关：随机多址协议执行过程中具有不稳定性；移动节点发送信息具有随机性；分组无线网络拓扑结构具有动态变化性。

3 蓝牙节点的时钟

蓝牙信道位于蓝牙微微网内，蓝牙信道的基本特征是由微微网的主节点来确定的。除此之外，主节点通过轮询方式控制信道通信。在这里，所谓主节点被定义成能向一个或多个从节点提出并实施连接的蓝牙单元。主节点的性质并非一成不变，也就是说，主节点和从节点在已建立的微微网中完全可以互换，网络内的每一个单元都有资格成为主节点，这是因为在微微网中，每个蓝牙单元的权重都完全相同。

蓝牙数据的发送不能杂乱无章地进行，无论是发送蓝牙数据的主节点，还是接收蓝牙数据的从节点，都需要统一的时钟信号来指挥。每一个蓝牙节点都有一个内部系统时钟，时钟的功能正是经发送/接收定时并跳频。由此可知，只要蓝牙运行，蓝牙时钟就永远不会关闭。每个节点都有各自的时钟，不同节点之间就需要同步。蓝牙节点自身的时钟叫本地时钟，其他节点的时钟可能与本地时钟不同，但由于时钟转动的快慢是相同的，因此要想同步只需要给本地时钟加一个补偿值。

主、从节点的时钟有不同的用途：主节点上的蓝牙时钟能够确定微微网信道的定时和跳频。从节点虽然也有自己的时钟，但却需要从通信链路上接收主节点的时钟，并在自己的本地时钟上增加一个补偿值以便与主节点时钟同步。该补偿值需要的规律地更新，因为时钟不能受到控制。

因此在蓝牙技术的网络模式中，管理与控制始终处于工作状态，并保持整个无线通信的顺畅。

参考文献：

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[2]郭磊.蓝牙如何继续发展[J].通讯世界，2003，5.

[3]张俊.蓝牙技术及其安全机制研究[J].电脑知识与技术，2008，9.