近代无线通信技术

智晓欢

【摘 要】越来越多数字电子产品借着新科技提升本身的性能和实力。以目前发展的趋势来看，未来消费性电子产品将有两个重要的发展指标，一是使用蓝牙技术这类开放技术，以无线，局域网络，可携带式设备成为网络体的延伸。另一项则是内存规格的统一，加密以及轻量化应用。蓝牙（Bluetooth）最初的设计目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线电缆连接无论您喜与否，“蓝牙计划”这个名词几乎已经无孔不入，不论是商业财经台还是一般大众电视台，都不只一次报导过蓝牙相关继续和这个计划的进展。但很少人了解“蓝牙计划”的原意与来龙去脉，只知道有这样一个计划正如火如荼地进行，且声势浩大、似乎充满无限希望。

【关键词】蓝牙（Bluetooth）；近距离无线通信

1.蓝牙的起源与发展

蓝牙是1998年5月由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚共同提出的一种近距离无线数据通讯的技术标准，这是一种支持设备短距离通信的无线电技术。利用该技术可以有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网之间的通信，使数据的传输变得更加迅速、高效。

蓝牙的支持者从最初的五家企业发起的蓝牙特别兴趣小组（SIG）发展到现在近3000个企业成员。蓝牙从实验室进入市场要经过三个阶段：

第一阶段（2001年底到2002底）：蓝牙产品作为附件应用于移动性较大的高端产品（如移动电话耳机、笔记本电脑插卡或PC卡等）中，或应用于只要求性能和功能且对价格无要求的特殊场合。

第二阶段（2002年到2005年）：蓝牙产品嵌入中高档产品中，如PDA、移动电话、PC、笔记本电脑等。蓝牙的价格进一步下降，估计其芯片价格在10美元左右，而有关的测试和认证工作也初步完善。

第三阶段（2005年以后）：蓝牙进入家用电器、数码相机及其他各种电子产品中，蓝牙网络随处可见，蓝牙应用开始普及，蓝牙产品的价格在2美元～5美元之间，每人都可能拥有2-3个蓝牙产品。

2.蓝牙技术的工作原理

2.1建立连接

在微微网建立之前，所有设备都处于就绪状态。在该状态下，未连接的设备每隔1.28s监听一次消息，设备一旦被唤醒，就在预先设定的32个跳频频率上监听信息。跳频数目因地区而异，但32个跳频频率为绝大多数国家所采用。连接进程由主设备初始化。如果一个设备的地址已知，就采用页信息（Page message）建立连接；如果地址未知，就采用紧随页信息的查询信息（Inquiry message）建立连接。在微微网中，无数据传输的设备转入节能工作状态。主设备可将从设备设置为保持方式，此时，只有内部定时器工作；从设备也可以要求转入保持方式。设备由保持方式转出后，可以立即恢复数据传输。连接几个微微网或管理低功耗器件时，常使用保持方式。监听方式和休眠方式是另外两种低功耗工作基带技术支持两种连接方式：主要用于语音传输的面向连接（SCO）方式；主要用于分组数据传输的无连接（ACL）方式。

2.2差错控制

基带控制器采用3种检错纠错方式：1/3前向纠错编码（FEC）；2/3前向纠错编码；自动请求重传（ARQ）。

2.3认证与加密

认证与加密服务由物理层提供。认证采用口令——应答方式，在连接过程中，可能需要一次或两次认证，有时也无需认证。认证对任何一个蓝牙系统都是重要的组成部分，它允许用户自行添加可信任的蓝牙设备，例如只有用户自己的笔记本电脑才可以通过自己的手机进行通信。设置蓝牙安全机制的目的在于提供适当级别的保护。

2.4软件结构

蓝牙设备具有互操作性。对于某些设备，从无线电兼容模块、空中接口，直到应用层协议、对象交换格式都要实现互操作性；对另外一些设备（如头戴式设备等）的要求则要宽松得多。蓝牙计划的目标就是要确保任何带有蓝牙标记的设备都能进行互换性操作。软件的互操作性始于链路级协议的多路传输、设备和服务的发现、以及分组的分段和重组。蓝牙设备必须能够彼此识别，并通过安装合适的软件识别出彼此支持的高层功能。互操作性要求采用相同的应用层协议栈。不同类型的蓝牙设备对兼容性有不同的要求，用户不能奢望头戴式设备内含有地址簿。蓝牙的兼容性是指它具有无线电兼容性，有语音收发能力及发现其它蓝牙设备的能力，更多的功能则要由手机、手持设备及笔记本电脑来完成。为实现这些功能，蓝牙软件构架将利用现有的规范，如OBEX、HID（人性化接口设备）、vCard/vCalendar及TCP/IP等，而不是再去开发新的规范。设备的兼容性要求能够适应蓝牙规范和现有的协议组成部分，它允许用户自行添加可信任的蓝牙设备，例如，只有用户自己的笔记本电脑才可以通过用户自己的手机进行通信。蓝牙安全机制的目的在于提供适当级别的保护，如果用户有更高级别的保密要求，可以使用有效的传输层和应用层安全机制。

3.蓝牙通讯技术的特点

4.蓝牙技术在日常生活中的应用

通过以下蓝牙连接，我们可以从家庭办公的线路束缚中解脱出来：

（1）保持计算机、电话及PDA上的联系人、日历和信息同步。

（2）从计算机向打印机无线发送文件。

（3）将计算机无线连接至鼠标和键盘，免去了桌上一堆的杂乱电线。

（4）通过连接手机至扬声器召开免提电话会议。

（5）从拍照手机向打印机发送图片，并进行打印。

（6）通过无线立体声耳机收听从家庭音响或其它类似音频设备传送的流音乐。

（7）通过蓝牙连接从膝上型计算机或手机向媒体查看器发送图片，在电视上查看数码照片。

（8）在无线立体声系统内，基站可以通过蓝牙连接向无线扬声器流传输音频。

（9）在进行日常活动时，使用连接至手机或固定电话的无线耳机，就可以随意接听来电。

（10）在家时，可以使用连接至陆线CTP电话的手机，以节省话费。

5.结束语

蓝牙技术产品与因特网Internet之间的通信，使得家庭和办公室的设备不需要电缆也能够实现互通互联，大大提高办公和通信效率。因此， “蓝牙”将成为无线通信领域的新宠，将为广大用户提供极大的方便而受到青睐。蓝牙技术对我国的信息化建设来说，既是机遇也是挑战。我们衷心希望具有我国自主知识产权的蓝牙产品早日投入市场，也希望有更多有识之士关注和支持我国蓝牙技术的发展，也许在不久的将来，人们会惊奇地发现我们的工作与生活都在逐渐变蓝。 [科]

【参考文献】

[1]超低功耗（ULP）蓝牙技术规范解析[M].国防工业出版社，2010.

[2]崔伟，赵伟.蓝牙技术及其应用[J].电测与仪表，2002，2：8-10.

[3]蓝牙技术基础[M].机械工业出版社，2006.