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1、蓝 牙 技 术 及 其 现 状 与 发 展 浅 析 Bluetooth Technology and Current Conditon and Development Trend 李补莲 (北方自动控制技术研究所太原 030006) 【摘要】蓝牙技术是最近几年新发展起来的一种通用短距离无线数据 /话音通信标准(或称作连接协议)。概 述了蓝牙的发展过程、技术特点及组网能力;介绍了蓝牙技术的应用领域以及有待解决的问题与未来发展趋势。 【关键词】蓝牙技术,无线通信协议,无线组网,社会信息化 ABSTRACT Bluetooth technology is a new general _ purpos
2、e? short range radio data/voice communication standard (or a connection protocol )in recent years. Development technical characteristics and networking capability of the Bluetooth are discussed in this paper. Application field,problems that remain to be solved and development trend of the Bluetooth
3、are given as well. KEYWORDS Bluetooth technology, radio communication protocol radio networking, infomation society 里尤其需要特别提及的是 2001年底推出的 2. 0版本,在 该版本中提出了更多,也更具有使用价值 的模型及应用 规范。为了支持 2. 0协议的顺利开发, Bluetooth SIG曾 事先成立了若干个工作分组,以针对不同的使用模型展 开研究,譬如前不久宣布出台的由 Bluetooth SIG汽车 工作组开发的面向驾驶员移动手机用户的无线协议 Hand free和由
4、图像工作组开发的应用于用户无线设 备之间数字图像传输的协议等。据悉,借助于 Hand free协议,蓝牙技术可以使汽车中的音响系统与用户的 手机建立无线连接 ;而图像协议则允许用户的移动终端 设备 (如数码相机与移动电话或便携式电脑等之间共享 数 字图像。此外,借助于这种图像协议,还可以将数码相 机中的图像传送给一台使用蓝牙技术的打印机。 截至目前,加盟 Bluetooth SIG的公司和厂商己经 超过 2 000多家,其中包括诸如 AMD、 康柏、戴尔、惠普、 德州仪器、高通以及卡西欧、菲利普、三星、 LG、 精工、夏 普等许多世界最著名的计算机行业、通信领域以及消费 电子产品业,甚至还有汽
5、车与相机的生产制造厂家。一项 公开的全球统一技术规范能够得到工业界如此广泛的关 注和支持可以说是前所未有的。当然,其主要原因无疑是 得益于蓝牙技术本身所具有的广阔应用前景和诱人的商 机。 作为一项严肃的科学技术,蓝牙集团内部制定有一 整套完善的科学管理体制。只有那些申请加入 Bluetooth SIG并成为其中的一员,且按照其标准和规范工作的,才 能获得 Bluetooth SIG授权使用蓝牙技术,也才可以研 制和开发经 Bluetooth SIG测试和认证的蓝牙技术产 品。截至目前,我国已经有北京 IVT软件技术股份有限 * 2002 - 05 - 10 收到 , 2003 - 01 - 2
6、3 改回 * * *李补莲,女 ,1954年生,高级工程师 ,研究方向:兵工情报,获部级个人二等奖、三等奖数次,发表论文 50多篇,译文 10多篇。 蓝牙 (Bluetooth) 词源于在公元 940 981年间统 治丹麦的皇帝 Harald Bluetooth的名字,他统一了当时 处于四分五裂中的瑞典、芬兰和丹麦。蓝牙技术的创始者 爱立信公司以这位丹麦皇帝的名字命名这种新兴技术的 目的就是取其统一天下之意。由此可以看出,这一新技术 在诞生之初即被寄予了很高的希望。 1蓝牙技术的发展过程 为了解决长期以来一直困扰着人们的移动电话边界 设备的连线问题,爱立信公司于 1994年制定了 一项名为 “
7、 蓝牙 ”的技术开发计划,旨在建立一种全球通用的短距 离无线连接协议,以便使包括移动电话、无线电话、笔记 本电脑、手持电话、 PDA、数字相机等在内的所有移动设 备都能够通过蓝牙技术有效地连接起来。次年 5月,爱立 位公司联合诺基亚、英特尔、 IBM和东芝正式成立了一个 蓝牙特别兴趣组 (BluetoothSIG) ,5家公司分工协作,蓝 牙技术的开发研究工作从此全面铺开。这 5家公司的具 体分工情况为 :爱立信和诺基亚主要负责开发无线射频 及移动电话应用软件、东芝和 IBM主要负责开发便携式 电脑接口规范、英特 尔主耍负责开发半导体芯片及传输 软件。之后,参与 Bluetooth SIG的研
8、究公司和厂商越来 越多,在很短的时间内,蓝牙集团的成员迅速扩大到 1 000多家。 1999年 7月 , Bluetooth SIG正式公布了其无线数 据 /话音通信标准协议的第一个版本 Bluetooth 1. 0A; 同年 12月 1日,又发布了第二个版本 Bluetooth 1.0B; 2年年中制定完成了 Bluetooth产品的认证规范和使 用程序 ;紧接着又先后推出了 . 1和 2. 0两个版本。在这 公司、北京邮电大学、中辐院等 20多家公司、院校和科研机 构先后加入了蓝牙集团。据悉,首家蓝牙技术方案公司日前 已在大连落户 ;与此同时,我国春兰集团的蓝牙技术开发工 作亦已取得重诚展
9、。预计,在不远的将来,带有蓝牙技术 的春兰笔记本电脑将会占据国内蓝牙市场中的相当份额。 2蓝牙技术的特点 蓝牙技术为一种全球通用的短距离无线连接协议,其 控制方法类似于红外线遥控器与电器之间的指令关系,所 不同的是凡参与无线连接的设备都需要插入约 9mm见方 的一块蓝牙芯片 ,该芯片即为蓝 牙无线收发器,可以很方便 地被嵌入到所有的便携式设备中,从而使这些设备实现低 成本、短距离、带保护的无线连接,即以无线链路替代电缆 连接。同时,蓝牙技术还可以提供 入数据网功能,并且具 有外围设备接口,可以组成一定的小网络。 蓝牙无线收发器的发射功率为 lmW(OdBm), 通信 距离通常情况下可以达到 l
10、 m远,且不限于直线范围 内 ;将发射功率增大到 l mW或配置专用的扩大器后, 通信距离最大可以达到 l m。 蓝牙技术的工作频段采用的是免付费、免申请的工 业 、科技、医疗 部门公用频段,其频率为 2. 4GHz。 为了避 免干扰,蓝牙通信技术中采用了 1 600次 /s的高难度跳 频 /扩频技术和包括 1/3速率、 2/3速率的正向纠错编码 (FEC )和自动重发请求 (ARQ )在内的纠错机制 ;其话音 传输采用 CASD编码。 蓝牙技术的数据传输速率为 1 2Mb/s, 采用时分 方式进行全双工通信,其基带协议支持面向连接 (SCO) 方式的电路交换和无连接 (ACL)方式的分组交换
11、 ;前者 主要用于话音传输,后者主要用于分组数据传输。蓝牙技 术支持一个异步信道,或者三个并发的同步话音信道,或 者一个同时传送异步数据和同步话音的信道。每一个话 音信道支持 64kb/s的同步话音 ;异步信道支持的最大速 率为 721kb/s,反向应答速率为非对称连接 57. 6kb/s, 对称连接 432.6kb/s。 蓝牙系统的功能单元包括无线 射频单元、连接控制 单元、链路管理单元及软件功能单元。完整的蓝牙协议中 包括蓝牙专利协议相非专利协议,其技术规范的开放性 保证了设备制造商可以自由地选用蓝牙专利协议或非专 利协议,即常用的一些公用协议,在蓝牙技术规范的基础 t开发新的应用。 3蓝
12、牙技术的组网能力 蓝牙技术支特点 -点和点 -多点通信。在蓝牙技术的 应用中,最小的网络结合被称之谓微微网 (Piconet) ,由 2 8个互相连接在一起的设备组成,其中之一为主设么 -, 余者均为从设备。在一个微微网中 ,所有的从设备都使用 主设备的时钟和跳频序列进行同步,但运行时无主次之 分 ;在微微网中,不收发信息的设备转入节能工作状态。 节能工作状态依其耗能由低到高的顺序排列有休眠、保 持、监听三种方式。在休眠方式下,设备只参与网络同步 和检索广播信息,但没MAC地址 ;在保持方式下,设备 的内部定时器仍在工作 ;在监听方式下,设 备按照编程人 员确定的时间间隔监听网络。 几个相对独
13、立的、以特定方式连接在一起的微微网 还可以构成一个分散式网络 (Scatternet)。在分散式网络 中,各微微网使用各自不同的跳频序列。由于蓝牙技术是 利用不同时隙分组传送信息的,所以,不同的微微网之间 可以实现互相通信。一台设备可以加入到不同的微微网 中,或者通过调整其信道参数从一个微微网跳入到另一 个微微网中。 4蓝牙技术的应用领域 如前所述,蓝牙技术本身为一种通用的短距离无线 连接协议,其应用领域可以简要概括为: 它可将手机、笔记本电脑、打印机、电话机、摄像 机、投影机等办公设备以无线方式互连互通,从而实现安 全的移动办公解决方案。 国际统一标准的蓝牙产品可使个人手机、电脑与 电话网、
14、综合业务网、 ADSL、 蜂窝移动网等公用通信网 络实现高速无线连接,可以与 LAN、 WAN、 因特网等计 算机网络实现互连,在这些网络上浏览信息、共事资源以 及各种电子业务。 它可使包括电视、音响、灯光控制设备、微波炉、电 冰箱、洗衣机等在内的各种家用电器实现无线连接,即构 成一种别具一格的家庭网络,以便能够在此基础上实现 对所有家电的遥控监 视,并将这样的家庭网络进一步与 公用因特网相连,以实现网上购物,网上咨询等。 随着蓝牙技术的继续发展和不断完善,除了以上几 个领域外,蓝牙技术在其它诸如智能楼宇监控系统、防盗 报警系统、分布式测控系统等相关领域也有广泛的应用 价值。此外,由于蓝牙将所
15、有的技术和软件集成在一块 9mm见方的微型芯片内,从而可以使设备做得非常小 巧,但通信距离却可以达到 100m,故非常适合于特殊的 军事应用。譬如在军事通信应用中,利用蓝牙技术可以将 多个相对独立的、非同步的微微网组成一个独立的分散 式网络,从而解决小部队,如从连 、排、班直到每一个战士 的通信指挥;又如,当一支侦察小分队深入敌后开展侦察 活动时,同样可以将随身携带的蓝牙设备作为其内部通 信的有效工具。 5有待解决的问题及未来发展趋势 s.i有待解决的问题 尽管目前看来蓝牙技术的发展势头很足,前景也很 乐观,但其与实际应用有关的许多具体细节尚需认真研 究解决。其中,首先应该考虑的主要有统一标准
16、的问题、 可靠性与安全性问题、小型化问题、工程化设计问题以及 测试技术 ,包括性能测试、一致性测试及互连 (兼容性 )测 试等 ;当然,其中必然地将涉及到如何防止设备间信息的 误传或盗用、如何确保蓝牙芯片与接受置入设备之间的 正确联系以及如何解决蓝牙协议与硬件设备的兼容性等 等问题。后者将关系到蓝牙协议与运行在蓝牙技术之上 的其它应用软件的兼容性。 S. 2未来发展趋势 蓝牙技术的未来发展趋势大致可以概括为以下七个 方面: 第一,蓝牙芯片的价格将持续下降。英国 CSR生产 的主要蓝牙芯片产品,目前售价约为每块 7 8美元。随 着公司陆续推出新产品,预计到今年秋季有可能会降至 5 美元,到年底也
17、许会进一步降至 3美元左右。 第二,蓝牙芯片 将越来越小巧。蓝牙的技术界面是专 用半导体集成电路芯片,嵌入在电子器件内;而与用户直 接见面的产品界面则是各种时尚电子产品。因此 ,蓝牙技 术要嵌入到电子器件内就要考虑蓝牙芯片的尺寸,它必 须具有小巧、结构紧凑和功能强大的特点,这样才适合于 嵌入到像蜂窝电话这样的小型设备中。 第三,产品将具有兼容性。就目前情况来看,蓝牙产 品的一致性测试都已经没有多大问题,但不同制造商的 蓝牙组件之间的互操作性仍未得到很好解决 。 Bluetooth SIG曾为此召集制造商开过几次专门会议,以测试所有 蓝牙产品基础组件间的兼容情 况,测试中发现问题正在 研究解决之
18、中。 .第四,蓝牙与其它技术的友好共存能力将不断加强。 蓝牙只是 WLAN中一种很有发展与应有前景的新技术, 本身有其局限性,而 WLAN网的圆满实现需要多种先进 技术的有效结合。据悉,推进 l m短距离无线通信技术 标准化的 IEEE802. 15委员会日前采纳了可使蓝牙和 IEEE802. lib共存的技术提案;Intersil公司和 Silicon Wave公 司 已 经 宣 布 合 作 开 发可以兼容蓝牙和 IEEE802. lib 标准的 WLAN 解决方案 ;Ashvattha 半 导体公司最近宣称己经开发出 RF单芯片系统 ,利用该 系统可以同时接收和发送 GSM、 蓝牙和 GP
19、S信号。 第五,众多操作系统将支持蓝牙,不同设备之间的兼 容性将不断得到加强。 第六,通信干扰的问题将逐步得到解决。 第七,将增加漫游功能。 6 结 束 语 蓝牙是一种创新设计的无线连接技术,它的出现和 发展无疑将带起并推动一个全新的,富有生机的产业,目 前,蓝牙技术已被业界看成是整个移动通信领域的重要 组成部分。若从宏观发展的角度来讲,则蓝牙不仅仅是一 个芯片,而是一个网络!相信在不远的将来,由蓝牙构成 的无线个人网将无处不在。 国内曾经有专家分析认为,蓝牙技术很适合在中国 发展,因为中国人口众多,个人网络终端市场极为庞大; 另一方面,借助于蓝牙无线技术来实现各种信息化设备 的互连,不仅可以
20、解决布线、连线的诸多麻烦问题,而且 还可以省下来大量的工业原料。仅此而言,在我国发展和 推广蓝牙技术就已经具有其相当深远的意义了 . 专家预测,随着蓝牙技术的不断完善及蓝牙芯片价 格的大幅度下降,蓝牙技术的销售市场有望在 2002 2005年间出现一个新的较大的飞越。 参考文献 1赵志法 .蓝牙技术 J.外军电信动态 ,2000(5) ,47 50 2陈金岭 .成长之中的蓝牙技术 J.现代通信, 2000(7):3 4 3李伟华 ,吴伟陵 蓝牙无线系统 通讯世界, 2000(12) :29 31 4黄想亮,谷雷 .蓝牙离我们的生 f还有多远? httP:/Www_ bluetoothinchi
21、na. com ,2001 - 06 - 19.16 : 59 5唐枫 .蓝牙技术要想应用还有待突破的几大瓶颈 .http:/ www. ccidnet. com,2001 * 07 _ 20. 09:49 6 杨易 .预言蓝牙技术未来发展的八大趋势 .http:/www. bluetooth, org. cn, 2001 07 31. 09 : 16 (上接第 37页) 应的数据库文件保存的位置定义死了,在实际使用中,一旦 用户根据新的要求将数据库存放路径文件进行了改变,那 么就会出现程序运行错误,系统提示找不到对应的数据库 文件。解决该问题的方法虽然只需要在用户的机器上根据 前面的介绍,对 ODBC和 BDE作相应的调整,但对于普通 用户还是很困难的,多数情况需要开发人员亲自到场指导。 为了避免日后这种过于简单又繁琐的维护问题,解决的办 法是在应用程序中,提供数据源动态管理的功能。由于篇幅 有限 ,具体实现方法,读者可参考很多类似的文章。 参考文献 1徐骋飞,蒋冠雄 .Delphi5数据库应用中 ODBC数据源的自动 管理 .现代电子技术, 2002(5):全文 2季颖娣,蒋冠雄 .dbexpress borland新的数据库接口技术 . 计算机与现代化 ,2002 (1):全文 3张仲意,杨书新 .数据库接口的组成特点及其功能 .南方冶金学 院学报, 2002(1):全文
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