藍(lán)牙技術(shù)基本知識
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一、什么是藍(lán)牙
“藍(lán)牙”的英文為Bluetooth,是以一位千年前統(tǒng)一丹麥和挪威的丹麥國王哈拉德-布魯圖斯(Harald Bluetooth)的名字來命名的。藍(lán)牙技術(shù)是由愛立信、諾基亞、Intel、IBM和東芝5家公司于1998年5月共同提出開發(fā)的。
在無線技術(shù)中,藍(lán)牙是一種短距的無線通訊技術(shù),電子裝置彼此可以通過藍(lán)牙而連接起來,省去了傳統(tǒng)的電線。透過芯片上的無線接收器,配有藍(lán)牙技術(shù)的電子產(chǎn)品能夠在10米的距離內(nèi)彼此相通(依據(jù)發(fā)射輸出電平藍(lán)牙可以有3種距離等級,其中Class1為100米左右、Class2約為10米、Class3約為2-3米。一般情況下,其正常的工作范圍是10米半徑之內(nèi)),傳輸速度可以達(dá)到每秒鐘1兆字節(jié)(藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15,工作在2.4GHz頻帶,帶寬為1Mb/s)。
藍(lán)牙的主要替代對象是紅外線傳輸和RS232串口線傳輸,紅外線接口的傳輸技術(shù)需要電子裝置在視線之內(nèi)的距離,而以RS232串口線連接的設(shè)備則難以擺脫線纜和低速的限制,隨著藍(lán)牙技術(shù)的出現(xiàn),讓這樣的連接變得更方便和簡單。
藍(lán)牙技術(shù)已成為整個無線移動通信領(lǐng)域的重要組成部分,藍(lán)牙不僅僅是一個芯片,而是一個近距無線網(wǎng)絡(luò),能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進行無線信息交換,目前由藍(lán)牙構(gòu)成的無線個人網(wǎng)已在移動通信領(lǐng)域廣泛存在。
藍(lán)牙技術(shù)使用高速跳頻(FH,F(xiàn)requency Hopping)和時分多址(TDMA,Time DivesionMuli—access)等技術(shù),能在近距離內(nèi)較方便地將幾臺數(shù)字化設(shè)備呈網(wǎng)狀鏈接起來,無論手機、計算機、PDA、打印機或是數(shù)碼相機、MP3播放器、MD播放器等都可以用Bluetooth互傳或同步語音、文字、圖像、文件等資料,而象白板紀(jì)錄儀、投影機等也可以利用藍(lán)牙來簡化操作。
總之,藍(lán)牙技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)中各種外圍設(shè)備接口的統(tǒng)一橋梁,它消除了設(shè)備之間的連線,取而代之以無線連接。除此而外,藍(lán)牙技術(shù)亦可用于Internet接入,內(nèi)置或外置相關(guān)藍(lán)牙芯片的筆記本電腦或手機,可以使用56K、ISDN、LAN、xDSL等進行互聯(lián)網(wǎng)接入。當(dāng)然,藍(lán)牙還被常用到象鍵盤、鼠標(biāo)這樣的產(chǎn)品中。
二、藍(lán)牙的幾個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
藍(lán)牙是一項低價、低耗能射頻技術(shù),它可以使bluetooth通信設(shè)備使用特殊的通信協(xié)議,實現(xiàn)近距離無線通信。藍(lán)牙能夠為用戶的移動設(shè)備實現(xiàn)“自發(fā)聯(lián)接”,并使用戶能夠通過局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)的接入點進行快速的訪問,但早期的藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并不是很完善,其存在的一些問題影響了藍(lán)牙的更順利發(fā)展。
藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的更新主要體現(xiàn)在兼容性和安全技術(shù)上。
● Bluetooth 1.0
Bluetooth 1.0定義了藍(lán)牙的基本功能。眾所周知,BlueTooth 1.0定義了藍(lán)牙是一種低功耗的無線技術(shù),目的是取代現(xiàn)有的臺式電腦、筆記本電腦、打印機、傳真機和移動電話等設(shè)備上的有線接口。主要特點有:可以隨時隨地用無線接口來代替有線電纜連接;具有很強的移植性,可應(yīng)用于多種通信場合,如WAP、GSM、DECT等引入身份識別后可以靈活實現(xiàn)漫游;功耗低,對人體危害小;BlueTooth集成電路應(yīng)用簡單,成本低廉,實現(xiàn)容易,易于推廣。
BlueTooth工作在2.4G的ISM頻段,采用了Bluetooth 1.0技術(shù)的設(shè)備將能夠提供高達(dá)720Kbit/s的數(shù)據(jù)交換速率,其發(fā)射范圍一般可達(dá)10米。Bluetooth 1.0技術(shù)還采用了跳頻技術(shù)來消除干擾和降低衰落。當(dāng)檢測到距離小于10米時,接受設(shè)備可動態(tài)調(diào)節(jié)功率。當(dāng)業(yè)務(wù)量減小或停止時,藍(lán)牙設(shè)備可以進入低功率工作模式。
組網(wǎng)時最多可以有256個藍(lán)牙單元設(shè)備連接起來組成微微網(wǎng),其中一個主設(shè)單元和7個從設(shè)備單元處于工作狀態(tài),而其他設(shè)備單元則處于待機模式。微微網(wǎng)絡(luò)可以重疊交*使用。從設(shè)備單元可以共享。由多個相互重疊的微微網(wǎng)可以組成分布網(wǎng)絡(luò)。
● Bluetooth 1.1
由于沒有考慮到設(shè)備互操作性的問題,Bluetooth 1.0規(guī)范在標(biāo)準(zhǔn)方面有所欠缺。例如出于安全性方面的考慮,Bluetooth 1.0設(shè)備之間的通信都是經(jīng)過加密的——當(dāng)兩臺藍(lán)牙設(shè)備之間嘗試著建立起一條通信鏈路的時候,它們會因為不同廠家設(shè)置的不同口令的不匹配而無法正常通信;或如果輻設(shè)備處理信息的速度高于主設(shè)備的話,隨之而來的競爭態(tài)勢會使兩臺設(shè)備都得出自己是通信主設(shè)備的計算結(jié)果等等。Bluetooth 1.1規(guī)范對這一問題進行了解決,Bluetooth 1.1技術(shù)規(guī)范要求會話中的每一臺設(shè)備都需要確認(rèn)其在主設(shè)備/輻設(shè)備關(guān)系中所扮演的角色。
此外,Bluetooth技術(shù)本將2.4GHz的頻帶劃分為79個子頻段,而為了適應(yīng)一些國家的軍用需要Bluetooth 1.0重新定義了另一套子頻段劃分標(biāo)準(zhǔn),將整個頻帶劃分為23個子頻段,以避免使用2.4GHz頻段中指定的區(qū)域。這造成了使用79個子頻段的設(shè)備與那些設(shè)計為使用23個子頻段的設(shè)備之間互不兼容。Bluetooth 1.1標(biāo)準(zhǔn)取消了23子頻段的副標(biāo)準(zhǔn),所有的Bluetooth 1.1設(shè)備都使用79個子頻段在2.4GHz的頻譜范圍之內(nèi)進行相互的通信。
此外,Bluetooth 1.1規(guī)范也修正了互不兼容的數(shù)據(jù)格式會引發(fā)Bluetooth 1.0設(shè)備之間的互操作性問題的這個問題,允許輻設(shè)備主動與主設(shè)備進行通信并告知主設(shè)備有關(guān)包尺寸方面的信息。Bluetooth 1.1規(guī)范之中,輻設(shè)備可以在必要的時候通知主設(shè)備發(fā)送包含多/少slots的數(shù)據(jù)包。
● Bluetooth 1.2
Bluetooth 1.1標(biāo)準(zhǔn)的無線藍(lán)牙的缺點與優(yōu)點同樣的明顯,例如它很容易受到主流的802.11b設(shè)備干擾。在Bluetooth SIG宣布的最新的藍(lán)牙1.2設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)中,新發(fā)布的1.2標(biāo)準(zhǔn)就提供了更好的同頻抗干擾能力,并且加強了語言識別能力,并向下兼容1.1的設(shè)備。
1.2版最大的改進在于增加了AFH可調(diào)式跳頻技術(shù)(Adaptive Frequency Hopping)這項技術(shù),并主要針對現(xiàn)有藍(lán)牙協(xié)議和802.11b/g之間的互相干擾問題進行了全面的改進,防止用戶在同時使用支持藍(lán)牙和無線局域網(wǎng)(WLAN)的兩種裝置的時候出現(xiàn)互相干擾的情況。
并增強了語音處理,改善了語音連接的品質(zhì)(可以提高藍(lán)牙耳機的音質(zhì));并能更快速的連接設(shè)置。
總之,藍(lán)牙是以個人局域網(wǎng)(Personal Area Network,PAN)為應(yīng)用范圍的傳輸技術(shù),由于和WLAN同樣是使用2.4G的頻譜,以致于第一二代藍(lán)牙技術(shù)經(jīng)常會發(fā)生相互干擾的情況,所以要想使你的藍(lán)牙設(shè)備使用的更爽,從現(xiàn)在開始已可優(yōu)選具備Bluetooth 1.2標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙設(shè)備。而Bluetooth 1.2規(guī)格的推出,也可望使得藍(lán)牙技術(shù)更容易推廣與使用。
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