“藍芽”——無線上網協議 (轉)

“藍芽”——無線上網協議 (轉)[@more@]在科技日新月異的今天，資訊的傳輸已經越來越向的方向發展。從最簡單的電視遙控器，到今天已經普及的，人們已經越來越習慣於無線傳輸技術帶來的種種方便。手機上網，似乎已經不是什麼新概念了，傳統的方式就是用資料線或者的紅外線介面將手機和筆記本或其它的電腦裝置相連，但這兩種方式都有很多的不便，資料線太麻煩，紅外線介面距離短不說，還要保證連線時沒有障礙物阻隔。這裡我要介紹的是能使這一情況大為改觀的最新短距離無線通訊"藍芽(BlueTooth)"，它不光能使手機上網，更將成為各種行動式裝置進行無線連線的新標準。
　　"藍芽（BlueTooth）"名稱的來歷取自一千多年前丹麥的一個皇帝的名字，他的功績便是將當時四分五裂的瑞典、丹麥、芬蘭統一了起來。因此藍芽技術的發起人瑞典的愛立信（Ericsson）公司就以此命名來表達其要將這種全新的無線傳輸技術在全球推廣，並實現全球通用的雄心。
　　"藍芽（BlueTooth）"技術標準由SIG（Special Interests Group 特別興趣小組）創立發展，該小組於1998年5月成立，其成員包括Ericsson，，Nokia，Toshiba和IBM等公司，現在已經有1000多家公司加入這個陣營。其中包括像Motorola，Sanyo等大的通訊裝置製造商，甚至許多手錶，遊戲廠商也開始加入藍芽SIG。可以預見，將來的市場上將充斥各種品牌裝備"藍芽"技術的新產品。
　　按照Ericsson公司的口號"一塊晶片，連線無限"，藍芽技術的核心便是透過嵌入一塊大小約9mm x 9mm的，實現語音和資料在短距離上的無線連線。這種連線是開放式的，能夠應用於各種需要在輸資料和語音的裝置，如數位相機，PDA，無線耳機，當然更少不了手機。在10米內，裝備有藍芽晶片的各種裝置可以相互之間資料和語音資訊，配合外加的放大裝置（Optional Amplifier）傳輸距離可以擴大到100米。該技術使用2.4GHz的ISM（工業，科學，醫學）頻帶，無需申請便可使用，為了消除推廣藍芽的障礙，日本甚至於99年10月修改法律將開放的ISM頻帶括至2400M ～2483.5MHz，實現了全球的統一化。
　　藍芽技術採用跳頻擴充套件技術（FHSS），跳頻速率為每秒1600次。其裝置採用的是GFSK調製技術，其最高傳輸速率為1Mbps，實際資料有效速率為721Kbps，話音採用連續可變斜率調製D （Continuous Variable Slope Delta Modulation連續可變斜率調製）編碼方式，CVSD方式抗干擾能力很強，即使在誤位元速率達到4 ％時，仍然有可以接受的話音質量。通訊協議則採用TDMA（分時多重進接），在2.4GHz 的ISM頻帶上 設 立79 個 帶 寬 為1MHz 的 通道，用每秒鐘切換1600 次的頻率的跳頻(Hobbing)擴充套件技術來實現資訊的收發。藍芽技術支援一個非同步資料通道，或3 個併發的同步話音通道， 或一個同時傳送非同步資料和同步話音的通道。每一個話音通道支援64kbps 的同步話音；非同步通道支援最大速率721kbps、反向應答速率為57.6kbps 的非對稱連線， 或者是432.6kbps的對稱連線。
　　這種連線的網路拓撲結構首先是由最多8臺獨立的裝置連成Pic（微微網），再由多個獨立的，非同步的Piconet組成一個獨立的Scatternet（分佈網），如圖所示：
　　在Piconet（微微網）內部，各裝置單元分主、從工作方式執行，雖然所有的藍芽裝置都是對等的，以同樣的方式工作。一個Piconet（微微網）只有一個主裝置，其它都是從裝置，主裝置利用其自身的時鐘和跳頻訊號同步其它的從裝置。在Piconet（微微網）內部各裝置擁有一個3 bit的MAC地址來相互區分，組成ScatterNet後，各Piconet透過其不同的頻率和跳頻訊號相互區分。
　　藍芽中的功能模組分為：無線射頻單元、鏈路控制單元、鏈路管理單元、結構。無線射頻單元主要規定裝置的功能，它負責射頻處理和基頻調製的功能。鏈路控制單元主要完成底層通訊協議（如物理層、MAC層）的功能，鏈路管理單元主要負責基帶連線的設定及管理，基帶資料的分段及重組、多路複用和Qos（Quality of Service服務質量）等功能。軟體結構主要為各種應用（如語音、資料等）提供應用軟體所需的通訊協議與應用介面，如、OMM等。藍芽技術採用了全開放的結構，可以充分利用現存的多種標準，如：OBEX、TCP/IP等，而並不是重新制定標準，透過採用IrDA 的交換協議(OBEX)，藍芽可以直接沿用IrDA 的軟體資源。藍芽系統的軟體結構將實現的功能有：及診斷、藍芽裝置的發現、電纜模擬、與外設通訊、語音通訊及呼叫控制，以及交換名片和電話號碼等。在保密性方面，藍芽系統與服務由物理層提供，採用流密碼加密技術，適於硬體實現，金鑰長度可以是0、40 或64 位，金鑰由高層軟體管理。如果有更高階別的保密要求，可以使用更高階更有效的傳輸層和應用層安全機制。
　　 1999年12月6日，藍芽協議的最新版本V1.0B 正式釋出，各大廠商也正在加緊開發推廣其帶有藍芽技術的各種產品。發起人Ericsson開發的掛耳式無線手機，就是藍芽技術的成果，它透過耳機上內建藍芽晶片可以直接與衣袋裡的同樣內建了藍芽晶片的手機連線，使你不用從衣袋或公文包裡取出手機就可收聽。同樣的Nokia藍芽手機，可以直接將訊息透過含有藍芽晶片的印表機列印出來。更多的應用還將不斷湧現，各種需要短距離資訊傳輸的資訊產品必將在藍芽技術下統一起來，一個新的無線時代即將到來！
Bluetooth今年下半年將逐步取代IrDA紅外線技術，並將取代現有的串列埠。Bluetooth是無線資料和話音傳輸的開放式標準，以短距離的無線連線為主，一般為十釐米到十米範圍，目前若是增加功率或是加上某些外設可達到一百米的距離，如專用的放大器（Optional Amplifier）。Bluetooth採用2.402-2.480GHz高頻無線頻率,中心頻率為2.45GHz，比現有的GSM1800還要高，在發射機頻率為1MHz時，有效的Bluetooch資料速率是721Kbps。也許相對而言，它規範化了更為具體的硬體及頻率應用等內容。WAP也是無線通訊協定，從理解的含義來講，也許該為無線訪問協議或是直接稱之為無線上網協議，規範化了網頁的瀏覽格式及通訊協議，如TCP／IP等。 　　　
Bluetooth協議能使包括蜂窩電話、掌上電腦、膝上型電腦、相關外設和家庭Hub等包括家庭RF的眾多裝置之間進行資訊交換。Bluetooth寬頻協議結合電路開關和分組交換機，適用與語音和資料傳輸。每個聲道支援64KB每秒同步（語音）連結。而非同步通道支援任一方向上高到721KB每秒和回程方向57.6KB每秒的非對稱連結。因此，它可以足夠快地應付蜂窩系統上的非常大的資料比率。
成員：
　　以ERICSSON為首，與Intel、IBM、NOKIA、TOSHIBA組成的特別興趣小組SIG（Special Interest Group）創立了BlueTooth技術，現在已經有1667家公司加入，包括Motorola、SIMENS、ALCATEL、CANON、Acer等電腦及通訊製造商。而且數目還在不斷的增長。也許以後的多數產品都將植入BlueTooth來作無線連線。
應用：
1）手機與計算機的相連：
　　目前多數透過IrDA紅外線或是RS232串列埠線來相連，BlueTooth的取而代之，不僅方便而且資料傳送的速度也不用擔心（有的狀況下，IrDA的速度更快些）。也許將來的手機下部的聯結器也會消失或是變得更簡單化
2）節省手機費用：
　　內建BlueTooth晶片的手機，在家裡可以當作無繩電話使用，當然離開屋子一段距離後便自動切換至無線網路基站上！
3）資料共享、辦公更簡易：
　　無論手機、計算機、PDA、印表機或是數位相機、器、D...統統都可以用BlueTooth互傳語音、文字、影像、...蜘蛛網式的會議室將不復存在，白板紀錄儀、投影機等都可以利用BlueTooth來簡化操作。
4）Internet接入：
　　內建BlueTooth晶片的筆記本型計算機或手機等，不僅可以使用PSTN（Published Swithed Telephone Network公用電話交換網）、ISDN(Integrated Services Digital Network綜合業務數字網)、LAN(Local Area Net)、xDSL(x數字使用者線路，如即非對稱數字使用者線路)，而且蜂窩式行動網路照樣可以進行高速連線。
5）無線擴音：
　　筆記本型電腦具有話筒及喇叭（揚聲器），用BlueTooth連線將來的手機（也許是寬頻網），多人視訊會議不是夢了。而且擴音手機也不再是汽車較為獨有的了。
6）同步資料
　　回到辦公室或者家裡，透過BlueTooth及相應程式，可以與其它裝置同步你的NoteBok、手機或是PDA等內部的資訊，永保資訊的最新。當然E也可以接收並同步入計算機，而且你的也可以在飛機上完成，下機後由它自動發出，...
7）影像傳遞
　　有點類似NOKIA9110的影像傳輸方式，不過會更加簡單，帶有BlueTooth功能的數位相機，在你拍攝完成後，影像傳至手機可直接送至世界的任何一個角落，記者好像特別需要這個功能！－傳真多麻煩，而且傳真用的格式為TIF檔案方式也不是很好，又慢速！當然你也可以直接將影像送入印表機，即拍即現。
8）無線極盡
　　一切盡在無線中，BlueTooth可應用於包括鍵盤、滑鼠、家庭網路、高速無線內部網路、電子名片...也許缺乏的只是我們的更多想象力...

BlueTooth也許許多細節問題仍舊存在，諸如：

　　雖優於IrDA的多向性傳輸，但也得防止資訊的誤傳和被擷取，每個裝置都要有相異的頻度。
　　Bluetooth在其基段（Baseband）協議中就提供了授權和安全特性。授權利用了密匙（口令或PIN），每臺裝置都可以授權給其他裝置，之後將內容加密傳送。
　　目前IEEE802.11協議同樣採取這一頻段，他們會如何解決這個問題呢？如果你帶一臺Bluetooth的裝置來到一個裝備IEEE802.11無線的區域網環境，將會引起干擾。
　　BlueTooth具有全方位的特性，若是裝置眾多，採用靠近或是瞄準的方法是徒勞的，識別會否有問題，速度呢？可能使用者可以強迫從裝置列表中選定適當裝置（例如根據它的48位地址或使用者名稱）。
　　Bluetooth具有一對多點的交換資料能力，故它需要安全系統來防止未經授權的訪問。
　　Bluetooth的通訊速度為750Kbits/s，頻寬僅1MBps。而現在帶4Mbits/sIR埠的產品比比皆是，最近16Mbits/s的擴充套件也已經批准。