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蓝牙技术基本知识

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作者:时间:2007-10-23来源:嵌入式在线论坛
    在值得关注的技术中还有蓝牙,很多文章都爱讨论蓝牙和采用Wi-Fi技术WLAN谁会取带谁的问题,其实蓝牙做为一种短距技术其从开始就并没有定位于Wi-Fi技术的替代者。更适用于手机和PDA等掌上设备上,而在这方面Wi-Fi芯片组比蓝牙芯片组需要消耗更多的电能,占据更多的空间。 
  一、什么是蓝牙

  “蓝牙”的英文为Bluetooth,是以一位千年前统一丹麦和挪威的丹麦国王哈拉德-布鲁图斯(Harald Bluetooth)的名字来命名的。是由爱立信、诺基亚、Intel、IBM和东芝5家公司于1998年5月共同提出开发的。

  在技术中,蓝牙是一种短距的无线通讯技术,电子装置彼此可以通过蓝牙而连接起来,省去了传统的电线。透过芯片上的无线接收器,配有的电子产品能够在10米的距离内彼此相通(依据发射输出电平蓝牙可以有3种距离等级,其中Class1为100米左右、Class2约为10米、Class3约为2-3米。一般情况下,其正常的工作范围是10米半径之内),传输速度可以达到每秒钟1兆字节(蓝牙的标准是IEEE802.15,工作在2.4GHz频带,带宽为1Mb/s)。

  蓝牙的主要替代对象是红外线传输和RS232串口线传输,红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离,而以RS232串口线连接的设备则难以摆脱线缆和低速的限制,随着蓝牙技术的出现,让这样的连接变得更方便和简单。

  蓝牙技术已成为整个无线移动领域的重要组成部分,蓝牙不仅仅是一个芯片,而是一个近距无线网络,能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换,目前由蓝牙构成的无线个人网已在移动领域广泛存在。

  蓝牙技术使用高速跳频(FH,Frequency Hopping)和时分多址(TDMA,Time DivesionMuli—access)等技术,能在近距离内较方便地将几台数字化设备呈网状链接起来,无论手机、计算机、PDA、打印机或是数码相机、MP3播放器、MD播放器等都可以用Bluetooth互传或同步语音、文字、图像、文件等资料,而象白板纪录仪、投影机等也可以利用蓝牙来简化操作。

  总之,蓝牙技术是网络中各种外围设备接口的统一桥梁,它消除了设备之间的连线,取而代之以无线连接。除此而外,蓝牙技术亦可用于Internet接入,内置或外置相关蓝牙芯片的笔记本电脑或手机,可以使用56K、ISDN、LAN、xDSL等进行互联网接入。当然,蓝牙还被常用到象键盘、鼠标这样的产品中。

  二、蓝牙的几个技术标准

  蓝牙是一项低价、低耗能射频技术,它可以使bluetooth设备使用特殊的通信协议,实现近距离无线通信。蓝牙能够为用户的移动设备实现“自发联接”,并使用户能够通过局域网或广域网的接入点进行快速的访问,但早期的蓝牙技术标准并不是很完善,其存在的一些问题影响了蓝牙的更顺利发展。

  蓝牙技术标准的更新主要体现在兼容性和安全技术上。

  ● Bluetooth 1.0

  Bluetooth 1.0定义了蓝牙的基本功能。众所周知,BlueTooth 1.0定义了蓝牙是一种低功耗的无线技术,目的是取代现有的台式电脑、笔记本电脑、打印机、传真机和移动电话等设备上的有线接口。主要特点有:可以随时随地用无线接口来代替有线电缆连接;具有很强的移植性,可应用于多种通信场合,如WAP、GSM、DECT等引入身份识别后可以灵活实现漫游;功耗低,对人体危害小;BlueTooth集成电路应用简单,成本低廉,实现容易,易于推广。

  BlueTooth工作在2.4G的ISM频段,采用了Bluetooth 1.0技术的设备将能够提供高达720Kbit/s的数据交换速率,其发射范围一般可达10米。Bluetooth 1.0技术还采用了跳频技术来消除干扰和降低衰落。当检测到距离小于10米时,接受设备可动态调节功率。当业务量减小或停止时,蓝牙设备可以进入低功率工作模式。

  组网时最多可以有256个蓝牙单元设备连接起来组成微微网,其中一个主设单元和7个从设备单元处于工作状态,而其他设备单元则处于待机模式。微微网络可以重叠交*使用。从设备单元可以共享。由多个相互重叠的微微网可以组成分布网络。

  ● Bluetooth 1.1

  由于没有考虑到设备互操作性的问题,Bluetooth 1.0规范在标准方面有所欠缺。例如出于安全性方面的考虑,Bluetooth 1.0设备之间的通信都是经过加密的——当两台蓝牙设备之间尝试着建立起一条通信链路的时候,它们会因为不同厂家设置的不同口令的不匹配而无法正常通信;或如果辐设备处理信息的速度高于主设备的话,随之而来的竞争态势会使两台设备都得出自己是通信主设备的计算结果等等。Bluetooth 1.1规范对这一问题进行了解决,Bluetooth 1.1技术规范要求会话中的每一台设备都需要确认其在主设备/辐设备关系中所扮演的角色。

  此外,Bluetooth技术本将2.4GHz的频带划分为79个子频段,而为了适应一些国家的军用需要Bluetooth 1.0重新定义了另一套子频段划分标准,将整个频带划分为23个子频段,以避免使用2.4GHz频段中指定的区域。这造成了使用79个子频段的设备与那些设计为使用23个子频段的设备之间互不兼容。Bluetooth 1.1标准取消了23子频段的副标准,所有的Bluetooth 1.1设备都使用79个子频段在2.4GHz的频谱范围之内进行相互的通信。

  此外,Bluetooth 1.1规范也修正了互不兼容的数据格式会引发Bluetooth 1.0设备之间的互操作性问题的这个问题,允许辐设备主动与主设备进行通信并告知主设备有关包尺寸方面的信息。Bluetooth 1.1规范之中,辐设备可以在必要的时候通知主设备发送包含多/少slots的数据包。

  ● Bluetooth 1.2

  Bluetooth 1.1标准的无线蓝牙的缺点与优点同样的明显,例如它很容易受到主流的802.11b设备干扰。在Bluetooth SIG宣布的最新的蓝牙1.2设备标准中,新发布的1.2标准就提供了更好的同频抗干扰能力,并且加强了语言识别能力,并向下兼容1.1的设备。

  1.2版最大的改进在于增加了AFH可调式跳频技术(Adaptive Frequency Hopping)这项技术,并主要针对现有蓝牙协议和802.11b/g之间的互相干扰问题进行了全面的改进,防止用户在同时使用支持蓝牙和无线局域网(WLAN)的两种装置的时候出现互相干扰的情况。

  并增强了语音处理,改善了语音连接的品质(可以提高蓝牙耳机的音质);并能更快速的连接设置。

  总之,蓝牙是以个人局域网(Personal Area Network,PAN)为应用范围的传输技术,由于和WLAN同样是使用2.4G的频谱,以致于第一二代蓝牙技术经常会发生相互干扰的情况,所以要想使你的蓝牙设备使用的更爽,从现在开始已可优选具备Bluetooth 1.2标准的蓝牙设备。而Bluetooth 1.2规格的推出,也可望使得蓝牙技术更容易推广与使用。
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