隨著計算機、網絡通信技術的發(fā)展，采用藍牙技術組建無線局域網，不僅在辦公條件不完善時能發(fā)揮作用，而且在臨時增刪辦公點和移動性辦公業(yè)務方面也有著獨特的優(yōu)勢。文中對藍牙技術做了介紹，并就組網體系結構做了說明，對藍牙技術的發(fā)展趨勢做了展望。
關鍵詞 藍牙技術 辦公網絡 藍牙協(xié)議
一、 前言
在現(xiàn)代企業(yè)的辦公局域網絡中.個人電腦要登錄單位內部的局域網以及Internet ，訪問網上資源，個人電腦之間要進行文件、資料和設備的共享。這樣一來PC 機與各種外設之間，PC 機與各種共享設備之間.以及PC 機與局域網插口之間，就存在許許多多的連線，給移動辦公及調度管理帶來了極大的不便。藍牙技術發(fā)展的初衷是為了用一種統(tǒng)一的無線通信技術來取代各種數(shù)字化設備之間相互連接的電纜。利用藍牙技術組建企業(yè)內部通信網.構建Internet 網絡平臺.不僅可以改善人們的辦公環(huán)境，而且可以提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平.加快現(xiàn)代企業(yè)的辦公自動化進程。
二、 藍牙技術
藍牙(Bluetooth)技術是由愛立信、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。藍牙技術的本質是設備間的無線聯(lián)接，主要用于通信與信息設備。近年來，在電聲行業(yè)中也開始使用。依據(jù)發(fā)射輸出電平可以有3 種距離等級，Class1 為100m 左右、Class2 約為10m 、Class3 約為2-3m。一般情況下，其正常的工作范圍是10m 半徑之內。在此范圍內，可進行多臺設備間的互聯(lián)。但對于某些產品，設備間的聯(lián)接距離甚至遠隔100m 也照樣能建立藍牙通信與信息傳遞。
借助采用了藍牙技術的PDA 個人數(shù)字助理，用戶可很方便地進人因特網。有了藍牙技術，存儲于手機中的信息可以在電視機上顯示出來，也可以將其中的聲音信息數(shù)據(jù)進行轉換，以便在PC 個人電腦上聆聽。東芝公司已開發(fā)上市了一種藍牙無線Modem 和PC 卡，將2 張卡中的一張插人Modem 的主機上，另一張插人PC 個人電腦。這樣，用戶就成功實現(xiàn)了與因特網的無線聯(lián)網。
藍牙技術的特點包括：1、采用跳頻技術，數(shù)據(jù)包短，抗信號衰減能力強；2、采用快速跳頻和前向糾錯方案以保證鏈路穩(wěn)定，減少同頻干擾和遠距離傳輸時的隨機噪聲影響；3、使用2.4GHzISM頻段，無須申請許可證；4、可同時支持數(shù)據(jù)、音頻、視頻信號；5、采用FM調制方式，降低設備的復雜性。
該技術的傳輸速率設計為1MHz，以時分方式進行全雙工通信，其基帶協(xié)議是電路交換和分組交換的組合。一個跳頻頻率發(fā)送一個同步分組，每個分組占用一個時隙，使用擴頻技術也可擴展到5個時隙。同時，藍牙技術支持1個異步數(shù)據(jù)通道或3個并發(fā)的同步話音通道，或1個同時傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音的通道。每一個話音通道支持64kb/s的同步話音；異步通道支持最大速率為721kb/s，反向應答速率為57. 6 kb/s的非對稱連接，或者是432. 6 kb/s的對稱連接。
目前，藍牙技術已被普遍應用在筆記本電腦上，以幫助兩臺(或多臺)筆記本電腦之間實現(xiàn)無線通信。較紅外線傳輸“必須保證傳輸信息的兩個設備正對，且中間不能有障礙物”、“幾乎無法控制信息傳輸?shù)倪M度”、“沒有成為被廣泛接受的工業(yè)標準、設備種類不多”等致命的缺陷，藍牙的優(yōu)勢顯示出了勃勃生機。全世界已有2161 家公司參加了SIG (Special Interest Group)組織，并正在共同制定藍牙技術標準。SIG的核心公司除上述最初提出開發(fā)藍牙技術的5家公司外，還有3com、Lucent技術、微軟和摩托羅拉4 家。SIG 成員公司包括：PC個人電腦、移動電話、網絡相關設備、外圍輔助設備和A/ V設備、通訊設備和汽車電子、自動售貨機、醫(yī)藥器械、計時裝置等諸多領域的設備制造公司。
三、 藍牙體系結構
藍牙體系結構包括3部分，各部分的構成見圖1。下面就硬件、軟件、路由機制3方面作簡略說明。
1、硬件部分
1.1射頻模塊
將基帶模塊的數(shù)據(jù)包通過無線電信號以一定的功率和跳頻頻率發(fā)送出去，實現(xiàn)藍牙設備的無線連接。
1.2基帶模塊
采用查詢和尋呼方式，使跳頻時鐘及跳頻頻率同步，為數(shù)據(jù)分組提供對稱連接(SCO)和非對稱連接(ASL)，并完成數(shù)據(jù)包的定義、前向糾錯、循環(huán)冗余校驗、邏輯通道選擇、信號噪化、鑒權、加密、編碼和解碼等功能。它采用混合電路交換和分組交換方式，既適合語音傳送，也適合一般的數(shù)據(jù)傳送。每一個語音通道支持64kb/s同步語音，異步通道支持最大速率723.2kb/s(反向57.6kb/s)的非對稱連接或433.9kb/s的對稱連接。
2、藍牙協(xié)議(軟件)
2.1鏈路管理協(xié)議(LMP )
通過對鏈接的發(fā)送、交換、實施身份鑒權和加密，并通過協(xié)商確定基帶數(shù)據(jù)分組的大小，控制射頻部分的電源模式、工作周期及網絡內藍牙設備的連接狀態(tài)。
2.2邏輯鏈路控制與應用協(xié)議(L2CAP )
L2CAP與LMP平行工作，共同實現(xiàn)OSI的數(shù)據(jù)鏈路層的功能。它可提供對稱連接和非對稱連接的數(shù)據(jù)服務。
2.3串行電纜仿真協(xié)議(RFCOMM)
在藍牙的基帶上仿真RS-232的功能，實現(xiàn)設備串行通信。例如，在撥號網絡中，主機將AT命令發(fā)送到調制解調器，再傳送到局域網，建立連接后，應用程序就可以通過RFCOMM 提供的串口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
2.4服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)
按照用戶需要，發(fā)現(xiàn)相應服務及有關設備，并給出服務與設備列表。工作過程如下：主設備廣播1條信息，從設備做出相應的反應，將收集到的地址存于主設備的內存中，然后主設備從中選擇1個地址，利用鏈路管理代理所提供的進程在物理層建立連接。一旦建立了服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議，在主從設備之間的物理層連接上就建立了一條LZCAP點對點通信層。
3、無線辦公網絡的路由機制
利用藍牙技術構建現(xiàn)代企業(yè)無線辦公網絡，實現(xiàn)的基本功能包括：1、文件、檔案、報表、設備資源的共享和互連，比如PC機之間的互連，PC 機與各種外設或智能設備的互聯(lián)和共享等；2、利用藍牙設備無線訪問單位內部局域網以及Internet；3、通過一定的路由機制實現(xiàn)辦公網絡內部的各個匹克網之間的互連。
根據(jù)企業(yè)的實際需要，企業(yè)無線網絡由多個匹克網(piconet)構成，而不同匹克網之間的通信應該只在辦公網絡內部進行路由，而不應通過局域網，這就需要建立一種特殊的路由機制，使得各匹克網之間的通信能夠進行正確的路由，達到方便快捷的通信、拓寬通信范圍、減輕網絡負載的目的。
3.1藍牙網關
用于辦公網絡內部的藍牙移動終端通過無線方式訪問局域網以及Internet；跟蹤、定位辦公網絡內的所有藍牙設備，在兩個屬于不同匹克網的藍牙設備之間建立路由連接，并在設備之間交換路由信息。
主要功能包括：
① 實現(xiàn)藍牙協(xié)議與TCP/IP協(xié)議的轉換，完成辦公網絡內部藍牙移動終端的無線上網功能。
② 在安全的基礎上實現(xiàn)藍牙地址與IP地址之間的地址解析，它利用自身的IP 地址和TCP端口來唯一地標識辦公網絡內部沒有IP地址的藍牙移動終端，比如藍牙打印機等。
③ 通過路由表來對網絡內部的藍牙移動終端進行跟蹤、定位，使得辦公網絡內部的藍牙移動終端可以通過正確的路由，訪問局域網或者另一個匹克網中的藍牙移動終端。
④ 在兩個屬于不同匹克網的藍牙移動終端之間交換路由信息，從而完成藍牙移動終端通信的漫游與切換。在這種通信方式中，藍牙網關在數(shù)據(jù)包路由過程中充當中繼作用，相當于藍牙網橋。
3.2藍牙移動終端(MT)
藍牙移動終端是普通的藍牙設備，能夠與藍牙網關以及其他藍牙設備進行通信，從而實現(xiàn)辦公網絡內部移動終端的無線上網以及網絡內部文件、資源的共享。各個功能模塊關系如圖2 所示。
如果目的端位于單位內部的局域網或者Internet，則需要通過藍牙網關進行藍牙協(xié)議與TCP/IP協(xié)議的轉換，如果該MT沒有IP地址，則由藍牙網關來提供，其通信方式為MT-BG –MT。如果目的端位于辦公網絡內部的另一個匹克網，則通過藍牙網關來建立路由連接，從而完成整個通信過程的漫游.其通信方式為MT-BG-M_MT(為主移動終端)-MT。采用藍牙技術也可使辦公室的每個數(shù)據(jù)終端互相連通。例如多臺終端共用1 臺打印機，可按照一定的算法登陸打印機的等待隊列，依次執(zhí)行。
四、 藍牙技術的發(fā)展前景
藍牙技術是一種新興的技術，尚未投入廣泛應用，目前許多藍牙設備還處于實驗室試驗階段，還有待于實際使用的嚴格檢驗。2002年下半年起，藍牙產品的生產量將明顯增加，市場進一步擴大。除日本外，韓國的LG、三星、大宇以及臺灣諸多公司已著手開始步人藍牙技術與產品的開發(fā)行列，有的已推出成品。如LG公司的LG-P610B，一種用于PCS個人通信服務的蜂窩式電話。由于在PC個人電腦開發(fā)制造上的成功與經驗，臺灣制造業(yè)界期望2005 年藍牙工業(yè)在臺灣能占臺灣無線通信工業(yè)的15%，產值達到6.5億美元。2002年夏季開始，臺灣的一些制造廠商已開始在天線、濾波器、模塊、筆記本電腦、PDA、鍵盤和鼠標器等信息設備中采用藍牙技術，并將推出用于dongle(一種保護軟件被拷貝的設備)、PCMCIA卡和LAN 局域網間聯(lián)絡的藍牙通信中轉裝置。至今，日本已有7 家公司在筆記本電腦中采用了藍牙技術。
藍牙的發(fā)展軌跡符合當今新技術發(fā)展的理想模式即競爭前合作。據(jù)ABI ( Allied Business Intelligence)的一項調查顯示，盡管最近藍牙市場有點遲滯，但其發(fā)展沒有減緩的趨勢。ABI 的官員說，越來越多的人考慮給自己的設備增加無線連接，他們也逐步意識到藍牙技術的低功耗和低成本解決方案是理想的。藍牙的使用范圍已不僅僅局限于筆記本電腦和蜂窩電話，藍牙收發(fā)器(即藍牙卡)已經越來越多地嵌人到從PC機到工業(yè)設備的各種設備中，藍牙不僅僅是電纜替代品。不過，ABI同時提醒到，在Bluetooth成功的道路還存在著一定的障礙，其主要表現(xiàn)在以下幾個方面： ( l)因硅半導體價格的昂貴，藍牙芯片過于昂貴以致一時難以普及。( 2)藍牙協(xié)議的實現(xiàn)與標準不一致,使硬件的互操作性、軟件的互操作性以及軟硬件之間的互操作性不佳。 ( 3)軟件開發(fā)還難以為藍牙應用提供完整的解決方案，跨平臺移植難以實現(xiàn)。
盡管這些問題正在減緩藍牙設備投放市場的速度，但隨著SIG 新標準的制定，預計這種統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳送方式會被廣泛應用，到那時，全球將有數(shù)以億計的計算機和通信設備使用藍牙技術，它將帶來一個無線通信的新時代。
五、 具體組網方案
根據(jù)前述藍牙路由機制，圖3給出了一種無線辦公網絡具體應用的原理圖。藍牙網關通過RJ45 插頭與局域網接入接口相連；圖中的個人電腦及各種設備均需安裝有藍牙通用模塊或藍牙網卡，以使其藍牙化。藍牙網關與各終端的最大直線不能大于100m，且一個藍牙網關最多可連接7個帶通用外界模塊的設備。
組網方案中，主要部件功能如下：
1、藍牙網關(金歐公司LLTR-1S)
* 采用時分多址技術，支持異步數(shù)據(jù)，支持點對點、點對多點的藍牙數(shù)據(jù)通信；
* 具有同時與有線網絡和藍牙設備通信的接口及能力；
* 在安全的基礎上實現(xiàn)藍牙地址與IP 地址間的地址解釋；
* 實現(xiàn)IP 網際協(xié)議以及TCP 傳輸控制協(xié)議，從而能夠完成藍牙協(xié)議與TCP / IP 的協(xié)議轉換；
* 在底層協(xié)議棧的基礎上，通過實行特定的藍牙路由機制解決匹克網間的路由問題，以最終解決藍牙不同匹克網間不同單元的通信問題。
2、網絡適配器(BlueBerry 藍牙USB)
安裝在網絡內部的PC機、筆記本電腦上，使設備藍牙化。
3、為了使得辦公室內部的打印機、投影儀、掃描儀等辦公設備具有藍牙功能，選用金歐公司的通用藍牙模塊，該通用藍牙模塊具有串口、USB 和并口可供選擇。
六、結束語
采用藍牙技術組建辦公網，不僅在辦公條件不完善時能發(fā)揮作用，而且在臨時增刪辦公點和移動性辦公業(yè)務方面也有著獨特的優(yōu)勢。目前，藍牙技術應用還存在不足，比如信道兼容性、可靠性和安全性欠缺，無法實現(xiàn)真正的“漫游”，這在分存網應用時更為突出。不過，隨著藍牙技術的發(fā)展，組建辦公室無線近距離網會越來越經濟實用。
