蓝牙技术在无线网络中的应用

2007-09-29 11:13:39来源: 电子元器件应用 关键字:信道  移动  调频  扩谱

0 引言

随着信息技术的不断发展,传统的有线网络在布线和组网上都存在一定的局限。而蓝牙作为一种短距离无线通信技术,能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动手机等移动通信终端设备之间的通信,也能够成功地简化以上这些设备与Internet之间的通信,从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速而高效。

l 蓝牙无线组网的优点

蓝牙技术是一种低成本、短距离的无线个人网络传输(WireleSS Personal Area Network)技术,其主要目标是提供一个全世界通行的无线传输环境,以通过无线电波来实现所有移动设备之间的信息传输服务。这些移动设备包括手机、笔记本电脑、PDA、数字相机、打印机等。蓝牙收发信机采用跳频扩谱(Frequency}topping Spread Spe-tmm,FHSS)技术。根据蓝牙规范1.OB规定,在2.4~-2.4835 GHz之间的ISM频带上以1600跳/s的速率进行跳频,可以得到79个1 MHz带宽的信道。除采用跳频扩谱的低功率传输外,蓝牙还可采用鉴权和加密等措施来提高通信的安全性。蓝牙无线组网技术的主要优点如下:

(1)支持移动联网。用户可以像使用移动电话那样灵活的移动计算设备的位置,而使设备仍然保持持续的网络连接。

(2)不需要使用物理线路,安装非常简便,成本低、体积小,可用于更多的设备。

(3)网络使用的高频电波可以穿透墙壁或玻璃窗,所以设备可以在有效范围任意放置。

(4)多层安全防护措施可以确保用户隐私。

(5)改动网络结构或布局时,不需要对网络进行重新设置。

2 常见的三种无线接入方式

2.1 IEEE802.11家族

IEEE802.1l是IEEE最初制定的一个无线局域网标准,主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接人,其业务主要限于数据存取,速率最高只能达到2 Mb/s。目前,3Com等公司都有基于该标准的无线网卡。

IEEE802.11 b物理层可支持5.5 Mb/s和11 Mb/s两个新速率,IEEE802.11标准在扩频时是一个11位调制芯片,而IEEE802.11 b标准则采用一种新的调制技术CCK来完成。IEEE802.11 b使用动态速率漂移,可根据环境变化在11 Mb/s、5.5 Mb/s、2 Mb/s、1 Mb/s之间切换,且在2 Mb/s、1 Mb/s速率时可与IEEE802.11兼容。

IEEE802.11a工作在5 GHz U-N II频带,物理层速率可达54 Mb/s,传输层达25 Mb/s.它采用正交频分复用(OFDM)的独特扩频技术,可提供25Mb/s的无线ATM接口、10Mb/s的以太网无线帧结构接口以及TDD/TDMA的空中接口,能支持语音、数据、图像业务,而且一个扇区可接人多个用户,每个用户也可带多个用户终端。

2.2 蓝牙新贵

蓝牙(IEEE802.15)是一项新标准,对于IEEE802.11来说,它的出现主要是相互补充。蓝牙比IEEE802.11更具移动性,此外,蓝牙技术成本低、体积小,可用于更多的设备。但是,蓝牙技术主要是点对点的短距离无线发送技术,本质上的传输介质要么是RF,要么是红外线。而且,蓝牙被设计成低功耗、短距离、低带宽的应用。严格来讲,蓝牙技术不算是真正的局域网技术。

2.3 家庭网络的HomeRF

HomeRF、主要为家庭网络设计,是IEEE802.11与DECT结合的产物,旨在降低语音数据成本。HomeRF也采用了扩频技术,它工作在2.4 GHz频带,能同步支持4条高质量语音信道。但目前的HomeRF传输速率只有1~2 Mb/s.FCC建议也只是增加到10Mb/s。

通过以上比较分析可以看出,各种标准都是根据不同的使用场合,不同的用户需求而制定的。有的是为了增加带宽和传输距离,有的则是考虑移动性和经济性。实际上,局部最优不等于全局最优。现在最炙手可热的无线局域网是IEEE802.XX,蓝牙则是方兴未艾,802.XX标准的优势主要在于速度。无线局域网在网络信号较好的时候,和有线局域网的速度相差无几。而蓝牙线局域网的优势主要是成本和扩展性[3]。表1所列是蓝牙和IEEE802.XX技术的比较:

3 蓝牙无线组网原理与上网方案

3.1 组网原理

蓝牙无线组网要求每台电脑必须具备蓝牙功能,故应使用USB接口的蓝牙适配器,其次需要购买一个蓝牙无线接人点。用蓝牙技术组建局域网有两种组网方式:一种是PC对PC组网;另一种是PC对蓝牙接人点的组网。

PC对PC的组网方式可以用蓝牙适配器来让两台电脑共享互联网络的连人,其中的一台电脑通过网卡连接ADSLMODEM等接人设备已经能访问Internet。并装上蓝牙USB适配器,以把它当作一台Internet共享的代理服务器。这样,其它配有蓝牙USB适配器的电脑就可以当作客户端来通过该服务器访问Internet,也可以共享其它资源。图1所示是这种方案的原理图。

对于PC和蓝牙接人点之间的组网,可先把蓝牙接人点(蓝牙网关)通过RJ45与ADSLMODEM等宽带接人设备相连。其它要接入网络的电脑均应安装蓝牙适配器,一个蓝牙网关最多可连接7台这样的电脑。这样,蓝牙接人点的功能就如同上个方案中的Internet代理服务器。这个方案的组网拓朴类似Wi-Fi无线接人点的组网。其方案示意图如图2所示。

3.2 蓝牙无线上网方案

在没有专线宽带上网的时候,网络是采用电话线来进行连接的,它的速度相当慢,而且不稳定,经常死链,容易在CPU的大量请求中导至死机。专线宽带出现后,电话线上网基本被淘汰。但是电话线上网的步骤却给了我们对现时手机上网的一种启发:家用电话线能使电脑通过MOD-EN拨号上网,同理,手机的无线功能也可以让电脑通过某种设备拔号上网,从而达到无线上网的内容范围。这里的某种设备必需具有拨号功能.并能连接手机和电脑以进行通信。只要手机有拔号上网功能,那么实现手提电脑无线上网就不是一种构想。而蓝牙技术正好具有替代电缆的功能,因此,用蓝牙作为一种无线中介就可以让电脑与手机间进行拔号上网。这就是本设计的核心。根据现时手机与电脑的互联形式,蓝牙无线上网可分为以下三大类:

(1)电脑+蓝牙适配器+蓝牙手机方案

该方案使用支持GPRS手机或者CDMA1X上网的手机,且手机和电脑都应支持蓝牙,这样借助于GPRlS或CDMA1X的数据服务,就可以用笔记本进行无线冲浪了。操作时首先要开通手机的蓝牙功能.然后在PC上点开"本地连接→属性→高级",再在"Internet连接共享"中勾选"允许其他网络用户通过此计算机的Internet连接来连接",后点"确定"。接着将USB蓝牙适配器插人电脑USB接口,系统会提示发现新硬件,并自动开始安装软件。安装完成后在系统托盘内会出现蓝牙标志。最后右击蓝牙图标,打开蓝牙设备对话框,再单击"添加"按钮,然后打开手机上的蓝牙,勾选上"我设备已经设置并且准备好"复选框点击"下一步"按钮,此时蓝牙适配器便会开始工作,并搜索可用的蓝牙设备。当找到打开的蓝牙手机时,网络的组建便完成了。

(2)PDA+CF蓝牙卡+蓝牙手机方案

用PDA的CF型无线网卡实现无线上网同样要有CF型蓝牙卡,只要在CF插槽中插人该卡,然后进行拨号设置,那么,利用支持GPRS或者CDMA1X上网的蓝牙手机即可拨号上网。 操作时,首先打开手机的蓝牙,让它处于工作状态。然后打开PDA的蓝牙管理器,选择"工具→配对设备→添加",点击"查找"图标并稍等一会,屏幕上会出现搜索到的蓝牙手机,选择该手机并输人配对码。此时,在手机上同样会出现一个要求输入配对码的窗口,同样输入刚才在PDA上输入的配对码,即可配对成功,最后点击PDA屏幕上的连接图标,输入拨号上网所使用的用户名和密码等资料即可进行拨号连接了。

(3) PDA+CF蓝牙卡与电脑共享上网方案

该方案是将PDA和电脑用蓝牙连接起来并配对,然后在PDA上打开蓝牙管理器并新建一个连接,同时选择蓝牙同步,然后单击"下一步"进入搜寻界面,以等待蓝牙管理器找到要配对的设备。此时若连接在电脑上的蓝牙适配器正在工作,那么就能找到配对的设备,并建立连接。

接下来应进行串口参数的设置,可先在PDA的同步选项中选择蓝牙同步,同时选择连接后保持连接,确保你的电脑已经连接上因特网后。即可在PDA中实现无线上网。图3所示是PDA+CF卡的电脑共享上网操作方案。

3.3 无线上网的配置

在确保手机与电脑的蓝牙联通(即蓝牙设备的开启条件下)后,便可进行PC端蓝牙驱动设置(以IVT BlueSoleil为例),操作时先打开蓝牙驱动主窗口,选择我的服务→属性,并在服务属性窗口的"个人局域网"选项中,启用个人局域网服务和DHCP服务,在服务属性窗口的"网络接人"选项中启用该服务。

对于PC端网络连接的设置,可在网络连接中打开"传人的连接"的属性(如果没有可以新建一个传人连接),在"常规"选项中,选中Blue-tooth LAP Modem连接,并在"用户"选项中,允许掌上电脑不通过密码连接,然后在"网络"选项中打开TCP/IP属性,再在TCP/IP属性中手动设置IP地址,并保证不与其并网连接重叠,之后再回到"网络连接"启用Internet的连接共享,并把家庭网络连接设置为你的蓝牙虚拟网卡的连接,即可完成PC端的设置。蓝牙手机的无线上网设置方法如图4所示。

4 结束语

随着蓝牙技术的发展,蓝牙电子商品必然成为今后的主要电子产品,且价格也会为大众所接受。可以预期,蓝牙技术在无线网络中的应用将为我们带来深远的经济和社会效益。

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