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“蓝牙”——无线上网协议 (转)

原创 网络安全 作者:worldblog 时间:2007-12-08 11:42:51 0 删除 编辑
“蓝牙”——无线上网协议 (转)[@more@]在科技日新月异的今天,信息的传输已经越来越向无线的方向发展。从最简单的电视遥控器,到今天已经普及的手机,人们已经越来越习惯于无线传输技术带来的种种方便。手机上网,似乎已经不是什么新概念了,传统的方式就是用数据线或者计算机的红外线接口将手机和笔记本电脑或其它的电脑设备相连,但这两种方式都有很多的不便,数据线太麻烦,红外线接口距离短不说,还要保证连接时没有障碍物阻隔。这里我要介绍的是能使这一情况大为改观的最新短距离无线通信协议"蓝牙(BlueTooth)",它不光能使手机上网,更将成为各种便携式设备进行无线连接的新标准。
  "蓝牙(BlueTooth)"名称的来历取自一千多年前丹麦的一个皇帝的名字,他的功绩便是将当时四分五裂的瑞典、丹麦、芬兰统一了起来。因此蓝牙技术的发起人瑞典的爱立信(Ericsson)公司就以此命名来表达其要将这种全新的无线传输技术在全球推广,并实现全球通用的雄心。
  "蓝牙(BlueTooth)"技术标准由SIG(Special Interests Group 特别兴趣小组)创立发展,该小组于1998年5月成立,其成员包括Ericsson,intel,Nokia,Toshiba和IBM等公司,现在已经有1000多家公司加入这个阵营。其中包括像Motorola,Sanyo等大的通讯设备制造商,甚至许多手表,游戏厂商也开始加入蓝牙SIG。可以预见,将来的市场上将充斥各种品牌装备"蓝牙"技术的新产品。
  按照Ericsson公司的口号"一块晶片,连接无限",蓝牙技术的核心便是通过嵌入一块大小约9mm x 9mm的芯片,实现语音和数据在短距离上的无线连接。这种连接是开放式的,能够应用于各种需要在网络上传输数据和语音的设备,如数码相机,PDA,无线耳机,当然更少不了手机。在10米内,装备有蓝牙芯片的各种设备可以相互之间交换数据和语音信息,配合外加的放大设备(Optional Amplifier)传输距离可以扩大到100米。该技术使用2.4GHz的ISM(工业,科学,医学)频带,无需申请便可使用,为了消除推广蓝牙的障碍,日本甚至于99年10月修改法律将开放的ISM频带括至2400M ~2483.5MHz,实现了全球的统一化。
  蓝牙技术采用跳频扩展技术(FHSS),跳频速率为每秒1600次。其设备采用的是GFSK调制技术,其最高传输速率为1Mbps,实际数据有效速率为721Kbps,话音采用连续可变斜率调制CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation连续可变斜率调制)编码方式,CVSD方式抗干扰能力很强,即使在误码率达到4 %时,仍然有可以接受的话音质量。通信协议则采用TDMA(时分多址),在2.4GHz 的ISM频带上 设 立79 个 带 宽 为1MHz 的 信道,用每秒钟切换1600 次的频率的跳频(Hobbing)扩展技术来实现信息的收发。蓝牙技术支持一个异步数据通道,或3 个并发的同步话音通道, 或一个同时传送异步数据和同步话音的通道。每一个话音通道支持64kbps 的同步话音;异步通道支持最大速率721kbps、反向应答速率为57.6kbps 的非对称连接, 或者是432.6kbps的对称连接。
  这种连接的网络拓扑结构首先是由最多8台独立的设备连成Pic.NET(微微网),再由多个独立的,非同步的Piconet组成一个独立的Scatternet(分布网),如图所示:
  在Piconet(微微网)内部,各设备单元分主、从工作方式运行,虽然所有的蓝牙设备都是对等的,以同样的方式工作。一个Piconet(微微网)只有一个主设备,其它都是从设备,主设备利用其自身的时钟和跳频信号同步其它的从设备。在Piconet(微微网)内部各设备拥有一个3 bit的MAC地址来相互区分,组成ScatterNet后,各Piconet通过其不同的频率和跳频信号相互区分。
  蓝牙系统中的功能模块分为:无线射频单元、链路控制单元、链路管理单元、软件结构。无线射频单元主要规定硬件设备的功能,它负责射频处理和基频调制的功能。链路控制单元主要完成底层通信协议(如物理层、MAC层)的功能,链路管理单元主要负责基带连接的设定及管理,基带数据的分段及重组、多路复用和Qos(Quality of Service服务质量)等功能。软件结构主要为各种应用(如语音、数据等)提供应用软件所需的通信协议与应用程序接口,如TCP/IPrfcOMM等。蓝牙技术采用了全开放的框架结构,可以充分利用现存的多种标准,如:OBEX、TCP/IP等,而并不是重新制定标准,通过采用IrDA 的对象交换协议(OBEX),蓝牙可以直接沿用IrDA 的软件资源。蓝牙系统的软件结构将实现的功能有:配置及诊断、蓝牙设备的发现、电缆仿真、与外设通信、语音通信及呼叫控制,以及交换名片和电话号码等。在安全保密性方面,蓝牙系统认证加密服务由物理层提供,采用流密码加密技术,适于硬件实现,密钥长度可以是0、40 或64 位,密钥由高层软件管理。如果用户有更高级别的保密要求,可以使用更高级更有效的传输层和应用层安全机制。
   1999年12月6日,蓝牙协议的最新版本V1.0B 正式发布,各大厂商也正在加紧开发推广其带有蓝牙技术的各种产品。发起人Ericsson开发的挂耳式无线手机,就是蓝牙技术的成果,它通过耳机上内置蓝牙芯片可以直接与衣袋里的同样内置了蓝牙芯片的手机连接,使你不用从衣袋或公文包里取出手机就可收听。同样的Nokia蓝牙手机,可以直接将讯息通过含有蓝牙芯片的打印机打印出来。更多更新的应用还将不断涌现,各种需要短距离信息传输的信息产品必将在蓝牙技术下统一起来,一个新的无线时代即将到来!
Bluetooth今年下半年将逐步取代IrDA红外线技术,并将取代现有的串口。Bluetooth是无线数据和话音传输的开放式标准,以短距离的无线连接为主,一般为十厘米到十米范围,目前若是增加功率或是加上某些外设可达到一百米的距离,如专用的放大器(Optional Amplifier)。Bluetooth采用2.402-2.480GHz高频无线频率,中心频率为2.45GHz,比现有的GSM1800还要高,在发射机频率为1MHz时,有效的Bluetooch数据速率是721Kbps。也许相对wap而言,它规范化了更为具体的硬件及频率应用等内容。WAP也是无线通讯协定,从理解的含义来讲,也许该为无线访问协议或是直接称之为无线上网协议,规范化了网页的浏览格式及通讯协议,如TCP/IP等。    
Bluetooth协议能使包括蜂窝电话、掌上电脑、笔记本电脑、相关外设和家庭Hub等包括家庭RF的众多设备之间进行信息交换。Bluetooth宽带协议结合电路开关和分组交换机,适用与语音和数据传输。每个声道支持64KB每秒同步(语音)链接。而异步信道支持任一方向上高到721KB每秒和回程方向57.6KB每秒的非对称链接。因此,它可以足够快地应付蜂窝系统上的非常大的数据比率。
成员:
  以ERICSSON为首,与Intel、IBM、NOKIA、TOSHIBA组成的特别兴趣小组SIG(Special Interest Group)创立了BlueTooth技术,现在已经有1667家公司加入,包括Motorola、SIMENS、ALCATEL、CANON、Acer等电脑及通讯制造商。而且数目还在不断的增长。也许以后的多数产品都将植入BlueTooth来作无线连接。
应用:
1)手机与计算机的相连:
  目前多数通过IrDA红外线或是RS232串口线来相连,BlueTooth的取而代之,不仅方便而且资料传送的速度也不用担心(有的状况下,IrDA的速度更快些)。也许将来的手机下部的连接器也会消失或是变得更简单化
2)节省手机费用:
  内置BlueTooth芯片的手机,在家里可以当作无绳电话使用,当然离开屋子一段距离后便自动切换至无线网络基站上!
3)数据共享、办公更简易:
  无论手机、计算机、PDA、打印机或是数码相机、mp3播放器、D播放器...统统都可以用BlueTooth互传语音、文字、图像、文件...蜘蛛网式的会议室将不复存在,白板纪录仪、投影机等都可以利用BlueTooth来简化操作。
4)Internet接入:
  内置BlueTooth芯片的笔记本型计算机或手机等,不仅可以使用PSTN(Published Swithed Telephone Network公用电话交换网)、ISDN(Integrated Services Digital Network综合业务数字网)、LAN(Local Area Net局域网)、xDSL(x数字用户线路,如adsl即非对称数字用户线路),而且蜂窝式移动网络照样可以进行高速连接。
5)无线免提:
  笔记本型电脑具有话筒及喇叭(扬声器),用BlueTooth连接将来的手机(也许是宽带网),多人视频会议不是梦了。而且免提手机也不再是汽车较为独有的了。
6)同步资料
  回到办公室或者家里,通过BlueTooth及相应程序,可以与其它设备同步你的NoteBok、手机或是PDA等内部的信息,永保信息的最新。当然EMail也可以接收并同步入计算机,而且你的email也可以在飞机上完成,下机后由它自动发出,...
7)影像传递
  有点类似NOKIA9110的影像传输方式,不过会更加简单,带有BlueTooth功能的数码相机,在你拍摄完成后,影像传至手机可直接送至世界的任何一个角落,记者好像特别需要这个功能!-传真多麻烦,而且传真用的格式为TIF文件方式也不是很好,又慢速!当然你也可以直接将影像送入打印机,即拍即现。
8)无线极尽
  一切尽在无线中,BlueTooth可应用于包括键盘、鼠标、家庭网络、高速无线内部网络、电子名片...也许缺乏的只是我们的更多想象力...

BlueTooth也许许多细节问题仍旧存在,诸如:

  虽优于IrDA的多向性传输,但也得防止信息的误传和被截取,每个设备都要有相异的频度。
  Bluetooth在其基段(Baseband)协议中就提供了授权和安全特性。授权利用了密匙(口令或PIN),每台设备都可以授权给其他设备,之后将内容加密传送。
  目前IEEE802.11协议同样采取这一频段,他们会如何解决这个问题呢?如果你带一台Bluetooth的设备来到一个装备IEEE802.11无线网卡的局域网环境,将会引起干扰。
  BlueTooth具有全方位的特性,若是设备众多,采用靠近或是瞄准的方法是徒劳的,识别会否有问题,速度呢?可能用户可以强迫从设备列表中选定适当设备(例如根据它的48位地址或用户名)。
  Bluetooth具有一对多点的交换数据能力,故它需要安全系统来防止未经授权的访问。
  Bluetooth的通信速度为750Kbits/s,带宽仅1MBps。而现在带4Mbits/sIR端口的产品比比皆是,最近16Mbits/s的扩展也已经批准。


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