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世界蓝牙技术发展综述

已有 317 次阅读  2011-03-16 09:29   标签蓝牙技术 

一、蓝牙技术概述

蓝牙技术是基于WPAN(Wireless Personal Area Network)的无线网络连接技术,是以短程无
线电收发技术为固定与移动设备通信环境建立了一个短程无线电的特别连接。它建立一个通
用的无线电空中接口以及控制软件的公开标准,使无线通信技术和计算机技术紧密结合,使
不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相互连接的情况下在近距离范围内具有互用、
互操作的性能,代替固定与移动通讯设备之间的电缆。

从软件和硬件来划分,蓝牙协议体系结构可分为底层硬件模块,中间协议层(软件模块)和
高端应用层三大部分。链路管理层(LM),基带层(BB)和射频层(RF)属于蓝牙的硬件模
块。中间协议层包括逻辑链路控制和适配协议(1.2CAP),服务发现协议(SDP),串口仿
真协议(RFCOMM)和电话通信协议(TCS)。蓝牙协议栈的最上部是高端应用层,它对应于各种
应用模型的profile,是profile的一部分。主控制器接口HCI(Host Controller
Interface)是蓝牙协议中软硬件之间的接口。它提供一个调用下层基带,链路控制层,状态
和控制寄存器等统一的命令接口。

软件分为两部分:运行在主PC上的主机软件和在蓝牙基带设备上运行的ROM程序。EBDK主机
软件在win98、NT PC上运行,通过RS-232或USB连接到EBDK。主机软件有两个主线程,一个
执行主应用程序和传输数据包,另一个处理接收界面信息。接收器线程采用Microsoft定义
的通信事件,一旦接收到一个通信事件(通常是接收缓冲区有一序列字符),就会产生一个
windows消息,同时将接收到的字符序列送到包组装器进行数据包的组装。

二、应用蓝牙新产品不断推出

目前““蓝牙”技术正在日渐普及,市场上的产品也在不断增多。市场上已经有500多种
“蓝牙”产品,其中有200种属于消费产品。包括移动电话、“蓝牙”耳机等。椐爱立信公
司预计,到2003年,市场上的“蓝牙”产品将达到300万件;到2005年,市场上的“蓝牙”
产品数量将超过10亿件。

1、蓝牙计算机

2002年中旬,罗技(Logitech)公司选择了德州仪器(TI)的TRF6001蓝牙收发器用于其第二代
无绳游戏键盘。TRF6001作为一款低成本、高集成度的2.4GHz射频(RF)收发器,可实现游
戏键盘与PS2之间强大的低成本无线连接。瑞士的Logitech(罗技)公司去年9月推出了“蓝极
飞貂”无线蓝牙演示装置。该演示装置,摆脱了传统鼠标的设计理念,将演示器与鼠标有机
的结合在了一起。使用先进的蓝牙技术,使其摆脱了传统数据线的困扰,并且凭借蓝牙技术
的高传输速率,没有了普通无线鼠标反映迟钝的现象。罗技在蓝极飞貂的内部集成了一个镭
射光发光器(就是上边,在演示器前部的那个装置),只要按下“镭射指示按钮”,发光器就
会发出一束镭射光,指出重点,这样就可以省去麻烦的指示棒了。在外形方面,蓝极飞貂的
设计前卫、新颖,加入了很多新的设计元素。当然这些新颖设汁并非花哨无用,每处都有其
相应的作用。蓝极飞貂应该属于一款概念性产品,虽然不可能马上普及,但已经向大家表达
出了未来的发展趋势。

早在2001年11月,Internet技术公司推出了一种新式781T型便携式打印机,该产品使用
Socket通信公司符合蓝牙标准的模块,是第一种具有无线/无电缆连接功能的打印机。东芝
于从2002年11月1日开始发售提供蓝牙功能适合移动用途的硬盘“HOPBIT”。新产品以结合
了硬盘和蓝牙技术为特点,可以利用无线方式传输、渎写图仪音乐等大容量数据。

2、蓝牙手机、电话

日野汽车于10月29日展示了乘用巴士时通过手机付费,同时向乘客提供各种信息的系统
“BT Conductor”。该系统由日野汽车、KDDI、日本爱立信共同开发。BT Conductor采用具
有蓝牙通信功能的索尼爱立信手机。上车后,乘客只要通过手机指定目的地,乘车信息就会
传输给驾驶员。可在手机液晶屏上逐次显示还有几站到站等信息,也可以通过振动来提示。
乘车费也可以通过手机结算。巴士是一种便利的交通工具,但由于路线复杂,首次乘用时相
当麻烦。

BT Conductor是为了更加方便地乘坐巴士而进行的新尝试。由于蓝牙无需另外花费通信费,
在人流拥挤的车内也便于使用,因此是最佳的通信方式。系统的技术性问题虽然已几乎得到
解决,但要投入实际使用还问题不少。经营巴士、电车、地铁等的多家公司如果不联合推出
通用系统,就无法提高普通用户的便利性。目前蓝牙手机还存在一定的安全技术漏洞。据
RSA安全公司称,蓝牙手机和手持机存在许多安全漏洞,使得黑客能够读取用户的个人资
料,甚至是使用用户的身份打电话。2002午7月,在东京NTT-ME的展台上,展出了位用蓝牙
技术的无绳IP电话。这种IP电话可以通过蓝牙及接入宽带线路的个人电脑接入因特网。

3、蓝牙数码摄像机、相机

2001年8月索尼公司推出的数码摄像机DCR-IP7被称为世界上最轻、最小的数码摄像机,这款
摄像机在设计中运用了“蓝牙”技术,使用“蓝牙”的装置和电信产品如手机可以在短距离
内通过无线方式在彼此间进行网络连接。2002年初推出的SONY TRV-50E和DCR-PC120E两型数
码摄像机也引入了蓝牙无线传输技术,有了这个功能后,可以通过具备蓝牙功能的手机,做
接入互联网络之用,除了可以把影像传给朋友外,用它还可以收发电邮和上网。

2002年中旬,SONY发布了新款数码摄像机,型号是DCR-TRV950,使用三颗CCD传感器,内建
Bluetooth。这款DV采用了三颗1/4.7英寸107万像素的CCD传感器,使用三颗CCD是高档DV通
常采用的方式,光线经过镜头后的分光棱镜分别被三颗CCD接收。这款DV实现了530线的水平
解析度,使用光学防手颤功能。拍摄静止画面是可以达到1.152×864/640×480的分辨率。
象数码相机一样,DCR-TRV950在拍摄静止画面时如果环境光线不足,会自动发出AF辅助对焦
光。CCD经过光电转换后的是模拟信号还需要经过A/D(数模)变换后才能被记录和处理,而
SONY的DC及DV都以数模转换的精度高而著称,TRV-950使用了14bit的DXP(数字扩展处理)A/D
转换芯片,因此具有很高的动态范围,无论是画面的暗处还是亮处都保留了足够的细节。

2002午9月SONY欧洲公司发表了第一款蓝牙无线数码相机DSC-FX77,能自由自在地与各种安
装了蓝牙通讯终端的设备,如个人电脑,PDA,手机在10米内交换数据,这种基于标准影像
交换文件BIP(Basic Image Profile)的技术使得联接智能,有趣,便捷。

4、蓝牙耳机

索尼爱立信的HBH-20蓝牙听筒由两部分组成,即一个蓝牙模块装置和一副分离式耳机,两者
之间的连接线并不甚长。HBH-20的机身尺寸是68×35×22毫米,若带耳机的话机重为26克,
若不带耳机这仅为18克,相当的轻巧别致。因此,用户会根据需要选择将该机的蓝牙模块装
置如项链般悬于颈项或将之佩戴在衬衫及上衣的领口襟前,十分便携。此外,该副听筒的蓝
牙模块制作设计也非常精致,质感细腻,带一点点摩砂的效果,用户还可以自行选择更换其
表壳,无论银白色还是蓝黑色,看上去都颇为简洁大方。在HBH-20的机身上控制键的设置电
也非常简单明了,一组小巧的按键就已经为用户打点得十分周到了。通过此听筒组件,用户
无须接触爱机就可以接入或呼出电话了。HBH-20支持声控拨号,而它所具备的拒接键还可为
用户将不愿接听的电话统统拒之门外。HBH-20的通话时间为4小时,待机时间为60小时。英
国索尼爱立信移动通信公司(Sony Ericsson Mobile Communications AB)2002年10月发表
了新型蓝牙头戴式受话器“HBH-60。

5、蓝牙汽车

福特、通用等国际汽车集团已将“蓝牙”技术引入汽车领域,比如免提电话设备“Hands-
FreeProfile”已能制入汽车。车载免提电话设备“Hands-FreeProfile”的制定,和戴-克
公司最新推出的“蓝牙”免提车载工具包“UConnect”,已经使汽车免提电话成为可能。在
驾驶过程中使用手机绝对是个坏习惯;一手操纵方向盘一手接听电话,不但操纵不便,而且
很容易因注意力分散而导致交通事故。为此人们发明了手机耳机,但耳机线经常纠缠在一
起,为驾驶者带来了更多不便。蓝牙解决了这个问题。基于“蓝牙”技术设计制造的汽车免
提电话设备,可以通过车内无线连接手机和音响系统的方式,顺利解决驾驶和对话的矛盾。
在汽车中驾驶的你,从此可以随心所欲地通过免提电话和他人交谈,就如和车内的人谈话一
样。

6.网络家电

2002年中旬,东芝公司向市场推出了采用蓝牙技术的网络家电产品“FEMINITY”系列。该系
列共有5种产品:分别为洗衣烘干机、微波炉,电冰箱、控制终端和连接器。新型网络家电
是通过BTR-1002A连接器互相连接的,并可与网络相连接。控制终端BTH-1002A是一个10.4英
寸的触模式液晶显示屏幕,可接收语音控制信号。另外,电冰箱、洗衣机与微波炉等产品还
可从东芝站点上下载相应的控制菜单,以调整食品贮藏温度、为用户提供烹饪指导和洗衣方
案等。此外,用户还可利用控制终端对网络家电进行观察和控制。东芝公司还计划利用蓝牙
技术在住宅门窗等处安装传感器,以自动调整室内光线。网络家电不但能减轻用户负担,而
且还可以增加家庭的安全感,因此将有很大的发展潜力。

尽管应用蓝牙技术的产品不断涌现,但分析师们认为,只有当蓝牙技术在所有的设备中都普
及时,才真正具有价值。资策会(MIC)表示,蓝牙(Bluetooth)在未来数年内仍将以移动电话
为最大应用市场,Nokia、Motorola等手机大厂也都十分看奸蓝牙手机的市场,预估2006年
全球蓝牙手机出货量将达3亿支以上。蓝牙芯片今年平均单价已压到10美元以下、7英元不
到,但到2003年将可望降至5美元以下,再加上推出新版WindowsXP支援,蓝牙市场可预期在
明、后年会有快速可观的成长。短期内仍以手机为其最大应用市场,但长远来看,蓝牙的应
用将逐渐向外扩大,带动许多新应用产生。

三、测试瓶颈正被打破

测试设备的缺乏和测试标准的不完善是蓝牙授权产品延迟投放到市场的主要原因,当蓝牙特
别利益集团(SIG)将要更新测试规范,一些测试厂商也开始提供蓝牙技术所需的设备时,
人们的注意力也转到了测试领域。支持蓝牙测试的机构包括:德国7layers;美国BABT产品
服务部;德国cetecom公司;ETS Dr.Genz美国Hyper公司;德国TUV Rheinland/Berlin-
Brandenberg公司等。蓝牙资格认证涉及:RF一致性测试;协议一致性测试;外围互操作性
测试;遵从规范的声明以及文档评审。一致性测试是针对一个参考系统来测试产品,而互操
作性测试是针对其它一些产品来测试。在制订蓝牙测试规范期间,SIG制定了一套标准测
试,用来评估蓝牙设计。随着蓝牙测试参数逐步变得更为确定,主要的测试测量设备厂商正
按照这些详细的要求开发和推出各种从元件级到系统级的测试设备。提供这些产品的公司包
括:美国Agilent技术公司;日本Advantest公司;美国Anritsu公司;新西兰Arca技术公
司;美国CATC公司;美国Celerity系统公司;德国Rohde&Schwarz公司;美国Tektronix公
司;美国Teradyne公司等。

Tektronix和Agilent是现在能提供最完整的测试食品套件的两家公司,这些食品包括:频谱
分析仪、信号发生器、示波器、逻辑分析仪和协议分析器(Tektronix公司)。Tektronix推
出了一种蓝牙协议分析器BPA100,它综合了该公司在去年11月收购的Digianswer公司具有增
强软硬件集成和设计调试的协议分析器的功能,具备了错包产生、数据加密、实时协议解码
显示、高级触发等功能。3月初,Tektronix帮助所有Digianswer蓝牙协议分析器1.0版和1.1
版(包括新的硬件和软件)的用户免费升级到BPA100标准。这个装置兼容了蓝牙SIG认证的
无线收发、基带协议和主堆栈技术,对设备启动、重载测试和互操作性测试提供了解决方
案。Agilent的蓝牙测试解决方案包括一套新的Agilent E1852A蓝牙通信测试装置,它是同
丹麦Noerresundby的TRX电信公司合作开发的,这套测试装置能完成的功能性测试有:与标
准的蓝牙协议建立连接、已知性能的跳频源和接收器、以及5秒连接启动的页模式等。在发
送测试方面,它可完成包括功率随时间变化、FM频偏、频率误差和漂移等测量。在接收方面
它支持多通道包,实现输入信号电平调节、误码率(BER)测量。最近推出的ESA-ERF频谱分
析器可进行五种蓝牙规范中定义的一次按键式蓝牙测量:初始载波频率公差(ICFT)测量;
载波频率漂移测量;输出功率测量;调制特征测量;监控波段/信道测量等。现在,这家公
司的ESG-D系列信号发生器已经具备了经扩充的蓝牙接收测试能力和较简单的误码率测试装
置。

四、蓝牙技术市场展望

蓝牙技术推出已有4年,每年国际通信展上都有新的蓝牙产品展出。1999年,全球曾经历了
蓝牙热潮,但由于受芯片价格高,厂商支持力度不够、传输距离限制及抗干扰能力差等问题
的困扰,尤其是同为无线技术标准的802.11b,不需将固定线路连接就能应用,且没有距离
限制,让人觉得比蓝牙“更有用”。

目前WLAN正在快速兴起,台湾制造者在全球WLAN的出货量及市场占有率皆名列第一,未来几
年仍将维持高度成长的潜力,吸引全球的网路通讯厂、个人电脑大厂及IC设计业者争相投
入,战况激烈。WLAN定位相当清楚,主打高速上网,除企业市场外,零售消费及公共场所
等,都可以经由WLAN的架构,提供无线上网的环境,反观蓝芽科技,因为缺乏杀手级的应
用,加上传输数率又高不成、低不就,使得市场一直无法起飞,并造成雷声大、雨点小的窘
境。

其实,全球蓝牙技术和产品研发的脚步从来就没放缓。在软件业称雄的微软,中国卖的第一
批硬件产品就是蓝牙键盘、鼠标和游戏盘;另外,现在在台式机的主版中,已预留了蓝牙接
口,蓝牙技术已得到越来越多厂商的关注。关于蓝牙和无线局域网,虽然二者的内容有部分
交叉,但各自的侧重点完全不同。无线局域网适用于远距离LAN,发展空间不大;而蓝牙适
宜于近距离的个人微网,可将蓝牙芯片嵌入手表、手机、耳机等一切电子产品中,尤其适合
在人多、密集型地区发展,整体发展的空间很大。10-100米的传输距离,不是阻碍蓝牙发展
的障碍。有人戏称,“无线是大刀长矛,蓝牙是短枪匕首”,只是二者的用途不同而矣。

很多人质疑蓝牙产品的稳定性,认为其处于免费频段,易受来自微波和医疗设备的干扰,然
而,蓝牙产品的抗干扰能力远远大于同处2.4G频段的无线产品。另外,无线局域网不支持语
音传输,而蓝牙可实时支持数据和语音传输。蓝牙作为一种新技术,由于应用领域的拓宽,
需要更多的企业投入更多的人力、物力开发出好的产品,由于受全球经济增长放缓的影响,
企业投资谨慎,某种程度上制约了蓝牙的发展,蓝牙期待着新的突破。

美国电机电子工程学会(IEEE),已重新将蓝牙划成二个新标准,以重振蓝牙。目前IEEE已将
蓝牙即802.15.1标准,划分为802.15.3及802.15.4二个新标准。802.15.3又称为UWB,是属
于高传输数率的标准,传传数率高达100Mbps。至于802.15.4,又称为Zigbee,是属于低传
输速率的标准,传输数率只有100Kbps,适用在无线滑鼠或无线键盘等领域,IEEE希望将蓝
牙划分为高、低二个新标准,让蓝牙的技术发展及应用领域更明确,以挽救蓝牙的未来发
展。

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