现代通信技术前沿论文—

现代通信技术前沿学期作业学生姓名：学号：学院：计算机与信息工程学院专业年级：题目：浅谈蓝牙技术及其发展前景内容完整，有摘要，正文，参考文献(30%)格式符合要求，字号、字体，图表(30%)有新意，非copy原文，他人的论文，有自己的总结和设计、分析(40%)成绩指导老师：2013.12浅谈蓝牙技术及其发展前景摘要：蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术，近年来已经成为研究的热点问题并获得了广泛的应用。本文从蓝牙技术的起源和特点讲起，详细介绍了蓝牙系统的组成、蓝牙技术的信息安全机制和蓝牙技术的组网方案，最后对蓝牙技术的发展做了展望。关键词：蓝牙系统组成技术1、引言就目前科技发展的趋势而言，新科技成为数字电子产品提升本身性能和实力的最佳帮手，而电子消费产品的未来前景也会向着两个重要的指标方向发展。其一就是运用能将无线、可携带式设备以及局域网络演变成为网络体延伸的这类开放的蓝牙技术；而将内存规格统一、加密及轻量化这三者结合为一体的应用就是另一个指标发展方向。“蓝牙计划”已经不仅仅是少量媒体关注的对象，四大信息媒体都加入了追踪报道，可以说，“蓝牙计划”已经由不得你是否中意，它早已铺天盖地的出现在生活中，如春笋般蓬勃发展。虽然说大家都听说有这么一个具有无限发展前景的计划正在如火如荼且声势浩大的进行着，今后如何真正了解这个计划始末和意图、并对今后新应用有思考，才是最重要的。bluetooth技术是近几年出现的，广受业界关注的近距无线连接技术。它是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的短距离无线连接为基础，可为固定的或移动的终端设备提供廉价的接入服务。蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的2.4GHzISM频段，提供1Mbps的传输速率和10m的传输距离。蓝牙系统既可以实现点对点连接也可以实现一点对多点连接,在一点对多点连接的情况下，信道由几个蓝牙单元分享,两个或者多个分享同一信道的单元构成了所谓的微微网，一个微微网中存在1个主单元和最多可达7台的活动从单元,多个相互覆盖的微微网形成了所谓的分布网.2蓝牙技术概况2.1蓝牙的起源蓝牙的名字来源于10世纪丹麦国王HaraldBlatand，因为他十分喜欢吃蓝梅，所以牙齿每天都带着蓝色。蓝牙将当时的瑞典、芬兰与丹麦都统一了起来。1999年12月1日，蓝牙特殊利益集团——BluetoothSIG发布了蓝牙技术最新标准1.0B版。发展至今，加盟的公司已超过2000多家。一项公开的全球统一的技术规范能得到工业界如此广泛的关注和支持是前所未有的。当然，这主要得益于蓝牙技术本身所具有的广阔应用前景和诱人的商机。2.2蓝牙技术的特点蓝牙技术使用高速跳频和时分多址等先进技术，在近距离内最廉价地将几台数字化设备呈网状链接起来。蓝牙是一个开放性的、短距离无线通信技术标准。它可以用来在较短距离内取代目前多种线缆连接方案，穿透墙壁等障碍，通过统一的短距离无线链路，在各种数字设备之间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音和数据通信。蓝牙作为一种新兴的短距离无线通信技术已经在各个领域得到广泛应用，它提供低成本、低功耗、近距离的无线通信，构成固定与移动设备通信环境中的个人当前文档中没有源。网络，使得近距离内各种信息设备能够实现无缝资源共享。2.3蓝牙技术的不足在IT界蓝牙可以说已经是风风火火,但至今没有一个成熟的产品,那么究竟是什么原因制约了蓝牙产品的推出呢?2.3.2芯片大小与价格难下调蓝牙芯片的大小对耳机、微型摄像机等更精细的产品仍大,市面上蓝牙芯片的最低价是8美元，例如，对生产成本不过50美元的手机就是较难接受的。2.3.3蓝牙模块难生产2.3.4全面测试难完成2.3.5技术并非最先进2.3.6抗干扰能力不是很强2.3.7生态安全可疑生态安全问题是指当蓝牙设备靠近人体时是否带来危害’蓝牙的问题主要是由于蓝牙使用和微波炉一样的频率范围’要知道微波炉加热水是靠使水分子共振完成的，这表明水分子的共振频率也在蓝牙采用的频率范围内，那么当蓝牙设备如耳机，离人体很近时，是否引起人体如大脑的水分子共振？2.3.8传输距离短2.3.9互操作性不统一2.3.10协议移植不稳定蓝牙技术对硬件环境-操作系统和通信协议等存在一定的依赖性。因此，业内专家认为，蓝牙的市场前景取决于蓝牙价格和基于蓝牙的应用是否能达到一定的规模。2.4无线通信技术在我国的发展阶段无线通信技术是一门新兴的技术，它有着旺盛的生命力和巨大的市场价值，无论是在人们的日常生活、人际交流、商贸合作、国际本文由论文联盟收集整理谈判、业务洽谈等方面都发挥着越来越重要的作用。它在我国的发展大致经历了五个阶段：首先是二十世纪二十年代到二十世纪五十年代，这个时期无线通信技术主要应用在军事领域，短波频率刚刚出现，电子管技术还刚刚起步，一直到上个世纪五十年代末期，波动频率是150兆赫兹的单工汽车公用移动电话系统才逐渐产生并形成雏形。第二时期是二十世纪五十年代到六十年代。这一时期半导体技术逐渐被人们发掘并掌握，波动频段已经发展到450兆赫兹，而且人们还很好地解决了公共电话网和移动电话的继续问题，为移动电话的进一步推广奠定了良好的基础。第三时期是二十世纪七十年代到八十年代，在这个阶段取得的进展一方面包括蜂窝系统概念的引进，另一方面波动频率达到了800兆赫兹。第四时期指的是二十世纪八十年代初期到二十世纪九十年代中期，这个时期第二代通信技术迅速崛起并获得了突飞猛进，并且应运而生地出现了各种通信系统和多样的通信业务。最后一个时期也是最近一个时期是指二十世纪九十年代中期一直到现在这个阶段。这个时期随着通信技术的发展和多媒体业务需求量的增加，以移动电话和移动电脑、移动多媒体为标志的第三代无线通信技术横空出世，有效地解决了快节奏生活环境中人们的工作所需和生活所求。3蓝牙系统的参数指标及组成3.1蓝牙系统结构基本系统参数及指标工作频段：ISM频段2.402GHz—2.480GHz双工方式：TDD业务类别：同时支持电路交换及分组交换业务数据标称速率：1Mbit/s异步信道速率：非对称连接723.2kbit/s57.6kbit/s对称连接：433.9kbit/s(全双工模式)同步信道速率：64kbit/s(3个全双工信道)信道间隔：1MHz信道数：79发射功率及覆盖：0dBm(1mW)，1—10m覆盖，20dBm(100mW)，扩展至100m覆盖跳频频点数：79个频点/MHz(2408+k(MHz)，k=0，1，2……78)；跳频速率：1600次/s工作模式：Active/Sniff/Hold/Park数据连接方式：面向连接业务SCO(话音，电路交换、预留时隙)、无连接业务ACL(分组数据、分组交换、轮询)纠错方式：1/3FEC(3bit重复码)，2/3FEC(截短Hamming码)，CRC—16，ARQ鉴权：反应逻辑算术方式密钥：以8bits为单位增减，最长128bits安全机制：链路级，认证基于共享链路密钥询问/响应机制，认证和加密密钥生成基于SAFER+算法话音编码方式：CVSD或对数PCM网络拓扑结构：Adhoc(无中心自组织)结构，Piconet及Scatternet3.2蓝牙系统的组成蓝牙系统由无线单元、链路控制单元、链路管理和软件结构和协议体系组成。3.2.1无线单元蓝牙天线属于微带天线，空中接口是建立在天线电平为0dBm基础上的，遵从美国联邦通信委员会有关0dBm电平的ISM频段的标准。3.2.2链路控制单元链路控制单元（即基带）描述了硬件——基带链路控制器的数字信号处理规范。3.2.3链路管理器链路管理器(LM)软件模块设计了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其它一些协议。3.2.4软件结构和协议体系蓝牙设备应具有互操作性，即任何蓝牙设备之间都应能够实现互通互连，这包括硬件和软件。设计协议和协议栈的主要原则是尽可能地利用现有各种高层协议，保证现有协议与蓝牙技术的融合以及各种应用之间的互通性；充分利用兼容蓝牙技术规范的软硬件系统和蓝牙技术规范的开放性，便于开发新的应用。具体的协议按SIG的需要分为4层：核心协、RFCOMM电缆替代协议、TCS电话控制协议以及与Internet相关的高层协议3.3蓝牙技术的协议标准SIG所颁布的蓝牙规范(SpecificationoftheBluetoothSystem)就是蓝牙无线通信协议标准，它规定了蓝牙应用产品应遵循的标准和需要达到的要求。蓝牙规范包括核心协议(Core)与应用框架(Profiles)两个文件。协议规范部分定义了蓝牙的各层通信协议，应用框架指出了如何采用这些协议实现具体的应用产品。蓝牙协议规范遵循开放系统互连参考模型(OpenSystemInterconnetion/ReferencedModel,OSI/RM)，从低到高地定义了蓝牙协议堆栈的各个层次。按照蓝牙协议的逻辑功能，协议堆栈由下至上分为3个部分：传输协议、中介协议和应用协议。其功能简介如下[2~3]：3.3.1、传输协议传输协议负责蓝牙设备间相互确认对方的位置，以及建立和管理蓝牙设备间的物理和逻辑链路。这一部分又进一步分为低层传输协议和高层传输协议。低层传输协议侧重于语音与数据无线传输的物理实现以及蓝牙设备的物理和逻辑链路。低层传输协议包括蓝牙的射频(Radio)部分、基带与链路管理协议(Baseband&&LinkManagerProtocol,LMP)。高层传输协议包括逻辑链路控制的物理实现以及蓝牙设备间的连接于组网。高层传输协议包括逻辑链路控制与适配协议(LogicalLinkControlandAdaptationProtocol,L2CAP)和主机控制器接口(HostControllerInterface,HCI)。这部分为高层应用程序屏蔽了诸如跳频序列选择等低层传输操作，并为高层应用传输提供了更加有效和更有利于实现的数据分组格式。3.3.2、中介协议中介协议为高层应用协议或程序在蓝牙逻辑链路上工作提供了必要的支持，为应用曾提供了各种不同的标准接口。这部分协议包括以下几部分。(1).串口仿真协议(RFCOMM)：基于欧洲电信标准化协会(EuropeanTelecommunicationStandardizationInstitute,ETSI)的TS07.10标准制定。该协议用于模拟串行接口环境，使得基于串口的传统应用仅作少量的修改或者不做任何修改可以直接在该层上运行。(2).服务发现协议(ServiceDidcoveryProtocol，SDP)：为实现蓝牙设备之间相互查询及访问对方提供的服务。(3).IrDA(InfraredDataAssociation)互操作协议:蓝牙规范采用了IrDA的对象交换协议(OBEX)，使得传统的基于红外技术的对象(如电子名片(vCard)和电子日历(vCal)等)交换应用同样可以运行在蓝牙无线接口之上。(4).网络访问协议：该部分协议包括点对点协议(PointtoPointProtocol,PPP)、网际协议(InternetProtocol,IP)、传输控制协议(TransferControlProtocol,TCP)和用户数据报协议(UserDatagramProtocol,UDP)等，用于实现蓝牙设备的拨号上网，或通过网络接入点访问Internet和本地局域网。(5).电话控制协议:该协议包括TCS、AT指令集和音频。电话控制协议性能(TelephoneControlProtocolSpecification，TCS)是基于国际电信联盟电信标准化部门(InternationalTelecommunicationUnion-Telecommunication，ITU-T)的Q.931标准制定的，用于支持电话功能；蓝牙直接在基带上处理音频信