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Bluetooth的过去与未来
tvb2058 | 2008-07-25 10:27:20    阅读:1578   发布文章


今后,不仅无线上网将成为上网的主要方式,而且人们随身携带的各种便携式设备也将连接成无线网络,给我们提供无比方便。我们随身携带的便携式设备很多,有移动电话、PDA(个人数字助手)、笔记本电脑、数码相机、便携式游戏机、便携式MP3播放机、手表等等。最初,人们把笔记本电脑同移动电话有线连接,通过移动电话无线上网。后来PDA可以同移动电话连接而实现无线上网。现在正实现以移动电话为中心,各种设备连接成无线网络而实现无线上网。这样,人们只要把移动电话放在口袋里,笔记本电脑、PDA等便可上网浏览,还可以用于收发电子邮件;收到新的电子邮件时,手表可以边响起歌曲边产生振动进行通知;通过移动电话人们还可以把音乐数据自动下载到MP3播放机上,再通过无线耳机欣赏音乐。

    这种把个人携带的设备无线连接成的网络叫做个人局域网(PAN)。它以移动电话作为信息网关,使各种便携设备之间可以交换内容。现在这种PAN已不是设想,随着“蓝牙(Bluetooth)”技术的实用,PAN正在变为现实。

    1.蓝牙的由来、特点和意义 

    蓝牙是由瑞典爱立信等5家公司开展标准化活动而提出的近距离无线(2.4GHz)数据通信技术,现在正进入实用阶段。----1998年5月,爱立信、IBM、Intel、诺基亚、东芝等5家公司开始进行近距离无线通信技术的标准化活动。其目标是实现最高数据传输速度1Mb/s(有效传输速度为721kb/s)、最大传输距离达10米,用户不必经过允许便可利用2.4GHz的ISM(工业、科学、医学)频带,在其上设立79个带宽为1MHz的信道,用每秒钟切换1600次的频率、滚齿(hobbing)方式的频谱扩散技术来实现电波的收发。这也就是蓝牙技术的由来和特点。

    使用蓝牙技术进行通信的设备,分为决定频率滚齿模式的“主叫方”和它的通信对手“受取方”。主叫方可同时与7台受取方通信。因此可以把主叫方连同7台受取方共8台设备连接成名为Piconet(锯齿网)的子网。Piconet内的受取方可以同时作为两个以上Piconet的受取方。----1999年7月,蓝牙公布了正式规格BluetoothVersion1.0。遵从这一规格的移动电话和笔记本电脑将于1999年底或2000年初上市。声称要把蓝牙技术产品化的企业正与日俱增,目前蓝牙标准化团体“BluetoothSIG(特别兴趣组合)”的成员企业数已增加到800家以上。

    为了使蓝牙得到普及,使用蓝牙技术的厂家关心两个问题,一是使收发设备低价格化,二是国家对可利用频率带宽的规定。这两个问题是推广蓝牙的关键。

    由于采用了低的数据传输速度和传输距离,因此蓝牙相应设备可以实现低价格化、低耗电化。每个模块刚推出时估计为20~30美元,随着大量生产和采用高频CMOS技术,2001年其价格可降到每个5美元。关于频率带宽的规定,各国政府也在积极进行放宽对2.4GHz频带使用的限制。

    二  技术特点

    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。

    蓝牙技术规范包括协议和应用规范两个部分。整个蓝牙协议体系结构可分为4层,即核心协议层、线缆替代协议层、电话控制协议层和采纳的其它协议层。

    蓝牙涉及一系列软硬件技术、方法和理论,包括无线通信与网络技术,软件工程、软件可*性理论,协议的正确性验证、形式化描述和一致性与互联测试技术,嵌入式实时操作系统,跨平台开发和用户界面图形化技术,软硬件接口技术以及高集成、低功耗芯片技术。1.射频技术 2.基带 3.TDMA结构 4.跳频技术 5.网络特性 6.全球性地址 7.协议分层 8.安全性 。

    蓝牙系统一般由天线单元、链路控制(固件)单元、链路管理(软件)单元和蓝牙软件(协议栈)单元四个功能单元组成。 1.天线单元  2.链路控制(硬件)单元  3.链路管理(软件)单元  4.软件(协议栈)单元 。

    蓝牙设备依*专用的蓝牙微芯片使设备在短距离范围内发送无线电信号,来寻找另一个蓝牙设备。一旦找到,相互之间便开始通信。目前,蓝牙的研制者主要寻求其ASIC的解决方案,包括射频和基带部分。现在已有多种将基带ASIC电路和射频ASIC电路做成一个电路模块的方案,预计很快将会进入批量生产的阶段。蓝牙系统的通信协议大部分可用软件来实现,加载到Flash RAM中即可进行工作。

    三、应用和发展趋势

    1)开拓无线连接的新用途:现在许多手表厂家、游戏厂家都加入了蓝牙SIG,表明了他们都要采用蓝牙技术。日本卡西欧公司便声称,他们的数码相机、手表等许多产品,今后都将使用蓝牙技术;在第三代移动通信中显身手:日本将在2001年3月开始第三代移动通信(WCDMA)服务,NTT正在研究在用于这一服务的移动电话中使用蓝牙技术。1999年5月,在东京举行的“99商品展览会”上,厂家展出了WCDMA移动电话的各种型号样机,其中许多型号的接收部分同手持部分相互分开,人们猜想这也许就是要用于使用蓝牙技术的无线通信。

    蓝牙也将用在笔记本电脑上:综合爱立信、Intel、Dataquest、VLSITechnology等公布的资料,我们预计到2002年时,使用蓝牙技术的移动电话将达到2.5亿台,使用蓝牙技术的PCMCIA卡和Modem等外围设备将达到1.5亿台,使用蓝牙技术的个人机将达到2500万台;半导体厂家加入有利于降价:除了机器厂家外,半导体厂家也在加入这一领域,这将有助于使收发模块降低价格。大厂家的加入,将使移动电话采用的LSI实现通用化和单芯片化;加快蓝牙普及的一个重要因素是现在已有的红外通信技术IrDA(红外数据联盟),蓝牙无疑要尽量沿用IrDA的软件资源:蓝牙SIG已经发表了采用IrDA的对象交换协议(OBEX)。采用OBEX的应用软件可以不关心机器和方式的不同,因而各种各样的对象都可以进行交换。现在业界正在讨论蓝牙同IrDA上层协议通用化的问题。例如当双方对话层协议采用IrDA制定的OBEX时,便可共享同样的应用软件。此外,在蓝牙的网络层和传输层RFComm也可以使用IrDA的用以转送图像文档的协议IrTranP。

    日本卡西欧已在1999年3月于德国举行的“CeBIT’99”展览会上,进行了使用IrTranP转送图像文档的表演,结合使用TrTranP和蓝牙技术,人们便可在移动电话和数码相机之间进行图像文档的转送。数码相机中的图像经由公共移动电话网送到移动电话上,再通过IrDA在笔记本式机的屏幕上显示出来,整个过程用了40秒,主要时间是用在公共移动电话网上进行数据通信。这种方法下层分别使用蓝牙和IrDA,上层沿用现有的IrDA协议。

    2)蓝牙发展趋势可以概括以下几点:第一,小型企业吸引资金,投资者寻找有发展前途的小型企业,目的是共同在技术上找到突破点,使价格降下来。第二,解决蓝牙的互操作性问题,目前的产品一致性测试都已经没问题,但是无法互通,蓝牙只有成为无线通信的世界语才有意义,目前的2164个成员就显得单薄。第三,对国内的企业来说,关键的是要找到开发应用的目标,有针对地开发出创新的应用产品,避免与国外企业的冲突。第四,考虑蓝牙与其他技术的共存性,蓝牙只是WPAN中重要的技术,有起局限性,WPAN网的实现需要几种技术的结合完成,大的公司往往不仅参与一个标准、一项技术的开发,比如英特尔,既参加蓝牙,又参加IEEE802,HOMERF等。第五,从技术上讲,蓝牙要向单芯片方向发展,目前已经有所突破。第六,蓝牙与其他相同标准的干扰的解决、蓝牙的耗电、蓝牙的体积等等方面有所突破。

    我国的产业界和有识之士应当在蓝牙发展中勇当先锋,敢于创新,因为我们经过多年的经济持续稳定地增长,有了相当的物质和人才基础,应该在蓝牙的发展中有所作为。

    四  基于BRF6100芯片的Bluetooth解决方案

    TI公司的BRF6100 是形成一个完整的Bluetooth无线通信单位的高度集成了CMOS的Bluetooth解决方案。 这个设计集成了 Bluetooth 基带,射频,內存和提高性能的处理芯片, 降低了成本而且获得最小的板空间。

    BRF6100 是数字射频的首次迭代,在提供比模拟射频更可观优势的射频技术的革命。这些包括减少处理变化的磁化系数,增加可测性, 改良的效率,低功耗 , 易与基带和射频的集成,而且最终降低成本。

    BRF6100单片解决方案如下

    工艺: 0.13u CMOS、最高25mA的电流消耗、整合的射频开关、支持3,15.36,16.8,19.2,19.44,19.8,26,38.44(MHz)。
所有的单位时钟的完整传输量 (723.2K bps),结构化的全球异步接收器获取了单位时钟的所有PC全球异步接收器率。

    灵敏度: -85 dBm,1.7-3.6 供给电压。

    -40:+85摄氏度的工作温度达到七个活跃驱动器, 一个声道25mA深入电流。

    BRF6100 单片适用于低成本,大量应用例如手提的移动设备,它的性能和空间是最具决定性的。

    当利用起为射频数字处理而设计的独特的高效处理性能的时候 , 先进的结构支持起TI0.13μCMOS工艺。 高度的集成允许解决方案的形成因素下降90mm2,这经过以动力管理, PLL ,回路滤波器,天线开关,滤波器和其他相似功能的集成被使用Bluetooth芯片的外部。

     此外BRF6100芯片还有其他方面的应用。例如:GPRS

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