藍(lán)牙技術(shù)評(píng)介

2019-11-03 09:32:53

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供稿：網(wǎng)友

信息產(chǎn)業(yè)部電子第七研究所唐志宣　　摘要: 本文對(duì)藍(lán)牙技術(shù)作了扼要介紹,對(duì)藍(lán)牙存在問(wèn)題作了評(píng)論。

一、藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介

　　1、市場(chǎng)目標(biāo)

　　"今天的因特網(wǎng)可將全世界的計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，明天的藍(lán)牙技術(shù)可將全世界的信息家電連接起來(lái)"。正是這種人類(lèi)無(wú)窮盡的信息欲，使近年來(lái)興起的藍(lán)牙技術(shù)在信息界掀起陣陣熱潮，企業(yè)界普遍認(rèn)為，又有一個(gè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)熱點(diǎn)來(lái)臨了。

　　所謂藍(lán)牙，實(shí)際上就是一種短距離(10～100米)的無(wú)線連接技術(shù)，把一種微型、廉價(jià)的通信模塊嵌入各類(lèi)信息設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備的無(wú)線互聯(lián)，而不用電纜。它可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸及進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。它采用全世界統(tǒng)一的開(kāi)放性規(guī)范，使不同廠家的移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)、信息家電互聯(lián)互通成為可能。這些基本要求如能實(shí)現(xiàn)，藍(lán)牙產(chǎn)品將會(huì)在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，會(huì)有巨大的市場(chǎng)。

　　以下是藍(lán)牙的幾種典型應(yīng)用：

　　(1) 產(chǎn)品把手機(jī)、筆記本電腦、打印機(jī)、電話機(jī)、攝像機(jī)、投影機(jī)等辦公設(shè)備用無(wú)線方式互聯(lián)互通，成為一個(gè)室內(nèi)移動(dòng)辦公室。

　　(2) 國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙產(chǎn)品可把手機(jī)、電腦與電話網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)、ADSL、蜂窩移動(dòng)網(wǎng)等通信網(wǎng)高速連接，可與LAN、WAN、Internet等計(jì)算機(jī)網(wǎng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上瀏覽、資源共享及各種電子業(yè)務(wù)。

　　(3) 可把彩色電視、音響、燈光控制設(shè)備、微波爐、電冰箱、洗衣機(jī)等各種信息家電采用不用電纜的無(wú)線連接或遙控監(jiān)視。

　　隨著藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展，藍(lán)牙產(chǎn)品不斷進(jìn)入市場(chǎng)，據(jù)資料介紹，2000年全球銷(xiāo)售為3670萬(wàn)美元，2001年可望達(dá)到1.26億美元，2006年為7億美元，到2002年可望有1.5億臺(tái)信息家電嵌入藍(lán)牙，2005年達(dá)到6.7億臺(tái)。

　　2. 發(fā)展及現(xiàn)狀

　　環(huán)繞建立通用的無(wú)線接口、開(kāi)放性的控制軟件兩大基本技術(shù)目標(biāo)，藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀大致如下：

1994年，瑞典EriCSSon公司推出藍(lán)牙技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃，其目的是解決移動(dòng)電話周邊設(shè)備的無(wú)線連接問(wèn)題。

1997年，Nokia、Intel、IBM和東芝公司加入藍(lán)牙技術(shù)開(kāi)發(fā)研究。

1998年，上述五大公司倡導(dǎo)成立藍(lán)牙技術(shù)特別興趣小組，簡(jiǎn)稱(chēng)SIG。開(kāi)始系統(tǒng)性研究不需要電纜連接各類(lèi)信息終端的技術(shù)，包括負(fù)責(zé)制定開(kāi)放性技術(shù)規(guī)范，決定專(zhuān)利可向產(chǎn)業(yè)界無(wú)償轉(zhuǎn)讓。小組成立后，其中有許多是通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子產(chǎn)品的知名大企業(yè)。藍(lán)牙技術(shù)已成為受到工業(yè)界廣泛支持和關(guān)心的技術(shù)。全球統(tǒng)一技術(shù)規(guī)范的原則被確認(rèn)。

1999年，SIG公布了第一版藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范。

2000年，一些生產(chǎn)手機(jī)、計(jì)算機(jī)的企業(yè)宣布它們的一些產(chǎn)品支持藍(lán)牙。如：2000年9月，MOTOROLA公司推出可用于移動(dòng)電話的藍(lán)牙產(chǎn)品。

同月，東芝美國(guó)信息系統(tǒng)公司推出藍(lán)牙PC卡。

同月，MOTOROLA公司宣布它的藍(lán)牙PC卡和USB適配器接受ABI全面認(rèn)證。

10月，英國(guó)Red-M公司推出藍(lán)牙接入服務(wù)器，可提供PC機(jī)、電話、PDA和WAP實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接入，推出第一個(gè)藍(lán)牙無(wú)線局域網(wǎng)產(chǎn)品。

2000年10月，GCT公司推出第一片藍(lán)牙無(wú)線芯片GDM1100。

2000年5月，瑞典愛(ài)立信公司進(jìn)行首次藍(lán)牙技術(shù)接入系統(tǒng)試驗(yàn)。

2000年10月，Silicom Wave公司宣布它的無(wú)線Modem IC第一個(gè)得到藍(lán)牙認(rèn)證。

2001年初，安捷倫、泰瑞達(dá)等公司陸續(xù)推出可對(duì)射頻模塊與藍(lán)牙芯片進(jìn)行測(cè)試的設(shè)備。

　　目前藍(lán)牙部分產(chǎn)品已在許多國(guó)家取得了"型號(hào)認(rèn)可"，藍(lán)牙模塊目前要用3塊芯片，價(jià)格為8美元，很快將被壓縮為一塊芯片，價(jià)格降到5美元或更低，企業(yè)界希望幾年后，手機(jī)、PC機(jī)、音響、TV、微波爐、電冰箱、燈控設(shè)備等信息家電能廣泛應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)。

　　3、藍(lán)牙模塊特點(diǎn)

　　藍(lán)牙技術(shù)是移動(dòng)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合，其產(chǎn)品是超短距離的無(wú)線通信網(wǎng)產(chǎn)品，藍(lán)牙技術(shù)依托SIG推出的藍(lán)牙規(guī)范，目前版本No.1，主要按美國(guó)要求為目標(biāo)，對(duì)于某些國(guó)家，有某些參數(shù)(例如發(fā)射頻率或功率)有可能要作些調(diào)整，藍(lán)牙主要技術(shù)參數(shù)如下：

　　工作頻段

　　藍(lán)牙產(chǎn)品使用無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證的工業(yè)、醫(yī)學(xué)、科學(xué)自由頻段(ISM)，頻率為2.402GHz~2.480GHz，此頻段可以在全世界通用，產(chǎn)品兼容性良好，能大大減少建網(wǎng)的困難，有利于推廣使用。各國(guó)無(wú)線電管理機(jī)構(gòu)只是規(guī)定該頻段的帶外輻射和最大發(fā)射功率，產(chǎn)品只需滿(mǎn)足此規(guī)定，無(wú)需申請(qǐng)，便可使用。

　　工作方式

　　采用時(shí)分雙工---跳頻方式，信道分成若干個(gè)長(zhǎng)為625微秒的時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙交替進(jìn)行發(fā)射和接收實(shí)現(xiàn)時(shí)分雙工。每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)不同的跳頻頻率，在2.402～2.480GHz頻段內(nèi)含有間隔為1MHz的79個(gè)跳頻載頻及一系列的跳頻序列。跳頻速率為1600跳/秒，每個(gè)時(shí)隙傳送一個(gè)分組數(shù)據(jù)。

　　由于采用了時(shí)分雙工，可以防止收發(fā)信機(jī)之間的串?dāng)_。由于采用跳頻技術(shù)提高了設(shè)備抗干擾能力，便于疊區(qū)組網(wǎng)。

　　分組傳輸方式

　　藍(lán)牙系統(tǒng)基于分組傳輸信息流被分成多個(gè)小組，每一個(gè)小組由地址、分組頭、有效數(shù)據(jù)組成，具有同一結(jié)構(gòu)地址碼為隨機(jī)編碼，具有隨機(jī)特性，只有地址碼相同的設(shè)備才可通信。分組報(bào)頭用8比特的差錯(cuò)校驗(yàn)碼(HFC)。支持1/3速率、2/3速率的前向糾錯(cuò)(FEC)和自動(dòng)重傳請(qǐng)求(ARQ)，此兩種措施均能有效防止報(bào)頭出錯(cuò)。

　　基帶協(xié)議

　　藍(lán)牙基帶協(xié)議包含電路交換和分組交換支持電路交換方式和分組交換方式，支持以下三種通信信道：

　　(1) 同步話音

　　同步話音同時(shí)傳送信道：

　　可提供三路64kbit/s話音信道同時(shí)傳送。

　　(2) 異步對(duì)稱(chēng)數(shù)據(jù)傳送信道：

　　最大上行數(shù)據(jù)速率為433.9kbit/s、最大下行數(shù)據(jù)速率也為433.9kbit/s。

　　(3) 異步不對(duì)稱(chēng)數(shù)據(jù)傳送信道：

　　最大上行數(shù)據(jù)速率為723.2kbit/s或457.6kbit/s、最大上行數(shù)據(jù)速率為57kbit/s或723.2kbit/s

　　輸出功率

　　發(fā)射輸出功率分為三類(lèi)不同設(shè)備可選擇不同類(lèi)型。第一類(lèi)最大輸出功率為100mW、最大距離約為100米。第二類(lèi)輸出功率為2.5mW。第三類(lèi)輸出功率為1mW。同時(shí)還規(guī)定了三種功率模式以延長(zhǎng)電池的壽命。此三種模式分別是偵聽(tīng)模式、保持模式和休眠模式，耗電分別按次序由大到小。

　　安全技術(shù)

　　藍(lán)牙技術(shù)是無(wú)線電技術(shù)，各類(lèi)藍(lán)牙設(shè)備連網(wǎng)通信時(shí)，必需有避免誤傳或不被濫用的措施，因此，安全問(wèn)題十分重要。藍(lán)牙支持三種安全模式，第一種是設(shè)備設(shè)有任何安全措施的"無(wú)安全操作"模式。第二種是信道建立之前不需啟動(dòng)安全協(xié)議的"業(yè)務(wù)級(jí)安全模式"。第三種是要求終端在鏈路建立前就需啟動(dòng)安全協(xié)議的"鏈路級(jí)安全模式"。安全性能分別按次序由低至高。

　　網(wǎng)絡(luò)連接

　　網(wǎng)絡(luò)連接一般采用微微網(wǎng)結(jié)構(gòu)(10米～100米)，每一微微網(wǎng)由一個(gè)主設(shè)備和多個(gè)輔助設(shè)備組成。兩個(gè)以上微微網(wǎng)可組成所謂"散射網(wǎng)"，相鄰之間的兩個(gè)微微網(wǎng)允許有重疊區(qū)域。

　　設(shè)備開(kāi)機(jī)后，即處于守候工作狀態(tài)，此時(shí)未成網(wǎng)的各個(gè)藍(lán)牙終端會(huì)周期性地監(jiān)聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)信息，即每1.28秒偵聽(tīng)一次32個(gè)跳頻。當(dāng)某設(shè)備需和其他設(shè)備通信時(shí)，就發(fā)送一個(gè)相應(yīng)對(duì)象設(shè)備的地址，即發(fā)送一個(gè)尋呼信息。如果此地址因從未與本設(shè)備通信過(guò)，因而不知道地址，則先發(fā)查詢(xún)信息，查清對(duì)方地址后，再發(fā)地址信息。

　　二、藍(lán)牙技術(shù)評(píng)述

　　續(xù)上所述藍(lán)牙技術(shù)是一種全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、互操作強(qiáng)、體積小、工作頻段不受限制、無(wú)需電纜連接的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)新產(chǎn)品，特別適于短距離移動(dòng)傳輸。各類(lèi)家電信息產(chǎn)品只需多花幾美元就能連接成網(wǎng)，嵌入的藍(lán)牙模塊成本不高，甚至希望能低于電纜和連接頭。人們希望這種理想盡快實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品盡快問(wèn)世。2001年3月1日在廣州召開(kāi)了第一次中國(guó)藍(lán)牙技術(shù)國(guó)際會(huì)議，據(jù)說(shuō)此次會(huì)議之后，不少中國(guó)企業(yè)一改以往觀望態(tài)度，積極投入藍(lán)牙技術(shù)的研制開(kāi)發(fā)或合作生產(chǎn)。但是藍(lán)牙技術(shù)作為一種綜合性很強(qiáng)的高科技通信產(chǎn)品，與任何一種高科技新技術(shù)一樣，它的研發(fā)與生產(chǎn)同樣存在風(fēng)險(xiǎn)，技術(shù)越高，投資必越大，風(fēng)險(xiǎn)也越高。本文建議我們的企業(yè)家在投資決策之前，需先認(rèn)真研究藍(lán)牙，看到藍(lán)牙的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)，也要看到藍(lán)牙的問(wèn)題和不成熟度。

　　本文下一部份是作者認(rèn)為在藍(lán)牙真正進(jìn)入市場(chǎng)得到廣泛應(yīng)用之前，藍(lán)牙必須克服的幾點(diǎn)障礙。

　　1、藍(lán)牙產(chǎn)品的成本問(wèn)題

　　目前藍(lán)牙蕊片最低價(jià)為8美元，近期可望達(dá)到5美元。即使達(dá)到5美元（40元人民幣）對(duì)于大多數(shù)生產(chǎn)成本僅為數(shù)十美元的家電產(chǎn)品（包括手機(jī)）、藍(lán)牙所占的整機(jī)成本仍屬過(guò)高，除了芯片藍(lán)牙產(chǎn)品還要加上收發(fā)信模塊、天線、軟件等費(fèi)用，其成本與一條電纜加連接頭的成本相比，顯然過(guò)高。藍(lán)牙產(chǎn)品成本如不能大幅度降下來(lái)(如僅需3美元)就難以進(jìn)入大量的中產(chǎn)以下家庭。只能為少數(shù)富款接受的產(chǎn)品，無(wú)疑需求量有限，生命力有限。

　　2、產(chǎn)品可靠性問(wèn)題

　　藍(lán)牙以移動(dòng)無(wú)線技術(shù)為基礎(chǔ)，無(wú)線通信技術(shù)先天性具有的難點(diǎn)，藍(lán)牙全都具有，而且藍(lán)牙技術(shù)必需在一個(gè)很小的芯片中來(lái)解決這些問(wèn)題。文章上部介紹了一部份技術(shù)措施來(lái)克服這些問(wèn)題，但這些技術(shù)尚非完善成熟，它們還有穩(wěn)定性、可靠性以及成本等等需要考驗(yàn)。把這些技術(shù)壓縮在比8 x 8 mm還要小的芯片中，同樣不是件易事，它們要得到各個(gè)立場(chǎng)不同的生產(chǎn)商承認(rèn)更不是件易事，用很多新技術(shù)去代替一根電纜顯然人們?cè)谘邪l(fā)階段要花費(fèi)相當(dāng)大的代價(jià)。

　　3、標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題

　　藍(lán)牙技術(shù)雖然有用，但從目前來(lái)看它，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是一種非它不可的產(chǎn)品。作為廣大用戶(hù)，關(guān)心的是前端的應(yīng)用價(jià)值而不是后臺(tái)的技術(shù)本身。如果藍(lán)牙又貴又不可靠，配套又困難，維修又不方便，僅不要哪根"線"對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，又有多大意義呢？各類(lèi)信息電子產(chǎn)品供應(yīng)商，必然會(huì)考慮這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)也必會(huì)從它們自身的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、市場(chǎng)背景來(lái)決定是否支持藍(lán)牙或如何支持藍(lán)牙。這就帶來(lái)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的困難。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)要考慮的因素很多，制定困難，修改也困難。而沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的、先進(jìn)的、相對(duì)穩(wěn)定期較長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，這種用?quot;廣域"的產(chǎn)品，必然難于推廣。2000底，美國(guó)Neilsen Narman Group對(duì)甚為時(shí)髦的WAP調(diào)查結(jié)論"企業(yè)不應(yīng)該將資金全部?jī)A注于WAP手機(jī)上，還沒(méi)有能夠建立使WAP開(kāi)花結(jié)果的環(huán)境，等待下一代解決方案才是上策"。請(qǐng)欲投資藍(lán)牙的企業(yè)家們想一想此結(jié)論是否適用于藍(lán)牙。

　　4、小型化問(wèn)題

　　藍(lán)牙模塊甚至要求能裝入手機(jī)、耳機(jī)、微型攝錄機(jī)、鼠標(biāo)中，因此對(duì)小體積、低功耗技術(shù)要求特別高，小小的模塊要包含射頻電路、基帶處理電路、頻率合成器、天線和EEPROM等等。小型化產(chǎn)品一個(gè)突出的問(wèn)題是高精度裝配技術(shù)，而且裝配成本要足夠低。據(jù)資料介紹采用國(guó)際認(rèn)可的最先進(jìn)的安裝技術(shù)成本，至少要高于通用安裝技術(shù)兩倍。小型化藍(lán)牙的另一個(gè)問(wèn)題是小天線問(wèn)題，要解決不同設(shè)備內(nèi)部框體結(jié)構(gòu)不同帶來(lái)小天線無(wú)線特性的不一致性，不能想象，同一種藍(lán)牙產(chǎn)品在康佳TV機(jī)中很好用，在長(zhǎng)虹TV機(jī)中則不好用。

　　據(jù)最新資料，愛(ài)立信藍(lán)牙手機(jī)加耳機(jī)為7000元，其中耳機(jī)為3000元，幾乎等同于一部手機(jī)價(jià)格。顯然，購(gòu)買(mǎi)者多為商務(wù)人士、時(shí)尚追隨者，普通消費(fèi)者還是看熱鬧的多。

　　5、工程問(wèn)題

　　為了防止語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信息誤傳，用戶(hù)必須事先為自己應(yīng)用的各種設(shè)備設(shè)定好頻率，不同用戶(hù)應(yīng)有不同的頻率，這樣就帶來(lái)工程上互操作的困難。目前的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)還未實(shí)現(xiàn)硬件兼容，在安全保障編程語(yǔ)言、應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)尚有許多不盡人意之處。這些都為工程實(shí)現(xiàn)帶來(lái)種種不便，解決這些問(wèn)題也不是一朝一夕、一蹴而就那么簡(jiǎn)單。

　　6、測(cè)試問(wèn)題

　　性能測(cè)試、一致性測(cè)試、互連測(cè)試藍(lán)牙產(chǎn)品的三大測(cè)試內(nèi)容。要完成這些測(cè)試，保證測(cè)試質(zhì)量，必須有良好的測(cè)試方法，測(cè)試結(jié)構(gòu)和測(cè)試集。要有較高的測(cè)試覆蓋率，目前藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范或測(cè)試設(shè)備生產(chǎn)公司對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移覆蓋率或數(shù)據(jù)測(cè)試覆蓋率都很低，有些應(yīng)用測(cè)試甚至沒(méi)有，這樣的測(cè)試質(zhì)量自然難以保證產(chǎn)品的正確性、知情性和質(zhì)量可靠性。

　　藍(lán)牙技術(shù)問(wèn)題當(dāng)然不止以上幾點(diǎn)，我們的看法是藍(lán)牙是一種超前意識(shí)的、有前途的產(chǎn)品。產(chǎn)品的超前意識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)息息相關(guān)。我們不要把別人按自己的條件、技術(shù)、商業(yè)利益而作出的宣傳作為自己決策的依據(jù)。投資藍(lán)牙只可適時(shí)而動(dòng)，對(duì)相當(dāng)多企業(yè)而言，目前投資似嫌尚早。

摘自《移動(dòng)通信》

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