基于蓝牙的无线个域网组网机制

2009年第7

期

蓝牙是一种短距无线通信的技术规范，它起初的目标是取代现有的计算机外设、掌上电脑和移动电话等各种数字设备上的有线电缆连接。从目前应用来看，由于蓝牙在体积小和功耗低方面的突出表现，它几乎可以被集成到任何数字设备中，特别是那些对数据传输速率要求不高的移动设备和便携设备。

1蓝牙个域网的网络特性

蓝牙个人区域网工作组是蓝牙SIG 下属的一

个工作组，其主要目标是定义基于IP 的蓝牙个域网应用协议，解决以太网数据包的封装、单个微微网中基于IP 的个人区域网络、主设备的转发以及局域网接入点的问题。蓝牙个人区域网协议描述了2个及更多的蓝牙设备如何组成一个Ad hoc 网络以及如何使用同样的机制通过网络接入点接入远程网络。网络接入点可以是传统的LAN 数据接入点，而分组Ad hoc 网络表示的仅是一组相互连接的设备。

1.1网络接入点（NAP ）

无线与主机控制器通常以直接总线的方式连接

到具有网络接入点的网络接口设备。网络接入点是含有一个或多个蓝牙无线收发器的设备，可分别担任网络（10Based-T 或GSM 等）与蓝牙网络间的桥节点、代理或路由器。每个网络接入点为一个或多个计算设备提供接入服务，使它们能获取LAN 的共享资源。网络接入点同时也为其他网络（ISDN 、家庭PNA 、电缆调制解调器及移动电话等）提供接入服务。

1.2分组Ad hoc 网络

分组Ad hoc 网络是一组移动主机的集合，它们

可在无需其他网络硬件或网络设施的支持下组成一个Ad hoc 无线网络。PAN 协议更侧重的是由一个蓝牙微微网构成的简单个人Ad hoc 网络。网络中有最多8个设备，其中一个是主节点，其余是从节点。

网络接入点与分组Ad hoc 网络是两种不同的服务。网络接入点为每个连接的蓝牙设备提供网络服务，而分组网络是使多个蓝牙设备成为Ad hoc 网络的一部分。网络接入点与分组Ad hoc 网络均向应用提供使用IP 与其他网络协议的设备。

1.3蓝牙个域网与Ad hoc 的共同点

蓝牙个域网具备许多特殊的优良性能，可广泛

应用在各个领域。首先，蓝牙技术经过多年的发展，技术成熟而且硬件成本低廉，在全世界日益普及，蓝牙设备随处可见。其次，小型化、微功率与灵活快速的组网能力使蓝牙个域网覆盖范围内的各种数字化移动或固定设备都能无缝实现资源共享。此外，蓝牙可以进一步延伸移动通信系统的覆盖范围。蓝牙个域网与Ad hoc 网有许多共同特点。

a ）独立组网能力。各节点在一定网络构成算法

的支持下，可以在很短时间内自动组成一个独立的网络，无需任何网络设施支持。

b ）多跳路由。由于节点的发射功率较低，因此覆

盖范围有限。相互通信范围之外的节点通信需要经过中间节点的转发，经过多跳实现。

c ）拓扑动态变化。在蓝牙个域网中，某些节点具

有移动性，可能随时离开或再次加入网络，也有些节点会随时关闭电源，引起节点和链路数量及分布的变化。因此，蓝牙个域网的拓扑结构随时会发生变化。

基于蓝牙的无线个域网组网机制

杨志君1，吴

鹏1，陈薛刚1，徐小涛2

（1.中国人民解放军91982部队，海南省三亚市572000；

2.解放军通信指挥学院，湖北省武汉市430010）

摘

要

基于蓝牙技术的无线个域网技术是近年来新兴的一项近距离组网通信技术。文

章以蓝牙设备的无线个域网络的组网运用为着眼点，以蓝牙无线个域网的网络特性、典型的组网网络结构为基础，介绍蓝牙设备构建个域网的基本形式，详细探讨蓝牙个域网的组网连接方式，对于蓝牙设备的近距离组网运用有着重要的实践指导意义。关键词

蓝牙；无线个域网；组网机制

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d）特殊的信道特征。受无线信道的冲突、信号衰减、噪音以及信道之间的干扰等影响，蓝牙链路的实际带宽远小于理论带宽，而且动态变化。

e）节点的局限性。大部分蓝牙节点由电池供电，能量受限，因此有效减少节点的能耗非常重要。

f）安全性。虽然蓝牙采取了严密的安全机制，但由于Ad hoc网络的特点，蓝牙节点易受窃听、主动入侵及拒绝服务等网络攻击。

1.4蓝牙个域网与Ad hoc的区别

蓝牙个域网还有不同于Ad hoc网的一些特性。

a）节点通信范围有限。蓝牙节点有效发射距离一般为几米到几十米，而IEEE802.11等自组织网络可达到几百米。b）移动性相对较小。相对Ad hoc 网络设备，蓝牙节点的移动速度和频度较小。c）带宽窄。蓝牙通常用于数据、语音及低速率的视频传输等应用，因此带宽较窄，目前蓝牙2.0规范的最高带宽也只能达到3Mbit/s。因此，蓝牙网络带宽优化是个很重要的发展方向。

2蓝牙网络结构

蓝牙系统采用一种灵活的、无基站的组网方式，使得一个蓝牙设备可同时与7个其他的蓝牙设备相连接。蓝牙系统的结构的拓扑结构有微微网（Piconet）和散射网（Scatternet）两种形式。

2.1微微网结构

微微网是通过蓝牙技术，以特定方式连接起来的微型网络，一个微微网可以只是2台相连的设备，也可以是8台相连的设备。在一个微微网中，所有设备的级别都是相同的，有相同权限。蓝牙采用自组式组网方式（Ad hoc），微微网由主设备（Master）单元（发起链接的设备）和从设备（Slave）单元构成，有一个主设备单元和最多7个从设备单元，其结构如图1所示。主设备单元负责提供时钟同步信号和跳频序列，从设备单元一般是受控同步的设备单元，接受主设备单元的控制。

蓝牙微微网最简单的应用就是蓝牙手机及蓝牙耳机，在手机与耳机间组建一个简单的微微网，手机作为主设备，耳机充当从设备。在2个蓝牙手机间也可以直接应用蓝牙功能，进行无线数据传输。办公室的PC机可以是一个主设备单元，主设备单元负责提供时钟同步信号和跳频序列，从设备单元一般是受控同步的设备单元，接受主设备单元的控制，无线键盘、无线鼠标和无线打印机可以充当从设备单元的角色。在蓝牙技术组建时，若组网的无线终端设备都不超过7台，即组建一个微微网。有PC对PC组网和PC对蓝牙接入点组网两种组网方式。

在PC对PC组网模式中，一台PC机通过有线网络接入Internet中，利用蓝牙适配器充当Internet 共享代理服务器，另外一台PC通过蓝牙适配器与代理服务器组建蓝牙无线网络，充当一个客户端，从而达到无线连接、共享上网的目的。

在PC对蓝牙接入点的组网模式中，蓝牙接入点即蓝牙网关，通过与Modem等宽带接入设备相连接入Internet。蓝牙网关发射无线信号，与各个带有蓝牙适配器的终端设备相连接，组建一个无线网络，实现所有终端设备的共享上网。终端设备可以是PC、笔记本电脑、PDA等，但它们都必须带有蓝牙无线功能，且不能超过7台，组网方式如图2所示。这种方案适用于公司企业组建无线办公系统，具有很好的便捷性和实用性。

2.2散射网结构

散射网由多个独立的、非同步的微微网组成，以特定的方式连接在一起，图3为2个蓝牙微微网构成的蓝牙散射网。一个微微网中的主设备单元同时

图2PC对蓝牙接入点组网

图1蓝牙微微网模式

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