蓝牙技术应用及发展

　3铁通天水分公司　助理工程师,741020　甘肃天水

蓝牙技术应用及发展

李江山3

1　蓝牙技术

1994年爱立信移动通讯公司成立了一个专项

科研小组,主要解决无线连线问题,从而产生了推进无线连线与个人接入的想法。1998年爱立信、诺基亚、IBM 、东芝及Intel 等5个跨国大公司组成了一个特殊兴趣小组(BSIG ),共同推出了无线连接新技术蓝牙(Bluetooth )。1999年11月美国4家著名公司Motorola ,Lucent 、Microsoft 及3G com 加盟,成为BSIG 的9个发起成员,现在BSIG 的参加成员已有2000多个,使蓝牙技术的发展获得了强有力的支持。蓝牙的出现犹如在各式各样的电子产品之间架设了一座“桥梁”,使得诸如便携式电脑、移动电话、打印机、扫描仪、数码相机、MP3等电子产品不必使用传统的相互连线的方式就能直接沟通信息。

蓝牙技术实际上是一种无线数据与语音通信的开放性技术规范,它以低成本的近距离无线连接为基础,为固定式和移动式电子设备之间建立一个特别的通信连接。其程序写在一个9mm ×9mm 的微芯片中。

通过蓝牙技术连接在一起的所有设备被认为是一个微微网(Piconet ),一个Piconet 可以只是2台相连的设备,也可是8台连在一起的设备,在一个Piconet 中,所有设备都是级别相同的单元,具有相同的权限。但是在Piconet 网络初建时,其中一个单元被定义为Master unit ,其时钟和跳频顺序被用来同步其它单元的设备,而Piconet 中不是Mas 2ter 的所有设备被定义为Slave unit 。用来区分Pi 2conet 中各单元长度为3bit 的地址称为Macad 2dress ,而Piconet 中与网络保持同步但没有Macad 2dress 的设备称为Parkde units (暂停单元)。几个独立且不同的Piconet 组成一个Scatternet 。

蓝牙系统一般由天线、链路控制(固件)、链路管理(软件)、蓝牙软件(协议)等功能单元组

成。它们的连接关系如图1所示

。

图1　蓝牙系统组成

蓝牙技术工作频段为全球通用的214GHz ISM

频段。目前已实施的蓝牙协议110版本中,数据传输速率为1Mb/s ,采用时分双工(TDD )方案实现全双工传输。其理想的连接范围为10cm10m ,通过增大发送电平可以将距离延长至100m 。

2　应用与发展

蓝牙技术在发达国家得到了应用。2000年8、9月间,美国在华尔街建成了世界上第一个“蓝牙”宾馆。2001年10月间,中国电子信息产业集团建成第一座“蓝牙”大厦。蓝牙系统在无需使用电缆或连接器的条件下,可以成功地实现简单、快捷、可靠的无线互联,特别在移动通信方面有着广泛的新应用。在商用、家用等各个领域中从自动化办公系统、能源交通系统、商品销售终端到医疗监护装置、信息家电设备及个人无线网络,蓝牙系统都具有广阔应用前景。

蓝牙技术问世至今已经有了一定规模,下面通过一些代表性的蓝牙设备用户的使用情况进一步了解蓝牙技术的功能特性。

1.连接移动网络和电子邮件。不论是以无线方式进行连接的蜂窝移动电话,或是以有线方式进行连接的PSTN 、LAN 、XDSL 等,都可利用便携式PC 机随时随地在Internet 上冲浪。

2.一机多用电话。如在办公室可将电话用作不产生额外电话费用的对讲设备;在家里这种电话可作为产生固定线路费用的无绳电话;而在旅游中,它可作为蜂窝移动电话。

3.无线耳机。可做头戴、免提蜂窝电话、无

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81—　铁道通信信号　2002年第38卷第8期

线电话及个人微机的音频输入、输出接口设备,此时话音数据流可不经LCC层而直接进入基带协议层,直接收发处理A T集命令。

4.隐藏式计算功能。蓝牙的此项功能可以自动对桌面电脑、便携式PC机、笔记本(PDA或HPC)及移动电话进行同步处理。

另外,蓝牙技术可视为一种最接近用户的短距离、微功率、微微小区(Pico2cell)型无线接入手段,实现以Pico2小区个人接入为中心展开的无线个人局域网络(WPAN)。

3　存在问题

任何科学技术的发展总是由不完善向完善发展的,与其它通信网络一样,蓝牙网络也是一个开放的网络,必然存在一些问题,如保密安全问题, 214GHz ISM频段使用的电磁兼容与频率共用问题,互操作性与兼容性问题,价格、可靠性等综合吸引力问题。下面主要对保密安全问题和214GHz ISM频段使用的电磁兼容与频率共用问题进行阐述。

11由于蓝牙技术刚开始发展时,对保密安全问题的考虑并非十分周详,虽然采用了无线跳频技术,但实际上无线跳频技术对于窃听者和截取者不是一个技术障碍。与其它无线网络一样,蓝牙网络也是一个开放式网络,虽然现已提供了128bit的芯片作为设备的鉴权号,但在通信中可以被篡改和冒用,SIG最近开始重视蓝牙的保密安全问题,并且初步提出了蓝牙安全模式。

21蓝牙可以使用专用或共用2类频段,但是由于专用频带需占用较宽频带,而只有214GHz 和518GHz是当前蓝牙技术与ISM共用可以考虑的频带范围,因此蓝牙技术只得使用与工、科、医设备相同的频带,必然存在干扰问题。在设计上蓝牙技术使用全球统一的频带、统一的通信制式和技术规范,便于互操作,降低制造成本,但是国际电联(ITU)的规则规定,运行在该频段的无线电业务必须承受这些(ISM)应用可能产生的有害干扰。蓝牙技术采用214GHz频带时,可能存在来自系统内部的干扰、蓝牙与其他通信系统之间的干扰以及来自ISM设备的干扰。目前,蓝牙技术采用跳频扩谱技术(FHSS),其抗干扰能力很强,发射功率为毫瓦级,但必须检验其实际共存的可靠性和可能性,以及管理规则的协调配合问题等。

蓝牙技术把各种便携式电脑与蜂窝移动电话用无线电链路连接起来,使计算机与通信更加密切结合起来,使人们能随时随地进行数据信息的交换与传输。因此计算机行业、移动通信行业非常重视“蓝牙”技术,认为它将对未来的无线移动、数据通信业产生巨大的促进作用。预计在最近几年内无线数据通信业务将迅速增长,届时,一批运用蓝牙技术的无线手持设备PDA、手机、智能电话、图像处理设备、个人网络PAN、无线钱包、通用遥感器和电子防盗门窗等都会便捷自如地为人们的工作和生活服务,使每个人真正领略到蓝牙技术的魅力和风采。(收稿日期:2002203215)

改进电源设备　排除外网干扰

因条件限制,乌鲁木齐铁路局南疆铁路西延线信号设备使用的电源是就近的农用电。这种电源因频繁停电,经常造成已开放好的信号关闭,无法正常接发车,严重影响了列车正常运行秩序。

为解决这一问题,设计了一套带保护电路的信号电源屏(简称PHX信号电源)。该电源屏由交流输入控制器、高开电源模块、逆变器、蓄电池充放电控制器、显示操作盘等组成。外网电压以K1输入,输入控制器对其进行检测。当外网电压正常时,将220V电压送至高开电源模块给蓄电池充电,同时将外网电源经交流输出控制送至负载。设备在使用外网电压的同时,逆变器输入端接在蓄电池上。2台逆变器一主一备,主用优先,自动切换。当外网停电时,系统自动将逆变器输出电压送至负载,保证设备不间断用电。基本工作原理如图1所示

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图1　PHX信号电源工作原理

该电源屏于2000年10月在库车站进行了现场安装试验,各项指标均正常,从根本上解决了库车站频繁停电对行车设备的影响,为保证铁路安全生产做出了积极贡献。

(阿克苏电务段　杨少辉)

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