藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)的組建.doc

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1、第四章藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)的組建藍(lán)牙技術(shù)作為一種小范圍無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)，能夠在設(shè)備間實(shí)現(xiàn)方便快捷、靈活安全、低成本、低功耗的數(shù)據(jù)和語(yǔ)音通信，是目前實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)的主流技術(shù)之一。同時(shí)，藍(lán)牙系統(tǒng)以AdHoc的方式工作，每個(gè)藍(lán)牙設(shè)備都可以再網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)路由選擇的功能，可以形成移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙的特性在許多方面正好符合AdHoc和WPAN的概念，顯示了其真正的潛力所在。而且，將藍(lán)牙與其他網(wǎng)絡(luò)相連接可帶來(lái)更廣泛的應(yīng)用，例如接入互聯(lián)網(wǎng)、PSTN或公眾移動(dòng)通信網(wǎng)，可以使用戶(hù)應(yīng)用更方便或給用戶(hù)帶來(lái)更大的實(shí)惠。作為醫(yī)院有線(xiàn)局域網(wǎng)的補(bǔ)充，藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)克服了有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的弊端，可利用電腦等隨時(shí)隨地進(jìn)

2、行生命體征數(shù)據(jù)等的查詢(xún)錄入，在無(wú)線(xiàn)監(jiān)護(hù)方面發(fā)揮著重要作用。4.1藍(lán)牙組網(wǎng)機(jī)制4.1.1藍(lán)牙個(gè)域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)特性作為藍(lán)牙SIG的一個(gè)工作組，藍(lán)牙個(gè)人區(qū)域網(wǎng)工作組的主要目標(biāo)是定義基于IP的藍(lán)牙個(gè)域網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議，解決以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的封裝、單個(gè)微微網(wǎng)中基于IP的個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、主設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)以及局域網(wǎng)接入點(diǎn)的問(wèn)題。藍(lán)牙個(gè)人區(qū)域網(wǎng)協(xié)議描述了2個(gè)及多個(gè)的藍(lán)牙設(shè)備如何組成一個(gè)AdHoc網(wǎng)絡(luò)以及如何使用同樣的機(jī)制通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)接入遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)可以是傳統(tǒng)的LAN數(shù)據(jù)接入點(diǎn)，而分組AdHoc網(wǎng)絡(luò)表示的僅是一組相互連接的設(shè)備。分組AdHoc網(wǎng)絡(luò)是一組移動(dòng)主機(jī)的集合，它們可以再無(wú)需其他網(wǎng)絡(luò)硬件或

3、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的支持下組成一個(gè)AdHoc無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。PAN協(xié)議更側(cè)重的是由一個(gè)藍(lán)牙微微網(wǎng)構(gòu)成的簡(jiǎn)單個(gè)人AdHoc網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中有最多可容納8個(gè)設(shè)備，其中一個(gè)是主節(jié)點(diǎn)，其余是從節(jié)點(diǎn)。藍(lán)牙PAN網(wǎng)絡(luò)具有以下AdHoc網(wǎng)絡(luò)的共同特點(diǎn)：（1）獨(dú)立組網(wǎng)能力各節(jié)點(diǎn)在一定網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成算法的支持下，可以在很短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)組成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)而無(wú)需任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)施支持。（2）多跳路由節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率較低，因此覆蓋范圍有限。相互通信范圍之外的節(jié)點(diǎn)通信需要經(jīng)過(guò)中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，經(jīng)過(guò)多跳實(shí)現(xiàn)。（3）拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化在藍(lán)牙PAN中，某些節(jié)點(diǎn)具有移動(dòng)性，可能隨時(shí)離開(kāi)或再次加入網(wǎng)絡(luò)，也有些節(jié)點(diǎn)會(huì)隨時(shí)關(guān)閉電源，引起節(jié)點(diǎn)和鏈路數(shù)

4、量分布的變化，因此藍(lán)牙PAN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能隨時(shí)發(fā)生變化。（4）特殊的信道特征收無(wú)線(xiàn)信道的沖突、信號(hào)衰減、噪聲以及信道之間的干擾等影響，藍(lán)牙鏈路的實(shí)際帶寬遠(yuǎn)小于理論帶寬，而且動(dòng)態(tài)變化。（5）節(jié)點(diǎn)的局限性大部分藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)依靠電池供電，能量受限，而且節(jié)點(diǎn)存在移動(dòng)性、內(nèi)存小以及處理器處理能力有限等特點(diǎn)，因此有效的減少節(jié)點(diǎn)能耗非常重要。（6）安全性雖然藍(lán)牙采取了嚴(yán)密的安全機(jī)制，但由于AdHoc網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)易受到竊聽(tīng)、主動(dòng)入侵與拒絕服務(wù)等網(wǎng)絡(luò)攻擊。藍(lán)牙PAN還有不同于其他AdHoc網(wǎng)絡(luò)的一些特性：（1）節(jié)點(diǎn)通信范圍有限藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)有效發(fā)射距離一般為幾米到幾十米，兒IEEE802.

5、11等自組織網(wǎng)絡(luò)可達(dá)到幾百米。（2）移動(dòng)性相對(duì)較小相比其他AdHoc網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度和頻率較小。（3）帶寬窄藍(lán)牙通常用做數(shù)據(jù)、語(yǔ)音與低速率的視頻傳輸?shù)葢?yīng)用，因此帶寬較窄，目前藍(lán)牙2.0規(guī)范定義的最高帶寬也只有3Mbit/s,因此，藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)帶寬的優(yōu)化是個(gè)很重要的發(fā)展方向。4.1.2藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)藍(lán)牙系統(tǒng)采用一種靈活的無(wú)基站的組網(wǎng)方式，使得一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可與7個(gè)其他的藍(lán)牙設(shè)備相連接。藍(lán)牙系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有2種形式：微微網(wǎng)（Piconet）和散射網(wǎng)（Scatternet）。（1）微微網(wǎng)微微網(wǎng)是通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)以特定方式連接起來(lái)的一種微型網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)微微網(wǎng)可以

6、只是2臺(tái)相連的設(shè)備，比如一臺(tái)便攜式電腦和一部移動(dòng)電話(huà)，也可以是8臺(tái)連在一起的設(shè)備。在一個(gè)微微網(wǎng)中，所有設(shè)備的級(jí)別是相同的，具有相同的權(quán)限。藍(lán)牙采用自組式組網(wǎng)方式(AdHoc),微微網(wǎng)主設(shè)備（Master）單元（發(fā)起鏈接的設(shè)備）和從設(shè)備（Slave）單元構(gòu)成，有一個(gè)主設(shè)備單元和最多7個(gè)從設(shè)備單元，如圖4-1所示。主設(shè)備單元負(fù)責(zé)提供時(shí)鐘同步信號(hào)和跳頻序列，從設(shè)備單元一般是受控同步的設(shè)備單元，受主設(shè)備單元控制。圖4-1一個(gè)主設(shè)備和多達(dá)7個(gè)從設(shè)備組成的微微網(wǎng)在每個(gè)微微網(wǎng)中，用一組偽隨機(jī)跳頻序列來(lái)確定79個(gè)跳頻信道，這個(gè)跳頻序列對(duì)于每個(gè)微微網(wǎng)來(lái)說(shuō)是唯一的，由主節(jié)點(diǎn)的地址和時(shí)鐘決

7、定。藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)信道使用跳頻/時(shí)分復(fù)用（FH/TDD）方案，信道以625μs時(shí)間長(zhǎng)度劃分時(shí)隙，根據(jù)微微網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘對(duì)時(shí)隙進(jìn)行編號(hào)，號(hào)碼從0-（227-1）以227為一個(gè)循環(huán)長(zhǎng)度，每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)一個(gè)跳頻頻率，通常跳頻速率為1600跳/s。主節(jié)點(diǎn)只在偶數(shù)時(shí)隙開(kāi)始傳送信息，從節(jié)點(diǎn)只在奇數(shù)時(shí)隙開(kāi)始傳送，信息包的開(kāi)始與時(shí)隙的開(kāi)始相對(duì)應(yīng)。微微網(wǎng)中信道的特性完全由主節(jié)點(diǎn)決定，主節(jié)點(diǎn)的藍(lán)牙地址（BD_ADDR）決定跳頻序列和信道接入碼，主節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)時(shí)鐘決定跳頻序列的相位和時(shí)間。根據(jù)藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)的平等性，任何一個(gè)設(shè)備都可以成為網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點(diǎn)，而且主、從節(jié)點(diǎn)可轉(zhuǎn)換角色。主節(jié)點(diǎn)通