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随着多媒体通信业务的日益增长,人们对通信技术的要求越来越高,希望无论是静止的还是移动的,都能够随时随地接入因特网或本地信息网,以实现移动互联。传统的IP技术主要针对固定计算机设备,而无法满足终端移动性的要求,因此必须对其功能进行扩展,以适合移动终端设备的要求。蓝牙(Bluetooth)技术的出现,给这一问题提供了一种有效的解决方法。 1 蓝牙技术简介 蓝牙是一种正在发展中的短距离的无线时分多址通信技术或个域网技术,直接面对个人和商务的无线连接应用技术;其工作在2.4 GHz的ISM频段(工业、科学和医疗频段),共79个频道,相邻频道间隔1 MHz;蓝牙最基本的网络组成是微微网,由一个主设备单元(发起链接的设备)和多至7个从设备单元构成,能提供1 Mb/s的数据速率。主要优点有: (1)可以随时随地用无线接口来代替有线电缆连接。 (2)具有很强的移植性,可应用于多种通信场合,如WAP,GSM,DECT等,引入身份识别后可以灵活实现漫游。 (3)功耗低,对人体危害小。 (4)蓝牙集成电路应用简单,成本低廉,实现容易,便于推广。 2 基于蓝牙技术的无线接入网 无线接入网是为移动终端提供接入到附近的有线局域网或无线局域网的无线接入点的网络接口,移动终端可以访问该局域网内的其他设备,也可以通过路由器和网关访问Internet资源,无线接入网应支持用户漫游,以实现自动切换,保持通信的连续性。目前,按照无线接入网的实现方式可分为固定无线接入网和移动无线接入网,而基于蓝牙技术的无线接入简称为BLUEPAC(BluetoothPublic Access)。 2.1 BLUEPAC网络结构 BLUEPAC网络结构如图1所示。
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2.3 BLUEPAC越区切换
在BLUEPAC区域中,要实现BT用户的无缝接入,最关键的问题就是越区切换,切换过程如图2所示。
在图2中,BLUEPACLAN是由应用服务器和可能需要的网关或代理服务器等组成,网关和代理服务器可建立与因特网的连接,应用服务器提供BLUEPAC服务;基站BBS负责蓝牙无线与有线网络的连接,服务器与基站之间是若干路由器,路由器是完成越区切换的关键。为了提高切换性能,可以采用在外地代理加缓冲区的办法减少包的丢失率,这种方案的具体实现如下:当BT用户移动位置时,如果BT用户的接收信号强度小于某个门限值时,他将发出查询命令,查找是否有更近的外地代理存在,同时他也向原来的外地代理发出声明,告之他将切换到新的外地代理。BT用户移动到新的外地代理的登记请求没有被本地代理确认前,原先的外地代理将通信对端发送来的数据包存储在缓冲区里。在登记请求确认后,本地代理通过
新的外地代理给BT用户发出确认消息,同时刷新通信对24端的转交地址,使通信对端获得BT用户的新的转交地址,将以后的数据包发送到新的外地代理,再转发给BT用户。BT用户收到登记确认消息后,解除其在旧的外地代理的登记,并且通知他新的转交地址,使他释放缓冲区的数据包到新的外地代理,再转发给BT用户,这样就避免了切换时的数据丢失。
2.4 BLUEPAC微微网组网方式
BLUEPAC网在确保外界的通信不受影响的前提下,其关键之处在于能够允许BT用户在基站之间自由移动,目前,BLUEPAC中的微微网有以下几种组网方式可提供参考。
(1)基站BBS作为蓝牙从设备,BT用户作为主设备
在该网络中,每一个BT用户都将基站作为他的从设备而建立一个微微网。这种方式的优点是:当BT用户需要新的基站建立连接时,他只需发送一个查询(Inquiry)和寻呼(Page)消息来查找新的基站,切换的处理过程很简单;其缺点是:基站同时处于几个微微网中,必须与他们都保持同步,因此基站必须应用时分复用来满足多个微微网的寻址及通信,这样在不同时钟的微微网下的时分复用必将带来通信性能的恶化。这种方案更适用于移动IP技术。
(2)基站作为蓝牙主设备,BT用户作为从设备
在该网络中基站作为主设备,而与多个BT用户建立一个微微网。在蓝牙技术中,从设备只有在被主设备寻址之后才能发送数据,因此在这种方式下,基站控制着该链路的介质访问权,并且BT用户在某个时间段发送的数据包的数量也由基站控制,这样BT用户访问因特网的效率将大打折扣;并且,在这种结构中,目前一个蓝牙微微网只能由一个主设备和7个从设备构成,因此一个基站最多只能与7个BT用户相连。这种方案更适用于蜂窝IP技术。
(3)主从切换方式
鉴于上面2种方法的优缺点,这里给出一个折衷的方案。开始建立连接(即初始化)时,基站作为主设备,BT用户作为从设备,当某个连接建立后,BT用户变为主设备,基站变为从设备,也就是说在连接建立后进行一次主从切换。这时对于其他BT用户来说,基站仍然是主设备。其最大缺点是切换过程处理起来很复杂。
以上3种方案的性能优劣主要体现在BT用户从一个基站转移到另一个基站的失锁时间长短,他包括:链路管理计时器检测到的与当前基站失去连接的时间、查询区域内新基站的时间,以及通过发送寻呼消息与新基站建立同步的时间。
3 结 语
蓝牙以其成本低廉、组网灵活等优点而成为新的研究热点,是下一代个人区域网(PAN)的理想实现技术,基于蓝牙技术的无线接入网与目前应用较为广泛的IEEE802.11无线接入技术相比,蓝牙技术在小区域组网中更具有优势。随着蓝牙技术的不断发展和各类相应产品相继问世,蓝牙技术将在各个领域得到广泛应用,特别是通信领域,会使人们的移动互联网梦想真正成为现实
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