《電子技術(shù)應(yīng)用》
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藍(lán)牙CTP應(yīng)用模型及FMC接入解決方案
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摘要: 藍(lán)牙應(yīng)用模型定義了如何采用一套基本協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)互操作,它代表了具體的應(yīng)用。藍(lán)牙CTP...
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關(guān)鍵字:藍(lán)牙CTP" title="藍(lán)牙CTP">藍(lán)牙CTP 應(yīng)用模型" title="應(yīng)用模型">應(yīng)用模型 FMC接入" title="FMC接入">FMC接入

1、藍(lán)牙CTP應(yīng)用模型  

藍(lán)牙應(yīng)用模型定義了如何采用一套基本協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)互操作,它代表了具體的應(yīng)用。藍(lán)牙CTP應(yīng)用模型包含了BaseBand, LMP,L2CAP,SDP,TCS-B以及GAP。BaseBand確保藍(lán)牙微微網(wǎng)內(nèi)各藍(lán)牙設(shè)備單元之間由射頻構(gòu)成的物理連接;LMP(Link Manager Protocol)負(fù)責(zé)藍(lán)牙各設(shè)備的建立;L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol)完成數(shù)據(jù)的拆裝、服務(wù)質(zhì)量和協(xié)議復(fù)用等功能,是其他上層協(xié)議實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ);SDP(Service Discovery Protocol)為上層應(yīng)用程序提供一種機(jī)制來(lái)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可用的服務(wù)及其特性;TCS(Telephony Control Protocol Specification)提供藍(lán)牙設(shè)備間話(huà)音和數(shù)據(jù)的呼叫控制信令;GAP(Generic Access Profile)定義了藍(lán)牙設(shè)備如何發(fā)現(xiàn)對(duì)方并建立連接,保證藍(lán)牙單元可以通過(guò)藍(lán)牙交換信息發(fā)現(xiàn)各單元支持何種應(yīng)用。  

圖1展示了CTP應(yīng)用模型所涉及的藍(lán)牙協(xié)議。  
  
圖1CTP模型  

圖1中,A-G接口功能如下:  

(1)CC(Call Control)使用此接口提供何時(shí)連接(或斷開(kāi)連接)語(yǔ)音通道的信息,進(jìn)行語(yǔ)音同步控制,連接或切斷內(nèi)部語(yǔ)音路徑。  
(2)CL(Connectionless)接口用于發(fā)送和接受TCS-Binary廣播消息:利用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)信令發(fā)送SETUP消息給L2CAP,以便在無(wú)連接信道上傳輸;L2CAP使用此接口通知TCS,在無(wú)連接信道上收到SETUP信息。  
(3)CO(Connection)接口利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信令發(fā)送TCS消息給L2CAP,以便在面向連接的信道上傳輸。  
(4)CC使用此接口控制LM(Link Manager),以便建立或釋放SCO鏈路。  
(5)初始化和處理密鑰時(shí),GM(Group Management)使用此接口控制LM。  
(6)此接口不在CTP模型范圍內(nèi)。  
(7)GM使用此接口控制LC(Link Control)和BaseBand,實(shí)現(xiàn)查詢(xún)、尋呼、查詢(xún)掃描和尋呼掃描。  

藍(lán)牙支持SCO(Synchronous Connection-Oriented)鏈路,eSCO(Extendend Synchronous Connection Oriended)鏈路,ACL(Asynchronous Connection-Oriended)鏈路。SCO支持對(duì)稱(chēng)連接和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接,在規(guī)定的時(shí)隙傳送語(yǔ)音等實(shí)時(shí)性強(qiáng)的信息;eSCO鏈路為標(biāo)準(zhǔn)SCO的擴(kuò)展,支持對(duì)稱(chēng),非對(duì)稱(chēng)連接和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接,支持更多的分組類(lèi)型的融合,以及更靈活的分組數(shù)據(jù)和時(shí)隙的選擇;ACL鏈路則以數(shù)據(jù)為主,可在任意時(shí)隙傳輸。當(dāng)ACL傳輸占用SCO的預(yù)留時(shí)隙時(shí),一旦系統(tǒng)需要SCO傳輸,ACL則自動(dòng)讓出這些時(shí)隙以保證SCO的實(shí)時(shí)性。  

藍(lán)牙射頻和基帶部分通過(guò)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)包,在終端設(shè)備和AP(Access Point,接入點(diǎn))之間建立了一條無(wú)線(xiàn)通道。藍(lán)牙終端首先用SDP發(fā)現(xiàn)AP提供無(wú)繩電話(huà)服務(wù),然后請(qǐng)求使用該服務(wù)。AP對(duì)請(qǐng)求服務(wù)的終端設(shè)備進(jìn)行身份驗(yàn)證,以決定是否接受該請(qǐng)求。在通過(guò)身份驗(yàn)證后,藍(lán)牙終端通過(guò)CC接口建立SCO或eSCO路徑,通過(guò)CTP無(wú)線(xiàn)接入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò),獲取所需要的信息。  

2、PSTN接入解決方案  

藍(lán)牙PSTN接入點(diǎn)由BC04(Bluecore 04)和ASIC(Application Specific Integrated Circuit)兩個(gè)核心芯片和周邊設(shè)備組成,其中BC04作為主角色或控制器角色,ASIC作為從角色,兩者通過(guò)PCM和UART連接,分別用來(lái)傳送數(shù)據(jù)流和控制流。相應(yīng)的藍(lán)牙協(xié)議棧和應(yīng)用程序存儲(chǔ)在FLASH和EEPROM中。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。  

  
圖2PSTN AP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖  

其中,BC04支持最大4個(gè)活動(dòng)連接(包括耳機(jī)),同時(shí)支持兩路SCO語(yǔ)音,所以語(yǔ)音通過(guò)PCM和ASIC PCM相接可以有多路被送到模擬端,從而實(shí)現(xiàn)3方通話(huà)。ASIC部分實(shí)現(xiàn)PCM語(yǔ)音數(shù)據(jù)與模擬語(yǔ)音信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換,通過(guò)發(fā)送和接收PSTN信令,負(fù)責(zé)對(duì)人機(jī)界面的控制。它通過(guò)GPIO(General Purpose Input/Output)控制LED和KEY的輸入和輸出,當(dāng)需要通知BC04時(shí),通過(guò)UART端口發(fā)送AT指令。AFE(Analog Front End)由分立元件組成,包括發(fā)送通路和接收通路,并實(shí)現(xiàn)接收通路的自動(dòng)增益控制,使得到達(dá)ASIC的語(yǔ)音信號(hào)能夠達(dá)到一定的電平和信噪比要求。FUI(Firmware Upgrade Interface)實(shí)現(xiàn)對(duì)ASIC的調(diào)試和升級(jí)。  

藍(lán)牙PSTN接入點(diǎn),通過(guò)與PSTN線(xiàn)路相連,為用戶(hù)提供無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)語(yǔ)音接入。AFE接收來(lái)自PSTN線(xiàn)路的語(yǔ)音信號(hào),通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換和ASIC的處理,最后轉(zhuǎn)換為CVSD(Continuously Variable Slope Delta modulation)數(shù)據(jù),由藍(lán)牙模塊的空中接口發(fā)送出去;藍(lán)牙模塊的空中接口接收到CVSD數(shù)據(jù),將其轉(zhuǎn)換為u律的PCM信號(hào)發(fā)給ASIC,經(jīng)過(guò)ASIC處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換,最后發(fā)送至PSTN線(xiàn)路。  

PSTN接入點(diǎn),通過(guò)在100 m的范圍內(nèi),建立藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)微微網(wǎng)(Piconet),為具有藍(lán)牙功能的語(yǔ)音終端設(shè)備,如手機(jī)、耳機(jī),提供無(wú)線(xiàn)的電話(huà)呼入/呼出功能;在語(yǔ)音終端設(shè)備與接入點(diǎn)之間,可以進(jìn)行無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音呼叫;實(shí)現(xiàn)了藍(lán)牙SIG規(guī)范的CTP應(yīng)用模型,使得藍(lán)牙手機(jī)能夠通過(guò)藍(lán)牙PSTN接入點(diǎn),作為無(wú)繩電話(huà)進(jìn)入固定電話(huà)網(wǎng)。  

如圖3所示,使用藍(lán)牙CTP MS(mobile station)和PSTN AP,通過(guò)本地交換機(jī)與固網(wǎng)相連。其中,MS為雙模終端,可以根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)的資費(fèi)差異預(yù)先設(shè)置采用何種網(wǎng)絡(luò)接打電話(huà)。在藍(lán)牙覆蓋范圍內(nèi),根據(jù)設(shè)置,CTP MS可以自動(dòng)選擇使用固網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng),而呼入路由的選擇策略依賴(lài)于用戶(hù)是否通過(guò)藍(lán)牙AP進(jìn)行過(guò)注冊(cè)。注冊(cè)過(guò)的用戶(hù)將可以撥打到固定電話(huà)號(hào)碼;反之,將直接撥打到移動(dòng)電話(huà)號(hào)碼。CTP MS經(jīng)過(guò)AP注冊(cè)后,當(dāng)有打給該手機(jī)的電話(huà)時(shí),可以做到藍(lán)牙接入點(diǎn)和藍(lán)牙手機(jī)同時(shí)振鈴。  

  
圖3PSTN AP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖  

室內(nèi)環(huán)境下,即藍(lán)牙覆蓋范圍內(nèi),藍(lán)牙CTP MS與AP建立連接并向蜂窩網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)呼叫轉(zhuǎn)移,將蜂窩電話(huà)呼叫轉(zhuǎn)移到AP所連接的PSTN線(xiàn)路上。當(dāng)AP檢測(cè)到來(lái)自PSTN的呼叫,AP發(fā)送信號(hào)到CTP MS,并建立路徑,然后用戶(hù)可以通過(guò)AP與另外一端通話(huà)。而當(dāng)CTP MS沒(méi)有連接到AP上時(shí),AP能夠自動(dòng)向移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)呼叫轉(zhuǎn)移功能,將呼叫轉(zhuǎn)移到附近的藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)上,從而將PSTN電話(huà)轉(zhuǎn)移到預(yù)先設(shè)定的蜂窩網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼上,這樣可以避免漏接PSTN電話(huà)。  

室外環(huán)境下,即脫離藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍,CTP MS可以通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)接打電話(huà)。當(dāng)CTP MS從室外進(jìn)入到藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū),不需要人工干預(yù),MS可以自動(dòng)通過(guò)AP進(jìn)行注冊(cè),并將蜂窩網(wǎng)絡(luò)的電話(huà)轉(zhuǎn)移到藍(lán)牙語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)所連接的線(xiàn)路上,撥打PSTN網(wǎng)絡(luò)電話(huà)。  

3、VoIP接入解決方案  

SIP(Session Initiation Protocol)是專(zhuān)門(mén)為IP電話(huà),尤其是結(jié)合Internet設(shè)計(jì)的信令協(xié)議,可以建立,修改或者中止多媒體會(huì)話(huà)或者呼叫,因此廣泛地應(yīng)用于VoIP中。  

如圖4所示,使用藍(lán)牙CTP手機(jī)和具有CTP功能的VoIP接入點(diǎn),即CTP-SIP AP,通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò)與VoIP網(wǎng)絡(luò)相連。這里的VoIP網(wǎng)絡(luò)支持SIP協(xié)議,VoIP接入點(diǎn)支持藍(lán)牙CTP和SIP協(xié)議,MS則不需要具備SIP功能。CTP-SIP AP有兩個(gè)10/100 M速率的RJ45以太網(wǎng)接口,其中一個(gè)用于連接PC機(jī)或LAN,另外一個(gè)用于連接DSL路由器或WAN。我們還可以用一個(gè)CTP-SIP網(wǎng)關(guān)代替AP和DSL/cable modem,實(shí)現(xiàn)兩者功能的融合。同時(shí)網(wǎng)關(guān)需支持藍(lán)牙CTP、SIP、TCS Binary協(xié)議,并且具有調(diào)制解調(diào)和路由功能。  

  
圖4VoIP AP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖  

在藍(lán)牙覆蓋范圍內(nèi),AP首先通過(guò)SIP服務(wù)器進(jìn)行注冊(cè),然后藍(lán)牙CTP手機(jī)根據(jù)設(shè)置,可以選擇使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)或VoIP網(wǎng)絡(luò)。所以CTP手機(jī)既可以作為IP電話(huà)使用,又可以作為一個(gè)普通的手機(jī)使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)AP可以注冊(cè)多個(gè)MS,同時(shí)在AP上又對(duì)應(yīng)的為每個(gè)MS分配了各自的VoIP應(yīng)用模型。當(dāng)撥打電話(huà)時(shí),AP根據(jù)VoIP號(hào)碼,建立一條到MS的路徑,從而實(shí)現(xiàn)撥打IP電話(huà)。  

在藍(lán)牙覆蓋范圍外,CTP手機(jī)直接撥打蜂窩電話(huà)。為保證CTP移動(dòng)用戶(hù)的無(wú)縫接入,可以采用在AP中增加緩沖區(qū)的辦法減少包的丟失率,這種方案的具體實(shí)現(xiàn)如下:當(dāng)藍(lán)牙用戶(hù)移動(dòng)位置時(shí),如果藍(lán)牙用戶(hù)的接收信號(hào)強(qiáng)度(RSSI)小于某個(gè)門(mén)限值時(shí),它將發(fā)出查詢(xún)命令,查找是否有更近的AP存在,同時(shí)它也向原先的AP發(fā)出聲明,告之它將切換到新的AP。藍(lán)牙用戶(hù)移動(dòng)到新的AP的注冊(cè)請(qǐng)求沒(méi)有被當(dāng)前AP確認(rèn)前,當(dāng)前AP將通信對(duì)端發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)在緩沖區(qū)里。在注冊(cè)請(qǐng)求確認(rèn)后,當(dāng)前AP通過(guò)新AP給藍(lán)牙用戶(hù)發(fā)出確認(rèn)消息,同時(shí)刷新通信對(duì)端的轉(zhuǎn)交地址,使通信對(duì)端獲得藍(lán)牙用戶(hù)的新的轉(zhuǎn)交地址,將以后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到新的AP中,再轉(zhuǎn)發(fā)給藍(lán)牙用戶(hù)。藍(lán)牙用戶(hù)收到注冊(cè)確認(rèn)消息后,解除其在舊AP中的登記,并且通知它新的轉(zhuǎn)交地址,使它釋放緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)包到新AP中,再轉(zhuǎn)發(fā)給藍(lán)牙用戶(hù),這樣就避免了切換時(shí)的數(shù)據(jù)丟失。  

4、結(jié)束語(yǔ)  

上述兩種應(yīng)用解決方案,針對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家完善的IP網(wǎng)絡(luò)和發(fā)展中國(guó)家的PSTN電信網(wǎng)絡(luò),充分利用已有的網(wǎng)絡(luò)資源,通過(guò)很少的投入,實(shí)現(xiàn)了固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)的融合。  

將藍(lán)牙技術(shù)眾多的應(yīng)用模型融合到一起,簡(jiǎn)化整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),從而使得CTP在FMC接入網(wǎng)中的應(yīng)用更加廣泛,功能更加完善。因此我們可以樂(lè)觀地說(shuō)藍(lán)牙CTP解決方案在FMC接入網(wǎng)中的應(yīng)用將會(huì)贏得越來(lái)越多運(yùn)營(yíng)商的青睞。

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