隨著多媒體通信業(yè)務的日益增長，人們對通信技術的要求越來越高，希望無論是靜止的還是移動的，都能夠隨時隨地接入因特網或本地信息網，以實現(xiàn)移動互聯(lián)。傳統(tǒng)的IP技術主要針對固定計算機設備，而無法滿足終端移動性的要求，因此必須對其功能進行擴展，以適合移動終端設備的要求。藍牙(Bluetooth)技術的出現(xiàn)，給這一問題提供了一種有效的解決方法。
1 藍牙技術簡介
藍牙是一種正在發(fā)展中的短距離的無線時分多址通信技術或個域網技術，直接面對個人和商務的無線連接應用技術；其工作在2．4 GHz的ISM頻段(工業(yè)、科學和醫(yī)療頻段)，共79個頻道，相鄰頻道間隔1 MHz；藍牙最基本的網絡組成是微微網，由一個主設備單元(發(fā)起鏈接的設備)和多至7個從設備單元構成，能提供1 Mb/s的數(shù)據(jù)速率。主要優(yōu)點有：
(1)可以隨時隨地用
無線接口來代替有線電纜連接。
(2)具有很強的移植性，可應用于多種通信場合，如WAP，GSM，DECT等，引入身份識別后可以靈活實現(xiàn)漫游。
(3)功耗低，對人體危害小。
(4)藍牙集成電路應用簡單，成本低廉，實現(xiàn)容易，便于推廣。
2 基于藍牙技術的無線接入網
無線接入網是為移動終端提供接入到附近的有線局域網或無線局域網的無線接入點的網絡接口，移動終端可以訪問該局域網內的其他設備，也可以通過路由器和網關訪問Internet資源，無線接入網應支持用戶漫游，以實現(xiàn)自動切換，保持通信的連續(xù)性。目前，按照無線接入網的實現(xiàn)方式可分為固定無線接入網和移動無線接入網，而基于藍牙技術的無線接入簡稱為BLUEPAC(BluetoothPublic Access)。
2.1 BLUEPAC網絡結構
BLUEPAC網絡結構如圖1所示。
(1)藍牙公眾接入局域網(BLUEPAC LAN) 主要部分包括一個有線局域網，也可由幾個不同種類的局域網互連組成，主要作用是為藍牙用戶終端提供無線接入。
(2)網關GW 其主要作用是將BLUEPAC區(qū)域(一般由BLUEPAC服務商所擁有)中的BLUEPACLAN接入到公眾網(如Internet，PSTN等)中，以得到全球的信息和通信服務。
(3)BLUEPAC基站(BBS) 即局域網接入點，直接連接到BLUEPACLAN，是無線方式轉換為有線方式的設備，一般可為一個或幾個微微網提供接入服務。BBS由BLUEPAC服務提供商提供。
(4)BT設備 藍牙用戶終端設備，如移動電話、掌上電腦和筆記本電腦等。BT設備在BLUEPAC區(qū)域通過電磁波與BBS建立無線連接，通過BBS用戶就可以接入到BLUEPACLAN和公眾網絡中得到服務。
2.2 BLUEPACIP技術
利用藍牙技術可以實現(xiàn)移動用戶的無線接入，移動藍牙用戶接入因特網可采用2種方式：蜂窩IP技術和移動IP技術。蜂窩IP主要應用于BT用戶地點相對固定的場合，比如火車站、醫(yī)院等，可以通過藍牙技術與固定網絡節(jié)點(公共電話網的節(jié)點)技術相結合來實現(xiàn)，也可以很方便地實現(xiàn)一個家庭中的幾臺電腦的無線連接，并且能同時通過一個節(jié)點上網；移動IP主要應用于BT用戶移動區(qū)域較大的場合，比如火車、飛機等，他可以通過藍牙技術與移動網絡節(jié)點(帶WAP功能的手機)技術相結合來實現(xiàn)。
藍牙系統(tǒng)中應用蜂窩IP技術的工作原理主要有2點：
(1)BT用戶需要無線接入時，他將發(fā)出查詢命令，當基站能夠接受新用戶時，連接就建立起來；這時BT用戶將通過基站向藍牙代理發(fā)送登記請求，藍牙代理經過驗證返回一個包含分配給BT用戶的臨時IP地址、代理服務器端口地址以及DNS地址的分組；BT用戶收到這個分組后，就可以采用該IP地址向因特網收發(fā)數(shù)據(jù)，也可以與本局域網內其他的BT用戶通信。
(2)當BT用戶移動位置時，若BT用戶的接收信號強度(RSSI)小于某個門限值時，他將發(fā)出查詢命令，查找是否有更近的基站存在，若有將與新的基站建立連接，這時BT用戶將通過新的基站向藍牙代理發(fā)送登
記請求，藍牙代理返回一個新的包含臨時IP地址、代理服務器端口地址以及DNS地址的分組，BT用戶通過該IP地址向因特網收發(fā)數(shù)據(jù)。
與蜂窩IP的工作原理不同，在移動IP技術下，移動用戶可以使用一個固定的IP地址在任何地點采用任何方式連接到因特網上，當移動用戶移動到另外一個網絡或子網時，移動用戶可以在不改變IP地址的情況下仍保持通信，在藍牙系統(tǒng)中應用移動IP的工作原理如下：
(1)本地代理(BT用戶所在的本地網上的路由器)和外地代理(BT用戶當前所在網絡上的路由器)不停地向網上發(fā)送代理消息，以證明自己的存在。
(2)BT用戶接收到這些消息后，確定自己是在本地網還是在外地網，若BT用戶發(fā)現(xiàn)自己是在本地網，并且收到的是本地代理發(fā)來的消息，則不啟動移動功能；若仍然收到外地代理發(fā)來的消息，則向本地代理發(fā)送注消原位置(外地網)命令，聲明自己已經回到本地網。
(3)當一個BT用戶檢測到他已移動到外地網，他將獲得一個轉交地址，該地址包含兩方面的信息：一個是外地代理的IP地址，一個是外地代理通過某種機制與BT用戶暫時對應起來的網絡地址；然后BT用戶向本地代理注冊，表明自己已經離開本地網，并把所獲得的轉交地址通知本地代理；注冊完畢后，所有通向BT用戶的數(shù)據(jù)包將被本地代理截獲，并由本地代理通過IP隧道(tunnel)發(fā)往外地代理，外地代理接收到后，再把數(shù)據(jù)包轉發(fā)給BT用戶，這樣即使BT用戶已經從一個子網移動到另一個子網，BT用戶的數(shù)據(jù)通信仍然能夠繼續(xù)，BT用戶發(fā)往外地的數(shù)據(jù)包一般按IP尋徑方法送出，不必通過本地代理。
2.3 BLUEPAC越區(qū)切換
在BLUEPAC區(qū)域中，要實現(xiàn)BT用戶的無縫接入，最關鍵的問題就是越區(qū)切換，切換過程如圖2所示。
在圖2中，BLUEPACLAN是由應用服務器和可能需要的網關或代理服務器等組成，網關和代理服務器可建立與因特網的連接，應用服務器提供BLUEPAC服務；基站BBS負責藍牙無線與有線網絡的連接，服務器與基站之間是若干路由器，路由器是完成越區(qū)切換的關鍵。為了提高切換性能，可以采用在外地代理加緩沖區(qū)的辦法減少包的丟失率，這種方案的具體實現(xiàn)如下：當BT用戶移動位置時，如果BT用戶的接收信號強度小于某個門限值時，他將發(fā)出查詢命令，查找是否有更近的外地代理存在，同時他也向原來的外地代理發(fā)出聲明，告之他將切換到新的外地代理。BT用戶移動到新的外地代理的登記請求沒有被本地代理確認前，原先的外地代理將通信對端發(fā)送來的數(shù)據(jù)包存儲在緩沖區(qū)里。在登記請求確認后，本地代理通過 新的外地代理給BT用戶發(fā)出確認消息，同時刷新通信對24端的轉交地址，使通信對端獲得BT用戶的新的轉交地址，將以后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到新的外地代理，再轉發(fā)給BT用戶。BT用戶收到登記確認消息后，解除其在舊的外地代理的登記，并且通知他新的轉交地址，使他釋放緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)包到新的外地代理，再轉發(fā)給BT用戶，這樣就避免了切換時的數(shù)據(jù)丟失。
2.4 BLUEPAC微微網組網方式
BLUEPAC網在確保外界的通信不受影響的前提下，其關鍵之處在于能夠允許BT用戶在基站之間自由移動，目前，BLUEPAC中的微微網有以下幾種組網方式可提供參考。
(1)基站BBS作為藍牙從設備，BT用戶作為主設備
在該網絡中，每一個BT用戶都將基站作為他的從設備而建立一個微微網。這種方式的優(yōu)點是：當BT用戶需要新的基站建立連接時，他只需發(fā)送一個查詢(Inquiry)和尋呼(Page)消息來查找新的基站，切
換的處理過程很簡單；其缺點是：基站同時處于幾個微微網中，必須與他們都保持同步，因此基站必須應用時分復用來滿足多個微微網的尋址及通信，這樣在不同時鐘的微微網下的時分復用必將帶來通信性能的惡化。這種方案更適用于移動IP技術。
(2)基站作為藍牙主設備，BT用戶作為從設備
在該網絡中基站作為主設備，而與多個BT用戶建立一個微微網。在藍牙技術中，從設備只有在被主設備尋址之后才能發(fā)送數(shù)據(jù)，因此在這種方式下，基站控制著該鏈路的介質訪問權，并且BT用戶在某個時間段發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量也由基站控制，這樣BT用戶訪問因特網的效率將大打折扣；并且，在這種結構中，目前一個藍牙微微網只能由一個主設備和7個從設備構成，因此一個基站最多只能與7個BT用戶相連。這種方案更適用于蜂窩IP技術。
(3)主從切換方式
鑒于上面2種方法的優(yōu)缺點，這里給出一個折衷的方案。開始建立連接(即初始化)時，基站作為主設備，BT用戶作為從設備，當某個連接建立后，BT用戶變?yōu)橹髟O備，基站變?yōu)閺脑O備，也就是說在連接建立后進行一次主從切換。這時對于其他BT用戶來說，基站仍然是主設備。其最大缺點是切換過程處理起來很復雜。
以上3種方案的性能優(yōu)劣主要體現(xiàn)在BT用戶從一個基站轉移到另一個基站的失鎖時間長短，他包括：鏈路管理計時器檢測到的與當前基站失去連接的時間、查詢區(qū)域內新基站的時間，以及通過發(fā)送尋呼消息與新基站建立同步的時間。
3 結 語
藍牙以其成本低廉、組網靈活等優(yōu)點而成為新的研究熱點，是下一代個人區(qū)域網(PAN)的理想實現(xiàn)技術，基于藍牙技術的無線接入網與目前應用較為廣泛的IEEE802．11無線接入技術相比，藍牙技術在小區(qū)域組網中更具有優(yōu)勢。隨著藍牙技術的不斷發(fā)展和各類相應產品相繼問世，藍牙技術將在各個領域得到廣泛應用，特別是通信領域，會使人們的移動互聯(lián)網夢想真正成為現(xiàn)實。
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