Bluetooth的過去與未來

摘要本文介紹了藍牙技術的起源、特點以及技術優勢。分析了藍牙技術的應用與未來發展，并對基于BRF6100芯片的Bluetooth解決方案的性能和優勢進行了探討。

關鍵字 Bluetooth, 射頻技術，CMOS，無線上網

一引言

今后，不僅無線上網將成為上網的主要方式，而且人們隨身攜帶的各種便攜式設備也將連接成無線網絡，給我們提供無比方便。我們隨身攜帶的便攜式設備很多，有移動電話、PDA(個人數字助手)、筆記本電腦、數碼相機、便攜式游戲機、便攜式MP3播放機、手表等等。最初，人們把筆記本電腦同移動電話有線連接，通過移動電話無線上網。后來PDA可以同移動電話連接而實現無線上網?，F在正實現以移動電話為中心，各種設備連接成無線網絡而實現無線上網。這樣，人們只要把移動電話放在口袋里，筆記本電腦、PDA等便可上網瀏覽，還可以用于收發電子郵件；收到新的電子郵件時，手表可以邊響起歌曲邊產生振動進行通知；通過移動電話人們還可以把音樂數據自動下載到MP3播放機上，再通過無線耳機欣賞音樂。

這種把個人攜帶的設備無線連接成的網絡叫做個人局域網(PAN)。它以移動電話作為信息網關，使各種便攜設備之間可以交換內容?，F在這種PAN已不是設想，隨著“藍牙(Bluetooth)”技術的實用，PAN正在變為現實。

1．藍牙的由來、特點和意義　

藍牙是由瑞典愛立信等5家公司開展標準化活動而提出的近距離無線(2.4GHz)數據通信技術，現在正進入實用階段。----1998年5月，愛立信、IBM、Intel、諾基亞、東芝等5家公司開始進行近距離無線通信技術的標準化活動。其目標是實現最高數據傳輸速度1Mb/s(有效傳輸速度為721kb/s)、最大傳輸距離達10米，用戶不必經過允許便可利用2.4GHz的ISM(工業、科學、醫學)頻帶，在其上設立79個帶寬為1MHz的信道，用每秒鐘切換1600次的頻率、滾齒(hobbing)方式的頻譜擴散技術來實現電波的收發。這也就是藍牙技術的由來和特點。

使用藍牙技術進行通信的設備，分為決定頻率滾齒模式的“主叫方”和它的通信對手“受取方”。主叫方可同時與7臺受取方通信。因此可以把主叫方連同7臺受取方共8臺設備連接成名為Piconet(鋸齒網)的子網。Piconet內的受取方可以同時作為兩個以上Piconet的受取方。----1999年7月，藍牙公布了正式規格BluetoothVersion1.0。遵從這一規格的移動電話和筆記本電腦將于1999年底或2000年初上市。聲稱要把藍牙技術產品化的企業正與日俱增，目前藍牙標準化團體“BluetoothSIG(特別興趣組合)”的成員企業數已增加到800家以上。

為了使藍牙得到普及，使用藍牙技術的廠家關心兩個問題，一是使收發設備低價格化，二是國家對可利用頻率帶寬的規定。這兩個問題是推廣藍牙的關鍵。

由于采用了低的數據傳輸速度和傳輸距離，因此藍牙相應設備可以實現低價格化、低耗電化。每個模塊剛推出時估計為20～30美元，隨著大量生產和采用高頻CMOS技術，2001年其價格可降到每個5美元。關于頻率帶寬的規定，各國政府也在積極進行放寬對2.4GHz頻帶使用的限制。

二技術特點

藍牙是一個開放性的、短距離無線通信技術標準。它可以用來在較短距離內取代目前多種線纜連接方案，穿透墻壁等障礙，通過統一的短距離無線鏈路，在各種數字設備之間實現靈活、安全、低成本、小功耗的話音和數據通信。

藍牙技術規范包括協議和應用規范兩個部分。整個藍牙協議體系結構可分為4層，即核心協議層、線纜替代協議層、電話控制協議層和采納的其它協議層。

藍牙涉及一系列軟硬件技術、方法和理論，包括無線通信與網絡技術，軟件工程、軟件可靠性理論，協議的正確性驗證、形式化描述和一致性與互聯測試技術，嵌入式實時操作系統，跨平臺開發和用戶界面圖形化技術，軟硬件接口技術以及高集成、低功耗芯片技術。1.射頻技術 2.基帶 3.TDMA結構 4.跳頻技術 5.網絡特性 6.全球性地址 7.協議分層 8.安全性。

藍牙系統一般由天線單元、鏈路控制（固件）單元、鏈路管理（軟件）單元和藍牙軟件（協議棧）單元四個功能單元組成。 1.天線單元 2.鏈路控制（硬件）單元 3.鏈路管理（軟件）單元 4.軟件（協議棧）單元。

藍牙設備依靠專用的藍牙微芯片使設備在短距離范圍內發送無線電信號，來尋找另一個藍牙設備。一旦找到，相互之間便開始通信。目前，藍牙的研制者主要尋求其ASIC的解決方案，包括射頻和基帶部分?，F在已有多種將基帶ASIC電路和射頻ASIC電路做成一個電路模塊的方案，預計很快將會進入批量生產的階段。藍牙系統的通信協議大部分可用軟件來實現，加載到Flash RAM中即可進行工作。

三、應用和發展趨勢

1）開拓無線連接的新用途：現在許多手表廠家、游戲廠家都加入了藍牙SIG，表明了他們都要采用藍牙技術。日本卡西歐公司便聲稱，他們的數碼相機、手表等許多產品，今后都將使用藍牙技術；在第三代移動通信中顯身手：日本將在2001年3月開始第三代移動通信(WCDMA)服務，NTT正在研究在用于這一服務的移動電話中使用藍牙技術。1999年5月，在東京舉行的“99商品展覽會”上，廠家展出了W?CDMA移動電話的各種型號樣機，其中許多型號的接收部分同手持部分相互分開，人們猜想這也許就是要用于使用藍牙技術的無線通信。

藍牙也將用在筆記本電腦上：綜合愛立信、Intel、Dataquest、VLSI Technology等公布的資料，我們預計到2002年時，使用藍牙技術的移動電話將達到2.5億臺，使用藍牙技術的PCMCIA卡和Modem等外圍設備將達到1.5億臺，使用藍牙技術的個人機將達到2500萬臺；半導體廠家加入有利于降價：除了機器廠家外，半導體廠家也在加入這一領域，這將有助于使收發模塊降低價格。大廠家的加入，將使移動電話采用的LSI實現通用化和單芯片化；加快藍牙普及的一個重要因素是現在已有的紅外通信技術IrDA(紅外數據聯盟)，藍牙無疑要盡量沿用IrDA的軟件資源：藍牙SIG已經發表了采用IrDA的對象交換協議(OBEX)。采用OBEX的應用軟件可以不關心機器和方式的不同，因而各種各樣的對象都可以進行交換。現在業界正在討論藍牙同IrDA上層協議通用化的問題。例如當雙方對話層協議采用IrDA制定的OBEX時，便可共享同樣的應用軟件。此外，在藍牙的網絡層和傳輸層RFComm也可以使用IrDA的用以轉送圖像文檔的協議IrTranP。

日本卡西歐已在1999年3月于德國舉行的“CeBIT’99”展覽會上，進行了使用IrTran?P轉送圖像文檔的表演，結合使用TrTran?P和藍牙技術，人們便可在移動電話和數碼相機之間進行圖像文檔的轉送。數碼相機中的圖像經由公共移動電話網送到移動電話上，再通過IrDA在筆記本式機的屏幕上顯示出來，整個過程用了40秒，主要時間是用在公共移動電話網上進行數據通信。這種方法下層分別使用藍牙和IrDA，上層沿用現有的IrDA協議。

2）藍牙發展趨勢可以概括以下幾點：第一，小型企業吸引資金，投資者尋找有發展前途的小型企業，目的是共同在技術上找到突破點，使價格降下來。第二，解決藍牙的互操作性問題，目前的產品一致性測試都已經沒問題，但是無法互通，藍牙只有成為無線通信的世界語才有意義，目前的2164個成員就顯得單薄。第三，對國內的企業來說，關鍵的是要找到開發應用的目標，有針對地開發出創新的應用產品，避免與國外企業的沖突。第四，考慮藍牙與其他技術的共存性，藍牙只是WPAN中重要的技術，有起局限性，WPAN網的實現需要幾種技術的結合完成，大的公司往往不僅參與一個標準、一項技術的開發，比如英特爾，既參加藍牙，又參加IEEE802，HOMERF等。第五，從技術上講，藍牙要向單芯片方向發展，目前已經有所突破。第六，藍牙與其他相同標準的干擾的解決、藍牙的耗電、藍牙的體積等等方面有所突破。

我國的產業界和有識之士應當在藍牙發展中勇當先鋒，敢于創新，因為我們經過多年的經濟持續穩定地增長，有了相當的物質和人才基礎，應該在藍牙的發展中有所作為。

四基于BRF6100芯片的Bluetooth解決方案

TI公司的BRF6100 是形成一個完整的Bluetooth無線通信單位的高度集成了CMOS的Bluetooth解決方案。這個設計集成了 Bluetooth 基帶，射頻，內存和提高性能的處理芯片, 降低了成本而且獲得最小的板空間。

BRF6100 是數字射頻的首次迭代,在提供比模擬射頻更可觀優勢的射頻技術的革命。這些包括減少處理變化的磁化系數,增加可測性, 改良的效率,低功耗 , 易與基帶和射頻的集成,而且最終降低成本。

BRF6100單片解決方案如下