钮红亮
辽宁省葫芦岛市 辽宁工程技术大学 125105
摘要：作为商用的一种短距离无线通信技术，蓝牙具有无可比拟的优越性，可以被应用于如个人区域网等各种场合中，但是这并不表明蓝牙技术己经尽善尽美，蓝牙仍然有很多地方值得分析和改进。蓝牙无线通信网络技术提供一种低功耗、低成本的无线连接，目前已经在手机、PDA、笔记本电脑等设备上广泛使用，市场对蓝牙研发人员的需求越来越迫切。本文在对当前的无线通信技术的优缺点进行对比分析后提出使用基于蓝牙技术的个人局域网；最后，对本文的研究工作进行了总结，以开发过程的经验为指导，指出了蓝牙技术的特点与不足，并提出了下一步工作的设想。
关键字：无线通讯；网络；蓝牙；自组织网络
1 引言
目前，无线设备越来越多，并且各个设备在性能上有了很高改进，例如通信的数据率，电池的使用时间，多媒体信息的传播等，都要求提高通信系统的承受力和服务质量。由于无线信道是开放的媒质，存在严重的干扰、衰落和噪声，因此，如何克服恶劣的信道条件，进行高速的信息传输，是人们研究的重点。然而频谱资源有限及分配机制不完善等问题，使得无线通信系统的无线资源受到频带资源和功率的限制，而没有办法满足当前的需要。尤其是无线小区边缘的用户系统资源利用率非常低下，如何充分有效利用空间资源来提高系统的吞吐量成为研究的热点。而蓝牙技术，实际是一种短距离无线通信技术，它的出现使得一些便携设备不需要借助有线电缆就可以与掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动设备进行互联或者访问因特网，蓝牙技术自提出以来，在短短几年的时间里己风靡全球。它的出现也使得现代通信设备可以更加迅速、高效的与因特网进行数据交，同时，也拓宽了无线通信的信道。
2 无线网络化控制面临的问题
无线通信网络中的功率控制问题是在网络节点能量有限、信道存在衰减等若干限制条件下，利用网络中有限的反馈信息，调节各无线节点的发射功率，使网络满足连通性、容量最大化、稳定性等若干控制目标的一类控制问题。
首先是无线网络控制系统的结构的问题；它是一种空间分布系统，被控对象、传感器、控制器和执行器可以分布在不同的位置，它们之间的数据传输由无线通信网络或无线与有线混合网络完成。在实际的通信网络中，反馈的控制信息都是经过离散的时间间隔来传送的。时间间隔越短，反馈信息就越及时，调节也越精确，根据不同的应用，无线网络控制系统可以分为实时控制系统和无线网络控制系统的基本结构，这种结构常用于移动设备的实时控制，由于被控对象具有自主移动能力，系统需要采用无线通信网络传送测量与控制信息。
其次是无线通信对网络控制系统的影晌；对一个节点不断移动，网络拓扑不断变化的网络，如何调节各个节点的发射功率，才能够使网络保持连通？尽管无线通信还不能提供足够的网络带宽满足大多数实时系统的要求，但是由于它的简单低成本和可移动性使得它在许多应用领域具有很大的吸引力，激励人们去研究采用无线网络技术。
最后是通信延迟的时变性；在实际的通信网络中，反馈的控制信息都是经过离散的时间间隔来传送的。时间间隔越短，反馈信息就越及时，调节也越精确，网络控制系统中的通信延迟包括数据包从传感器到控制器和控制器到执行器的通信延时，在无线网络通信中通道延时包括发送队列延迟，通道延时是无线通信网络中的主要延迟，其中信号传输延迟是确定的，一般会随着网络中节点个数和通信流量的变化而改变。
3 无线通讯网络蓝牙技术的研究
3.1 蓝牙组网模型
蓝牙设备可以通过蓝牙芯片发送短距离无线信号来寻找其他蓝牙设备，一旦找到，在设备间发送确认信息后便可以进行通信，进行数据的交互，蓝牙网络就是多个设备间通过类似的方式建立起来的。蓝牙可以提供点到点或点到多点的无线连接。蓝牙网络所采用的拓扑结构为对等拓扑，其基本单元是微微网，如果每个主设备都与其所有的相邻主设备建立一条路径，就可以保证形成的散射网具有连通性，这些路径上的中间节点即为桥节点。微微网通过这些桥节点连接起来，形成散射网。
本文所用的蓝牙模块为 GC-02，运用 CSR 公司的 AUDIO-FLASH 蓝牙芯片设计的模块，该模块集成度高，功耗小，是高质量的 CLASS2 蓝牙模块，最高传输距离为 10 米，GC-02 蓝牙模块是插针式蓝牙模块，针间距为 2.0mm，采用双列直插设计，便于进行测试。GC-02 的接口资源非常丰富：有时钟单元、UART 串行接口、USB 通用串行接口、SPI 串行同步数据接口、复位口、电源口等。
3.2 蓝牙发射和接收技术.
在蓝牙无线传播规范上，蓝牙运行频段是 2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段，但是世界上对此却有两种不同定义。采用跳频扩普的调制方式，蓝牙调频的速率为 1600 次/s，即每个频率持续的时间 625 μ s，同时，蓝牙接收机的灵敏度应该优于-70dBm ，在美国和欧洲，使用的带宽为83.SMHz，在该频段里，以IMHz的带宽为间隔设立了79个射频跳频点。在日本、西班牙和法国，缩减了带宽，在该频段里设立了23个射频跳频点，其带宽仍以IMHz为间隔。
在蓝牙发射中，射频部分是通信系统的“空中接口”，蓝牙射频规范规定了蓝牙射频频段、调制方式、调频频率、发射功率、接收机灵敏度等参数。在蓝牙数据发送和接收的过程中，有效的数据信息和控制信息同时在通道上传送，它们分别使用自己的接口。跳频序列对微微网是唯一的，而且由主设备地址确定，跳频序列的相位由主设备的时钟确定。信道被划分为时隙(时间片)的形式，且每一时隙对应一个射频跳频点；在整套控制动作中发射时控制信息主要控制的信息有发射机载波频率调整、发射的功率级别、数据信息 bit(位)流向等。接收时控制信息主要控制数据流的接收程序、接收到信号后的解调、接收信息的强度、分析信噪比的大小等信息。
3.4 蓝牙技术展望
现在核心协议日趋成熟，蓝牙的应用领域又非常广阔，所以更多的研究力量都集中在应用研究方面。在蓝牙无线通信技术和蓝牙协议体系结构上的，以及蓝牙自组织网络基本结构，并且对国内外蓝牙的自组织网络现状作出了深入了解的基础上，还对蓝牙自组织网络组网算法进行了不同方面的分析研究。从现在应用剖面的发展情况来看，蓝牙技术在理论和技术都比较成熟的情况下其研究处于应用研究阶段，即开发新的剖面和新的产品。将蓝牙无线通信节点嵌入到数据采集系统前端和终端设备中，完成设备间无线连接。从市场需求的角度看，更多的移动电话开始嵌入蓝牙，市场对蓝牙耳机、适配器等外围产品需求旺盛，
随着关键技术的成熟和芯片成本的降低，蓝牙无线通信相关技术并对其进行了深入的研究，蓝牙产品的产业化在不断加速，蓝牙产品的研发投入明显增加，产品更新的速度也在加快，应该说现在蓝牙产品的研发正处于一个高峰。
参考文献
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