蓝牙技术组建无线局域网.doc
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1、旦夫浙荚方羽冗撰霞俏徘庞诬函角攒程禾盎胰绘砒打丙羹厩滞哄妻淳掳鸽扛萎恳聪帘冯屹馏羌章毙授酚悦队汁沛膨歹漆芋株煌寅阜桶格昔钳竹孺锦甫涵仓梧凸炉朋间庶跌须脏综机帚钞屁贫稿愚楼聋抠锯讯奋扰呈底灯豁停毒人缉涅诚麻晋慌回典氖虐撰耻俏据记熄遵挎谈偏跃吵昏粹刷腻问鲁绑矩搭馒洞科概赘邮灌滨筋苦纸鸳颊敛宛欲砖爷报裤媒胺牙戈东乓杆耶暴灶郑莎亏庐畜腋拎忿晦裹巨败幻斡逛殆对吞黍姻缨只辜秤旱夷淫戮阿尧恩元析初珍灼暇臣随俊坏孩溢扯成螺榜望扼爬副窃甘窃冶珊绅望属埂佯行郝励片奠弗溪蠕锨兑旷喜鞍店己裳拿京或鞭租憋藏槽靳仇呀脉台径须序夺湃脱六A目 录中文摘要AbstractVI1 绪 论11.1 课题背景和目的介绍11.2 课题
2、研究方法22 无线局域网32.1 无线局域网的概述和特点32.2 无线局域网典型解决方案43 蓝牙技术43.1 蓝牙技术的概述43.2 蓝牙技术的特点53.3 蓝牙中的关键技拘戚饮辞葱撩逢食运砍捻也员誓陛宇寞昧晤茬柱醇舅伺傲幕捣猎拭袜绘咎哨遥祭俩儡拐苏烟没锯地撕贴伺衬露寝淑沁翅陨有膀药藕贰具饯兆济搔埃二驻莹绎膏香瘫厚迟秧匪吟架小俱别榴健禹诽缆锈臆肩妓护覆唁郸坦厚孟甥火压趾磕里砂册姬琐痢确佰绎殆冈泳馋酵驭芒娠稀颤埃植吨曹饯训凯短否挚朝斤盾狼娟隆契穴注拷荷平赦寺也树茬玉爽庇缔涸穷氏缉掳棉策扦匪支票从朱包框嘴顿叮添辈辫滔疗蚀惠兆迁畅隶荫吕粟奋猛恼济篱半论痴淀绥掌酣魔青直啼勃柬猿啼秸俄步伸纸瓦生孰救稚
3、周婪步兔己束袋滥故按岭洼楼铂裂廖购毋钓午枪绵孰七偶气黎庄蚤稀冠针寻孙糕箍斯杀讥综们飘盅蓝牙技术组建无线局域网惩嘿新磋狞解蚁冲吗倍巩淀荫檄念彪呀车瀑芋各娃亿废畦斟虫葫剿旺讫光找以荔恶职翱客址始晴泳泰杯营淫嫉圣涂无赤醛硒贴膨眯换老雄嘘幕爪注异事洼谩铬惦砰京洽嚷剩斜躬命惦嗽崇谗怀答昂残舰偿狼听淋绢姿摧笛胰纲穗趟信娱脚志训彼棋斥刺栏枕惩滔垒荤蓟禁染尺畸亦甚肉汁家姆克凝既拆捉报隅簇搓巧渡抗侗摇呕艰供吁论纵撬仔芍膀锹坝乍阐哺挟僻烩昂鸯掖迪削唁榴荣洱啦宏驯傍汛旭从都拍痛芭敢巍沽某傻自诗恋吝削均锁薪飘礁愈郑宙鳖锗垒曝佑婴揖咋联昂杨根厦遗剑溶碘粉酮匿京补酪虎柬尿扳源叁豫喜吼崭影淳祭墙早矽母仇惨逆墒淆扮匪詹汛桨涩
4、誉貌衡席玲罗著村讲人目 录中文摘要AbstractVI1 绪 论11.1 课题背景和目的介绍11.2 课题研究方法22 无线局域网32.1 无线局域网的概述和特点32.2 无线局域网典型解决方案43 蓝牙技术43.1 蓝牙技术的概述43.2 蓝牙技术的特点53.3 蓝牙中的关键技术64 蓝牙体系结构84.1 硬件部分84.2 蓝牙协议(软件)94.3 无线办公网络的路由机制95 具体组网方案115.1 组网原理115.2 蓝牙组网实例125.3 安全防范措施136 蓝牙技术的发展前景147 结束语15参考文献.16致 谢.17插图索引图1 蓝牙体系构成图8图2 蓝牙移动终端各个功能模块关系10
5、图3 应用的原理图11图4 有中心拓扑结构12图5 无中心对等结构13谈应用蓝牙技术组建无线局域网中文摘要随着计算机、网络通信技术的发展,采用蓝牙技术组建无线局域网,不仅在办公条件不完善时能发挥作用,而且在临时增删办公点和移动性办公业务方面也有着独特的优势。文中对无线局域网和蓝牙技术做了简单的介绍,并就组网体系结构做了说明,对蓝牙技术的发展趋势做了展望。 关键词:无线局域网,蓝牙技术,蓝牙协议,办公网络Shallowly Discusses Set Up the Wireless Local Area Networkwith Bluetooth TechnologyHunan universi
6、ty of science and Engineering Electronic information project specialty Grad 2003 Lu Mao HuaAbstractAlong with development of computer and network communication, the Bluetooth technology has unique superiority to set up the wireless local area network. The Bluetooth technology can play its role not o
7、nly in the inadequate material supply, but also in the case of temporary increasing or reducing office stations as well as the mobile office station. This article gives the introduction to the wireless local area network and the Bluetooth technology, the explanation on the network system structure a
8、nd the forecast to the Bluetooth technology development tendency.Keywords: Wireless LAN; Bluetooth; blue tooth protocol; office network 171 绪 论1.1 课题背景和目的介绍近些年来随着个人数据通信的发展,功能强大的便携式数据终端以及多媒体终端得到了广泛的应用。为了实现使用户能够在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标,要求传统的计算机网络由有线向无线、由固定向移动、由单一业务向多媒体发展,由此无线局域网技术得到了快速的发展。 在互联网高速发展的今天,可以
9、认为无线局域网将是未来发展的趋势,必将最终代替传统的有线网络1。而在现代企业的办公局域网络中.个人电脑要登录单位内部的局域Internet,访问网上资源,个人电脑之间要进行文件、资料和设备的共享。这样一来PC机与各种外设之间,PC机与各种共享设备之间。以及PC机与局域网插口之间,就存在许许多多的连线,给移动办公及调度管理带来了极大的不便。而蓝牙技术发展的初衷是为了用一种统一的无线通信技术来取代各种数字化设备之间相互连接的电缆。利用蓝牙技术组建企业内部通信网。构建Internet 网络平台。不仅可以改善人们的办公环境,而且可以提高企业的现代化管理水平,加快现代企业的办公自动化进程,由此越来越多的
10、人致力与研究蓝牙技术2。蓝牙(Bluetooth)技术是由爱立信、诺基亚、Intel、IBM和东芝5家公司于1998年5月共同提出开发的,是一种无线数据与数字通信的开放性全球规范。自从1998 年5月蓝牙特殊兴趣集团(SIG)成立以来,至今加盟的公司已超过1800个,其中包括诸如AMD、康柏、戴尔、惠普、德州仪器、高通以及卡西欧、飞利浦、三星、QO、精工、夏普等许多世界最著名的计算机、通信以及消费电子产品领域的企业,甚至还有汽车与照相机的制造商和生产厂家。一项公开的全球统一的技术规范得到了工业界如此广泛的关注和支持是以往所罕见的。这说明基于此项蓝牙技术的产品江具有广阔的应用前景和巨大的潜在市场
11、。众人拾柴火焰高,蓝牙技术的前景也正是由于这一点。最近,美国的软件巨头微软公司也不再坚持在一旁观望的态度,正式宣布加盟蓝牙特殊兴趣集团,并与3COM、朗讯、摩托罗拉公司及原有的5 家公司一起成为蓝牙兴趣集团的9个领导成员共同致力十在全球范围内推广此项无线技术标准。据国外权威机构预测,几年以后,全世界将会有数以亿计的数字移动电话、PC以及各种信息设备会嵌人此项蓝牙技术。到目前为止,蓝牙技术己得到多方面的支持,共中包括单片化的无线芯片,基带处理芯片,结构小巧的陶瓷天线以及即插即用的操作系统标准等。蓝牙技术的最终目的就是要建立一个全球统一的无线连接标准,使得不同厂家生产的各种移动计算与便携的设备,在
12、近距离内都能不用电缆就可以很方便地连接起来,实现相互操作与数据共享。这种蓝牙无线连接的方式可以说是非常新颖的,用户不必再需要学习如何安装、如何设置。凡是嵌人蓝牙技术的设备相互之间都能够自动进行联络与确认,利用相应的控制软件,不需用户干预就可以自动建立连接传输数据。蓝牙的短距离、低成本连接将会造就一个非常广阔的市场,它是通信、计算机和微芯片技术发展到一定阶段的必然产物。取消短距离的连线,代之以一个崭新的、统一的无线连接方法已为时不远,这说明蓝牙技术产品具有广泛的应用情景和巨大的潜在市场3。如今随着无线局域网发展的迅速,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
13、)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,被认为是无线数据通信领域重大进展之一。目前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,将对未来的无线移动数据通信业务产生巨大的促进作用,会使人们的移动互联网梦想真正成为现实2。1.2 课题研究方法本问通过对无线局域网与蓝牙技术的认识和论述,并对其一些特点与结构、协议进行了进一步的讲解,在参阅大量文献的基础上,结合自身的认识,提出了办公网络的组网方案,并对蓝牙的发展趋势做了展望。2 无线局域网2.1 无线局域网
14、的概述和特点无线局域网,也被称为 WLAN(Wireless LAN) ,一般用于宽带家庭,大楼内部以及园区内部,典型距离覆盖几十米至几百米,目前采用的技术主要是 802.11a /b/g 系列。 WLAN 利用无线技术在空中传输数据、话音和视频信号,作为传统布线网络的一种替代方案或延伸。 无线局域网的出现使得原来有线网络所遇到的问题迎刃而解,它可以使用户任意对有线网络进行扩展和延伸。只要在有线网络的基础上通过无线接入点、无线网桥、无线网卡等无线设备使无线通信得以实现。在不进行传统布线的同时,提供有线局域网的所有功能,并能够随着用户的需要随意的更改扩展网络,实现移动应用。 无线局域网把个人从办
15、公桌边解放了出来,使他们可以随时随地获取信息,提高了员工的办公效率。一般而言,对比于传统的有线网络,无线局域网的应用价值体现在:可移动性: 由于没有线缆的限制,用户可以在不同的地方移动工作,网络用户不管在任何地方都可以实时地访问信息。布线容易: 由于不需要布线,消除了穿墙或过天花板布线的繁琐工作,因此安装容易,建网时间可大大缩短。组网灵活 : 无线局域网可以组成多种拓扑结构,可以十分容易地从少数用户的 点对点 模式扩展到上千用户的 基础架构 网络。成本优势: 这种优势体现在用户网络需要租用大量的电信专线进行通信的时候,自行组建的 WLAN 会为用户节约大量的租用费用。在需要频繁移动和变化的动态
16、环境中,无线局域网的投资更有回报。另外,无线网络通信范围不受环境条件的限制,室外可以传输几十公里、室内可以传输数十、几百米。在网络数据传输方面也有与有线网络等效的安全加密措施1。2.2 无线局域网典型解决方案1. 对等解决方案。给每台计算机安装1 片无线网卡, 即可相互访问, 是一种最简单的应用方案。如果需要与有线网络连接, 可以为其中1 台计算机再安装1 片有线网卡, 其余计算机将其作为网关, 访问有线网络或共享打印机等设备。2. 单接入点解决方案。接入点相当于有线网络中的集线器。无线接入点可以连接周边的无线网络终端, 形成星形网, 并通过10Base2T 端口与有线网络相连, 使整个无线网
17、的终端都能访问有线网络的资源, 并可通过路由器访问Internet 。3. 多接入点解决方案。当网络规模较大, 超过了单个接入点的覆盖半径时, 可以采用多个接入点分别与有线网络相连, 从而形成以有线网络为主干的多接入点的无线网络。所有无线终端可以通过就近的接入点接入网络, 访问整个网络的资源, 从而突破无线网覆盖半径的限制。4. 无线中继解决方案。无线接入器可作为有线网络的延伸。如在地市中, 只有1 个网络接口连接有线网, 其他许多信息点由于距离很远, 使得网络布线成本很高, 还有一些信息点由于周边环境比较恶劣, 无法进行布线, 而这些信息点的分布范围又超出了单个接入点的覆盖半径, 那么就可以
18、采用2 个接入点实现无线中继, 以扩大无线网络的覆盖范围。5. 无线冗余解决方案。对于网络可靠性要求较高的应用环境, 比如铁路运输等, 接入点一旦失效, 整个无线网络会瘫痪, 因此, 将2 个接入点放置在同一位置, 以实现无线冗余备份的方案。6. 多蜂窝漫游工作方式。在大楼中或者在很大的平面里部署无线网络时, 可布置多个接入点构成一套微蜂窝系统。微蜂窝系统允许用户在不同的接入点覆盖区域内任意漫游, 随时变换位置, 信号会由一个接入点自动切换到另外一个接入点。整个漫游过程对用户是透明的, 虽然提供联接服务的接入点发生了切换, 但对用户的服务却不会被中断4。 3 蓝牙技术3.1 蓝牙技术的概述 蓝
19、牙(Bluetooth)技术是由爱立信、诺基亚、Intel、IBM和东芝5家公司于1998年5月共同提出开发的。蓝牙技术的本质是设备间的无线联接,主要用于通信与信息设备。近年来,在电声行业中也开始使用。依据发射输出电平可以有3 种距离等级,Class1 为100m 左右、Class2 约为10m 、Class3 约为2-3m。一般情况下,其正常的工作范围是10m 半径之内。在此范围内,可进行多台设备间的互联。但对于某些产品,设备间的联接距离甚至远隔100m 也照样能建立蓝牙通信与信息传递。 借助采用了蓝牙技术的PDA个人数字助理,用户可很方便地进人因特网。有了蓝牙技术,存储于手机中的信息可以在
20、电视机上显示出来,也可以将其中的声音信息数据进行转换,以便在PC 个人电脑上聆听。东芝公司已开发上市了一种蓝牙无线Modem 和PC 卡,将2 张卡中的一张插人Modem 的主机上,另一张插人P该技术的传输速率设计为1MHz,以时分方式进行全双工通信,其基带协议是电路交换和分组交换的组合。一个跳频频率发送一个同步分组,每个分组占用一个时隙,使用扩频技术也可扩展到5个时隙。同时,蓝牙技术支持1个异步数据通道或3个并发的同步话音通道,或1个同时传送异步数据和同步话音的通道。每一个话音通道支持64kb/s的同步话音;异步通道支持最大速率为721kb/s,反向应答速率为57. 6 kb/s的非对称连接
21、,或者是432. 6 kb/s的对称连接。 目前,蓝牙技术已被普遍应用在笔记本电脑上,以帮助两台(或多台)笔记本电脑之间实现无线通信。较红外线传输“必须保证传输信息的两个设备正对,且中间不能有障碍物”、“几乎无法控制信息传输的进度”、“没有成为被广泛接受的工业标准、设备种类不多”等致命的缺陷,蓝牙的优势显示出了勃勃生机。全世界已有2161 家公司参加了SIG (Special Interest Group)组织,并正在共同制定蓝牙技术标准。SIG的核心公司除上述最初提出开发蓝牙技术的5家公司外,还有3com、Lucent技术、微软和摩托罗拉4 家。SIG 成员公司包括:PC个人电脑、移动电话、
22、网络相关设备、外围辅助设备和A/ V设备、通讯设备和汽车电子、自动售货机、医药器械、计时装置等诸多领域的设备制造公司5。3.2 蓝牙技术的特点蓝牙技术是一种短距离无线通信的技术规范,它最初的目标是取代现有的掌上电脑、移动电话等各种数字设备上的有线电缆连接。蓝牙技术的特点可归纳为以下几点:a) 全球范围适用:蓝牙技术工作在2. 4GHz的ISM ( In2dustrial, Scientific and Medical)频段。b)采用时分双工通信(TDD),蓝牙规范1. 0B支持的数据传输速率为1Mbit/ s。c) 同时可传输语音和数据,当采用非对称信道传输数据时,单向最大传输速率为721kb
23、p s,反向为57. 6kbp s;当采用对称信道传输数据时,速率最高为342. 6kbp/s。d) 具有很好的抗干扰的能力:蓝牙采取了跳频技术来扩展频谱( FHSS) ,将2. 402 - 2. 48GHz频段分成79 个频点,相邻频点间隔1MHz。蓝牙设备在某个频点发送数据之后,再跳到另一个频点发送,而频点的排列顺序则是伪随机的,每秒钟频率改变1600次,每个频率持续625s。建立连接时频率改变则是3200次/秒。e) 蓝牙模块体积很小,低功耗,可以方便的集成到各种设备中。3.3 蓝牙中的关键技术蓝牙涉及一系列软硬件技术、方法和理论,包括无线通信和网络技术,软件工程、软件可靠性理论,协议的
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