蓝牙技术评介

信息产业部电子第七研究所 唐志宣

　　摘要: 本文对蓝牙技术作了扼要介绍,对蓝牙存在问题作了评论。

一、 蓝牙技术简介

　　1、 市场目标

　　"今天的因特网可将全世界的计算机连接起来，明天的蓝牙技术可将全世界的信息家电连接起来"。正是这种人类无穷尽的信息欲，使近年来兴起的蓝牙技术在信息界掀起阵阵热潮，企业界普遍认为，又有一个经济增长热点来临了。

　　所谓蓝牙，实际上就是一种短距离(10～100米)的无线连接技术，把一种微型、廉价的通信模块嵌入各类信息设备中，实现这些设备的无线互联，而不用电缆。它可实现语音、数据无线传输及进入网络。它采用全世界统一的开放性规范，使不同厂家的移动电话、计算机、信息家电互联互通成为可能。这些基本要求如能实现，蓝牙产品将会在许多领域得到应用，会有巨大的市场。

　　以下是蓝牙的几种典型应用：

　　(1) 产品把手机、笔记本电脑、打印机、电话机、摄像机、投影机等办公设备用无线方式互联互通，成为一个室内移动办公室。

　　(2) 国际统一标准的蓝牙产品可把手机、电脑与电话网、综合业务网、ADSL、蜂窝移动网等通信网高速连接，可与LAN、WAN、Internet等计算机网互联，实现网上浏览、资源共享及各种电子业务。

　　(3) 可把彩色电视、音响、灯光控制设备、微波炉、电冰箱、洗衣机等各种信息家电采用不用电缆的无线连接或遥控监视。

　　随着蓝牙技术的发展，蓝牙产品不断进入市场，据资料介绍，2000年全球销售为3670万美元，2001年可望达到1.26亿美元，2006年为7亿美元，到2002年可望有1.5亿台信息家电嵌入蓝牙，2005年达到6.7亿台。

　　2. 发展及现状

　　环绕建立通用的无线接口、开放性的控制软件两大基本技术目标，蓝牙技术的发展及现状大致如下：

1994年，瑞典Ericsson公司推出蓝牙技术开发计划，其目的是解决移动电话周边设备的无线连接问题。

1997年，Nokia、Intel、IBM和东芝公司加入蓝牙技术开发研究。

1998年，上述五大公司倡导成立蓝牙技术特别兴趣小组，简称SIG。开始系统性研究不需要电缆连接各类信息终端的技术，包括负责制定开放性技术规范，决定专利可向产业界无偿转让。小组成立后，其中有许多是通信、计算机、消费电子产品的知名大企业。蓝牙技术已成为受到工业界广泛支持和关心的技术。全球统一技术规范的原则被确认。

1999年，SIG公布了第一版蓝牙技术规范。

2000年，一些生产手机、计算机的企业宣布它们的一些产品支持蓝牙。如：2000年9月，MOTOROLA公司推出可用于移动电话的蓝牙产品。

同月，东芝美国信息系统公司推出蓝牙PC卡。

同月，MOTOROLA公司宣布它的蓝牙PC卡和USB适配器接受ABI全面认证。

10月，英国Red-M公司推出蓝牙接入服务器，可提供PC机、电话、PDA和WAP实现移动接入，推出第一个蓝牙无线局域网产品。

2000年10月，GCT公司推出第一片蓝牙无线芯片GDM1100。

2000年5月，瑞典爱立信公司进行首次蓝牙技术接入系统试验。

2000年10月，Silicom Wave公司宣布它的无线Modem IC第一个得到蓝牙认证。

2001年初，安捷伦、泰瑞达等公司陆续推出可对射频模块与蓝牙芯片进行测试的设备。

　　 目前蓝牙部分产品已在许多国家取得了"型号认可"，蓝牙模块目前要用3块芯片，价格为8美元，很快将被压缩为一块芯片，价格降到5美元或更低，企业界希望几年后，手机、PC机、音响、TV、微波炉、电冰箱、灯控设备等信息家电能广泛应用蓝牙技术。

　　3、蓝牙模块特点

　　蓝牙技术是移动通信技术和计算机技术的综合，其产品是超短距离的无线通信网产品，蓝牙技术依托SIG推出的蓝牙规范，目前版本No.1，主要按美国要求为目标，对于某些国家，有某些参数(例如发射频率或功率)有可能要作些调整，蓝牙主要技术参数如下：

　　工作频段

　　蓝牙产品使用无需申请许可证的工业、医学、科学自由频段(ISM)，频率为2.402GHz~2.480GHz，此频段可以在全世界通用，产品兼容性良好，能大大减少建网的困难，有利于推广使用。各国无线电管理机构只是规定该频段的带外辐射和最大发射功率，产品只需满足此规定，无需申请，便可使用。

　　工作方式

　　采用时分双工---跳频方式，信道分成若干个长为625微秒的时隙，每个时隙交替进行发射和接收实现时分双工。每个时隙对应不同的跳频频率，在2.402～2.480GHz频段内含有间隔为1MHz的79个跳频载频及一系列的跳频序列。跳频速率为1600跳/秒，每个时隙传送一个分组数据。

　　由于采用了时分双工，可以防止收发信机之间的串扰。由于采用跳频技术提高了设备抗干扰能力，便于叠区组网。

　　 分组传输方式

　　蓝牙系统基于分组传输信息流被分成多个小组，每一个小组由地址、分组头、有效数据组成，具有同一结构地址码为随机编码，具有随机特性，只有地址码相同的设备才可通信。分组报头用8比特的差错校验码(HFC)。支持1/3速率、2/3速率的前向纠错(FEC)和自动重传请求(ARQ)，此两种措施均能有效防止报头出错。

　　基带协议

　　蓝牙基带协议包含电路交换和分组交换支持电路交换方式和分组交换方式，支持以下三种通信信道：

　　(1) 同步话音

　　同步话音同时传送信道：

　　可提供三路64kbit/s话音信道同时传送。

　　(2) 异步对称数据传送信道：

　　最大上行数据速率为433.9kbit/s、最大下行数据速率也为433.9kbit/s。

　　(3) 异步不对称数据传送信道：

　　最大上行数据速率为723.2kbit/s或457.6kbit/s、最大上行数据速率为57kbit/s或723.2kbit/s

　　输出功率

　　发射输出功率分为三类不同设备可选择不同类型。第一类最大输出功率为100mW、最大距离约为100米。第二类输出功率为2.5mW。第三类输出功率为1mW。同时还规定了三种功率模式以延长电池的寿命。此三种模式分别是侦听模式、保持模式和休眠模式，耗电分别按次序由大到小。

　　安全技术

　　蓝牙技术是无线电技术，各类蓝牙设备连网通信时，必需有避免误传或不被滥用的措施，因此，安全问题十分重要。蓝牙支持三种安全模式，第一种是设备设有任何安全措施的"无安全操作"模式。第二种是信道建立之前不需启动安全协议的"业务级安全模式"。第三种是要求终端在链路建立前就需启动安全协议的"链路级安全模式"。安全性能分别按次序由低至高。

　　网络连接

　　网络连接一般采用微微网结构(10米～100米)，每一微微网由一个主设备和多个辅助设备组成。两个以上微微网可组成所谓"散射网"，相邻之间的两个微微网允许有重叠区域。

　　设备开机后，即处于守候工作状态，此时未成网的各个蓝牙终端会周期性地监听网络信息，即每1.28秒侦听一次32个跳频。当某设备需和其他设备通信时，就发送一个相应对象设备的地址，即发送一个寻呼信息。如果此地址因从未与本设备通信过，因而不知道地址，则先发查询信息，查清对方地址后，再发地址信息。

　　二、 蓝牙技术评述

　　续上所述蓝牙技术是一种全球统一标准、互操作强、体积小、工作频段不受限制、无需电缆连接的无线网络新产品，特别适于短距离移动传输。各类家电信息产品只需多花几美元就能连接成网，嵌入的蓝牙模块成本不高，甚至希望能低于电缆和连接头。人们希望这种理想尽快实现，产品尽快问世。2001年3月1日在广州召开了第一次中国蓝牙技术国际会议，据说此次会议之后，不少中国企业一改以往观望态度，积极投入蓝牙技术的研制开发或合作生产。但是蓝牙技术作为一种综合性很强的高科技通信产品，与任何一种高科技新技术一样，它的研发与生产同样存在风险，技术越高，投资必越大，风险也越高。本文建议我们的企业家在投资决策之前，需先认真研究蓝牙，看到蓝牙的特点、优点，也要看到蓝牙的问题和不成熟度。

　　本文下一部份是作者认为在蓝牙真正进入市场得到广泛应用之前，蓝牙必须克服的几点障碍。

　　1、 蓝牙产品的成本问题

　　目前蓝牙蕊片最低价为8美元，近期可望达到5美元。即使达到5美元（40元人民币）对于大多数生产成本仅为数十美元的家电产品（包括手机）、蓝牙所占的整机成本仍属过高，除了芯片蓝牙产品还要加上收发信模块、天线、软件等费用，其成本与一条电缆加连接头的成本相比，显然过高。蓝牙产品成本如不能大幅度降下来(如仅需3美元)就难以进入大量的中产以下家庭。只能为少数富款接受的产品，无疑需求量有限，生命力有限。

　　2、产品可靠性问题

　　蓝牙以移动无线技术为基础，无线通信技术先天性具有的难点，蓝牙全都具有，而且蓝牙技术必需在一个很小的芯片中来解决这些问题。文章上部介绍了一部份技术措施来克服这些问题，但这些技术尚非完善成熟，它们还有稳定性、可靠性以及成本等等需要考验。把这些技术压缩在比8 x 8 mm还要小的芯片中，同样不是件易事，它们要得到各个立场不同的生产商承认更不是件易事，用很多新技术去代替一根电缆显然人们在研发阶段要花费相当大的代价。

　　3、标准问题

　　蓝牙技术虽然有用，但从目前来看它，远远不是一种非它不可的产品。作为广大用户，关心的是前端的应用价值而不是后台的技术本身。如果蓝牙又贵又不可靠，配套又困难，维修又不方便，仅不要哪根"线"对用户来说，又有多大意义呢？各类信息电子产品供应商，必然会考虑这个问题，同时也必会从它们自身的技术、经济、市场背景来决定是否支持蓝牙或如何支持蓝牙。这就带来标准统一的困难。蓝牙标准要考虑的因素很多，制定困难，修改也困难。而没有一个统一的、先进的、相对稳定期较长的标准，这种用?quot;广域"的产品，必然难于推广。2000底，美国Neilsen Narman Group对甚为时髦的WAP调查结论"企业不应该将资金全部倾注于WAP手机上，还没有能够建立使WAP开花结果的环境，等待下一代解决方案才是上策"。请欲投资蓝牙的企业家们想一想此结论是否适用于蓝牙。

　　4、小型化问题

　　蓝牙模块甚至要求能装入手机、耳机、微型摄录机、鼠标中，因此对小体积、低功耗技术要求特别高，小小的模块要包含射频电路、基带处理电路、频率合成器、天线和EEPROM等等。小型化产品一个突出的问题是高精度装配技术，而且装配成本要足够低。据资料介绍采用国际认可的最先进的安装技术成本，至少要高于通用安装技术两倍。小型化蓝牙的另一个问题是小天线问题，要解决不同设备内部框体结构不同带来小天线无线特性的不一致性，不能想象，同一种蓝牙产品在康佳TV机中很好用，在长虹TV机中则不好用。

　　据最新资料，爱立信蓝牙手机加耳机为7000元，其中耳机为3000元，几乎等同于一部手机价格。显然，购买者多为商务人士、时尚追随者，普通消费者还是看热闹的多。

　　5、工程问题

　　为了防止语音和数据信息误传，用户必须事先为自己应用的各种设备设定好频率，不同用户应有不同的频率，这样就带来工程上互操作的困难。目前的蓝牙标准还未实现硬件兼容，在安全保障编程语言、应用服务平台尚有许多不尽人意之处。这些都为工程实现带来种种不便，解决这些问题也不是一朝一夕、一蹴而就那么简单。

　　6、测试问题

　　性能测试、一致性测试、互连测试蓝牙产品的三大测试内容。要完成这些测试，保证测试质量，必须有良好的测试方法，测试结构和测试集。要有较高的测试覆盖率，目前蓝牙技术规范或测试设备生产公司对状态转移覆盖率或数据测试覆盖率都很低，有些应用测试甚至没有，这样的测试质量自然难以保证产品的正确性、知情性和质量可靠性。

　　蓝牙技术问题当然不止以上几点，我们的看法是蓝牙是一种超前意识的、有前途的产品。产品的超前意识和风险应息息相关。我们不要把别人按自己的条件、技术、商业利益而作出的宣传作为自己决策的依据。投资蓝牙只可适时而动，对相当多企业而言，目前投资似嫌尚早。


摘自《移动通信》