基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)姓名:周軼申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)指導(dǎo)教師:周利華20210301摘要摘要當(dāng)前,藍(lán)牙、.、等無線通信技術(shù)的應(yīng)用越來越多,加上以太等固線通信技術(shù),使設(shè)備間的通信手段變得豐富并多樣化。然而,由于這些通信技術(shù)有著各自不同的性能特點(diǎn)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用方式,使得設(shè)備上裝載的不同種類通信通道之問不能相互協(xié)作通信,限制了設(shè)備間的通信效率,造成通信資源的利用率不高,并且在某些通信通道出現(xiàn)故障時(shí),不能自動(dòng)地切換到其它通信通道繼續(xù)完成傳輸任務(wù)。針對(duì)該問題,論文提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制

2、協(xié)議,該協(xié)議可以作用在同時(shí)擁有藍(lán)牙和其它通信方式的設(shè)備上,并以藍(lán)牙為根底通信通道和橋梁,根據(jù)通信任務(wù)的需求,有選擇地將其它通信通道作為輔助信道完成設(shè)備間的通信。相比傳統(tǒng)的單通信通道傳輸方式,該協(xié)議能夠?qū)⒃O(shè)備上原本孤立的各種通信資源通過藍(lán)牙有機(jī)地整合在一起,協(xié)同完成通信作業(yè)。其優(yōu)點(diǎn)是一方面使得多通道聯(lián)合通信成為可能,另一方面有效提高了設(shè)備問的通信效率,并同時(shí)提高了完成通信任務(wù)的通信通道容錯(cuò)能力。關(guān)鍵詞:多通道通信,復(fù)合通道控制協(xié)議,藍(lán)牙,無線通信技術(shù)、?. 、,、【、., .,. ,., , , ?.:?, ,獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我

3、所知,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果;也不包含為獲得西安電子科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何奉獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。申請(qǐng)學(xué)位論文與資料假設(shè)有不實(shí)之處,本人承當(dāng)一切相關(guān)責(zé)任。本人簽名:絲蘭叁 日期五籃:墨:呈翌關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解西安電子科技大學(xué)有關(guān)保存和使用學(xué)位論文的規(guī)定,即:研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬西安電子科技大學(xué)。本人保證畢業(yè)離校后,發(fā)表論文或使用論文工作成果時(shí)署名單位仍然為西安電子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保存送交論文的復(fù)印件,

4、允許查閱和借閱論文;學(xué)?？梢怨颊撐牡娜勘Ｃ艿恼撐幕蚓植?jī)?nèi)容,可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。在解密后遵守此規(guī)定本學(xué)位論文屬王儇寄在一年解密后適用本授權(quán)書。日期趁旦盤:主:墨本人簽名:翅籃日期芻彤諺臺(tái)如導(dǎo)師簽名:?序懈 一,/十/第一章緒論第一章緒論如今,同時(shí)具備藍(lán)牙與其它多種無線通信功能的設(shè)備如、 等越來越多,其應(yīng)用的范圍越來越廣。用戶可以根據(jù)不同的傳輸特點(diǎn)和需求來選擇并建立適宜的通信通道來完成所需的通信任務(wù)。但在實(shí)際應(yīng)用中,由于用戶的需求與所處的環(huán)境并不單一,假設(shè)仍然采用傳統(tǒng)的單一通道通信方式,用戶就必須要反復(fù)的切換并重新建立符合要求的通信通道。這樣的通信方式使設(shè)備日的通信

5、操作變得繁瑣、效率不高、效果不好,造成了通信資源利用的不合理與能源的浪費(fèi)。為了有效地解決這種不合理與浪費(fèi)的問題、提高設(shè)備問的通信效率,就必須使設(shè)備上的各種通信資源能夠相互協(xié)同工作。但是,由于各種無線通信方式的協(xié)議棧相互獨(dú)立,使得這種協(xié)作非常困難。針對(duì)該問題,論文提出并設(shè)計(jì)了一種基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議。該協(xié)議能夠以藍(lán)牙為根本通信通道和通信橋梁,根據(jù)傳輸需求的不同,選擇并建立其它通信通道作為輔助數(shù)據(jù)傳輸信道進(jìn)行高傳輸率的數(shù)據(jù)傳輸,從而使設(shè)備上所有的通信模塊可以相互協(xié)作的完成用戶的通信需求。研究的背景與意義當(dāng)今世界是一個(gè)高速信息化的世界。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷完善和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的迅速開展,配備了網(wǎng)絡(luò)通信

6、通道的設(shè)備和產(chǎn)品得到了越來越廣泛的應(yīng)用。這些設(shè)備和產(chǎn)品正逐漸改變?nèi)藗兊纳罘绞?同時(shí)也給人類的生產(chǎn)和生活帶來了極大的便利?，F(xiàn)今,如個(gè)人數(shù)字助理、 、掌上電腦等許多被廣泛應(yīng)用的設(shè)備,大多同時(shí)具備藍(lán)牙和其它多種無線通信手段。這些通信手段包括了.、等。隨著無線通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步,無線通訊手段的種類也將越來越多,為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸解決方案增加了更加豐富的元素。在眾多無線通信技術(shù)中,藍(lán)牙無線通信技術(shù)的開展最快,得到的支持最多,具有廣闊的應(yīng)用前景。藍(lán)牙作為一種短距離無線通信傳輸技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)今的許多設(shè)備產(chǎn)品上,其技術(shù)特點(diǎn)包括建網(wǎng)速度快、同時(shí)可傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)、可以建立臨時(shí)性對(duì)等連接、具有很好的抗干擾能力、

7、模塊體積小、低功耗、開放接口標(biāo)準(zhǔn)、本錢低等等。隨著藍(lán)牙應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展,其各項(xiàng)技術(shù)特點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)也逐漸被表達(dá)出來。由于藍(lán)牙技術(shù)相比照擬新、應(yīng)用比擬廣,所以藍(lán)牙上的各種開發(fā)也成為了現(xiàn)今各開發(fā)商與研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行藍(lán)牙技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。藍(lán)牙上的開發(fā)包括協(xié)議的開發(fā)、數(shù)據(jù)平安的開發(fā)、的開發(fā)、應(yīng)用剖面的開發(fā)和應(yīng)用框架的基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)開發(fā)等等。其中,最本質(zhì)和有效的、同時(shí)也最具有挑戰(zhàn)性和困難度的開發(fā)是藍(lán)牙新協(xié)議的開發(fā)。雖然,藍(lán)牙技術(shù)的眾多優(yōu)勢(shì)使其應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣,但同時(shí)該技術(shù)所存在的數(shù)據(jù)傳輸速率不高的缺點(diǎn),使其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展受到了限制。如何在保持藍(lán)牙優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)提高藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸速率已成為了

8、藍(lán)牙協(xié)議開發(fā)的一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的主題。如今,這方面的藍(lán)牙協(xié)議開發(fā)主要集中在基帶,通過壓縮信息編碼的方式來完成。但由于載波頻率與調(diào)制解調(diào)技術(shù)的限制,這種改良方法存在一定的限制,只能在有限的程度上提高藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸速率,使藍(lán)牙在數(shù)據(jù)傳輸方面與其他無線通信方式相比仍然存在很大的差距?，F(xiàn)今的很多設(shè)備上同時(shí)集成了包括藍(lán)牙的多種無線通信模塊,但這些通信模塊之間是相互獨(dú)立的。它們不能主動(dòng)相互協(xié)作來完成設(shè)備間的通信作業(yè)。例如,當(dāng)藍(lán)牙傳輸帶寬不能滿足要求時(shí)如傳輸高品質(zhì)音視頻,其它通信模塊不能主動(dòng)支援藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸工作,而必須迫使設(shè)備重新協(xié)商并建立一個(gè)獨(dú)立于藍(lán)牙的其它通信通道來完成數(shù)據(jù)傳輸工作。但是,由于每一種無線

9、通信通道的對(duì)等網(wǎng)連接建立過程均不相同,假設(shè)頻繁的手動(dòng)建立和銷毀各種通信通道上的對(duì)等網(wǎng)連接,會(huì)導(dǎo)致設(shè)備間的通信效率降低,同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備通信操作過于復(fù)雜和繁瑣。因此,在保證設(shè)備上各通信模塊優(yōu)勢(shì)的同時(shí),使各通信模塊可以主動(dòng)相互協(xié)作來彌補(bǔ)對(duì)方功能上的缺乏,是本論文所提出的核心思想。經(jīng)過對(duì)各種無線通信技術(shù)的分析與研究,我們發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙在對(duì)等網(wǎng)絡(luò)連接上存在著很大的優(yōu)勢(shì)。該優(yōu)勢(shì)主要表達(dá)在,藍(lán)牙設(shè)備能夠主動(dòng)的搜索臨近同類設(shè)備,設(shè)備間的建網(wǎng)速度非?？?、不需手動(dòng)配置,并且設(shè)備間通信時(shí)具有很好的抗干擾性。本文在考慮上述背景的根底上,提出了一種基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議,并取得了良好的效果。該協(xié)議作用在同時(shí)擁有藍(lán)牙和其

10、它多種通信方式的設(shè)備上,以藍(lán)牙為根本通信通道,根據(jù)傳輸?shù)男枰x擇其它通信通道作為輔助數(shù)據(jù)傳輸通道進(jìn)行高傳輸率的數(shù)據(jù)傳輸。該協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)表達(dá)在,它不僅解決了藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸速率低所造成的瓶頸,同時(shí)還使設(shè)備上所有的通信資源能夠相互協(xié)同的工作,極大的提高了設(shè)備間的通信效率。本研究為未來的設(shè)備間通信方式提出了新的概念,使設(shè)備能夠高效、合理的調(diào)用其上所有通信資源,并使這些資源有機(jī)的結(jié)合、相互協(xié)作來完成設(shè)備問的通信作業(yè)。同時(shí),實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)備間多通道相互協(xié)作通信的可行性,為將來研究并開發(fā)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜、功能更為強(qiáng)大多樣、通信通道支持更為廣泛的復(fù)合通道控制協(xié)議建立了根底框架。第一章緒論.國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)在眾多無線通

11、信技術(shù)中,藍(lán)牙技術(shù)和無線局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。因此,論文主要采用了這兩種通信技術(shù)對(duì)復(fù)合通道控制協(xié)議進(jìn)行了開發(fā)與實(shí)現(xiàn)。下面分別簡(jiǎn)單的介紹藍(lán)牙與無線局域網(wǎng)技術(shù)的國(guó)內(nèi)夕卜研究動(dòng)態(tài)。.藍(lán)牙技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)在國(guó)外,藍(lán)牙技術(shù)是由藍(lán)牙特殊利益集團(tuán) ,開發(fā)的工作于.頻段的通用近距離無線通信標(biāo)準(zhǔn),其目的在于使智能移動(dòng) 、筆記本電腦、掌上電腦以及各種數(shù)字化的信息設(shè)備能不再用電纜,而是用一種小型的、低本錢的無線通信技術(shù)連接起來,實(shí)現(xiàn)資源無縫共享。藍(lán)牙技術(shù)最先由愛立信于年創(chuàng)造。年月,愛立信聯(lián)合諾基亞、東芝、和英特爾家公司一起成立了藍(lán)牙.。年月公布了藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn).版,年月公布了藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn).版,年月公布了.版本藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn),

12、年月公布藍(lán)牙.系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),年月公布.改良型數(shù)據(jù)速率標(biāo)準(zhǔn),其速率可達(dá)。另一方面,成立了.標(biāo)準(zhǔn)化工作組開發(fā) ,通信標(biāo)準(zhǔn),下設(shè)個(gè)任務(wù)組,分別開展藍(lán)牙、共存性、高速率和低速率標(biāo)準(zhǔn)的研究,以藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn).版為根底成為系列標(biāo)準(zhǔn).標(biāo)準(zhǔn)。.系列標(biāo)準(zhǔn)將以藍(lán)牙速率為根底,從低速率向高速率、更高速率開展。藍(lán)牙技術(shù)的初衷是電纜替代。目前,己經(jīng)有支持藍(lán)牙技術(shù)的移動(dòng) 、計(jì)算機(jī)外設(shè)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng),其巨大的應(yīng)用空間正在逐步得到開發(fā)。藍(lán)牙技術(shù)的重要優(yōu)勢(shì)是同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)和語(yǔ)音通信,其自動(dòng)效勞發(fā)現(xiàn)機(jī)制使得在家里、辦公室、汽車、機(jī)場(chǎng)、體育場(chǎng)等場(chǎng)合可以以用戶友好的方式在便攜和手持個(gè)人設(shè)備間建立無線自組網(wǎng). 連接,實(shí)現(xiàn)包括接入在內(nèi)的多種應(yīng)用。藍(lán)牙

13、有巨大的優(yōu)勢(shì)。這種通過一種技術(shù)就能允許構(gòu)成隨著人們的移動(dòng)而移動(dòng)的個(gè)域網(wǎng)絡(luò),具有巨大的應(yīng)用前景。從年初,藍(lán)牙芯片出售以來,包括愛立信、劍橋硅谷無線電,摩托羅拉等在內(nèi)的多家公司都已經(jīng)開始制造和出售藍(lán)牙芯片或模塊,產(chǎn)品的體積越來越小,價(jià)格越來越低。輸速率由以前的提高到,并降低能耗;年解決平安和隱私問題,使多臺(tái)設(shè)備能夠同時(shí)通訊,并進(jìn)一步降低能耗;到年,藍(lán)牙技術(shù)支持播送功能,也就是將一條消息同時(shí)發(fā)送給多臺(tái)設(shè)備的能力。同時(shí),.的其它任基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)務(wù)組也在沿著不同應(yīng)用方向加緊開發(fā)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),因此,未來的藍(lán)牙和相應(yīng)的技術(shù)將會(huì)以更加靈活的方式在更大的范圍內(nèi)得到應(yīng)用【 。國(guó)內(nèi)對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的

14、研究起步較晚,高校、科研單位和企業(yè)在年以后才對(duì)藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行了較多的關(guān)注和跟蹤。主要是進(jìn)行藍(lán)牙技術(shù)研究分析,重點(diǎn)分析藍(lán)牙有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議,藍(lán)牙模塊的組成和接口技術(shù),開發(fā)應(yīng)用編程接口,并不斷跟蹤國(guó)外相關(guān)藍(lán)牙技術(shù)和產(chǎn)品的開展信息。開發(fā)藍(lán)牙芯片和利用藍(lán)牙開發(fā)應(yīng)用產(chǎn)品。.無線局域網(wǎng)技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)無線局域網(wǎng)是指應(yīng)用無線通信技術(shù)將計(jì)算機(jī)設(shè)備互聯(lián)起來,構(gòu)成可以互相通信和實(shí)現(xiàn)資源共享的網(wǎng)絡(luò)體系。無線局域網(wǎng)最本質(zhì)的特點(diǎn)也是最大的優(yōu)點(diǎn)就是不再使用通信電纜,從而使網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和移動(dòng)更加靈活。在國(guó)外,八十年代后期,由于美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)對(duì)使用無線電技術(shù)的計(jì)算機(jī)通信開放了無需申請(qǐng)?jiān)S可證就可以使用的. 頻段。年月,

15、委員會(huì)接受了公司的“/無線媒介標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)充提案,成立了.無線局域網(wǎng)工作委員會(huì),專門負(fù)責(zé)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。年.協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái),不過,最初的產(chǎn)品因受速率的限制最高,所以在市場(chǎng)上很少使用。為了解決早期.無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在速率上的限制,.工作委員會(huì)于年發(fā)布了另一個(gè)支持更高速率的.無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),它能提供最高可達(dá)的傳輸速率。因?yàn)樗俾室迅灸軡M足用戶要求,所以遵循.標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)在美國(guó)得到了大規(guī)模使用,不僅企業(yè)、學(xué)校、家庭使用它,而且還出現(xiàn)了多家提供公共網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商,包括、 等,它們主要是通過在機(jī)場(chǎng)、和 咖啡館、旅店等熱點(diǎn)場(chǎng)所為用戶提供接入效勞。逐漸開始流行并得到了廣泛使用。盡管.目前得到了廣泛使用,但其的速率很

16、快將無法滿足用戶的需要。因此,.工作組于年發(fā)布了新一代高速標(biāo)準(zhǔn).,與以前的標(biāo)準(zhǔn)不同,其物理層使用頻段和更先進(jìn)的無線技術(shù),可以提供高達(dá)的傳輸速率,但數(shù)據(jù)鏈路層依然沿襲了原來的標(biāo)準(zhǔn)。由于.與.工作在不同的頻段,不能兼容。年月,.標(biāo)準(zhǔn)以草案的形式面世。年月成為正式標(biāo)準(zhǔn)。.標(biāo)準(zhǔn)既能提供與.相同的傳輸速率,又能與已有的.設(shè)備后向兼容。.工作在.頻段,在速率不大于/時(shí),仍采用調(diào)制技術(shù),當(dāng)傳輸速率高于/時(shí),那么采用調(diào)制第一章緒論效率更高的調(diào)制技術(shù)。此外,. 委員會(huì)還另外成立了一些新的工作組,專門研究有關(guān)。、平安增強(qiáng).,漫游和切換.、功率域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),從而使其得到更為廣泛的運(yùn)用。目前.正以進(jìn)一步提速為目標(biāo),加緊開

17、發(fā)兩種新的標(biāo)準(zhǔn)。一是提高現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)./實(shí)效性能的.標(biāo)準(zhǔn),二是參加新的傳送技術(shù)、以“實(shí)效速度超過/為目標(biāo)的.標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)內(nèi),對(duì)無線局域網(wǎng)的研究起步較晚。年,西安電子科技大學(xué)推出了我圉的第一套樣機(jī),中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部于是年規(guī)定了. 頻段的無線電發(fā)射設(shè)備的主要技術(shù)指標(biāo),年月,國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布了?無線局域網(wǎng)媒體訪問和物理層標(biāo)準(zhǔn)?和?無線局域網(wǎng)媒體訪問和物理層標(biāo)準(zhǔn):. 頻段較高速物理層擴(kuò)展規(guī)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)網(wǎng)卡、接入點(diǎn)等產(chǎn)品的開發(fā),以及無線局域網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)【。.論文完成的主要工作論文提出了一種復(fù)合通道協(xié)同工作的通信方式,并設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)了一種基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議。同時(shí),論文對(duì)協(xié)

18、議開發(fā)、實(shí)現(xiàn)過程中所涉及到的藍(lán)牙和.無線通信技術(shù)、以及嵌入式技術(shù)進(jìn)行了較深入的分析與研究。論文完成的主要工作歸納起來包括以下幾個(gè)方面:首先,對(duì)復(fù)合通道控制協(xié)議開發(fā)、實(shí)現(xiàn)中所涉及到的藍(lán)牙與.這兩種具有代表性的無線通信技術(shù)進(jìn)行了研究與分析,并討論了這兩種無線通信技術(shù)的干擾特性,提出了多種無線通信方式在同一頻段上共存的解決方案。其次,提出了基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議,并在藍(lán)牙協(xié)議層之上對(duì)該協(xié)議進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該協(xié)議能夠通過藍(lán)牙信道的協(xié)商,使設(shè)備上多種通信通道相互協(xié)作,共同完成通信作業(yè)。最后,在操作系統(tǒng)上的集成開發(fā)環(huán)境中,用語(yǔ)言對(duì)復(fù)合通系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)上。本文所提出的復(fù)合通道控制協(xié)議具有一定的創(chuàng)新性。該協(xié)議以

19、及程序通過了臺(tái)灣某企業(yè)的測(cè)試和驗(yàn)證,并已被應(yīng)用到該企業(yè)某工程中,說明本論文所完成的工作具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為了完本錢論文的工作,共完成的程序代碼約為行?；谒{(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).論文的內(nèi)容安排全文共分六章,其中:第一章:概述了論文的研究背景與意義,介紹了國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)。第二章:對(duì)論文工作中的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了介紹。分析了協(xié)議實(shí)現(xiàn)所涉及到的藍(lán)牙與.這兩種無線通信技術(shù)的干擾特性和共存的可行性。介紹了協(xié)議開發(fā)所選用的操作系統(tǒng),并對(duì)復(fù)合通道控制協(xié)議開發(fā)過程中涉及到的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)進(jìn)行了較深入的分析與研究。第三章:詳述了復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)、內(nèi)容、功能和通信過程。第四章:介紹了

20、復(fù)合通道控制協(xié)議的開發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境,以及協(xié)議實(shí)現(xiàn)中各模塊的開發(fā)與相關(guān)移植。第五章:實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析。第六章:對(duì)論文工作進(jìn)行總結(jié),并對(duì)未來的工作做出展望。第二章相關(guān)技術(shù)研究與分析第二章相關(guān)技術(shù)研究與分析本章首先對(duì)藍(lán)牙的根底知識(shí)進(jìn)行了研究,分析了藍(lán)牙協(xié)議以及藍(lán)牙設(shè)備的建網(wǎng)過程,為復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)打下了根底;其次,分析了復(fù)合通道控制協(xié)議開發(fā)過程中與輔助通信通道設(shè)計(jì)相關(guān)的.正. 協(xié)議體系;然后,研究了藍(lán)牙與.的擴(kuò)頻技術(shù),分析這兩種通信通道干擾特性,并提出了共存的解決方案,為復(fù)合通道控制協(xié)議開發(fā)中通信通道的切換打下了根底;最后,介紹了復(fù)合通道控制協(xié)議開發(fā)所選用的操作系統(tǒng),并分析、研究了操作系統(tǒng)中的

21、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),為復(fù)合通道控制協(xié)議提供了程序?qū)崿F(xiàn)的根底。.藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)是一個(gè)開放性的、短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它是基于的無線網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)。它建立了一個(gè)通用的無線電空中接口和控制軟件的公開標(biāo)準(zhǔn),使無線通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合;使不同廠家生產(chǎn)的便攜式設(shè)備在近距離沒有電線或電纜相互連接的情況下,具有互用、互操作的性能;使各種數(shù)字設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)靈活、平安、低本錢、小功耗的話音和數(shù)據(jù)通信。藍(lán)牙的工作頻率設(shè)定在.,為全世界工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療共同開放的頻段。頻道數(shù)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn):個(gè)頻道和個(gè)頻道。無論是個(gè)頻道或是個(gè)頻道,頻道間隔均為,采用時(shí)分雙, 方式。藍(lán)牙設(shè)備的發(fā)射范圍一般為米,加大功率后可達(dá)米。當(dāng)檢測(cè)到距離

22、小于米時(shí),收發(fā)設(shè)備可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率。當(dāng)業(yè)務(wù)量減小或停止時(shí),藍(lán)牙設(shè)備可以進(jìn)入低功耗工作模式。藍(lán)牙采用電路交換和分組交換技術(shù),支持異步數(shù)據(jù)信道、三路語(yǔ)音信道和異步數(shù)據(jù)與同步語(yǔ)音傳輸信道。每個(gè)語(yǔ)音信道數(shù)據(jù)速率均為,語(yǔ)音信號(hào)采用脈沖編碼調(diào)制或連續(xù)可變?cè)隽空{(diào)制方法。當(dāng)采用非對(duì)稱信道傳輸數(shù)據(jù)時(shí),單向最大傳輸速率為,反向?yàn)?;當(dāng)采用對(duì)稱信道傳輸數(shù)據(jù)時(shí),速率最高為.。藍(lán)牙有兩種鏈路類型:異步無連接鏈路和同步面向連接鏈路 。鏈路支持對(duì)稱或非對(duì)稱、分組交換和多點(diǎn)連接,適用于傳輸數(shù)據(jù);鏈路支持對(duì)稱、電路交換和點(diǎn)到點(diǎn)連接,適用于傳輸語(yǔ)音。為了減少與工作頻段的其它設(shè)備的干擾,藍(lán)牙采用了跳頻方式【來擴(kuò)展頻譜,將.頻段分成個(gè)

23、頻點(diǎn),相鄰頻點(diǎn)間隔。藍(lán)牙設(shè)備在某個(gè)頻點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)之后,再跳到另一個(gè)頻點(diǎn)發(fā)送,而頻點(diǎn)的排列順序是偽隨機(jī)的,每秒基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)鐘頻率改變次,每個(gè)頻率持續(xù)。藍(lán)牙技術(shù)采用/速率前向糾錯(cuò)編碼、/速率前向糾錯(cuò)編碼和自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求等三種糾錯(cuò)方案。前向糾錯(cuò)的目的是為了減少數(shù)據(jù)重發(fā)的次數(shù)。但在無誤碼環(huán)境下,產(chǎn)生的無用檢驗(yàn)位降低了數(shù)據(jù)的吞吐量,因此,是否采用可視需要而定。分組報(bào)頭含有重要的連接信息和糾錯(cuò)信息,始終采用/方式進(jìn)行保護(hù)性傳輸。在無編號(hào)的方案中,在一個(gè)時(shí)隙中傳送的數(shù)據(jù)必須在下一個(gè)時(shí)隙得到確認(rèn)。只有數(shù)據(jù)在接收端通過報(bào)頭錯(cuò)誤檢測(cè)和循環(huán)冗余檢測(cè)認(rèn)為無誤后,才向發(fā)送端確認(rèn)消息。否那么,返回錯(cuò)

24、誤消息。藍(lán)牙模塊小、功耗低,便于集成。藍(lán)牙技術(shù)定義了在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下,可以采用低功耗模式來保持微微網(wǎng)的設(shè)備連接。低功耗模式共有三種:、。主控單元可以將被控單元置于模式從工作單元本身也需置于模式,此時(shí)單元只有內(nèi)部時(shí)鐘在運(yùn)行,主從設(shè)備間時(shí)鐘保持同步,從設(shè)備仍然保存其激活狀態(tài)成員地址。在此狀態(tài)下從設(shè)備可以自由的做其他事情如:掃描、尋呼、查詢或參加另一個(gè)微微網(wǎng)工作。從模式轉(zhuǎn)變后,數(shù)據(jù)傳輸立即得以恢復(fù)。有兩個(gè)更省功率的模式,即和模式。在模式下,設(shè)備在較低的頻率下監(jiān)聽信道,減少工作周期。在模式下,設(shè)備仍和微微網(wǎng)保持同步,但不參與業(yè)務(wù),從設(shè)備釋放其激活狀態(tài)成員地址,并偶爾監(jiān)聽通信情況,以便接收播送信息

25、,同時(shí)可判斷主設(shè)備是否有重新同步的要求。如果按功耗的遞減方式將各種工作模式排列,模式具有最高的任務(wù)周期功耗最高,模式次之,最低。藍(lán)牙本錢低,開展迅速。藍(lán)牙產(chǎn)品剛剛面世時(shí),價(jià)格昂貴,但隨著藍(lán)牙產(chǎn)品市場(chǎng)的逐步擴(kuò)大,大量供給商的參加,以及電子技術(shù)的開展,藍(lán)牙產(chǎn)品的價(jià)格在不斷的下降,在國(guó)外己降到美元以下,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上了也出現(xiàn)了元人民幣以內(nèi)的藍(lán)牙產(chǎn)品。.藍(lán)牙主要技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù)藍(lán)牙技術(shù)目前主要以滿足美國(guó)的要求為目標(biāo),對(duì)具體國(guó)度的應(yīng)用需要做.所公布的主要技術(shù)指標(biāo)一些適應(yīng)性調(diào)整。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn). 和系統(tǒng)參數(shù)如表.所示。.藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)藍(lán)牙系統(tǒng)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信,最根本的網(wǎng)絡(luò)形式是微微網(wǎng)。微微網(wǎng)由主設(shè)備

26、所構(gòu)成,主設(shè)備提供和從設(shè)備系統(tǒng)的時(shí)鐘同步信號(hào)和跳頻序列,從設(shè)備接受主設(shè)備的控制并保持與主設(shè)備的同第二章相關(guān)技術(shù)研究與分析步。在微微網(wǎng)內(nèi),目前協(xié)議中一般只有一個(gè)主設(shè)備,而從設(shè)備最多可達(dá)個(gè)。各微微網(wǎng)使用不同的跳頻序列來區(qū)分,在同一微微網(wǎng)中,所有的用戶使用相同的跳頻序列,共享同一信道。多個(gè)微微網(wǎng)在時(shí)問和空間上相互重疊而構(gòu)成的更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被稱為散射網(wǎng)。散射網(wǎng)中的藍(lán)牙設(shè)備即可以是某個(gè)微微網(wǎng)的從設(shè)備,也可以是另一個(gè)微微網(wǎng)的主設(shè)備。每個(gè)微微網(wǎng)的跳頻序列各自獨(dú)立,互不相關(guān),同一微微網(wǎng)的所有設(shè)備跳頻序列同步。通過時(shí)分復(fù)用技術(shù),一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備便可以同時(shí)與幾個(gè)不同的微微網(wǎng)保持同步,具體來說,就是該設(shè)備按照一

27、定的時(shí)間順序參與不同的微微網(wǎng),即某一時(shí)刻參與某一微微網(wǎng),而下一時(shí)刻參與另一個(gè)微微網(wǎng)【】。表.藍(lán)牙主要技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù)】頻段:工作頻段雙工方式 全雙工,時(shí)分雙工業(yè)務(wù)類型 支持電路交換和分組交換數(shù)據(jù)速率 /異步信道速率 非對(duì)稱連接:/,./,對(duì)稱連接:./同步信道速率功率美國(guó)要求小于,其他國(guó)家可擴(kuò)展為跳頻頻率數(shù) 個(gè)頻點(diǎn)/跳頻速率 次/秒工作模式 /柵/數(shù)據(jù)連接方式 同步面向連接,異步無連接糾錯(cuò)方式/,/,鑒權(quán) 采用質(zhì)詢響應(yīng)方式信道加密 采用位、位、位密鑰語(yǔ)音編碼方式連續(xù)可變斜率調(diào)制/脈沖編碼調(diào)制發(fā)射距離 一般可達(dá).,增加功率可達(dá).藍(lán)牙協(xié)議分析藍(lán)牙協(xié)議體系中的協(xié)議按的關(guān)注程度分為四層:核心協(xié)議包括

28、基帶協(xié)議,、鏈路管理協(xié)議 ,、邏輯鏈路控制適配協(xié)議 ,、效勞發(fā)現(xiàn)協(xié)議,;基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ,;選用協(xié)議包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議,、網(wǎng)際協(xié)議,、傳輸控制協(xié)議,、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 ,、對(duì)象交換協(xié)議和無線應(yīng)用協(xié)議、電子名片和電子日歷。.除上述協(xié)議層外,標(biāo)準(zhǔn)還定義了主機(jī)控制器接,它為基帶控制器、連接管理器、硬件狀態(tài)和控制存放器提供命令接。藍(lán)牙核心協(xié)議由制定的藍(lán)牙專用協(xié)議組成。絕大局部藍(lán)牙設(shè)備都需要核心協(xié)議上無線局部,而其他協(xié)議那么根據(jù)應(yīng)用的需要而定。總之,電纜替代協(xié)議、 控制協(xié)議和被采用的協(xié)議在核心協(xié)議根底上構(gòu)成了面向應(yīng)用的協(xié)議。、下面對(duì)藍(lán)牙各協(xié)議分別進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹:基帶協(xié)議。藍(lán)牙基帶協(xié)議局

29、部確保了各個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間的物理射頻的連接,以形成藍(lán)牙微微網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙的射頻系統(tǒng)是一個(gè)跳頻系統(tǒng),其任一分組在指定時(shí)隙、指定頻率上發(fā)送;它使用查詢和尋呼進(jìn)程同步不同設(shè)備間的發(fā)送頻率和時(shí)鐘,可為基帶數(shù)據(jù)分組提供兩種物理連接方式:同步面向連接和異步無連接。其中,即能傳輸語(yǔ)音分組,也能傳輸數(shù)據(jù)分組,屬于電路交換連接;而只能傳輸數(shù)據(jù)分組。語(yǔ)音和數(shù)據(jù)分組附有不同級(jí)別的前向糾錯(cuò)或循環(huán)冗余校驗(yàn)編碼,并可進(jìn)行加密,以保證傳輸?shù)目煽啃?。此?對(duì)于不同的數(shù)據(jù)類型都會(huì)分配一個(gè)特殊的信道,可以傳遞連接管理信息和控制信息等。鏈路管理協(xié)議。鏈路管理協(xié)議負(fù)責(zé)藍(lán)牙各設(shè)備間連接的建立。首先,它通過連接的發(fā)起、交換、核實(shí),以進(jìn)行身份認(rèn)

30、證和加密等平安措施,其次它通過設(shè)備間協(xié)商以確定基帶數(shù)據(jù)分組的大小,另外它還可以控制無線局部的電源模式和工作周期,以及微微網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備的連接狀態(tài)。邏輯鏈路控制和適配協(xié)議。邏輯鏈路控制和適配協(xié)議是基帶的上層協(xié)議,可以認(rèn)為它是與并行工作的,它們的區(qū)別在于當(dāng)數(shù)據(jù)不經(jīng)過時(shí),那么將采用多路技術(shù)、分割和重組技術(shù)、群提取技術(shù)等為上層提供數(shù)據(jù)效勞。雖然基帶協(xié)議提供了和兩種鏈接類型,但是只支持鏈接,允許高層協(xié)議以字節(jié)的速度收發(fā)數(shù)據(jù)分組。效勞發(fā)現(xiàn)協(xié)議。效勞發(fā)現(xiàn)協(xié)議是藍(lán)牙協(xié)議棧中非常重要的一個(gè)局部,它是所有用戶模式的根底。使用,可以查詢到設(shè)備信息、業(yè)務(wù)和業(yè)務(wù)類型,并在查詢之后建立兩個(gè)或多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間的連接。支持種查詢

31、方式,分別是按業(yè)務(wù)類別搜尋、按業(yè)務(wù)屬性搜尋和業(yè)務(wù)瀏覽。串口仿真協(xié)議。串口仿真協(xié)議像一樣位于之上,作為個(gè)電纜替代協(xié)議,它通過在藍(lán)牙基帶協(xié)議上仿真一控制和數(shù)據(jù)信號(hào),為那些將串行線用作傳輸機(jī)制的高級(jí)業(yè)務(wù)如對(duì)象交換協(xié)議提供傳輸能力。第二章相關(guān)技術(shù)研究與分析和 控制協(xié)議。 控制協(xié)議包括 控制二進(jìn)制協(xié)議一套 控制命令兩局部。其中, 控制二進(jìn)制協(xié)議是藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的面向比特協(xié)議,它定義了藍(lán)牙組件間建立基于國(guó)際電聯(lián)的.語(yǔ)音和數(shù)據(jù)呼叫的控制信令,以及處理藍(lán)牙設(shè)備群的移動(dòng)管理進(jìn)程。 控制命令是藍(lán)牙根據(jù)?和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織 定義的控制多用戶模式下移動(dòng) 和調(diào)制解調(diào)器的命令集,用于 業(yè)務(wù)時(shí)根據(jù)需要對(duì)命令集做出限定。選用協(xié)

32、議。選用協(xié)議是根據(jù)具體應(yīng)用選擇采納的現(xiàn)有高層協(xié)議。藍(lán)牙協(xié)議保證藍(lán)牙技術(shù)能夠與現(xiàn)有協(xié)議的融合以及各種應(yīng)用之間的互通性,充分利用了嵌入藍(lán)牙技術(shù)的軟硬件系統(tǒng)資源。藍(lán)牙選用協(xié)議包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議、傳輸控制協(xié)議/用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議/、對(duì)象交換協(xié)議和無線應(yīng)用協(xié)議等【】。提出藍(lán)牙協(xié)議棧的分層結(jié)構(gòu)如圖.所示。.?技術(shù).技術(shù)采用.標(biāo)準(zhǔn),主要用于實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)的移動(dòng)組網(wǎng)和無線基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)示。層與其他局域網(wǎng)一樣共用,而子層為多種物理層標(biāo)準(zhǔn)共用。.子層支持的物理層有.、.、.、.。站管管理理舯.¨ . 舳.¨ 蛇. 舯. . 毒管理圖. . 協(xié)議體系表. .協(xié)議性能指標(biāo)

33、.工作頻段 . . . .?. .?. 使用頻段. ?傳輸速率 , ,.,一 . ?傳輸距離/調(diào)制方式.是最初制定的一個(gè)無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開展過程的一個(gè)里程碑。它定義了物理層和介質(zhì)訪問控制子層的結(jié)構(gòu)。在物理層中,定義了兩個(gè)射頻傳輸方法和一個(gè)紅外線傳輸方法。沖傳輸方法采用了擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù),包括直接序列擴(kuò)頻,和跳頻擴(kuò)頻,兩者均運(yùn)行在.的頻帶上。.標(biāo)準(zhǔn)的制定推動(dòng)了無線網(wǎng)絡(luò)的開展,但由于傳輸速率只有./,該標(biāo)準(zhǔn)未能得到廣泛的推廣應(yīng)用。年通過了.和.標(biāo)準(zhǔn)。其中,論文主要涉及到的無線局域網(wǎng)協(xié)議為.協(xié)議。.標(biāo)準(zhǔn)采用一種新的調(diào)制技術(shù),調(diào)制方法采用補(bǔ)碼鍵控法,它使得傳輸速率能根據(jù)環(huán)境需要而變化,采用.

34、直接序列擴(kuò)頻,最大數(shù)據(jù)傳輸速率為,無須直線傳播,動(dòng)態(tài)速率轉(zhuǎn)換,當(dāng)射頻情況變差時(shí),可將數(shù)據(jù)傳輸速率降低為.,而且能根據(jù)技術(shù)調(diào)整到和 ,在和 速率時(shí)可與.兼容。覆蓋的范圍是在室外為米,在辦公環(huán)境中最長(zhǎng)為米。.使用與以太網(wǎng)類似的連接協(xié)議和數(shù)據(jù)包確認(rèn),來提供可靠的數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡(luò)帶寬的有第二章相關(guān)技術(shù)研究與分析速率的無線傳輸。由于技術(shù)的實(shí)現(xiàn)比容易,.標(biāo)準(zhǔn)的開展比.快很多,在年末首先出現(xiàn)了支持.標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,隨后得到廣泛商用,并通過互通性測(cè)試。.己成為當(dāng)今的主流標(biāo)準(zhǔn)。.的最大特點(diǎn)是將速率擴(kuò)充至,并可在.、及之間進(jìn)行自動(dòng)速率調(diào)整。.擴(kuò)充了標(biāo)準(zhǔn)的物理層,工作在頻帶,物理層速率可達(dá),傳輸層可達(dá),采用正交頻分復(fù)用

35、,的獨(dú)特?cái)U(kuò)頻技術(shù),可提供的無線接口和的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口、以及/的空中接口,支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)。備后向兼容。.工作在.頻段,在速率不大于時(shí),仍采用調(diào)制技術(shù);當(dāng)傳輸速率高于時(shí),那么采用調(diào)制效率更高的調(diào)制技術(shù)。.的優(yōu)點(diǎn)是以性能的降低為代價(jià)的。雖然能到達(dá)更高的速率,但.頻段的可用帶寬是固定的,.只能使用.頻段的三個(gè)信道,數(shù)比.多,在相同傳輸速率下,頻道重疊少,干擾就小。所以.與.相比,具有較強(qiáng)的抗干擾能力【。.干擾特性和共存可行性研究.的通信頻段與藍(lán)牙相同,使用了. 頻段。該頻段在實(shí)際中,被廣泛的應(yīng)用于各種通信技術(shù)。由于,在眾多使用.頻段的通信技術(shù)中,.具有很好的代表性,因此,論文中復(fù)合通

36、道控制協(xié)議的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)主要基于藍(lán)牙和?. 這兩種無線通信技術(shù)而進(jìn)行。為了使這兩種通信方式能夠很好的相互協(xié)作,我們需要對(duì)它們的擴(kuò)頻方式、干擾特性進(jìn)行了研究與分析,并提出共存的解決方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,該方案效果良好。消了跳系統(tǒng),每個(gè)信道占用帶寬,信號(hào)不斷以的速率在個(gè)調(diào)頻點(diǎn)間隨機(jī)跳躍。當(dāng)多個(gè)藍(lán)牙單元之間相互通信時(shí)形成一個(gè)微微網(wǎng),發(fā)起連接的單元作為主節(jié)點(diǎn),其他單元為從節(jié)點(diǎn)。每個(gè)微微網(wǎng)的跳頻序列是唯一的,由主節(jié)點(diǎn)的設(shè)備地址決定?；∷{(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).是.的一個(gè)擴(kuò)充,也同樣采用.頻段,調(diào)制方式采用補(bǔ)碼鍵控源于直接序列擴(kuò)頻技術(shù),并使用/的訪問機(jī)制,該機(jī)制確保當(dāng)工作站之間距離過長(zhǎng)或干擾太大、

37、信噪比低于某個(gè)時(shí)限時(shí),傳輸速率能夠從自動(dòng)降到.,或根據(jù)直接序列擴(kuò)頻技術(shù)調(diào)整到和。利用.,移動(dòng)用戶能夠獲得同有線以太網(wǎng)相近的性能、網(wǎng)絡(luò)吞吐量、可用性,但它不提供面向連接的效勞,因而可靠性不如藍(lán)牙,且其功。耗也較藍(lán)牙高.藍(lán)牙與. 共存問題由于現(xiàn)在的大多數(shù)無線通信技術(shù)采用的是 .頻段,藍(lán)牙與.共同使用.頻段,因此我們對(duì)其中具有代表性的.技術(shù)的干擾特性和藍(lán)牙的跳頻特性進(jìn)行分析,并對(duì)這兩種通信技術(shù)的共存問題【進(jìn)行討論?，F(xiàn)在的藍(lán)牙設(shè)備多采用了自適應(yīng)跳頻【】技術(shù)。該技術(shù)指,除了常規(guī)跳頻通信所必須具備的功能外,還必須具有頻率自適應(yīng)控制和功率自適應(yīng)控制。頻率自適應(yīng)控制是在跳頻通信過程中,拒絕使用那些曾經(jīng)使用過但

38、傳輸不成功的頻點(diǎn),即實(shí)時(shí)地去除跳頻頻率上集中被干擾的頻點(diǎn),使跳頻通信進(jìn)行在無干擾的有效頻點(diǎn)上,從而大大提高跳頻通信中接收信號(hào)的質(zhì)量。功率自適應(yīng)控制,是指各站臺(tái)相互以最小的發(fā)射功率獲得可靠的通信,以盡可能增加系統(tǒng)的隱蔽性。自適應(yīng)跳頻通信中,其關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)時(shí)信道評(píng)估技術(shù)。實(shí)時(shí)信道質(zhì)量評(píng)估是根據(jù)跳頻信道實(shí)時(shí)接收信號(hào),使用實(shí)時(shí)信道質(zhì)量判決準(zhǔn)那么,來分析判斷跳頻信道的質(zhì)量,這些實(shí)時(shí)評(píng)估結(jié)果為進(jìn)行功率和頻率自適應(yīng)控制提供了依據(jù)。可用信道集合是由主從設(shè)備共同確定的,并最終生成一個(gè)可信賴的?,以完成自適應(yīng)跳頻】【。這樣就從某種程度上降低了被干擾的可能性。藍(lán)牙與.沖撞引起的沖撞符號(hào)平均數(shù)為:.。.一,一?.其中

39、, 為藍(lán)牙在時(shí)隙的傳輸概率,藍(lán)牙跳入.頻帶的概率:/,為/的比值,為.信號(hào)持續(xù)期,為藍(lán)牙分組時(shí)間,為在.傳輸中發(fā)送的藍(lán)牙分組時(shí)間與頻率都重疊數(shù)目。.結(jié)論及解決方案由公式一可知,為減輕相互干擾,需要使、和 .,?,的值越小。在實(shí)際應(yīng)用中分別可以通過使用.短分組來獲得較小的值;或者減小藍(lán)牙與.在頻域上的重疊概率以獲得較小的值;或者減小藍(lán)牙與第二章相關(guān)技術(shù)研究與分析.在時(shí)域上的重疊概率以獲得較小的值。通過以上的分析,論文中復(fù)合通道控制協(xié)議所采用的降干擾策略為,盡可能的減小藍(lán)牙與其它通信通道在時(shí)域上的重疊概率以獲得較小的 值,當(dāng)通信信道傳輸時(shí)域重疊時(shí),盡量減少值,使設(shè)備在藍(lán)牙通道上定期的或有觸發(fā)事件的

40、情況下傳輸少量的必要信息,從而降低丟包率】。.操作系統(tǒng)的選擇隨著嵌入式系統(tǒng)功能的復(fù)雜化,硬件平臺(tái)性能的優(yōu)越化,其重要性日益顯現(xiàn)。、當(dāng)今典型的嵌入式操作系統(tǒng)有和/?等等。論文選用嵌入式操作系統(tǒng)作為運(yùn)行和開發(fā)平臺(tái)。.選用操作系統(tǒng)的原因選用操作系統(tǒng)作為程序開發(fā)和運(yùn)行的操作系統(tǒng),主要考慮到以下幾個(gè)原因:作為一個(gè)免費(fèi)的操作系統(tǒng),它的一個(gè)最重要的特點(diǎn)就是全部源代碼是公開的,包括整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)核、所有的驅(qū)動(dòng)程序、開發(fā)工具包和應(yīng)用軟件。任何人都可以從免費(fèi)下載的全部源代碼,也可以通過參加軟件開發(fā)者的行列,修改程序源代碼,增加特定的功能。另外,不受商業(yè)化軟件的制約。操作系統(tǒng)可以運(yùn)行在目前幾乎所有重要的處理器上,具有很

41、強(qiáng)的平臺(tái)適應(yīng)性。操作系統(tǒng)支持廣泛的計(jì)算機(jī)外設(shè),在系統(tǒng)中可以找到幾乎所有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序及其源代碼。操作系統(tǒng)是在充分考慮源代碼可移植性的根底上開發(fā)的,完全兼容多種標(biāo)準(zhǔn),使許多通過或其他途徑獲得的自由軟件可以很容易的被移植到系統(tǒng)上。因此,選擇在操作系統(tǒng)上進(jìn)行協(xié)議開發(fā)可以很大程度上降低開發(fā)本錢,增加程序的靈活性和可移植性。.系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)介紹復(fù)合通道控制協(xié)議是一種開發(fā)在根本藍(lán)牙協(xié)議棧之上的新型藍(lán)牙協(xié)議。我們?cè)诓僮飨到y(tǒng)中進(jìn)行藍(lán)牙協(xié)議的開發(fā),需要對(duì)操作系統(tǒng)上的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)【進(jìn)行研究與分析。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)根本可以分為硬件層/數(shù)據(jù)鏈路層、層、基于藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)層、 層和應(yīng)用層五個(gè)局部。

42、其中,內(nèi)核中包括了前四個(gè)局部,在應(yīng)用層和 層之問的應(yīng)用程序接口以為模板。通常,藍(lán)牙的根本協(xié)議棧會(huì)以模塊的形式包含在內(nèi)核中,藍(lán)牙協(xié)議的應(yīng)用接口是通過統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。圖. 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖應(yīng)用層中的操作對(duì)象是文件描述符,通過文件系統(tǒng)定義的通用接口,使用系統(tǒng)調(diào)用從用戶空間切換到內(nèi)核空間,控制文件描述符對(duì)應(yīng)的就是對(duì) 的操作,從而進(jìn)入 層進(jìn)行操作。在 層中,操作的對(duì)象是結(jié)構(gòu),每一個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接,通過網(wǎng)絡(luò)地址族的不同來區(qū)分不同的操作方法,判斷是否應(yīng)該進(jìn)入到 層,這一中,根據(jù)建立連接的類層的數(shù)據(jù)存放在結(jié)構(gòu)的變量中。在型,分成面向連接和面向無連接兩種類型,這是區(qū)分和協(xié)議的主要原那么。趣結(jié)構(gòu)中。從在

43、這一層中的操作對(duì)象是類型的數(shù)據(jù),而數(shù)據(jù)存放層到層,主要是路由過程,發(fā)送時(shí)根據(jù)發(fā)送的目標(biāo)地址確定需要使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口和下一個(gè)需要傳送到的機(jī)器地址;接收數(shù)據(jù)的時(shí)候需要在層判斷該數(shù)據(jù)包是要發(fā)送給上一層協(xié)議還是需要做一個(gè)口轉(zhuǎn)發(fā),將數(shù)據(jù)傳遞給下一臺(tái)機(jī)器。從層到硬件層,也就是到網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,是有關(guān)硬件相關(guān)的控制方法。在網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)中,數(shù)據(jù)包顯然是最重要的局部。發(fā)送的時(shí)候,數(shù)據(jù)包從應(yīng)用層第二章相天技術(shù)研究與分析一直傳遞到物理層,轉(zhuǎn)換成信號(hào)從網(wǎng)線上傳送出去;在接收的時(shí)候,從物理設(shè)備上獲得底層的數(shù)字信號(hào),轉(zhuǎn)換成一個(gè)個(gè)的數(shù)據(jù)包放在內(nèi)存內(nèi),并且一步步傳遞到高層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上,最終給應(yīng)用層的程序使用。那么,影響網(wǎng)

44、絡(luò)速度和效率的關(guān)鍵就在于對(duì)數(shù)據(jù)包在內(nèi)存中的管理方法問題上面。一般來說,都是使用內(nèi)存緩沖區(qū)來完成這項(xiàng)任務(wù),在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次之間的數(shù)據(jù)傳遞就只是指針的傳遞,盡量減少內(nèi)存到內(nèi)存的拷貝,節(jié)省時(shí)間,提高效率。在內(nèi)核中,分不同的層次使用兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來保存數(shù)據(jù)。在 層內(nèi)使用結(jié)構(gòu);在 層以下都使用 瞅結(jié)構(gòu)保存數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)是對(duì)于的兼容性而定義的,它的定義同時(shí)存在于內(nèi)核頭文件/.和應(yīng)用函數(shù)頭文件/.中,系統(tǒng)調(diào)用,等都是使用這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 是層次間數(shù)據(jù)包的傳遞,就是通過凰數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)載體來完成操作的。 提供一套管理緩沖區(qū)的方法,是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)高效運(yùn)行的關(guān)鍵。每個(gè) 包括一些控制方法和一塊數(shù)據(jù)緩沖區(qū)?？刂品椒ò垂δ芊譃閮煞N

45、類型。一種是控制整個(gè)鏈的方法,另一種是控制數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的方法。 組織成雙向鏈表的形式,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的特點(diǎn),對(duì)鏈表的操作主要是刪除鏈表頭的元素和添加到鏈表尾。 的控制方法都很短小以盡量減少系統(tǒng)負(fù)荷。在網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)中,應(yīng)用層的網(wǎng)絡(luò)程序都是使用標(biāo)準(zhǔn)的 接口和底層進(jìn)行通信的。在這種情況下,大局部使用 的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序都可以移植到系統(tǒng)上來。是系統(tǒng)中通用的網(wǎng)絡(luò)接口,它不僅支持各種不同的網(wǎng)絡(luò)類型,而且也是一種內(nèi)部進(jìn)程之間的通信機(jī)制。兩個(gè)通信進(jìn)程都用一個(gè)套接口來描述通信鏈路的兩端。套接口可以認(rèn)為是一種特殊的管道,但和管道不同的是,套接口對(duì)于可以容納的數(shù)據(jù)大小沒有限制。支持多種類型的套接口,也叫做套接口尋址族,這

46、是因?yàn)槊糠N類型的套接口都有自己的尋址方法,例如域套接口,地址族/協(xié)議套接口, 套接口等等。這些類型的套接口代表各種不同的連接效勞。套接口層包括支持/協(xié)議的地址族。正如前面提到的,這些協(xié)議是分層的,每一個(gè)協(xié)議都使用另一個(gè)協(xié)議的效勞。系統(tǒng)中的/代碼和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也反映了這種分層的思想。它和套接口層的接口是通過一系列與地址族有關(guān)的套接口操作來實(shí)現(xiàn)的,而這些套接口操作是在網(wǎng)絡(luò)初始化的過程中由套接口層在套接口層中注冊(cè)的。這些操作和其他地址族的操作一樣保存在向量中。套接口層通過的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來調(diào)用與層有關(guān)的套接層及以下層次中存放數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。在不同口子程序來實(shí)現(xiàn)有關(guān)層的效勞。例如,當(dāng)套接口創(chuàng)立一個(gè)發(fā)送給地址族的請(qǐng)求

47、時(shí)將會(huì)使用的套接口創(chuàng)立功能。套接口層將會(huì)把套接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)傳遞給每一個(gè)操作中的層。套接口層在它自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中而不是在套接口的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中插入有關(guān)/的信息,但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是和套接口的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有關(guān)的。它使用套接口中的數(shù)據(jù)指針來連接數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和套接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),這意味著以后的套接口調(diào)用可以十分方便地得到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的協(xié)議操作指針也會(huì)在創(chuàng)立時(shí)設(shè)置好,并且此指針是和所需要的協(xié)議相關(guān)的。如果需要的是協(xié)議,那么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的協(xié)議操作指針就設(shè)置為協(xié)議。結(jié)構(gòu)是在層的中定義的函數(shù)集合。通過該函,那么數(shù)集合,將操作對(duì)象從切換到結(jié)構(gòu)。如果是從層。如果定義的連接方式是對(duì)的實(shí)現(xiàn)的函數(shù)都工作在,那么就初始化為;如果定義的連接方

48、式是,那么就初始化為在網(wǎng)絡(luò)編程的模式下,是利用一系列的統(tǒng)一函數(shù)接口來實(shí)現(xiàn)通信效勞的。例如一個(gè)典型的利用協(xié)議通信程序如下:,?,;,;,“棗木幸幸幸;,;第一個(gè)函數(shù)指定了協(xié)議協(xié)議,即/協(xié)議,同時(shí)是利用面向連接的效勞,這樣就對(duì)應(yīng)到協(xié)議,以后的操作就是利用的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行的。從上面可以看到,首先層需要根據(jù)用戶指定的協(xié)議族上面是 選擇一種來完成用戶的要求,當(dāng)協(xié)議族確定以后,還要把特定的效勞映射到協(xié)議族下的具體協(xié)議,例如當(dāng)用戶指定的是面向連接的效勞時(shí),協(xié)議族會(huì)映射到協(xié)議。在實(shí)現(xiàn)復(fù)合通道控制協(xié)議時(shí),通信程序使用的是藍(lán)牙協(xié)議,即,并根據(jù)需要使用 或 。程序中在層上會(huì)使用 .的形式,如 ,在層上會(huì)使用 的方式,

49、如,?。從多個(gè)協(xié)議中選擇用戶指定的協(xié)議,并把具體的處理交給選中的協(xié)議,這和網(wǎng)絡(luò)核心層中處理向上和向下銜接的問題本質(zhì)上是一樣的,所以解決的方法也是一樣的,同樣還是通過數(shù)組。在/.中定義了這個(gè)數(shù)組幸。數(shù)組的元素已經(jīng)確定了,】。.第二章相關(guān)技術(shù)研究與分析是/協(xié)議,是.協(xié)議,具體哪一項(xiàng)對(duì)應(yīng)什么協(xié)議,在/.中有定義。但是每一項(xiàng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的是空的,也就是具體協(xié)議處理函數(shù)的地址是不知道的。協(xié)議的處理函數(shù)和建立聯(lián)系是通過/.這個(gè)函數(shù)建立的,如/協(xié)議的是通過下面的函數(shù)建立關(guān)系的:/.數(shù)了。這樣就完成了協(xié)議的映射。在/協(xié)議族里,效勞的映射是通過? 】在/.中有定義完成的。在介紹這個(gè)數(shù)組之前需要先了解另外一個(gè)數(shù)組,該數(shù)組在/.中的定義如下:】:?,:?,:,:,:,?:,:飛 浦,:?,:?,?:?,:飛, ,:?,:,基丁藍(lán)牙的復(fù)合通道控制協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),:,:?,?:?,:?,;我們看到, 映射到了協(xié)議, 映射到了協(xié)議,?映射到了協(xié)議。只要把里的三項(xiàng)添加到數(shù)組就可以了。添加工作是通過函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。還有需要處理的就是諸如、等操作函數(shù)的映射。對(duì)照上面數(shù)組的的項(xiàng)和下面的項(xiàng),可以看到操作函數(shù)的映射