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當今信息化的一個(gè)重要方面就是因特網(wǎng)(Internet)和移動(dòng)通信(mobile communication)的迅猛發(fā)展。它使得人們的生活方式、工作方式以及思維方式都發(fā)生了巨大的變化，同時(shí)也刺激人們對電腦以外的各種數據源和網(wǎng)絡(luò )服務(wù)的需求日益增長(cháng)。智能家庭網(wǎng)絡(luò )的出現和發(fā)展給信息社會(huì )注入了新的生氣和活力，而藍牙(Bluetooth)技術(shù)的日趨成熟無(wú)疑給這個(gè)新的浪潮起到了推波助瀾的作用。
家庭網(wǎng)絡(luò )是指在家庭和社會(huì )的信息網(wǎng)絡(luò )相連之前，將家庭內部所有的信息設備連接起來(lái)而形成的網(wǎng)絡(luò )。顯然，連接家庭網(wǎng)絡(luò )最理想的技術(shù)是無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，它用微波取代了傳統網(wǎng)絡(luò )中錯綜復雜的電纜。目前，關(guān)于該技術(shù)有不少產(chǎn)品和標準，如Butterfly, Diamond, Proxim, Shavewave等公司的產(chǎn)品，其中最具有代表性的是Bluetooth和HomeRF兩種技術(shù)。Bluetooth的優(yōu)勢在于全球標準的統一，具有互操作性，以及能非常方便地實(shí)現快速、靈活、安全、低成本、低功耗的數據和語(yǔ)音通信，因此Bluetooth技術(shù)在家庭無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統中的發(fā)展潛力巨大。
系統設計
藍牙的載波選用在全球公用的2.4GHz工科醫學(xué)（ISM）頻帶，并采用跳頻擴譜技術(shù)（FHSS）。跳頻速率為1600次/s，以2.45GHz為中心頻率最多可得到79個(gè)1MHz帶寬的信道。藍牙設備采用的是GFSK調制技術(shù)，其傳輸速率為1Mb/s，實(shí)際有效速率最高可達721Kb/s，傳輸距離為10m。語(yǔ)音傳輸采用連續可變斜率調制編碼（CVSD）技術(shù)，通信協(xié)議則采用時(shí)分多址（TDMA）協(xié)議。遵循Bluetooth協(xié)議的各類(lèi)數據和語(yǔ)音設備都能夠以無(wú)線(xiàn)方式接入到公共網(wǎng)絡(luò )系統中（如Internet, Intranet）。
藍牙系統以點(diǎn)到點(diǎn)PPP（Point-to-Point Protocol）連接為基礎，用無(wú)線(xiàn)方式將若干藍牙設備連接成1個(gè)微圖1主從設備的拓撲結構圖微網(wǎng)（Piconet）。每個(gè)Piconet的藍牙裝置組成為1個(gè)主設備（Master）和若干個(gè)從設備（Slave），主設備負責通信協(xié)議的運作。MAC地址用3位來(lái)表示，即在1個(gè)微微網(wǎng)內可尋址８個(gè)設備（互聯(lián)的設備數量實(shí)際是沒(méi)有限制的，只不過(guò)在同一時(shí)刻只能激活８個(gè)，其中１個(gè)為主，７個(gè)為從）。圖1給出了1個(gè)微微網(wǎng)中主從設備的拓撲結構圖。此外，藍牙系統還支持點(diǎn)到多點(diǎn)的通信構成分布式網(wǎng)絡(luò )，即1個(gè)主設備可以是其他Piconet的從設備，每個(gè)從設備也可以是其他Piconet的主設備。
1 硬件組成
圖2從設備的硬件結構圖3主設備的硬件結構本系統中的硬件主要包括：天線(xiàn)單元、2.45GHz功率放大模塊、Bluetooth 模塊、語(yǔ)音編譯碼器、嵌入式微處理器系統、接口電路以及一些輔助電路。此外，主設備還包括以太網(wǎng)接口和嵌入式Modem部分。圖2、圖3給出了系統的主、從設備硬件結構。系統的天線(xiàn)屬于微帶天線(xiàn)，因此天線(xiàn)部分可以做得體積小、質(zhì)量輕?？罩薪涌诮⒃谔炀€(xiàn)電平為0dBm的基礎上，遵循FCC(美國聯(lián)邦通信委員會(huì ))有關(guān)電平為0dBm的ISM頻段的標準。由于Bluetooth采用跳頻擴譜技術(shù)，所以天線(xiàn)要求是寬帶天線(xiàn)：起始頻率為2.402GHz；終止頻率為2.480GHz。為了反抗多路徑干擾，本系統設計成是多樣化天線(xiàn)。系統的功率放大器工作在全球都可以使用的24GHz ISM頻帶上,功放的帶寬為2400~24835MHz。系統設計的通信距離為10m（0dB）。假如發(fā)射功率增加到20dB（100mw），會(huì )使距離達到100m。主設備的微處理器系統采用嵌入式系統，它是系統中要害技術(shù)難點(diǎn)。從某種角度上說(shuō)，主設備起了智能網(wǎng)關(guān)的作用。它是整個(gè)家庭無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統的核心部分，要完成家庭無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中各種不同通信協(xié)議之間的轉換和信息共享，以及同外部通信網(wǎng)絡(luò )之間的數據交換功能，同時(shí)還負責對各個(gè)從設備的治理和控制?？紤]到為普通家庭用戶(hù)所能接受，微處理器采用非PC的廉價(jià)設備，主、從設備處理器都采用嵌入式Internet技術(shù)和高性能微處理器。Bluetooth模塊主要完成基帶部分協(xié)議的轉換以及將數字語(yǔ)音處理電路送來(lái)的語(yǔ)音數據流和微處理器送來(lái)的數據進(jìn)行整合，然后經(jīng)編碼、調制后送給功率放大器放大再無(wú)線(xiàn)發(fā)出。該模塊主要包括兩大單元。
圖2 從設備到硬件結構
圖3 主設備的硬件結構
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