藍牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng)

藍牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)方案

深化教學(xué)改革、使教學(xué)具有更強的互動性是教育技術(shù)發(fā)展的重要目標(biāo)之一，也是現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用于教育變革中價值的體現(xiàn)。一方面，在傳統(tǒng)的教學(xué)采用班級授課制等來進行學(xué)生劃分，學(xué)生的水平存在差異，很難滿足因材施教。

另一方面，傳統(tǒng)的教學(xué)模式割裂了知識內(nèi)容與其產(chǎn)生的真實豐富的情景關(guān)系，造成了主觀上的學(xué)習(xí)被動型與知識停滯狀態(tài)，不利于有效地構(gòu)建完整的知識體系與創(chuàng)新。傳統(tǒng)教育采用填鴨式的教育方式，學(xué)生無法獲得感性的、多元化的學(xué)習(xí)模式，并且教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的交互性很差。所以應(yīng)注重實驗方法與技術(shù)的提升，互動式教育、自主選擇課程及其學(xué)習(xí)環(huán)境等新型教育模式應(yīng)該被廣泛采納并接受。無線網(wǎng)絡(luò)教育與傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，向人們展示了一個嶄新的、廣闊的學(xué)習(xí)層面，突破了傳統(tǒng)教育方式的束縛，只要有一臺數(shù)字終端與接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，就可隨時隨地進行學(xué)習(xí)與培訓(xùn)。無線通信領(lǐng)域中出現(xiàn)的藍牙技術(shù)可以同步傳輸語音、圖像及文字等數(shù)據(jù)，是實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)教育的有效技術(shù)。

藍牙(Bluetooth)是1995年由愛立信、IBM、英特爾、諾基亞、東芝等5家公司聯(lián)合制定的近距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其目的是實現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸率為1Mb/s、最大傳輸距離為10m的無線通信。藍牙工作頻率為在全球通用的2.4GHz ISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段，因此不需要從聯(lián)邦通信委員會（FederalCommunication Commission）或任何國際管理機構(gòu)申請適用許可。藍牙產(chǎn)品與因特網(wǎng)之間相互通信，使得教室與辦公室之間、學(xué)生數(shù)據(jù)終端與校園網(wǎng)絡(luò)之間的設(shè)備不需要電纜也能夠?qū)崿F(xiàn)互通互聯(lián)，大大提高了辦公和通信效率。

一、藍牙技術(shù)簡介

藍牙是一種開放的低成本、短距離無線連接技術(shù)的規(guī)范，用于不同設(shè)備之間傳送語音、圖像及其文本數(shù)據(jù)。藍牙作為固定式電子設(shè)備與便攜式電子設(shè)備之間的、替代電纜連接的近程無線互聯(lián)通信的標(biāo)準(zhǔn)，其主要特點是工作穩(wěn)定、設(shè)備簡單、功率低、對人體危害小、價格便宜。藍牙技術(shù)主要面向無線網(wǎng)絡(luò)中各類語音及數(shù)據(jù)設(shè)備，以無線通信的方式將他們連接成一個微微網(wǎng)，多個微微網(wǎng)之間也可以互聯(lián)成一個分布式網(wǎng)，從而方便快捷地實現(xiàn)各類設(shè)備之間的通信。具有藍牙功能的通信設(shè)備，在一定距離內(nèi)就可以建立起連接，從而建立臨時的個人無線網(wǎng)絡(luò)。藍牙技術(shù)無線收發(fā)器是很小的一塊芯片，大約有9mm×9mm，可方便地嵌入到任何固定或便攜式設(shè)備中，安裝方便，不影響設(shè)備的外觀，具有很高的實用性和可操作性。藍牙技術(shù)支持點對點和點對多的通信，其實現(xiàn)原理是藍牙設(shè)備依靠專用的藍牙芯片在短距離范圍內(nèi)發(fā)送無線電信號，去尋找另一個藍牙設(shè)備，一旦找到設(shè)備之間就開始進行通信。

藍牙技術(shù)的特點主要包括：①短程的藍牙無線通訊距離為10m，節(jié)省了電池電量：②功率低、體積小、成本低的無線收發(fā)芯片只有0.5平方英寸；③采用簡單的鏈路層協(xié)議和二進制跳頻技術(shù)進而降低了射頻芯片的復(fù)雜度和成本；④藍牙技術(shù)為微微網(wǎng)提供1Mbit/s的標(biāo)準(zhǔn)速率；⑤用外加的功率放大器可擴展的無線通信距離100m。在一個藍牙射程范圍內(nèi)，可以存在多個獨立的微微網(wǎng)。這些微微網(wǎng)組成分布式網(wǎng)絡(luò)，以便讓更多的藍牙設(shè)備被激活，組合起來提供更高的帶寬。

二、藍牙技術(shù)體系的結(jié)構(gòu)特點

與OSI（開放系統(tǒng)互連）一樣，藍牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)中使用了分層的辦法，其目的也是為了使應(yīng)用程序做到互相操作。遠端設(shè)備的應(yīng)用程序如果在同一協(xié)議棧上運行，就可以相互通信，不同的應(yīng)用程序可以使用不同的協(xié)議棧。藍牙協(xié)議棧都使用通用的藍牙數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議。

藍牙核心協(xié)議是藍牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所特有的協(xié)議，由SIG（藍牙特別興趣小組）開發(fā)制定。藍牙設(shè)備都必須支持藍牙無線接口和核心協(xié)議，而其他的協(xié)議可以根據(jù)具體情況進行選擇，主要包括邏輯鏈路控制與適配協(xié)議（L2CAP）、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP），以及基帶協(xié)議與鏈路管理協(xié)議（LMP）。

（1）基帶協(xié)議。主要負(fù)責(zé)建立微網(wǎng)內(nèi)各個藍牙設(shè)備單元之間的物理射頻鏈路，即控制跳頻序列的同步和傳輸。由于藍牙射頻系統(tǒng)使用跳頻擴頻技術(shù)，即在2.4GHz的頻段上以1600跳/秒的速率進行跳頻來實現(xiàn)信息的發(fā)送和接收。分組意為在指定的時間和指定的頻率上發(fā)送。跳頻技術(shù)主要是把頻段分成若干個跳頻信道。在這一層上通過尋呼和查詢過程使得不同的藍牙設(shè)備的時鐘和發(fā)送跳頻頻率達到同步。

（2）鏈路管理協(xié)議（LMP）。主要負(fù)責(zé)藍牙設(shè)備之間的鏈路的控制和建立，以及協(xié)商和控制基帶分組的大小，主要負(fù)責(zé)完成設(shè)備鏈路質(zhì)量管理、設(shè)備功率管理、數(shù)據(jù)分組管理、鏈路控制管理和鏈路安全管理等五方面的任務(wù)。它通過連接的發(fā)起、交換與核實進行身份驗證和加密，通過協(xié)商確定基帶數(shù)據(jù)分組大小。具有藍牙功能設(shè)備的用戶通過鏈路管理器對遠端藍牙設(shè)備及本地藍牙設(shè)備的鏈路情況進行設(shè)置和控制，進而實現(xiàn)對鏈路的管理。

（3）邏輯鏈路控制與適配協(xié)議（L2CAP）。邏輯鏈路控制與適配協(xié)議支持高層協(xié)議的二次復(fù)用，分組的重組和分段以及業(yè)務(wù)質(zhì)量。它屬于底層的藍牙傳輸協(xié)議，主要側(cè)重于數(shù)據(jù)和語音數(shù)據(jù)的無線通信在物理鏈路上的實現(xiàn)，是為高層傳輸層和應(yīng)用層協(xié)議屏蔽基帶協(xié)議的適配協(xié)議。該協(xié)議容許高層協(xié)議和應(yīng)用程序收發(fā)長至64K字節(jié)的數(shù)據(jù)。邏輯鏈路控制與適配協(xié)議只支持異步無連接（ACL）鏈路。

（4）服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）。服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議在藍牙技術(shù)框架中起著非常關(guān)鍵的作用，是所有用戶模型的基礎(chǔ)。在藍牙設(shè)備網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，本地設(shè)備的發(fā)現(xiàn)和利用遠端設(shè)備所提供的服務(wù)與功能，向其他藍牙設(shè)備提供自身的服務(wù)，也是網(wǎng)絡(luò)資源共享的主要途徑，也是SDP需要解決的問題。通過服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議可以查詢到設(shè)備信息、服務(wù)特征和服務(wù)類型。用戶可以從鄰近的服務(wù)中選一個可用的，在兩個或多個藍牙設(shè)備間建立起連接。

藍牙支持分組交換和電路交換技術(shù)，同時分別定義了兩種鏈路類型，即面向無連接的異步鏈路(ACL)和面向連接的同步鏈路(SCO)。每種鏈路支持16種不同的分組類型，其中4種是用于控制分組。

三、藍牙網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在現(xiàn)代化高校中的應(yīng)用

基于藍牙技術(shù)設(shè)計的現(xiàn)代化高校網(wǎng)絡(luò)，首先要解決的是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的劃分，因此選擇一個合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)已成為設(shè)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備一般分為主設(shè)備與從設(shè)備，其中主設(shè)備的時鐘和跳頻序列被用來同步所有的其他設(shè)備，即從設(shè)備。執(zhí)行尋呼并建立連接的設(shè)備被默認(rèn)為該網(wǎng)連接的主設(shè)備，網(wǎng)中與主設(shè)備的時鐘和跳頻序列同步的設(shè)備就是從設(shè)備。由于藍牙標(biāo)準(zhǔn)既支持點到點也支持點到多點連接，根據(jù)需要可以建立多網(wǎng)，進而可以將多網(wǎng)連接成為散射網(wǎng)的拓?fù)鋱D。

由于藍牙網(wǎng)絡(luò)的易用性及高度聚合性，可根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D實現(xiàn)高校無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。典型的基于藍牙無線網(wǎng)絡(luò)是以Internet網(wǎng)絡(luò)管理中心為核心，由管理中心提供有線網(wǎng)絡(luò)到各功能服務(wù)器。用戶可以通過智能手機、筆記本電腦以及PDA等具有藍牙功能的數(shù)字終端設(shè)備，通過服務(wù)器的無線訪問節(jié)點來訪問相應(yīng)的服務(wù)器，無論何時何地，只要有無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，即可訪問到相應(yīng)信息。

總結(jié)

根據(jù)藍牙無線網(wǎng)絡(luò)接入方式的不同，可以構(gòu)建不同的基于無線網(wǎng)絡(luò)的解決方案，目前主要采用點對點應(yīng)用和無線接入點等應(yīng)用方式。藍牙無線網(wǎng)絡(luò)在高校中的構(gòu)建是隨著電腦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及現(xiàn)代化通信技術(shù)的迅猛發(fā)展而發(fā)展起來，無線網(wǎng)絡(luò)不是對有線網(wǎng)絡(luò)的取締，而是對其進行功能性的擴充。雖然目前藍牙的一些技術(shù)細(xì)節(jié)、藍牙組建的融合性以及價格方面等存在問題，但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，基于藍牙的無線網(wǎng)絡(luò)在高校中的應(yīng)用前景將更加廣闊。

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