藍(lán)牙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng)

藍(lán)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(qiáng)的互動(dòng)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(jià)值的體現(xiàn)。一方面，在傳統(tǒng)的教學(xué)采用班級(jí)授課制等來(lái)進(jìn)行學(xué)生劃分，學(xué)生的水平存在差異，很難滿(mǎn)足因材施教。

另一方面，傳統(tǒng)的教學(xué)模式割裂了知識(shí)內(nèi)容與其產(chǎn)生的真實(shí)豐富的情景關(guān)系，造成了主觀(guān)上的學(xué)習(xí)被動(dòng)型與知識(shí)停滯狀態(tài)，不利于有效地構(gòu)建完整的知識(shí)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(wú)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(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)的提升，互動(dòng)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(wú)線(xiàn)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(gè)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(tái)數(shù)字終端與接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，就可隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)與培訓(xùn)。無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域中出現(xiàn)的藍(lán)牙技術(shù)可以同步傳輸語(yǔ)音、圖像及文字等數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教育的有效技術(shù)。

藍(lán)牙(Bluetooth)是1995年由愛(ài)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(wú)線(xiàn)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其目的是實(shí)現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸率為1Mb/s、最大傳輸距離為10m的無(wú)線(xiàn)通信。藍(lán)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(huì)（FederalCommunication Commission）或任何國(guó)際管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)適用許可。藍(lán)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(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介

藍(lán)牙是一種開(kāi)放的低成本、短距離無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)的規(guī)范，用于不同設(shè)備之間傳送語(yǔ)音、圖像及其文本數(shù)據(jù)。藍(lán)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(wú)線(xiàn)互聯(lián)通信的標(biāo)準(zhǔn)，其主要特點(diǎn)是工作穩(wěn)定、設(shè)備簡(jiǎn)單、功率低、對(duì)人體危害小、價(jià)格便宜。藍(lán)牙技術(shù)主要面向無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中各類(lèi)語(yǔ)音及數(shù)據(jù)設(shè)備，以無(wú)線(xiàn)通信的方式將他們連接成一個(gè)微微網(wǎng)，多個(gè)微微網(wǎng)之間也可以互聯(lián)成一個(gè)分布式網(wǎng)，從而方便快捷地實(shí)現(xiàn)各類(lèi)設(shè)備之間的通信。具有藍(lán)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(shí)的個(gè)人無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙技術(shù)無(wú)線(xiàn)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(guān)，具有很高的實(shí)用性和可操作性。藍(lán)牙技術(shù)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多的通信，其實(shí)現(xiàn)原理是藍(lán)牙設(shè)備依靠專(zhuān)用的藍(lán)牙芯片在短距離范圍內(nèi)發(fā)送無(wú)線(xiàn)電信號(hào)，去尋找另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，一旦找到設(shè)備之間就開(kāi)始進(jìn)行通信。

藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)主要包括：①短程的藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片只有0.5平方英寸；③采用簡(jiǎn)單的鏈路層協(xié)議和二進(jìn)制跳頻技術(shù)進(jìn)而降低了射頻芯片的復(fù)雜度和成本；④藍(lán)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(kuò)展的無(wú)線(xiàn)通信距離100m。在一個(gè)藍(lán)牙射程范圍內(nèi)，可以存在多個(gè)獨(dú)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(lán)牙設(shè)備被激活，組合起來(lái)提供更高的帶寬。

二、藍(lán)牙技術(shù)體系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

與OSI（開(kāi)放系統(tǒng)互連）一樣，藍(lán)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(yuǎn)端設(shè)備的應(yīng)用程序如果在同一協(xié)議棧上運(yùn)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(lán)牙協(xié)議棧都使用通用的藍(lán)牙數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議。

藍(lán)牙核心協(xié)議是藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所特有的協(xié)議，由SIG（藍(lán)牙特別興趣小組）開(kāi)發(fā)制定。藍(lán)牙設(shè)備都必須支持藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)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(jìn)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(gè)藍(lán)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(lán)牙射頻系統(tǒng)使用跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，即在2.4GHz的頻段上以1600跳/秒的速率進(jìn)行跳頻來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)送和接收。分組意為在指定的時(shí)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(gè)跳頻信道。在這一層上通過(guò)尋呼和查詢(xún)過(guò)程使得不同的藍(lán)牙設(shè)備的時(shí)鐘和發(fā)送跳頻頻率達(dá)到同步。

（2）鏈路管理協(xié)議（LMP）。主要負(fù)責(zé)藍(lán)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(guò)連接的發(fā)起、交換與核實(shí)進(jìn)行身份驗(yàn)證和加密，通過(guò)協(xié)商確定基帶數(shù)據(jù)分組大小。具有藍(lán)牙功能設(shè)備的用戶(hù)通過(guò)鏈路管理器對(duì)遠(yuǎn)端藍(lán)牙設(shè)備及本地藍(lán)牙設(shè)備的鏈路情況進(jìn)行設(shè)置和控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(lán)牙傳輸協(xié)議，主要側(cè)重于數(shù)據(jù)和語(yǔ)音數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)通信在物理鏈路上的實(shí)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(zhǎng)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(wú)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(lán)牙技術(shù)框架中起著非常關(guān)鍵的作用，是所有用戶(hù)模型的基礎(chǔ)。在藍(lán)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(yuǎn)端設(shè)備所提供的服務(wù)與功能，向其他藍(lán)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(wèn)題。通過(guò)服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議可以查詢(xún)到設(shè)備信息、服務(wù)特征和服務(wù)類(lèi)型。用戶(hù)可以從鄰近的服務(wù)中選一個(gè)可用的，在兩個(gè)或多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備間建立起連接。

藍(lán)牙支持分組交換和電路交換技術(shù)，同時(shí)分別定義了兩種鏈路類(lèi)型，即面向無(wú)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(lèi)型，其中4種是用于控制分組。

三、藍(lán)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(lán)牙技術(shù)設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)鐘和跳頻序列被用來(lái)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(shí)鐘和跳頻序列同步的設(shè)備就是從設(shè)備。由于藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)既支持點(diǎn)到點(diǎn)也支持點(diǎn)到多點(diǎn)連接，根據(jù)需要可以建立多網(wǎng)，進(jìn)而可以將多網(wǎng)連接成為散射網(wǎng)的拓?fù)鋱D。

由于藍(lán)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(shí)現(xiàn)高校無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。典型的基于藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)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(xiàn)網(wǎng)絡(luò)到各功能服務(wù)器。用戶(hù)可以通過(guò)智能手機(jī)、筆記本電腦以及PDA等具有藍(lán)牙功能的數(shù)字終端設(shè)備，通過(guò)服務(wù)器的無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)節(jié)點(diǎn)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)相應(yīng)的服務(wù)器，無(wú)論何時(shí)何地，只要有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，即可訪(fǎng)問(wèn)到相應(yīng)信息。

總結(jié)

根據(jù)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入方式的不同，可以構(gòu)建不同的基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的解決方案，目前主要采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用和無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)等應(yīng)用方式。藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)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(lái)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不是對(duì)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的取締，而是對(duì)其進(jìn)行功能性的擴(kuò)充。雖然目前藍(lán)牙的一些技術(shù)細(xì)節(jié)、藍(lán)牙組建的融合性以及價(jià)格方面等存在問(wèn)題，但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，基于藍(lán)牙的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在高校中的應(yīng)用前景將更加廣闊。

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