藍牙拓撲結(jié)構(gòu)組網(wǎng)

藍牙拓撲結(jié)構(gòu)組網(wǎng)技術(shù)方案

深化教學改革、使教學具有更強的互動性是教育技術(shù)發(fā)展的重要目標之一，也是現(xiàn)代化技術(shù)應用于教育變革中價值的體現(xiàn)。一方面，在傳統(tǒng)的教學采用班級授課制等來進行學生劃分，學生的水平存在差異，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，造成了主觀上的學習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，學生無法獲得感性的、多元化的學習模式，并且教師與學生之間、學生與學生之間的交互性很差。所以應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習環(huán)境等新型教育模式應該被廣泛采納并接受。無線網(wǎng)絡教育與傳統(tǒng)的校園網(wǎng)絡相結(jié)合，向人們展示了一個嶄新的、廣闊的學習層面，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)絡的設備，就可隨時隨地進行學習與培訓。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)標準，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、醫(yī)學）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、學生數(shù)據(jù)終端與校園網(wǎng)絡之間的設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備與便攜式電子設備之間的、替代電纜連接的近程無線互聯(lián)通信的標準，其主要特點是工作穩(wěn)定、設備簡單、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)絡中各類語音及數(shù)據(jù)設備，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)各類設備之間的通信。具有藍牙功能的通信設備，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。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備中，安裝方便，不影響設備的外觀，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備，一旦找到設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雜度和成本；④藍牙技術(shù)為微微網(wǎng)提供1Mbit/s的標準速率；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，以便讓更多的藍牙設備被激活，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)標準的協(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用程序做到互相操作。遠端設備的應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)標準所特有的協(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。主要負責建立微網(wǎng)內(nèi)各個藍牙設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）。主要負責藍牙設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，主要負責完成設備鏈路質(zhì)量管理、設備功率管理、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。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。具有藍牙功能設備的用戶通過鏈路管理器對遠端藍牙設備及本地藍牙設備的鏈路情況進行設置和控制，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)議的二次復用，分組的重組和分段以及業(yè)務質(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）服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）。服務發(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。在藍牙設備網(wǎng)絡環(huán)境中，本地設備的發(fā)現(xiàn)和利用遠端設備所提供的服務與功能，向其他藍牙設備提供自身的服務，也是網(wǎng)絡資源共享的主要途徑，也是SDP需要解決的問題。通過服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議可以查詢到設備信息、服務特征和服務類型。用戶可以從鄰近的服務中選一個可用的，在兩個或多個藍牙設備間建立起連接。

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)絡拓撲結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代化高校中的應用

基于藍牙技術(shù)設計的現(xiàn)代化高校網(wǎng)絡，首先要解決的是網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的劃分，因此選擇一個合適的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)已成為設定網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。網(wǎng)內(nèi)的設備一般分為主設備與從設備，其中主設備的時鐘和跳頻序列被用來同步所有的其他設備，即從設備。執(zhí)行尋呼并建立連接的設備被默認為該網(wǎng)連接的主設備，網(wǎng)中與主設備的時鐘和跳頻序列同步的設備就是從設備。由于藍牙標準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)的拓撲圖。

由于藍牙網(wǎng)絡的易用性及高度聚合性，可根據(jù)不同的網(wǎng)絡拓撲圖實現(xiàn)高校無線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。典型的基于藍牙無線網(wǎng)絡是以Internet網(wǎng)絡管理中心為核心，由管理中心提供有線網(wǎng)絡到各功能服務器。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)字終端設備，通過服務器的無線訪問節(jié)點來訪問相應的服務器，無論何時何地，只要有無線網(wǎng)絡覆蓋，即可訪問到相應信息。

總結(jié)

根據(jù)藍牙無線網(wǎng)絡接入方式的不同，可以構(gòu)建不同的基于無線網(wǎng)絡的解決方案，目前主要采用點對點應用和無線接入點等應用方式。藍牙無線網(wǎng)絡在高校中的構(gòu)建是隨著電腦網(wǎng)絡技術(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)絡不是對有線網(wǎng)絡的取締，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)絡在高校中的應用前景將更加廣闊。

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