蓝牙技术的应用及其发展前景

1 前言 
    2000年年底公布的蓝牙技术规范1.1版中，提出了13个应用规范，内容涵盖了无绳电话（Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ）、3合1式电话（Ｉｎｔｅｒｃｏｍ）、无线耳机（Ｈｅａｄｓｅｔ）、拨号上网（Ｄｉａｌ－ｕｐ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）、传真（Ｆａｘ）、局域网接入（ＬＡＮ Ａｃｃｅｓｓ）、文件传输（Ｆｉｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）和数据同步（Ｄａｔａ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ）等应用。从2000年中期到2001年上半年，具有无线耳机、拨号上网、局域网接入、文件传输和同步等功能的蓝牙产品被陆续推出，虽然仅仅是局限于某些地区的限量销售，而且价格比较昂贵，但从中我们可以听出蓝牙ＳＩＧ已经开始加快推广蓝牙无线技术，尽快推向市场，使之商品化的坚定脚步声。同时，基于上述蓝牙产品的试验性应用也在无线技术相对发达的欧、美、日等国家相继展开，随着蓝牙芯片价格的不断下滑、性能不断完善、功能逐步增强，蓝牙无线技术低价格、低功耗和全球统一的特征日益突现，从而最终将实现蓝牙产品从“昔日王榭堂前燕”到“飞入寻常百姓家”的目标。 
2 蓝牙无线技术的应用 
    蓝牙无线技术本身是巨大的潜在市场驱动下的产物，其最初的设想是为移动终端用户和商务人士提供一项替代线缆（Ｃａｂｌｅ Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ）的技术，并能提供对等（Ｐｅｅｒ－ｔｏ－Ｐｅｅｒ）的基于临时组网（Ａｄ Ｈｏｃ Ｓｃａｔｔｅｒｎｅｔ） 的各种移动通信终端和便携式计算终端之间的无线连接。 
    蓝牙无线技术的应用大体上可以划分为替代线缆（Ｃａｂｌｅ Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ）、因特网桥（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｂｒｉｄｇｅ）和临时组网（Ａｄ Ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ）3个领域。 
    （1）替代线缆 
    1994年，Ｅｒｉｃｓｓｏｎ公司就将其作为替代设备之间线缆的一项短距离无线技术。与其他短距离无线技术不同，蓝牙从一开始就定位于结合语音和数据应用的基本传输技术。最简单的一种应用就是点对点（Ｐｏｉｎｔ ｔｏ Ｐｏｉｎｔ）的替代线缆，例如耳机和移动电话、笔记本电脑和移动电话、ＰＣ和ＰＤＡ（数据同步）、数码相机和ＰＤＡ以及蓝牙电子笔和移动电话之间的无线连接。 
    围绕替代线缆再复杂一点的应用，就是多个设备或外设在一个简单的“个人局域网”（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＰＡＮ）内建立通信连接，如在台式计算机、鼠标、键盘、打印机、ＰＤＡ和移动电话之间建立无线连接。为了支持这种应用，蓝牙还定义了“微网”（Ｐｉｃｏｎｅｔ）的概念，同一个ＰＡＮ内至多有8个数据设备（1个“主设备”（Ｍａｓｔｅｒ）和7个“从设备”（Ｓｌａｖｅ））共存。 
    （2）因特网桥 
    蓝牙标准还更进一步地定义了“网络接入点”（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ）的概念，它允许一台设备通过此网络接入点来访问网络资源，如访问ＬＡＮ、Ｉｎｔｒａｎｅｔ、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和基于ＬＡＮ的文件服务和打印设备。而且这种网络资源不仅仅可以提供数据业务服务，还可以提供无线的语音业务服务，从而可以实现蓝牙终端和无线耳机之间的移动语音通信。通过接入点和微型网的结合，可以极大地扩充网络基础设施，丰富网络资源，从而最终实现不同类型和功能的多种设备依托此种网络结构共享语音和数据业务服务。 
    建立这样一个安全和灵活的蓝牙网络需要以下3部分软件和硬件设施组成：一是蓝牙接入点（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ，ＢＡＰ），他们可以安装在提供蓝牙网络服务的公共、个人或商业性建筑物上，目前大多数接入点只能在ＬＡＮ和蓝牙设备之间提供数据业务服务，而少数高档次的系统可以提供无线语音连接；二是本地网络服务器（Ｌｏｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｅｒｖｅｒ），此设备是蓝牙网络的核心，它提供基本的共享式网络服务，如接入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ、Ｉｎｔｒａｎｅｔ和连接基于ＰＢＸ的语音系统等；三是网络管理软件（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｏｆｔｗａｒｅ），此软件也是网络的核心，集中式管理的形式能够提供诸如网络会员管理、业务浏览、本地业务服务、语音呼叫路由、漫游和记费等功能。蓝牙无线网络的结构如图1所示。 

    基于上述蓝牙网络的商业化应用已经浮出水面。在分布了多个蓝牙接入点的商店，顾客可以利用带有ＷＡＰ、蓝牙和Ｗｅｂ浏览功能的移动电话付款、结账和浏览店内提供的商品；在装有基于蓝牙的饭店客人服务系统的Ｈｏｌｉｄａｙ Ｉｎｎ中，客人使用Ｅｒｉｃｓｓｏｎ的Ｒ520ｍ具备蓝牙功能的移动电话就可以进行入住登记和结账服务，甚至可以用移动电话打开预定客房的房门。 
    在欧美国家，配备蓝牙等无线因特网接入服务的设施被称为“Ｈｏｔ Ｓｐｏｔ”，他们和日本等国都在积极探索开展Ｈｏｔ Ｓｐｏｔ业务的商业模式。 
    （3）临时组网 
    上述的“网络接入点”是基于网络基础设施（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ）的，即网络中存在固定的、有线连接的网关。蓝牙标准还定义了基于无网络基础设施（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ－ｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）的“散型网”（Ｓｃａｔｔｅｒｎｅｔ）的概念，意在建立完全对等（Ｐ2Ｐ）的Ａｄ Ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ。所谓的Ａｄ Ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ是一个临时组建的网络，其中没有固定的路由设备，网络中所有的节点都可以自由移动，并以任意方式动态连接（随时都有节点加入或离开），网络中的一些节点客串路由器来发现和维持与网络其他节点间的路由。Ａｄ Ｈｏｃ Ｎｅｔｗｏｒｋ应用于紧急搜索和救援行动中、会议和大会进行中及参加人员希望快速共享信息的场合。 蓝牙标准中微网采用主／从工作模式，若干个临时组建的微网可以建立连接构成散型网。由主设备的蓝牙地址（ＢＤ—ＡＤＤＲ）及本地时钟（ＣＬＫＮ）决定一个微网的信道跳频序列（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｈｏｐｐｉｎｇ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）及同步时钟（ＣＬＫ），微网内的所有从设备与此跳频序列保持同步。一个微网内的从设备可以同时作为其他微网的从设备，而一个微网的主设备在其他微网内只能作为从设备。在保证一定误码率及冲突限度的前提下，一个散型网可由至多10个微网构成，由此可见，在一定范围内可支持的蓝牙无线设备的密度相当高。 当前的蓝牙协议并不支持完全对等的通信，如果在临时组建的微网内充当主单元的设备突然离去，剩余的设备不会自发地组建起一个新的微网；同时，蓝牙协议也不支持Ａｄ Ｈｏｃ业务的分配和管理，蓝牙的业务发现协议（ＳＤＰ）为适应蓝牙通信的动态特性进行了优化，但ＳＤＰ集中于对蓝牙设备上可利用业务的发现，而没有定义如何访问这些业务的方法（包括发现和得到协议，访问方式，驱动和使用这些业务所需的代码），对访问业务的控制和选择等。尽管如此，蓝牙的ＳＤＰ可以与其他的业务发现协议共存，也可以通过蓝牙定义的其他协议来访问这些业务。 为部分解决上述问题，北欧一家产品工作平台开发商，蓝牙ＳＩＧ成员之一的Ｐｏｃｉｔ Ｌａｂ开发出了自发的短距离Ｐ2Ｐ业务平台——ＢｌｕｅＴａｌｋ，以及智能的无线对等网络——ＢｌｕｅＴａｌｋＮｅｔ。他们的工作平台在基于ＰＤＡ的游戏上得到了应用，并且获得了Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｃｏｎｇｒｅｓｓ 2001 的“最具创新产品奖”（Ｍｏｓｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｒｏｄｕｃｔ）。 
3 蓝牙无线技术的发展前景 
    2001年，对蓝牙工业来说是一个重要的转折点，蓝牙特殊兴趣小组公布了较为稳定的技术规范1.1版，许多开发商发布了他们的第一代蓝牙产品，而蓝牙最初的商业化应用也浮出水面，针对广大消费者的大范围市场推广即将被启动。 
    (1)蓝牙已不再是一项虚拟的技术，也不再停留在理论的标准规范上。 
    在ＣｅＢＩＴ 2001上，有470家公司展示了与蓝牙有关的产品，这些产品不再是概念性的设计，而是实实在在可以使用和购买的商品，有超过25家公司对其产品和应用进行了现场演示。 
    (2)一旦蓝牙芯片的性价比达到一定的水平，同时找到有利于市场推广的突破点及适当的商业运行模式，其普及的速度将如水库中积满的池水一样倾泻而出，汹涌而至。因为蓝牙技术的基本应用都是基于现在正在迅速普及的移动设备，例如手机、ＰＤＡ和笔记本电脑等。美国Ｃａｈｎｅｒｓ Ｉｎ－Ｓｔａｔ Ｇｒｏｕｐ发布的一项预测显示，到2003年，具备蓝牙功能的设备将超过2亿部，到2005年，这个数字将达到9.55亿部。 
    (3)蓝牙无线接入技术如主干网络的神经末梢将通信技术渗透到各行各业。蓝牙无线通信技术的出现之所以引起企业界如此广泛的关注，就是因为它为其他领域的技术发展注入了鲜活的生命力。例如，瑞典ＡＢＢ公司将蓝牙技术、网络技术及智能技术相结合应用在工业环境中。美国的Ｃｒｏｓｓｂｏｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 公司在2000年推出了ＣｒｏｓｓＮｅｔ，首次将无线传感器的数据通过蓝牙无线传输到因特网上作远距离的数据查询、检测、管理和控制等，他们还将此系统具体应用到了化学气体泄漏的监测中。 
    (4)除了与传统工业的结合，蓝牙无线技术还被称为“爆发性技术”（Ｄｉｓｒｕｐｔｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），即它能够激发各组织和团体去开拓新的商业模式，从而彻底改变他们的经济和竞争基础，甚至孕育出全新的产业领域。例如，ＩＴＳ （Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）是一种智能运输系统，致力于为汽车提供公共安全、私人无线应用以及商业性无线业务等全方位的服务。利用蓝牙无线技术在位置信息（Ｌｏｃａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）方面的应用，有可能产生一种Ｐ－Ｃｏｍｍｅｒｃｅ的全新商业模式，即汽车在行驶过程中，周围的地形、交通、商业、服务、收费或交易信息会被源源不断地提供给驾驶人员和乘客，彻底改变人们的消费方式。 
    (5)为适应市场的需求和技术的发展，蓝牙ＳＩＧ正在制定下一代的蓝牙标准。目前有12个工作组（Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ）、3个研究小组以及2个专家小组（Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）正在以蓝牙的正式标准“Ｖｅｒｓｉｏｎ 1.1”为基础开始工作。 
    蓝牙无线技术对我国的信息化建设来说，既是挑战也是机遇。我们衷心希望具有我国自主知识产权的蓝牙产品早日投入市场，也希望有更多的有识之士关注和支持我国蓝牙技术的成长与发展，也许在不久的将来，人们会惊奇地发现我们的工作与生活都在逐步变“蓝”。