• 1. 第6章 无线通信 6.1 蜂窝无线通信 6.2 码分多址CDMA 6.3 卫星通信 6.4 蓝牙技术 6.5 无线应用协议WAP
  • 2. 6.4 蓝牙技术 6.4.1 概述 蓝牙 的要求: 芯片体积要小 能耗要低 需提供和有线连接相媲美的安全性能 蓝牙区别于其它无线技术的一个典型特征是它能基于各设备各自的功能提供“联合使用模型”。
  • 3. 工作原理 蓝牙设备之间可互相探查,进行连接形成自组网 48位的设备地址BD_ADDR 发起连接的那个设备叫主单元,其余被连接的为从单元 从单元被暂时分配一个3位的活跃成员地址AM_ADDR 由一个主单元和一个或多个从单元组成的自组网称为微微网 ,一个微微网最多只可以有7个从单元 由多个这种微微网结合形成了散射网,如图6-15所示。
  • 4. 其中有一个从单元同时属于两个微微网,它可起一个桥的作用,将两个微微网连起来 通信时,单个单元的峰值传输速率可达到721kbits/s
  • 5. 6.4.2 协议栈体系结构 图6-16 蓝牙协议栈示意图
  • 6. 蓝牙无线层 :定义了工作在2.4GHz频段的蓝牙收发设备的一些要求及特征,管理收发比特流的过程 基带层 :实现链路的控制 ;还负责分时、分组、成桢、纠错以及流控制 蓝牙两种类型的链接:点对点的同步面向连接链路和点对多点的异步无连接链路 链路管理协议 :负责链路的建立与配置,管理链路的状态,维持各从单元之间的公平性,鉴权以及其它的一些管理功能 逻辑链路控制和适配协议 :向上层提供面向连接和无连接的数据服务 音频数据直接映射到了基带层 RFCOMM基于ETSI GSM 07.10标准的子集,提供串行端口的模拟 服务发现协议用来查询其它设备所能提供的服务
  • 7. 6.4.3 蓝牙网络通信过程 初始为睡眠状态,即待机模式 建立连接时,由一个设备发起连接,这个设备以后就成为微微网的主单元 如果主单元不知道其余设备的存在以及它们的地址,主单元需要先执行查询操作 其示意过程入图6-17
  • 8. Standby Inquiry 地址未知 Page 地址已知 ConnectedTransmit dataParkHoldSniff释放成员地址保 留 成 员 地 址待机进行连接活跃状态低能耗模式图6-17 连接状态转移图detach
  • 9. 例:假设在连接范围内共有四个设备A、B、C、D 过程: A发出查询信息,请求别的设备的设备地址及其时钟 C回复A一个FHS包(包括C的设备地址和时钟) A将自己的设备地址及时钟回复给C A再次发出查询信息 B和D同时回复 (冲突) B和D各自等待一段随机长度的时隙后再侦听信道 A再发查询信息 B回复A一个FHS包(包括B的设备地址和时钟) A将自己的设备地址及时钟回复给B A再发查询信息 D回复A一个FHS包(包括D的设备地址和时钟) A将自己的设备地址及时钟回复给D
  • 10. 以上为查询过程,A查询到B、C、D的地址和时钟,然后再建立连接: A用C的地址寻呼C C用自己的地址回复A A将自己的设备地址和时钟发送给C,A与C进行连接 A与B和D重复上述过程进行连接 ,连接完后,进入connected状态 通信时,主单元和从单元交替进行收和发 ,主单元根据从单元的数据流量来决定从单元何时收发 如果从单元暂时不需收发数据,它就切换入保持模式直到主单元下次发信息给它 数据传输完成后,可使用断连命令来结束连接,这样,从单元又回到待机模式
  • 11. 蓝牙设备的三种低能耗模式 嗅探模式 :从单元收发信息的周期变长,主单元只在指定的时隙才能向该从单元发送信息 保持模式:该模式下从单元只有内部时钟在运行 停靠模式:从单元不参与通信,但仍保持和跳频信道的同步。通过切换从单元的活跃状态和停靠状态,客观上可增加一个微微网的从单元数目 停靠模式能耗最低,保持模式次之,而嗅探模式的活跃程度最高,所以其能耗也最高
  • 12. 6.4.4 蓝牙技术的优缺点及展望 优点: 可以消除不同数字装置之间的界限 消除千头万绪的电缆线 可以在全世界范围内建立一个统一的标准,使得蓝牙设备在全世界通用 特点:“自组网” ,即连即用 采用了跳频技术,具有扩频通信的优点 缺点: 成本 太高 不支持漫游功能 ISM频段也给它带来一定麻烦
  • 13. 6.5 无线应用协议WAP 6.5.1 概述 WAP是数字移动电话、个人数字助理、便携计算机等与因特网进行通讯的开放性全球标准 WAP的目标:通过这种技术将Internet的大量信息及各种各样的业务引入到移动电话、PALM等无线终端之中
  • 14. WAP和WWW结构的比较: WWW体系机构提供了一个灵活且强有力的设计模式(如图6-18) ,WWW标准详细说明了建立一个通用的应用环境所必需的必要配置 :Request(URL)客户机Web 服务器Web 浏览器CGI Scripts etc.Content图6-18 WWW设计模型 Response(Content)
  • 15. 标准命名模型--WWW上所有的服务器及其内容都是通过互联网上标准的通用资源定位符(URL)来命名 内容分类――WWW上所有内容都有特定的类型 标准内容格式――所有的网络浏览器都支持一个标准内容格式集 标准协议――标准网络协议允许任何网络浏览器连接到任何网络服务器 WWW协议定义了三类服务器: 源数据服务器――用户访问的资源(或将要创建的资源)所在的服务器 代理服务器――这是一种中间程序,它既是服务器又是客户机 网关――为其他服务器担当媒介的中间服务器
  • 16. WAP设计模型(如图6-19) 客户机源数据服务器WAE User AgentCGI Scripts etc.Content图6-19 WAP设计模型Encoders And Decoders网关Encoded RequestEncoded ResponseRequestResponse(Content)
  • 17. WAP定义了一组标准组件,以使移动终端和网络服务器之间能进行通信。包括: 标准命名模型--利用URL来识别源数据服务器上的内容;利用URI来识别设备上的本地资源 内容分类 --允许WAP用户代理在这基础上进行正确处理 标准内容格式--基于WWW技术之上,包括标记语言、图象和脚本语言等 标准通信协议--WAP通信协议使得移动终端能和网络服务器进行通信
  • 18. WAP利用代理技术连接WWW和无线区域,WAP代理一般包含以下功能: 协议网关--将来自WAP协议栈(WSP、WTP、WTLS和WDP)的请求转换为WWW协议栈(HTTP和TCP/IP)的请求 内容编、解码器--内容编码器将WAP内容压缩编码,以减少它在无线网络上的数据流量 用户代理能力管理--用户代理能力描述了客户端的能力及个人偏好 高速缓存代理--缓存一些频繁访问的资源,加快无线网络端的访问速度
  • 19. WAP典型的组网模型 :Wireless NetworkInternetWTA ServerPush ProxySupporting ServersMaster Pull ProxyAPP ServerAPP ServerAPP ServerAPP ServerAPP ServerSecure Full ProxySecure Network图6-20 WAP网示例
  • 20. 6.5.2 协议栈结构 WAP协议栈体系结构为移动通信设备提供了一个可缩放和可扩展的应用开发环境,这是由于它采用了协议栈的分层设计完成(如图6-21)
  • 21. WAP协议栈的层: 载体:GSM、IS-136、CDMA、PHS、CDPD等 无线数据报协议WDP :WDP对WAP的上层协议提供一致服务,使得它们能透明地进行数据传输而意识不到下层载体的区别 无线传输层安全性WTLS :提供下列特性 数据完整性 保密性 鉴权 拒绝服务保护 无线事务协议WTP :在安全或非安全的数据包网络上有效地运行并提供以下特性 三种事务服务:不可靠单向请求;可靠单向请求;可靠双向请求/响应事务 可选的用户间可靠性 可选的带外数据的确认 PDU的合并以及延迟确认,以减少传送消息的数量 异步事务
  • 22. 无线会话协议WSP:包含适合浏览方面的应用程序的服务(WSP/B),WSP/B提供下列功能 压缩的空中编码中的HTTP/1.1的功能和语义 长久的会话状态 会话迁移时的会话挂起和恢复 对可靠和不可靠数据“推”(push)的功能 协议特性的协商 无线应用环境WAE :WAE包括一个微浏览器,微浏览器相关的功能有 无线标记语言WML WML脚本 无线电话应用 内容格式 其它服务和应用 :WAP协议栈的每一层协议不仅能被WAP使用,它们还能直接用来开发无线领域的应用程序
  • 23. 6.5.3 WML语言简介 通过例子程序,我们知道: 文档结构:WML文档是由Deck和Card构成的 ,标签用来表明这是一个WML的Deck。一个Deck是一个或多个Card的集合 一个XML声明和一个文件类型声明 文件头(Head):由标签标记开始 一个Deck可以包含多个Card ,可以包含以下可选的属性 : id属性用来指定Card的名字,可用来在Card间跳转 title属性用来作为书签的标记 newcontext属性,默认值为false,用来指示当跳转到本Card时,手机是不是要清除以前保留的信息 ordered属性,默认值是true,表明该Card里的内容是按固定的顺序显示,还是按用户的选择来显示 onXXX属性,用来捕捉事件
  • 24. 模板:为了节省资源,可以把每个Card中都要用到的任务设置在模板中,供当前Deck中所有Card使用,如果个别Card不需要该模板内容,可以覆盖掉它 注释:注释内容是方便制作者阅读源代码,不会被浏览器显示 注意:WML对大小写敏感
  • 25. 6.5.4 WAP的应用及其展望 WAP1.0失败了,主要原因有: 手机的屏幕很小,输入方式(电话键盘)不方便 ,电池也不能满足长时间开机上网的需求,同时必须通过WAP协议,把因特网上的信息简化 WAP使用WML,所以WAP缺乏应用程序、网站及其开发的功能还太少 上网速度太慢 ,GSM的数据传输速率只有9.6kb/s 使用费较高 问题的解决: 将来,WAP的用户代理不再是“瘦”客户了,它具有很强的计算与存储能力,并且,屏幕够大 ,输入也很方便 WAP2.0的标记语言为XHTML ,而XHTML继承了XML的语法,即将代替所有网站的HTML 移动通信由2G向3G过渡,网络连接的速度也将不再成为问题 按传输的字节流量收费,资费问题也能为用户所接受