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1、一种新的网络教育支持技术蓝牙技术*王凤蕊 *徐梅林 *华东师范大学 Tel：02152511373 021-62232060 Fax：021-52810918 E-mail： ZSL现代信息技术的迅猛发展极大地推动了教育革新的步伐，蓝牙技术以其同步传输语音和数据、设备之间组网快捷、可去掉有线连接等优越性而成为实现多媒体网络化教室的理想技术。本文在分析了当前多媒体网络教学中存在的问题的基础上，探讨了什么是蓝牙技术及其在构建多媒体无线教学环境中的应用可能。关键词：蓝牙技术 蓝牙无线教学网 蓝牙教室1 引言现代信息技术的迅猛发展，为教育革新提供了前所未有的推动力和技术条件。无线通信领域中新近出现的蓝
2、牙技术微小网可以同步传输语音和数据，使网络传播在声音、图像、文字等各个方面的技术要求得到满足，蓝牙技术是实现多媒体无线网络教学的理想技术。2 多媒体网络教学中存在的问题2.1 网络教学受空间限制的问题还比较突出网络教学向人们展示了一个崭新的、广阔的学习世界，为任何愿意获取知识的人们提供了学习的权利和机会。它突破了传统学校教学方式的时空束缚，只要有一台电脑和接入网络的设备，随时都可以进行学习或参与培训。但是网络教学对“线”的依赖性较强， 缺乏移动性，学生只能在多媒体网络教室或者是家庭的多媒体电脑上才能进行学习，即使是手提电脑也同样要受到网络接入点的限制，并且在接入网络时（比如 Modem 拨号上
3、网还需要一段连接时间）有一定的时间间隔，不能方便地即时上网学习。2.2 多媒体网络教室灵活性较差现在多媒体教室的多媒体设备、接线板、以及各种计算机的外围设备之间的连接和通信几乎都是通过有线连接来实现的。这就使得整个多媒体网络教室和设备的可移动性减弱，特别是当多媒体教室的设备增多时，设备之间的布线会变得很复杂。2.3 网络多媒体教室中的师生互动性有待提高深化教学互动性是教育技术追求的重要目标之一，也是决定现代信息技术在教育革新中价值大小的重要因素。现在的多媒体网络教室所提供的学习环境还不能使学生在真实的或者虚拟的情境中与同学、教师之间进行交流、探讨各种问题。教师在多媒体网络教室中上课时，基本上是
4、固定在教师机附近的，不能自由地走近学生，并与学生进行“亲近的、亲密的” “一对一”或“一对多”的互动学习。3 蓝牙技术简述3.1 什么是蓝牙技术蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范技术，它是以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备的通信环境建立一个特别连接的短程无线电技术，该技术的目标是要建立通用的无线电空中接口（Radio-air-interface）及其控制软件的公开标准，使通信和电脑进一步结合，使不同厂家生产的便携式设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内具有互用、互操作的性能（Interoperability） 。蓝牙技术工作在全球通用的 2.4GHz
5、 ISM（即工业、科学、医学）频段。蓝牙技术的数据速率为1Mb/s。跳频技术是把频带分成若干个跳频信道（Hop channel） ，在连接中，无线电收发器按一定的码序列（伪随机码）不断地从一个信道跳跃到另一个通信信道，蓝牙系统内的收发双方是按这个规律进行通信地，而其他无线电设备不可能按同样的规律进行工作。所以蓝牙技术可以从很大程度上抑止无线电电磁干扰。蓝牙技术所采用的扩频技术，可使整个蓝牙频段内的噪声影响变得最低。与其他工作在相同频段地系统相比，蓝牙调频更快，蓝牙设备与其他无线通信设备相比是低功耗的， 蓝牙技术的无线电收发器的链接距离可达 10 米，若使用高增益天线即可以将有效通信范围扩展到
6、100 米。蓝牙技术的通信方式不受直线范围的限制，甚至设备不在同一个房间内也能相互链接，并且可以链接多个设备，活动设备最多可达 7 个，在线设备可达 200 个，这样就可以方便地把用户身边地设备都链接起来，形成一个服务于个体的“个人微型网” （Personal area net） 。此外，蓝牙技术可以延伸到那些完全不同的新设备和新应用领域之中。例如：把蓝牙技术引入到移动电话和膝上型电脑之中，就可以去掉移动电话与膝上型电脑之间地令人讨厌的连接电缆，而通过无线技术即可使其建立通信。打印机、PDA、桌上型电脑、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其他地数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分。除此之外，蓝牙无
7、线技术还为已存在的数字网络和外设提供通用接口，以组建一个远离固定网络的个人特别连接设备群。3.2 蓝牙技术的构成蓝牙技术系统一般由天线单元、链路控制（固件）单元、链路管理（软件）单元和蓝牙软件（协议栈）单元四个功能单元组成，如图 1 所示。 图 1（1）天线单元蓝牙技术的天线部分体积十分小巧、重量轻，属于微带天线。蓝牙空中接口建立在 0dbm（1mW ）的基础上，最大可达 20dbm（100mW） ，遵循 FCC（美国联邦通信委员会）有关电平为 0dbm 的 ISM 频段地标准。（2）链路控制（硬件）单元目前蓝牙产品的链路控制硬件单元包括 3 个集成器件：连接控制器、基带处理器以及射频传输/接
8、收器，此外还使用了 35 个单独调谐元件。基带链路控制器负责处理基带协议和其他一些低层常规协议。蓝牙基带协议是电路交换与分组交换的结合，采用时分双工实现全双工传输。（3）链路管理（软件）单元链路管理（LM）软件模块携带了链路的数据设置、鉴权、链路硬件配置和其他一些协议。LM 能够发现其他远端 LM 并通过 LMP（链路管理协议）与之通信。（4）件（协议栈）单元 蓝牙技术的规范接口可以直接集成到笔记本电脑或者通过 PC 卡或 USB 接口连接，或者直接集成到蜂窝电话中或通过附加设备连接。蓝牙技术系统中的软件（协议栈）是一个独立的操作系统，不与任何操作系统捆绑，它符合已经制定好的蓝牙规范，适用于集
9、中不同商用操作系统（Windows ，unix ，Pocket 2.4GHZ蓝牙天线设备蓝牙链路控制器蓝牙链路管理接口主终端高层协议单元Pc 等）的蓝牙技术规范正在完善中。微软计划在明年为 Windwos XP 操作系统加入两种技术支持：USB 2.0 和蓝牙技术。3.3 蓝牙技术的特点（1）将设备经由无线互联组成小型 PAN，并可为其提供接入数据网的功能，能够实现与 Internet互联。（2）工作于 2.4GHZ 的 ISN 频段，无需申请频率许可证。（3）采用 1600hop/s 的快速调频技术，提供了一定程度的物理层安全保证。（4）采用正向纠错编码（FEC）技术，降低了误码率，保证通信
10、质量。（5）采用 FM 调制方式，设备简单。（6）支持点到多点的通信，具有自动查询设备及服务类型的功能。（7）协议体系完备，充分支持现有高层协议，具有多种工作模式等等。4 蓝牙技术可以作为一种新的网络教育支持技术多媒体教学是随着电脑网络技术和多媒体技术的发展而产生的一种新型教育模式。作者认为，蓝牙技术可以同步传输语音和数据，是实现多媒体网络化网络教室的理想技术，是一种新的网络教育支持技术。它克服了无线局域网的非同步化语音的问题，使网络传播在声音、图像、文字等各个方面的技术要求得到满足；对教育的无纸化发展也是一个促进；它能提高效率、省时、省力，可以把学生从厚重的书包和笔记当中解放出来，同时得到最
11、生动、形象的教学内容的传达。4.1 蓝牙无线教学网应用构想在传统校园网上增加适当的无线接入点，使得某一节点设备尤其是便携设备能够不用电缆连接也能接入校园网络，这样就形成了无线校园教学网。如果以上无线接入采用基于蓝牙技术的网络产品，我们相应称之为蓝牙无线教学网。蓝牙无线教学网在校园网的基础上增加了网络教学的“空间”可移动性。需要说明的是，无线连接部分是基于有线网络主框架的适当扩充，而不是取代；考虑到不同的应用环境，如距离、带宽等因素，无线连接部分也可能是不同技术标准（如 802.11b）并存。蓝牙无线教学网络可包括如下多种的具体应用方式：（1）点对点对等应用方式：其中一台笔记本电脑可以与有线校园
12、网互联；（2）集线器应用方式：该应用方式的主要设备是蓝牙无线局域网接入点 BLAP。BLAP 是局域网内外之间的接口，其一端通过网口（RJ45）与局域网相连，另外一端通过蓝牙与局域网外的其他蓝牙设备相连，从而实现这些蓝牙设备与局域网之间资源的共享；（3）无线接入点应用方式：无线接入点与有线校园网互联；（4）无线网蜂窝漫游应用方式：蓝牙无线局域网与蓝牙无线局域网之间的无线互联等等。学习者只要在无线校园网的覆盖区之内，就可以通过任何的无线设备（如手机、带有蓝牙无线网卡的手提电脑、各种蓝牙 PDA 设备等）实现无线上网学习，完成与老师同学讨论问题、收发信件、交作业等学习过程，从而将校园网的时间和空间
13、性得到拓展。但是，由于蓝牙技术本身的限制，它的可移动距离目前还受到很大的限制。随着技术的发展，我们相信它的发展潜力一定会是很大的。4.2 构建蓝牙教室蓝牙教室就是利用蓝牙技术将各种媒体信息工具武装起来的教室。它的最大特点是：（1）灵活性：即无线连接、即聚即散、学生可以在有蓝牙接入点的任何地方学习规定的或自己喜欢的课程。（2）互动性：学生与学生、教师与学生之间可以利用蓝牙耳机和蓝牙 PDA 实现一对一，以及一对多的互动性教学。（3）教室的装备维护和更新方便：设备之间再也看不到各种密密麻麻的连线，只要是安装了蓝牙无线网卡，设备之间就可以直接通信联络。设备的移动和添加也变的更方便。蓝牙教室具有便于移
14、动、可以任意组合、灵活方便的特点。利用这些特点，我们可以将不同规模、不同方式的教学活动统筹组织，为教师组织教学提供更大的自由，从而大大提高教育质量和教育资源的利用效率。尤其是在小班化教学得到广泛开展的今天，老师利用蓝牙教室将会更方便地组织教学活动以及小组之间的交流活动。在蓝牙教室环境中，面向全体学习者的教学将以生动形象的知识多元表征方式进行。教育工作者可以利用这种技术有效地创设真实的、模拟真实的或者虚拟的情境和问题，鼓励或支持学习者的独立或合作探索学习，实现真实世界与数字化虚拟世界高度融合，从而使得学习活动既立足于课堂，但又走出课堂。4.3 构建家庭个人微型学习网在知识经济条件下，人们知识更新
15、不断加快，每一个人都要不断地及时充电才能适应竞争日趋激烈的信息社会。终身教育正已被提上日程，随着互连网和多媒体信息工具的不断普及发展，人们可以在家通过互连网和各种多媒体信息工具实时地接受教育。而利用蓝牙技术就可以为我们方便地搭建一个实时、快速、交互性教强的多媒体学习空间，并且可以省略各种设备之间讨厌的连线。因为蓝牙技术的无线电收发器的链接距离可从 10 米到 100 米的范围，信息传递不受直线范围限制，不受围墙或设备的阻挡隔绝，可以链接多个固定或移动设备，蓝牙技术可以把用户身边的设备都链接起来，构成一个“个人微型网” ，并实现与 Internet 互联。利用蓝牙技术，可使各设备进行宽松的连接。
16、不管这些设备在那里，只要通过蓝牙技术的接入控制，一定可以被构建成为用户个体学习和娱乐的优良微型环境。学习者通过个人家庭微型学习网就可以在互连网上多途径、广范围进行学习；学习者与教学资源、教师与学生之间交互过程中的信息表征方式亦将日趋丰富，从而使交互性得到很好的提高。可以预见，这种个人家庭微型学习网是进行终身学习的理想环境。5 结论可以说，蓝牙技术正在为我们建设多媒体无线教学环境提供着有效的技术支持，并正在为进一步改善教育设施提供灵活方便的手段。当然每一种技术都有其自身的优势和不足，蓝牙技术也一样，如蓝牙芯片价格偏高、蓝牙模块难生产、全面测试难度大等等。但是我们相信随着技术的改进和完善，蓝牙技术定将会引起多媒体无线网络教学环境的又一次变革。参考文献1 Nathan J.Muller 著.周正等译 . 蓝牙揭密.人民邮电出版社 .2 王胜友. 再识蓝牙技术. 现代通讯. 2001. 2 .3 卜文. 蓝牙技术与家域网. 现代通讯. 2001.
