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1、1基于蓝牙的手机广告发布系统姓名: XXX 学号: XXXXXX摘要：本文只要介绍了蓝牙无线通信技术和蓝牙设备之间通过 OBEX 协议实现信息交换（传输图片，视频等）的基本方法,并在 J2ME 平台上开发了一个简易的手机广告发布系统。关键字：蓝牙技术；蓝牙协议栈；J2ME；OBEX1. 引言蓝牙技术1是目前被认可的短距离无线通信技术，广泛应用于手机、电脑以及汽车免提系统。以蓝牙技术为依托，在室内或室外布置一系列称作蓝牙广播站的蓝牙设备，通过这些设备自动搜索覆盖范围内(目前多在 100m 以内)的蓝牙终端(手机、PDA、PC 等)，而后询问用户是否愿意接收一个广告文件(图片、视频、文本文档等等多
2、种多样的信息形式)，经过允许后方可向用户发送数据信息。与传统的平面或视频广告媒体相比，蓝牙媒体具有先进而强大的技术背景和功能承载。通过蓝牙，将信息直接送达用户手机中，商家与消费者之间形成互动，拉近两者的空间距离，缩短了营销手段与购买行为的时间周期。本文设计了一种内嵌蓝牙模块的手机之间的广告发布系统。2. 背景介绍2.1. 蓝牙技术蓝牙技术是由爱立信、诺基亚、东芝、Intel 和 IBM 于 1998 年 5 月联合推出的。这一技术推出后迅速得到了包括摩托罗拉、西门子、3com、TDK 等大公司在内的许多厂商的支持和采纳。到 2000 年 5 月，采用蓝牙技术的公司已经超过 1900 家，使得这
3、种技术成为有史以来发展最快的通信技术。蓝牙技术是一种低成本、短距离的无线接入技术，是实现语音和数据无线传输的开放性标准。蓝牙技术的目标是提供一种通用的无线接口标准，用无线链路代替传统网络中的电缆连接，在蓝牙设备间实现方便灵活、安全快捷的数据和语言传输。蓝牙技术采用调频扩谱(Frequency Hopping Spread Spectrum)技术，在 2.45GHzISM 频带上以 1600 hop/s 的2速率进行跳频，采用低功率时分复用方式发射，可在 10m 范围内进行无线通信，如果增加发射功率，其通信距离可达 100m。当发射频率带宽为 1MHz 时，其有效数据传输速度为721kbps。蓝
4、牙技术采用快跳频方式，短分组技术和向前技术和前向纠错(FEC)编码技术确保传输的可靠性。蓝牙技术既支持点对点的连接也支持点对多点的连接，若干个相互独立的蓝牙设备，以特定方式连成一个微微网，在一个微微网中一台设备可同时与七台从设备进行通信。根据现有规范，几个这样的微微网连接在一起可以建立一个结构非常灵活的分布式网络。不同的微微网采用的跳频序列有所不同，但在同一个微微网中，所有的设备都使用同一个跳频序列进行同步，且所有的蓝牙设备都是对等的，以同样的方式工作。当一个微微网建立时，只有一台设备是主设备，即提供同步时钟和跳频序列的设备，其他均为从设备。且在这个微微网存在期间，一直都保持这一状况。 2.2
5、. 蓝牙技术的近期和长远目标长期以来，现代通信技术致力于远距离的宽带通信网和全球漫游式的无线通信，企图把全世界的每一个角落都纳入有线或无线的网络之中，但是近距离的数字通信却一直被忽略，直到上世纪末才提上了议事日程。蓝牙技术所要解决的问题是在 10m 范围内实现各种电子产品信息的无线传输，消除它们之间纵横交错的连接电缆。为此，它必须达到如下一些技术要求：完好的替代功能：蓝牙技术所用的无线通道必须要像有线电缆一样准确无误地发送或接收数据，而无线通道上信息的传播环境比有线通道受到的干扰多得多、传送环境复杂得多。信息安全功能：电波在空间传播时会出现散射现象，于是无线信道传送的保密程度将远低于有线信道，
6、蓝牙信息的安全问题不能忽视。承载能力：同时连接多个设备，要有足够的传输速率，支持不同类型（如声音和数据）的信息发送或接收。超低功率：设备可用电池供电。致密性高：蓝牙芯片内部结构复杂但体积小。全球通用：使用户能在世界各地方便使用。蓝牙网络功能：蓝牙技术把计算机、家电、通信等领域中的电子产品使用无线方式连接，自然而然形成一个以使用者个人为中心的网络，称为个人区域网。 这个网络的性质有两条，就是可移动性和自动接入性。所谓 “可移动性” 是指能随时随地联网或下网，进、3入网的终端不受限制。所谓“自动接入”是指蓝牙设备所具备的入网方式不受接入点或服务器的制约，在一定的空间范围内和接入数量有规定的情况下，
7、自动建立与其它蓝牙设备之间的联系。联系过程是自动完成的，不需要人为干预。蓝牙技术的实现有赖于硬件电路和软件程序的双重支撑。硬件电路是一种 1cm 见方的嵌入式微功率芯片，如此小的体积、功率便于它嵌入到普通电子产品中；控制软件的职责是搜索并联系其它也嵌入有蓝牙芯片的电子产品，联系过程是一场信息交换的过程。通过发送、接收无线电波实现信息交换，发送功率越大，传播的距离就越远。但它们并不成正比，通常 100mw 的发射功率可传输 100m。而 1mw 的发射功率应传输 10m 左右，不能按比例减到只有 1m。传播距离与一般家居面积相差无几。为了实用方便起见，对蓝牙芯片的基本要求有：1) 在 10m 范
8、围内实现一点对多点的通信，一个蓝牙芯片最多时可同时与 7 个相同芯片实现无线通信；2) 蓝牙数据传输速率有效值应达到每条信道 721 位/秒，是普通电话线的 13 倍左右，最高 1M 位/秒。3) 使用频段 2.42.4835GHZ，这一频段属工业和医疗的自由频段，无需申请无线电波使用许可证，方便在全世界推广使用；4) 要求成本低廉，价格与所取代的电缆线基本持平，例如批量生产的蓝牙芯片产品，成本尽量控制在 5 美元左右。近期蓝牙的主要目标是取代各种电缆连接，通过统一标准的无线链路网将数字设备连成一个密不可分的整体，方便灵活、低成本、低功耗，像移动通信那样传输语音，像因特网那样传输信息。长远蓝牙
9、的主要目标是占领家用和商用的近距离数据传输市场。2.3. 蓝牙协议栈体系结构 蓝牙技术规范是由蓝牙特别兴趣小组(SIG)制定的，其可分为核心(Core)和协议子集(Profile)两部分。核心部分规定了射频、基带、连接管理、服务发现、传输层以及不同通信协议之间的协调工作等部分。协议子集部分规定了不同蓝牙应用所需的协议和进程。蓝牙规范的协议采用分层结构。分别完成数据流过滤和传输、跳频、数据帧传输、连接建立和释放、链路控制、数据拆装、服务质量、协议复用和分用等功能。设计协议的主要原则是尽可能利用现有的各种高层协议，保证现有协议与蓝牙技术的兼容性以及各种应用之间的互通性，充分利用兼容蓝牙技术规范的软
10、硬件系统。但是值得4注意的是，所有高层协议都要使用蓝牙技术规范中的数据链路层和物理层。蓝牙协议栈中的协议根据其用途的不同可分为四层：核心协议层：Baseband、LMP、L2CAP、SDP;电缆替代协议层：RFCOMM;电话控制协议层：TCS BIN、AT 命令集：可采用的其他协议层：PPP、TCP/IP、OBEX、WAP、vCard、vCal、WAE。其中电缆替代协议层、电话控制协议层和可采用的其它协议层可归为应用专用(Application specific)协议。在蓝牙协议栈中，应用专业协议可以加在 RFCOMM 之上，也可以直接加在 L2CAP 之上。除了上面的协议层外，在蓝牙协议栈中
11、，还定义一个主机控制接口(HCI)和音频接口。HCI 提供到基带控制器、链路管理器、访问硬件状态和控制寄存器的命令接口。它介于软硬件之间，一般以固件的形式出现。上层协议提供调用 LMP 中的命令，获取所需的信息。HCI 位于 L2CAP 的下层，但 HCI 也可以位于 L2CAP 的上层。Audio 与基带直接相连，可以在一个或多个蓝牙设备之间传递数据。2.3.1. 核心协议图 1 L2CAP 功能和作用示意图1) 基带协议基带和链路管理协议确保在微微网中的蓝牙设备间建立物理射频链接。蓝牙的射频系统可提供两种物理链接方式：同步面向连接 (SCO)和异步无连接 (ACL)，而且在同一射频上可实现
12、多路数据传输。可使用各种用户模式在蓝牙设备间传语音，面向连接的语音分组只需经过基带传输。而不到达 L2CAP 层。语音模式在蓝牙系统中相对简单，只需开通语音连接，就可传送语音。 52) 链路管理协议 (LMP) LMP 负责在蓝牙设备间实现链路连接和控制。通过链接的建立、交换、检测以及加密、协商基带数据包的大小等手段确保链路的安全。此外，LMP 还控制着蓝牙射频设备的电源模式和工作周期，以及微微网中蓝牙设备间的连接状态 。 3) 逻辑链路控制和应用协议 (L2CAP) L2CAP 在基带协议之上，处在数据链路层，可为上层协议提供面向链接和无链接的数据服务它与 LMP 平行工作，当数据不经过 L
13、MP 时。 L2CAP 可为上层提供服务。L2CAP 允许上层协义传送和接收长度为 64kb 的 L2CAP 数据包，并支持多路复用技术、包的分割与重组技术以及群提取技术。 L2CAP 和 LMP 共同实现 OSI 的数据链路层的功能。L2CAP 的功能和作用可用图 1来说明。用户和服务器分别表示了请求服务的发起者和接受者。应用级的用户必须既能发起请求又能接受请求，两个垂直层之间的接口利用低层的前缀来向高层提供服务，如 L2CA，两个同层之间的接口利用协议的前缀来提供服务,如 L2CAP。 4) 服务发现协议(SDP) SDP 是蓝牙协议栈中至关重要的部分，它是所有用户模式的基础。SDP 可根
14、据用户的需求发现相应的服务及提供这些服务的设备，同时可给出服务和设备的列表。SDP支持三种查询方式：按服务类型查询、按服务属性查询和服务浏览。2.3.2. 电缆替代协议（RFCOMM）RFCOMM 是一种简单传输协议，位于 L2CAP 层之上，它在蓝牙基带协议上仿真 RS-232 的控制和数据信号，为使用串行线传输机制的上层应用协议（如 OBEX 协议）提供支持。RFCOMM 可在两个蓝牙设备间同时支持 60 路链接。该协议是由 SIG 在 GSM TS07.10 规范基础上开发而成的。2.3.3. 电话控制协议1) 二进制电话控制协议 TCS BINSIG 在 ITU-T Q.931 的基础
15、上开发了一组面向比特流的协议 TCS BIN（Telephony Control protocol Specification Binary）。该协议定义了在蓝牙设备间建立语音和数据时传输所需的呼叫控制信号。TCS 的主要功能有呼叫控制（Call Control）、设备群管理（Group Management）等。2) AT 命令集 AT-CommandsAT-Commands 是一套可在多用户模式下用于控制移动电话和调制解调的命令。6它是由 SIG 根据 ITU-TV.250 建立和 GSM TS07.70 定义而来的。2.3.4. 可采用的其它协议1) 点对点协议 PPP PPP 是由 I
16、ETF 规定的点对点协议(Point-to-Point Protocol)。在蓝牙技术中，PPP 运行于 RFCOMM 之上，用于实现点到点的连接。2) TCP/IP 协议TCP/IP 由 IETF 制定，作为现在应用最广的协议族，TCP/IP 协议栈被广泛地应用于因特网通信中。在蓝牙设备中使用这些协议是为了和与因特网相连接的设备进行通信。3) 无线应用协议（WAP）WAP 是由 WAP 论坛制定的一种工作在各种广域无线网上的无线协议规范，其目的是将因特网和电话业务引入数字蜂窝电话和其它无线终端上。选用 WAP，可以充分利用为无线应用环境（WAE）开发的高层应用软件2。2.4. J2MEJ2ME 作为 Java 技术的一个组成部分，它与 J2SE,J2EE 并称，根据 Sun 的定义：J2ME是一种高度优化的 Java 运行环境，主要针对消费类电子设备的，例如：蜂窝电话和可视电话、数字机顶盒、汽车导航系统等。J2ME 技术在 1999 年的 JavaOneDevelopConfer
