篇名 : 作者 : 吳嘉榕 市立內湖高工 控制科 二年仁班 指導老師 : 林琮閔老師 翁桂松老師
壹 前言 藍芽是近代發展出來的無線傳輸, 現在的科技配備幾乎都有包含藍芽這項功能, 像手機 耳機 滑鼠 傳輸器 接收器 電腦等等, 藍芽的創造帶來我們無比的便利, 接下來我們來探討有關於藍芽的歷史, 藍芽未來發展, 藍芽的應用, 更重要的是藍芽是如何進行無線傳輸與藍芽的相關資訊還有藍芽的未來性 貳 正文 一 認識藍芽 1 藍芽歷史 藍牙技術最初由易利信創製 技術始於易利信公司的 1994 方案, 它是研究在行動電話和其他配件間進行低功耗 低成本無線通信連接的方法 發明者希望為設備間的通訊創造一組統一規則 ( 標準化協議 ), 以解決用戶間互不兼容的移動電子設備 1997 年前易利信公司此概念接觸了移動設備製造商, 討論其項目合作發展, 結果獲得支持 1998 年項目正式啟動 1999 年 5 月 20 日, 索尼易利信 IBM 英特爾 諾基亞及東芝等業界龍頭創立藍牙特別興趣組 (SIG,Special Interest Group), 制訂藍芽技術標準 藍牙藍牙 這名稱來自 10 世紀的丹麥國王哈拉爾德 (Harald Gormsson) 的外號 出身海盜家庭的哈拉爾德統一了北歐四分五裂的國家, 成為維京王國的國王 由於他喜歡吃藍莓, 牙齒常常被染成藍色, 而獲得 藍牙 的綽號的綽號 ( 註一 ), 當時藍莓因為顏色怪異的緣故被認為是不適合食用的東西, 因此這位愛嚐新的國王也成為創新與勇於嘗試的象徵 1998 年, 易利信公司希望無線通信技術能統一標準而取名 藍牙 2 藍芽由來 關於藍芽 (Bluetooth) 這個名字, 倒是有個有趣的起源 : 西元十世紀時, 挪威有個維京國王 Harald ( 哈拉德藍芽 ;Blatand 為丹麥文字, 相當英文的 bluetooth) II (940-981), 統一了丹麥 (Denmark and Norway), 成為維京人的英雄 Ericsson 將其新的無線電介面的 Project 命名為 藍牙 (Bluetooth), 大概是希望藉由 Bluetooth 統一介面規格, 成為一個世界標準, 而 藍牙 譯名變 藍芽 或許是為了看起來比較文雅吧! 藍芽組織也希望能在一個標準之下整合所有的無線電子短程通訊產品 1
3 藍芽標誌 圖 1 藍芽標誌 http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=file:bluetooth.svg&variant=zh-tw( 檢索日 期 4 藍芽規範 Bluetooth SIG 定義了許多 Profile Profile 目的是要確保 Bluetooth 設備間的互通性 (interoperability) 但 Bluetooth 產品無須實現所有的 Bluetooth 規範 Profile Bluetooth 規格 1.1 定義 13 個 Profiles 目前 WinCE6.0 提供的 Profile 有 DUN GATEWAY HS/HF AND Audio Gateway LAP PAN HID 無線電話規範 (CTP) 無線電話規範 (Cordless Telephony Profile), 藍牙無線電話之間溝通的規範 撥號網路規範 Baseband LMP L2CAP SDP RFCOMM 協定所需要的傳輸需求 傳真規範 傳真規範 (Fax Profile) 能傳輸傳真的資料 人機界面規範 人機界面規範 (Human Interface Device Profile) 可支援滑鼠 鍵盤功能 藍芽耳機規範 頭戴式通話器規範 (Headset Profile) 將聲音傳送到藍芽耳機設備 2
5 藍芽系統 藍芽技術則側重於是蜂巢式手機 無線電話與 PDA 之間的互作業性 大多數藍芽設備均可定期充電 藍芽採用 FHSS 並將 2.4GHz ISM 頻段劃分成 79 個 1MHz 的通道 藍芽設備以偽隨機碼方式在這 79 個通道間每秒鐘跳 1,600 次 所連接藍芽設備被分組到稱為微網的網路中 : 每一個微網均包含一個主設備及七個從設備 ( 註二 ) 每個微網的通道跳頻序列源於主設備的時脈 所有從設備均必須保持與此時脈同步 透過將數據封包頭中的每一位元發送三次, 可對所有數據封包頭執行前向糾錯 (FEC) 亦可將漢明碼用於某類數據封包數據載荷的前向糾錯 漢明碼雖會對每一個數據封包帶來 50% 的開銷, 但能糾正所有單個 15 位元碼字中所有一位元錯誤並檢測兩位元錯誤 6 藍芽通訊協定 藍芽通訊協定主要分為 Radio Baseband,Link Manager L2CAP HCI 及 Application Framework 等部分, 其中 Radio 主要負責頻率的合成及雜訊過濾, Baseband 主要處理訊息編碼, 碼錯誤重送及跳頻機制等工作, Link Manager 負責有關 Link 的建立 釋放, 甚至於保密等工作,L2CAP 主要負責不同通訊協定的多工處理 封包的切割及重組及服務品質等 HCI 則提供 Bluetooth 與 Host 間的介面控制, 為一種與硬體無關的標準控制命令 至於 Application Framework 部分, 則依據應用所需提供如 TCP/IP HID(Human Interface Device) 及 RFCOMM 等應用程式介面, 其中 RFCOMM 源自於 GSM TS0710, 為一種用來模擬序列埠的標準 ( 註三 ) 此外, 藍芽技術還規範了 SDP 通訊協定, 以得到附近其他藍芽裝置的服務等資訊 另一方面, 語音則直接架構在 Baseband 上 二 藍芽 1. 藍芽發展 藍芽是一種可應用在電腦 行動電話 及其他家電用品上的無線傳輸技術 藍芽的運作原理是在 2 45 GHz 的頻帶上傳輸, 除了數位資料外, 也可以傳送聲音 每個藍芽技術連接裝置都具有根據 IEEE 802 標準所制定的 48-bit 地址 ; 可以一對一或一對多來連接, 傳輸範圍最遠在 10 公尺 藍芽技術不但傳輸量大, 每秒鐘可達 1MB, 同時可以設定加密保護, 每分鐘變換頻率一千六百次, 因而很難截收, 也不受電磁波干擾 ( 註四 ) 1994 年間瑞典 Ericsson 有個專案 Project, 主要是發展一種低功率的無線電介面, 以取代原有行動電話與其週邊附件間繁雜的連線 1998 年 2 月由 Ericsson Nokia IBM Intel 及 Toshiba 等含蓋了通信 電子 電腦三大領域的五大廠商, 共同成立一個專門的研究小組 - 藍芽特益 / 共同 3
推廣團體, 共同發展此種低功率 短距離的無線電通信技術, 而將這種新的無線電通信技術命名為 藍芽 (Bluetooth) 技術 至 1999 年 6 月止 SIG 共有 751 個會員 其中包括了 Compaq Dell Motorola 3Com HP Lucent TI 及 Sumung 等世界性廠商, 成員們並同意制定一套免權利金的標準以降低 Bluetooth 技術成本並使之快速普及, 台灣也於 88/4/13 成立無線通訊聯盟積極參與 Bluetooth 相關產品開發計劃已有多家廠商加入包括宏碁 神通 英業達 廣達 仁寶 華碩 明碁 羅技 致伸 華邦 工研院電通所及資策會等 2. 藍芽應用 藍芽所帶來的不只是一個更快 更遠 更安全 更方便的網路傳輸方式 ; 更重要的, 藍芽是一種共通的標準, 無論是通訊 資訊 媒體等可攜式終端機, 都可以使用一種語言, 彼此自由溝通相互傳送寬頻訊息, 打破 3C 產品之間的溝通障礙 個人通訊將會因藍芽無線傳輸技術產生革命性的演進, 突破有線的限制跨入無線傳輸時代 目前藍芽的應用在小型辦公室 個人和家庭的應用方面, 目前還是以電腦 PDA 行動電話為主, 主要強調資料傳輸的便利性, 讓每個裝置間不需用纜線連接, 如 : 手機收發話器 無線視訊會議等 比較新奇的產品有 : 將藍芽麥克風和耳機做成戒指和耳環, 螢幕則嵌在手錶上, 互相以藍芽連接 另外 Anoto 公司推出藍芽筆, 可將手寫信件以無線傳送到身邊的電腦, 再以電子郵件發出, 但它需要專用紙張, 而且只能與易利信公司的傳輸器材一起使用 Ericsson 的手機用無線耳機去年底在美面問世 另一類產品則附加在電腦 手機 電子記事簿上, 以便無線傳送數據 藍芽技術可以讓手機 電腦 PDA 等產品與家中或公司的電話 電腦連線, 只要使用三合一的機種, 就能整合手機 電腦 PDA 和傳真機, 整合資料傳輸 列印, 適用於家中和辦公室 不過所有與之連接的設備都需加裝特定的傳輸晶片 3. 藍芽未來 藍芽技術勾勒出未來通信的遠景, 而藍芽的商品化, 也在近一兩年逐漸成形, 只要內嵌藍芽晶片的電子通訊設備, 都可互相傳送訊息, 這正是近年來資訊界所極力推展的 IA 所不可或缺的核心技術 藍芽技術利用無線傳輸的功能, 可以設計出藍芽無線耳機 可攜帶式手機錶, 及直接配帶在手指上的通訊器, 而這樣超炫的產品 這些產品不但可以無線傳輸, 更提供上網和收發 e-mail 功能, 相當人性化, 而且未來所有的電信產品, 包括家中的智慧型家電, 都可以透過藍芽技術, 做遠端傳送, 只要內建藍芽晶片, 就可以通通搞定, 而會場另一個眾所囑目的焦點, 就是第 2 5 代 GPRs 及第 3 代行動通訊產品, 包括 wap 上網 高畫質的影音傳送, 現在都能夠擁有 而在目前的階段, 包括藍芽在內的無線網路傳輸技術, 都面臨著或大或小的問 4
題 ; 就藍芽本身而言 : 第一, 小功率易被其他電器干擾, 尤其是藍芽和手機的相互影響 ; 第二, 各國政府對無線電頻寬的使用規定不盡相同, 造成無線通訊的困擾 ; 第三, 各將廠牌的藍芽規格尚未完全相容 短距離無線網路將由誰獨領風騷尚未可知, 但藍芽無疑是目前最有希望的一種技術, 至於它是否能掙脫種種羈絆脫穎而出, 就讓我們拭目以待了 三 藍芽產品 1 藍芽耳機 圖 2 藍芽耳機 http://sh1.obuy.tw/unan/item.asp?item_id=486046( 檢索日期 2 藍芽傳輸器 圖 3 藍芽傳輸器 http://buy.yahoo.com.tw/gdsale/gdsale.asp?gdid=412290&frp=y1s6( 檢索日期 5
3 藍芽接收器 圖 4 藍芽接收器 http://buy.yahoo.com.tw/gdsale/gdsale.asp?gdid=773184&act=gdsearch( 檢索日期 4 藍芽滑鼠 圖 5 藍芽滑鼠 http://sh2.obuy.tw/notebook/item.asp?item_id=1219212( 檢索日期 参 結論 現代的藍芽已經取代過去的有線傳輸也取代了紅外線傳輸系統, 現在不論傳送圖片歌曲都可以用手機的藍芽功能傳送或者藍芽耳機與手機連結就可以不用帶有線的耳機來聽音樂 滑鼠也是一樣不需要有線也可以使用, 藍芽的發展帶給現代人的便利快速, 未來藍芽的發展會應用在更多更廣的科技產品上帶給人類方便使用, 往後藍芽的技術會是一大重要不可忽視的科技敬啟期待藍芽的無限可能 6
肆 引註資料 註一 維基百科維基百科 http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%e8%97%8d%e8%8a%bd&variant=zhtw ( 檢索日期 註二 電子工程專輯 http://www.eettaiwan.com/art_8800364923_617723_an_2c7e05a9.htm ( 檢索日期 2009/3/29) 註三 資策會網路及通訊實驗室 http://www.iii.org.tw/ncl/document/bluetooth.html ( 檢索日期 2009/3/29) 註四 奇摩知識家奇摩知識家 http://tw.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=1205081609182 ( 檢索日期 註五 莊奕琪 ( 主編 ) 藍芽革命 : 顛覆未來生活的無線通訊技術 台北市 : 書泉出版社 註六 金純, 許光辰, 孫睿 ( 主編 ) 藍芽技術藍芽技術 台北市 : 五南出版社 7