2.3 藍(lán)牙組網(wǎng)與藍(lán)牙路由機(jī)制

2.3.1 藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

藍(lán)牙支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信。藍(lán)牙最基本的網(wǎng)絡(luò)組成是微微網(wǎng)，而微微網(wǎng)實(shí)際上是一種個(gè)人區(qū)域網(wǎng)。這是一種以個(gè)人區(qū)域（即辦公室區(qū)域）為應(yīng)用環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這里要指出的是，微微網(wǎng)并不能夠代替局域網(wǎng)，它只是用來(lái)代替或簡(jiǎn)化個(gè)人區(qū)域的電纜連接的。

微微網(wǎng)由主設(shè)備單元和從設(shè)備單元兩種設(shè)備單元構(gòu)成。主設(shè)備單元負(fù)責(zé)提供時(shí)鐘同步信號(hào)和調(diào)頻序列。而從設(shè)備單元一般是受控同步的設(shè)備單元，并接受主設(shè)備單元的控制。在同一微微網(wǎng)中，所有設(shè)備單元均采用同一調(diào)頻序列。一個(gè)微微網(wǎng)中，一般只有一個(gè)主設(shè)備單元，而從設(shè)備單元目前最多可以有7個(gè)。

當(dāng)主設(shè)備單元為一個(gè)，從設(shè)備單元也是一個(gè)的時(shí)候，這種操作方式是單一從方式。當(dāng)主設(shè)備單元是一個(gè)，從設(shè)備單元是多個(gè)的時(shí)候，這種操作方式是多從方式。例如，辦公室的PC可以是一個(gè)主設(shè)備單元，而無(wú)線鍵盤(pán)、無(wú)線鼠標(biāo)和無(wú)線打印機(jī)可以充當(dāng)從設(shè)備單元的角色。

不同的微微網(wǎng)之間可以互相連接。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)指出，幾個(gè)相互獨(dú)立并不同步的、以特定方式連接起來(lái)的微微網(wǎng)構(gòu)成了散射網(wǎng)絡(luò)，又稱作微微互聯(lián)網(wǎng)。相鄰或相近的不同的微微網(wǎng)采用不同的調(diào)頻序列以避免干擾。一個(gè)微微網(wǎng)中的主設(shè)備單元同時(shí)也可以作為另一個(gè)微微網(wǎng)中的從設(shè)備單元，我們把這種設(shè)備單元叫做復(fù)合設(shè)備單元。對(duì)于多個(gè)微微網(wǎng)絡(luò)，在10個(gè)滿負(fù)荷、獨(dú)立的微微網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，全雙工速率不會(huì)超過(guò)6Mbps。這是因?yàn)橄到y(tǒng)需要同步，同步信號(hào)占一定的開(kāi)銷，使數(shù)據(jù)傳輸量降低10%，故而使數(shù)據(jù)速率有所降低。

2.3.2 藍(lán)牙路由機(jī)制

目前，藍(lán)牙技術(shù)仍不完善。如藍(lán)牙的傳輸距離短，要突破目前10m的限制，使通話范圍在整個(gè)大樓、甚至整個(gè)系統(tǒng)還比較困難，且不支持漫游功能。它可以在微微網(wǎng)或散射網(wǎng)絡(luò)之間切換，但是每次切換都必須斷開(kāi)與當(dāng)前APN的連接。這對(duì)于某些應(yīng)用是可以忍受的，然而對(duì)于手提通話、數(shù)據(jù)同步傳輸和信息提取等要求自始至終保持穩(wěn)定的數(shù)據(jù)連接的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這樣的切換將使傳輸中斷，是不能允許的。要解決這一問(wèn)題，當(dāng)務(wù)之急是將移動(dòng)IP技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)有效地結(jié)合在一起。

為加快藍(lán)牙技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程，對(duì)藍(lán)牙技術(shù)及其協(xié)議的研究與完善十分重要。本章就是針對(duì)藍(lán)牙規(guī)范的，并在此基礎(chǔ)上提出一種全新的藍(lán)牙路由機(jī)制。該機(jī)制中信息交換中心與固定藍(lán)牙主設(shè)備之間通過(guò)有線電纜連接，二者之間的通信不通過(guò)藍(lán)牙跳頻技術(shù)，移動(dòng)終端與FM之間進(jìn)行正常的藍(lán)牙通信。這樣可使不同MSC的移動(dòng)終端MT之間進(jìn)行路由、切換，可使藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)突破10m的限制，從而覆蓋整個(gè)樓層，甚至整個(gè)大樓。

藍(lán)牙路由機(jī)制包括3個(gè)主要的功能模塊，如圖2.7所示。

1）信息交換中心（MSC）

負(fù)責(zé)跟蹤系統(tǒng)內(nèi)各藍(lán)牙設(shè)備的漫游，并在數(shù)據(jù)包路由過(guò)程中充當(dāng)中繼器，它通過(guò)光纜或雙絞線直接與固定藍(lán)牙主設(shè)備（FM）連接。

2）固定藍(lán)牙主設(shè)備（FM）

位置間隔是固定的，在信息交換中心與其他藍(lán)牙設(shè)備，如移動(dòng)終端（MT）之間提供接口。

3）移動(dòng)終端（MT）

移動(dòng)終端是普通的藍(lán)牙設(shè)備，與其他普通的藍(lán)牙設(shè)備或更大的藍(lán)牙系統(tǒng)之間進(jìn)行通信。移動(dòng)終端MT是固定藍(lán)牙主設(shè)備FM的從設(shè)備，固定藍(lán)牙主設(shè)備FM是信息交換中心MSC的從設(shè)備。在移動(dòng)終端MT與固定藍(lán)牙主設(shè)備FM之間進(jìn)行連接建立的過(guò)程中，F(xiàn)M是主設(shè)備，當(dāng)連接建立完成后，MT與FM之間要進(jìn)行主從轉(zhuǎn)換。

在該藍(lán)牙路由機(jī)制中，鏈路管理協(xié)議（LMP）被用來(lái)傳輸路由協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）；此外，在固定藍(lán)牙主設(shè)備FM與信息交換中心MSC鏈路之間使用了一種修改的藍(lán)牙基帶連接，且不使用藍(lán)牙跳頻技術(shù)。

1.信息交換中心（MSC）

信息交換中心是整個(gè)藍(lán)牙路由機(jī)制的核心部分。沒(méi)有信息交換中心，一個(gè)區(qū)域的藍(lán)牙設(shè)備就不能夠與10m外的其他藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行通信。MSC應(yīng)放置在相對(duì)于各固定藍(lán)牙主設(shè)備FM的中心位置，如建筑物的中心位置或Internet的接口處。MSC通過(guò)光纜或雙絞線直接與固定藍(lán)牙主設(shè)備FM進(jìn)行連接，所以理論上MSC與FM之間沒(méi)有距離的約束。但MSC不直接與藍(lán)牙移動(dòng)終端MT進(jìn)行連接通信，而是通過(guò)FM來(lái)與MT進(jìn)行連接通信。

信息交換中心MSC有3個(gè)主要的功能：通過(guò)路由表，跟蹤和定位本系統(tǒng)內(nèi)所有藍(lán)牙設(shè)備：在2個(gè)屬于不同微微網(wǎng)的藍(lán)牙設(shè)備之間建立路由連接，并在設(shè)備之間交流路由信息，在需要的情況下幫助完成系統(tǒng)的切換功能。此外，如果MSC連接到一個(gè)hitmeet端口，則對(duì)于BRS系統(tǒng)，MSC起到一個(gè)網(wǎng)關(guān)的作用。這就使得藍(lán)牙信息流可以出入該BRS系統(tǒng)或進(jìn)入到其他藍(lán)牙系統(tǒng)。

1）路由表

MSC路由表包含了所有的固定藍(lán)牙主設(shè)備FM及其從設(shè)備（移動(dòng)終端MT）的地址。路由表分2層，每當(dāng)有MT進(jìn)入/離開(kāi)一個(gè)FM微微網(wǎng)或每當(dāng)一個(gè)FM被激活/使不活動(dòng)時(shí)，路由表就更新一次。一個(gè)MT可以有多個(gè)入口（即可以屬于多個(gè)FM的從設(shè)備），但在一個(gè)FM微微網(wǎng)中只有代表一個(gè)入口。

2）路由的建立

通常情況下，藍(lán)牙設(shè)備會(huì)向MSC發(fā)出路由連接請(qǐng)求，該請(qǐng)求信息包含被請(qǐng)求連接藍(lán)牙設(shè)備的地址BD_ADDR（設(shè)備號(hào)）。發(fā)出連接請(qǐng)求的藍(lán)牙設(shè)備可能是固定藍(lán)牙主設(shè)備FM或藍(lán)牙移動(dòng)終端MT。在路由連接中，發(fā)出連接請(qǐng)求的藍(lán)牙設(shè)備是源端，被請(qǐng)求連接的藍(lán)牙設(shè)備是目的端。當(dāng)MSC收到該路由連接請(qǐng)求時(shí)，它將會(huì)通知目的端。如果目的端是固定藍(lán)牙主設(shè)備FM，MSC將直接把路由連接請(qǐng)求信息發(fā)給FM，如果目的端是MT，MSC將通過(guò)路由表找到該MT所屬的FM微微網(wǎng)，進(jìn)而通過(guò)此FM轉(zhuǎn)發(fā)路由連接請(qǐng)示信息至目的端MT。當(dāng)目的端收到路由請(qǐng)求信息時(shí)，將通知MSC，然后MSC通知源端可以進(jìn)行通信。源端的基帶數(shù)據(jù)包通過(guò)MSC、FM時(shí)要進(jìn)行包頭和接入碼的檢測(cè)，然后修改包頭或接入碼路由到下一鏈路。當(dāng)路由鏈路出錯(cuò)或鏈路中有一藍(lán)牙設(shè)備發(fā)出特殊鏈路管理信息來(lái)終止鏈路時(shí)，路由鏈路會(huì)被終止。

3）切換

信息交換中心MSC可以幫助并加速完成藍(lán)牙移動(dòng)終端MT從一個(gè)FM微微網(wǎng)切換到另一個(gè)FM微微網(wǎng)。當(dāng)一個(gè)藍(lán)牙移動(dòng)終端MT需要信息交換中心MSC來(lái)幫助完成切換時(shí)，它會(huì)通過(guò)當(dāng)前的主設(shè)備FM向MSC發(fā)送切換請(qǐng)求信息。切換請(qǐng)求信息包含發(fā)出請(qǐng)求的MT藍(lán)牙地址，新的主設(shè)備FM的地址，及MT與新的主設(shè)備FM之間的時(shí)鐘偏移量。信息交換中心MSC收到MT的切換請(qǐng)求后，會(huì)把MT的藍(lán)牙地址及MT與新的主設(shè)備FM之間的時(shí)鐘偏移量發(fā)送給新的主設(shè)備FM，并通知該新的主設(shè)備FM對(duì)MT進(jìn)行尋呼。這樣會(huì)減少新的主設(shè)備FM進(jìn)行尋呼的時(shí)間，并在新的主設(shè)備FM與MT之間不再進(jìn)行主從轉(zhuǎn)換，從而使整個(gè)切換時(shí)間快7倍（相對(duì)于信息交換中心MSC沒(méi)有參與切換的情況下）。

2.固定藍(lán)牙主設(shè)備FM

FM在位置上是固定的，通常是在房間里以覆蓋最大范圍。FM是移動(dòng)終端MT到信息交換中心MSC的接口，并負(fù)責(zé)MT與MSC之間信息的轉(zhuǎn)換。此外，F(xiàn)M也實(shí)現(xiàn)了正常的藍(lán)牙功能。固定藍(lán)牙主設(shè)備FM通過(guò)光纜或雙絞線與信息交換中心MSC進(jìn)行連接，二者之間使用了一種修改的藍(lán)牙基帶連接，且不使用藍(lán)牙跳頻技術(shù)。FM與移動(dòng)終端MT之間進(jìn)行正常的藍(lán)牙通信。2個(gè)FM之間不能夠直接通信，需要信息交換中心MSC作中介。

固定藍(lán)牙主設(shè)備FM除了具有正常的藍(lán)牙功能外，還有許多其他功能。如接收新的藍(lán)牙從設(shè)備進(jìn)入整個(gè)BRS系統(tǒng)；通知MSC本FM微微網(wǎng)的變化；到其他FM微微網(wǎng)的路由信息；在本FM微微網(wǎng)和MSC之間充當(dāng)中繼器的角色。

3.藍(lán)牙移動(dòng)終端MT

藍(lán)牙移動(dòng)終端MT是普通的藍(lán)牙設(shè)備，此外還附加一些特殊的功能。MT直接與固定藍(lán)牙主設(shè)備FM進(jìn)行通信，或通過(guò)FM、MSC與BRS系統(tǒng)內(nèi)的其他藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)行通信。當(dāng)與信息交換中心MSC進(jìn)行通信的時(shí)候，F(xiàn)M起到中繼器的作用。當(dāng)與超出本FM微微網(wǎng)范圍的其他FM或MT進(jìn)行通信時(shí)，必須通過(guò)信息交換中心MSC，即MT-FM-MSC-FM（-MT）。相對(duì)于FM、SMC，MT的附加功能要少些，但共享FM的一些特殊功能。MT的主要特點(diǎn)是：可進(jìn)出一個(gè)FM微微網(wǎng)；當(dāng)從一個(gè)FM微微網(wǎng)漫游到另一個(gè)FM微微網(wǎng)時(shí)，可以發(fā)出切換幫助信息；可以與本FM微微網(wǎng)外的其他藍(lán)牙設(shè)備建立連接進(jìn)行通信。

4.BRS系統(tǒng)與外部的路由連接

當(dāng)BRS系統(tǒng)與外部進(jìn)行路由連接時(shí)，信息交換中心MSC起到網(wǎng)關(guān)的作用。路由的源端/目的端可能是藍(lán)牙設(shè)備，也可能不是藍(lán)牙設(shè)備。

在BRS系統(tǒng)之間，各BRS系統(tǒng)的信息交換中心MSC通過(guò)以太網(wǎng)連接構(gòu)成一個(gè)非面向連接的系統(tǒng)。各信息交換中心MSC對(duì)從其他MSC傳送過(guò)來(lái)的藍(lán)牙數(shù)據(jù)包，進(jìn)行接入碼中藍(lán)牙地址的檢測(cè)，只有與路由表相匹配的包才會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)，否則拒絕該包。

BRS與LAN/WAN之間的路由：源端的MSC在發(fā)送藍(lán)牙數(shù)據(jù)包時(shí)，加上TCP/IP包頭，然后通過(guò)LAN/WAN路由到目的端，目的端的MSC收到包后再去掉TCP/IP包頭。

藍(lán)牙路由機(jī)制BRS基于現(xiàn)行最新藍(lán)牙協(xié)議規(guī)范，并做了適量的修改，具有一定的靈活性和可升級(jí)性。此外，本章介紹的藍(lán)牙路由機(jī)制BRS也考慮到網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，如BRS系統(tǒng)之間的路由、BRS與局域網(wǎng)LAN/廣域網(wǎng)WAN之間的路由等。相信隨著藍(lán)牙技術(shù)及其協(xié)議的不斷完善，路由機(jī)制將成為藍(lán)牙技術(shù)的一個(gè)重要方面。