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1、藍牙CTP應用模型 藍牙應用模型定義了如何采用一套基本協(xié)議標準實(shí)現互操作，它代表了具體的應用。藍牙CTP應用模型包含了BaseBand， LMP，L2CAP，SDP，TCS-B以及GAP。BaseBand確保藍牙微微網(wǎng)內各藍牙設備單元之間由射頻構成的物理連接；LMP（Link Manager Protocol）負責藍牙各設備的建立；L2CAP（Logical Link Control and Adaptation Protocol）完成數據的拆裝、服務(wù)質(zhì)量和協(xié)議復用等功能，是其他上層協(xié)議實(shí)現的基礎；SDP（Service Discovery Protocol）為上層應用程序提供一種機制來(lái)發(fā)現網(wǎng)絡(luò )中可用的服務(wù)及其特性；TCS（Telephony Control Protocol Specification）提供藍牙設備間話(huà)音和數據的呼叫控制信令；GAP（Generic Access Profile）定義了藍牙設備如何發(fā)現對方并建立連接，保證藍牙單元可以通過(guò)藍牙交換信息發(fā)現各單元支持何種應用。 圖1展示了CTP應用模型所涉及的藍牙協(xié)議。 圖1CTP模型 圖1中，A-G接口功能如下： （1）CC（Call Control）使用此接口提供何時(shí)連接（或斷開(kāi)連接）語(yǔ)音通道的信息，進(jìn)行語(yǔ)音同步控制，連接或切斷內部語(yǔ)音路徑。 （2）CL（Connectionless）接口用于發(fā)送和接受TCS-Binary廣播消息：利用點(diǎn)對多點(diǎn)信令發(fā)送SETUP消息給L2CAP，以便在無(wú)連接信道上傳輸；L2CAP使用此接口通知TCS，在無(wú)連接信道上收到SETUP信息。 （3）CO（Connection）接口利用點(diǎn)對點(diǎn)信令發(fā)送TCS消息給L2CAP，以便在面向連接的信道上傳輸。 （4）CC使用此接口控制LM（Link Manager），以便建立或釋放SCO鏈路。 （5）初始化和處理密鑰時(shí)，GM（Group Management）使用此接口控制LM。 （6）此接口不在CTP模型范圍內。 （7）GM使用此接口控制LC（Link Control）和BaseBand，實(shí)現查詢(xún)、尋呼、查詢(xún)掃描和尋呼掃描。 藍牙支持SCO（Synchronous Connection-Oriented）鏈路，eSCO（Extendend Synchronous Connection Oriended）鏈路，ACL（Asynchronous Connection-Oriended）鏈路。SCO支持對稱(chēng)連接和點(diǎn)對點(diǎn)連接，在規定的時(shí)隙傳送語(yǔ)音等實(shí)時(shí)性強的信息；eSCO鏈路為標準SCO的擴展，支持對稱(chēng)，非對稱(chēng)連接和點(diǎn)對點(diǎn)連接，支持更多的分組類(lèi)型的融合，以及更靈活的分組數據和時(shí)隙的選擇；ACL鏈路則以數據為主，可在任意時(shí)隙傳輸。當ACL傳輸占用SCO的預留時(shí)隙時(shí)，一旦系統需要SCO傳輸，ACL則自動(dòng)讓出這些時(shí)隙以保證SCO的實(shí)時(shí)性。 藍牙射頻和基帶部分通過(guò)發(fā)送和接受數據包，在終端設備和AP（Access Point，接入點(diǎn)）之間建立了一條無(wú)線(xiàn)通道。藍牙終端首先用SDP發(fā)現AP提供無(wú)繩電話(huà)服務(wù)，然后請求使用該服務(wù)。AP對請求服務(wù)的終端設備進(jìn)行身份驗證，以決定是否接受該請求。在通過(guò)身份驗證后，藍牙終端通過(guò)CC接口建立SCO或eSCO路徑，通過(guò)CTP無(wú)線(xiàn)接入相應的網(wǎng)絡(luò )，獲取所需要的信息。 2、PSTN接入解決方案 藍牙PSTN接入點(diǎn)由BC04（Bluecore 04）和ASIC（Application Specific Integrated Circuit）兩個(gè)核心芯片和周邊設備組成，其中BC04作為主角色或控制器角色，ASIC作為從角色，兩者通過(guò)PCM和UART連接，分別用來(lái)傳送數據流和控制流。相應的藍牙協(xié)議棧和應用程序存儲在FLASH和EEPROM中。系統結構如圖2所示。 圖2PSTN AP系統結構圖 其中，BC04支持最大4個(gè)活動(dòng)連接（包括耳機），同時(shí)支持兩路SCO語(yǔ)音，所以語(yǔ)音通過(guò)PCM和ASIC PCM相接可以有多路被送到模擬端，從而實(shí)現3方通話(huà)。ASIC部分實(shí)現PCM語(yǔ)音數據與模擬語(yǔ)音信號的相互轉換，通過(guò)發(fā)送和接收PSTN信令，負責對人機界面的控制。它通過(guò)GPIO（General Purpose Input/Output）控制LED和KEY的輸入和輸出，當需要通知BC04時(shí)，通過(guò)UART端口發(fā)送AT指令。AFE（Analog Front End）由分立元件組成，包括發(fā)送通路和接收通路，并實(shí)現接收通路的自動(dòng)增益控制，使得到達ASIC的語(yǔ)音信號能夠達到一定的電平和信噪比要求。FUI（Firmware Upgrade Interface）實(shí)現對ASIC的調試和升級。 藍牙PSTN接入點(diǎn)，通過(guò)與PSTN線(xiàn)路相連，為用戶(hù)提供無(wú)線(xiàn)數據語(yǔ)音接入。AFE接收來(lái)自PSTN線(xiàn)路的語(yǔ)音信號，通過(guò)模/數轉換和ASIC的處理，最后轉換為CVSD（Continuously Variable Slope Delta modulation）數據，由藍牙模塊的空中接口發(fā)送出去；藍牙模塊的空中接口接收到CVSD數據，將其轉換為u律的PCM信號發(fā)給ASIC，經(jīng)過(guò)ASIC處理和數模轉換，最后發(fā)送至PSTN線(xiàn)路。 PSTN接入點(diǎn)，通過(guò)在100 m的范圍內，建立藍牙無(wú)線(xiàn)微微網(wǎng)（Piconet），為具有藍牙功能的語(yǔ)音終端設備，如手機、耳機，提供無(wú)線(xiàn)的電話(huà)呼入/呼出功能；在語(yǔ)音終端設備與接入點(diǎn)之間，可以進(jìn)行無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音呼叫；實(shí)現了藍牙SIG規范的CTP應用模型，使得藍牙手機能夠通過(guò)藍牙PSTN接入點(diǎn)，作為無(wú)繩電話(huà)進(jìn)入固定電話(huà)網(wǎng)。 如圖3所示，使用藍牙CTP MS（mobile station）和PSTN AP，通過(guò)本地交換機與固網(wǎng)相連。其中，MS為雙模終端，可以根據不同網(wǎng)絡(luò )的資費差異預先設置采用何種網(wǎng)絡(luò )接打電話(huà)。在藍牙覆蓋范圍內，根據設置，CTP MS可以自動(dòng)選擇使用固網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)，而呼入路由的選擇策略依賴(lài)于用戶(hù)是否通過(guò)藍牙AP進(jìn)行過(guò)注冊。注冊過(guò)的用戶(hù)將可以撥打到固定電話(huà)號碼；反之，將直接撥打到移動(dòng)電話(huà)號碼。CTP MS經(jīng)過(guò)AP注冊后，當有打給該手機的電話(huà)時(shí)，可以做到藍牙接入點(diǎn)和藍牙手機同時(shí)振鈴。 圖3PSTN AP網(wǎng)絡(luò )結構圖 室內環(huán)境下，即藍牙覆蓋范圍內，藍牙CTP MS與AP建立連接并向蜂窩網(wǎng)絡(luò )注冊呼叫轉移，將蜂窩電話(huà)呼叫轉移到AP所連接的PSTN線(xiàn)路上。當AP檢測到來(lái)自PSTN的呼叫，AP發(fā)送信號到CTP MS，并建立路徑，然后用戶(hù)可以通過(guò)AP與另外一端通話(huà)。而當CTP MS沒(méi)有連接到AP上時(shí)，AP能夠自動(dòng)向移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )注冊呼叫轉移功能，將呼叫轉移到附近的藍牙網(wǎng)關(guān)上，從而將PSTN電話(huà)轉移到預先設定的蜂窩網(wǎng)絡(luò )號碼上，這樣可以避免漏接PSTN電話(huà)。 室外環(huán)境下，即脫離藍牙網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍，CTP MS可以通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò )接打電話(huà)。當CTP MS從室外進(jìn)入到藍牙網(wǎng)絡(luò )覆蓋區，不需要人工干預，MS可以自動(dòng)通過(guò)AP進(jìn)行注冊，并將蜂窩網(wǎng)絡(luò )的電話(huà)轉移到藍牙語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)所連接的線(xiàn)路上，撥打PSTN網(wǎng)絡(luò )電話(huà)。 3、VoIP接入解決方案 SIP（Session Initiation Protocol）是專(zhuān)門(mén)為IP電話(huà)，尤其是結合Internet設計的信令協(xié)議，可以建立，修改或者中止多媒體會(huì )話(huà)或者呼叫，因此廣泛地應用于VoIP中。 如圖4所示，使用藍牙CTP手機和具有CTP功能的VoIP接入點(diǎn)，即CTP-SIP AP，通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò )與VoIP網(wǎng)絡(luò )相連。這里的VoIP網(wǎng)絡(luò )支持SIP協(xié)議，VoIP接入點(diǎn)支持藍牙CTP和SIP協(xié)議，MS則不需要具備SIP功能。CTP-SIP AP有兩個(gè)10/100 M速率的RJ45以太網(wǎng)接口，其中一個(gè)用于連接PC機或LAN，另外一個(gè)用于連接DSL路由器或WAN。我們還可以用一個(gè)CTP-SIP網(wǎng)關(guān)代替AP和DSL/cable modem，實(shí)現兩者功能的融合。同時(shí)網(wǎng)關(guān)需支持藍牙CTP、SIP、TCS Binary協(xié)議，并且具有調制解調和路由功能。 圖4VoIP AP網(wǎng)絡(luò )結構圖 在藍牙覆蓋范圍內，AP首先通過(guò)SIP服務(wù)器進(jìn)行注冊，然后藍牙CTP手機根據設置，可以選擇使用蜂窩網(wǎng)絡(luò )或VoIP網(wǎng)絡(luò )。所以CTP手機既可以作為IP電話(huà)使用，又可以作為一個(gè)普通的手機使用蜂窩網(wǎng)絡(luò )。每個(gè)AP可以注冊多個(gè)MS，同時(shí)在A(yíng)P上又對應的為每個(gè)MS分配了各自的VoIP應用模型。當撥打電話(huà)時(shí)，AP根據VoIP號碼，建立一條到MS的路徑，從而實(shí)現撥打IP電話(huà)。 在藍牙覆蓋范圍外，CTP手機直接撥打蜂窩電話(huà)。為保證CTP移動(dòng)用戶(hù)的無(wú)縫接入，可以采用在A(yíng)P中增加緩沖區的辦法減少包的丟失率，這種方案的具體實(shí)現如下：當藍牙用戶(hù)移動(dòng)位置時(shí)，如果藍牙用戶(hù)的接收信號強度（RSSI）小于某個(gè)門(mén)限值時(shí)，它將發(fā)出查詢(xún)命令，查找是否有更近的AP存在，同時(shí)它也向原先的AP發(fā)出聲明，告之它將切換到新的AP。藍牙用戶(hù)移動(dòng)到新的AP的注冊請求沒(méi)有被當前AP確認前，當前AP將通信對端發(fā)送來(lái)的數據包存儲在緩沖區里。在注冊請求確認后，當前AP通過(guò)新AP給藍牙用戶(hù)發(fā)出確認消息，同時(shí)刷新通信對端的轉交地址，使通信對端獲得藍牙用戶(hù)的新的轉交地址，將以后的數據包發(fā)送到新的AP中，再轉發(fā)給藍牙用戶(hù)。藍牙用戶(hù)收到注冊確認消息后，解除其在舊AP中的登記，并且通知它新的轉交地址，使它釋放緩沖區的數據包到新AP中，再轉發(fā)給藍牙用戶(hù)，這樣就避免了切換時(shí)的數據丟失。 4、結束語(yǔ) 上述兩種應用解決方案，針對發(fā)達國家完善的IP網(wǎng)絡(luò )和發(fā)展中國家的PSTN電信網(wǎng)絡(luò )，充分利用已有的網(wǎng)絡(luò )資源，通過(guò)很少的投入，實(shí)現了固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)的融合。 將藍牙技術(shù)眾多的應用模型融合到一起，簡(jiǎn)化整個(gè)系統結構，從而使得CTP在FMC接入網(wǎng)中的應用更加廣泛，功能更加完善。因此我們可以樂(lè )觀(guān)地說(shuō)藍牙CTP解決方案在FMC接入網(wǎng)中的應用將會(huì )贏(yíng)得越來(lái)越多運營(yíng)商的青睞。 |
