短距離無(wú)線通信技術(shù)課程講義(第六七講)

1、短距離無(wú)線通信技術(shù) 主講教師：夏瑋瑋 郵箱：wwxia 手機(jī)束放映開始放映目 錄 短距離無(wú)線通信技術(shù)的基本理論 短距離無(wú)線通信技術(shù)的研究方向 短距離無(wú)線通信技術(shù)的典型應(yīng)用 藍(lán)牙（Bluetooth） 藍(lán)牙基本原理與藍(lán)牙相關(guān)的九個(gè)實(shí)驗(yàn)： 數(shù)字基帶仿真、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、語(yǔ)音傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、電話網(wǎng)接入、局域網(wǎng)接入、通信傳輸?shù)挠行院涂煽啃苑治?、?shù)字圖像的采集傳輸和處理 、無(wú)線多點(diǎn)組網(wǎng) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本原理無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)GSM/GPRS GSM/GPRS接入基本原理GSM/GPRS接入實(shí)驗(yàn)CDMACDMA接入基本原理CDMA接入實(shí)驗(yàn)基于藍(lán)牙技術(shù)的系列實(shí)

2、驗(yàn) 局域網(wǎng)接入結(jié)束放映開始放映局域網(wǎng)接入應(yīng)用場(chǎng)景基 本 原 理回目錄一、串行通信與PPP協(xié)議1. 串行通信2. EIA-232-E接口標(biāo)準(zhǔn)3. 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP二、網(wǎng)絡(luò)互連與網(wǎng)際協(xié)議（IP） 1. 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備2. IP協(xié)議及其配套協(xié)議3. IP層路由選擇機(jī)制三、無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)1. 無(wú)線局域網(wǎng)的產(chǎn)生2. 無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3. 藍(lán)牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)一、串行通信與PPP協(xié)議串行通信 ：在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，所用的傳輸線少，并且可以借助現(xiàn)成的電話網(wǎng)進(jìn)行信息傳送，特別適合于遠(yuǎn)距離傳輸。EIA-232-E接口標(biāo)準(zhǔn)： 美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）制訂的著名的物理層標(biāo)準(zhǔn)； 由1962年制訂的RS-

3、232標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來(lái)。 DTE與DCE之間的接口標(biāo)準(zhǔn)；兩個(gè)DTE通過(guò)DCE進(jìn)行通信數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（Data Terminal Equipment）：具備一定數(shù)據(jù)處理能力以及發(fā)送和接收數(shù)據(jù)能力的設(shè)備，PC機(jī)就是典型的DTE。數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCE（Data Circuit-terminating Equipment）：在DTE和傳輸線路之間提供信號(hào)變換和編碼的功能，負(fù)責(zé)建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接，撥號(hào)上網(wǎng)用的調(diào)制解調(diào)器就是最常見的DCE。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)相距很近的時(shí)候，可以不通過(guò)DCE用電纜直接相連，需要采用虛調(diào)制解調(diào)器(串口電纜)的方法。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議PPP (Point-to-Point Pr

4、otocol) 用戶通過(guò)Modem撥號(hào)接入Internet，或是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)串口電纜連接進(jìn)行上層應(yīng)用間的通信，都需要數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。 目前使用最為廣泛的是PPP協(xié)議，它是在串行線路網(wǎng)際協(xié)議(SLIP)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。 三個(gè)組成部分：一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法，即在串行鏈路上對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行封裝。PPP既支持異步串行鏈路，也支持面向比特的同步串行鏈路； 一個(gè)用來(lái)建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路連接的鏈路控制協(xié)議LCP（Link Control Protocol）。通信雙方可以協(xié)商一些選項(xiàng)。一套用于建立和配置不同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP（Network Control Protocol）

5、。 為了在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接上建立通信，每個(gè)PPP端必須首先發(fā)送LCP包以配置和檢測(cè)數(shù)據(jù)鏈接。在連接建立而且可選的選項(xiàng)都已經(jīng)由LCP設(shè)置完成后，PPP必須發(fā)送NCP包用以選擇和配置一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,給主機(jī)分配一個(gè)臨時(shí)的IP地址。在每層的協(xié)議被配置完成后，就可以在鏈路上進(jìn)行通信了。PPP協(xié)議的工作狀態(tài)圖鏈路控制協(xié)議LCP協(xié)議主要用于“建立”階段，負(fù)責(zé)鏈路的建立和管理。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP協(xié)議主要用于“網(wǎng)絡(luò)”階段，負(fù)責(zé)配置網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，給新接入的計(jì)算機(jī)分配一個(gè)臨時(shí)的IP地址 。 “鑒別”階段常用的協(xié)議有密碼授權(quán)協(xié)議 PAP、咨詢握手鑒別協(xié)議CHAPChallenge Handshake Authentic

6、ation Protocol等。二、網(wǎng)絡(luò)互連與網(wǎng)際協(xié)議（ IP ）網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 中繼（relay系統(tǒng)：將網(wǎng)絡(luò)互連起來(lái)使用的一些中間設(shè)備。 不同連接設(shè)備的主要區(qū)別在于它們連接面對(duì)的網(wǎng)絡(luò)層次不同。根據(jù)中繼系統(tǒng)所在的層次，有以下5種中繼系統(tǒng)：轉(zhuǎn)發(fā)器（repeater）物理層網(wǎng)橋或橋接器（bridge）數(shù)據(jù)鏈路層路由器（router）網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)橋和路由器的混合體橋路器（brouter）網(wǎng)關(guān)（gateway） 網(wǎng)絡(luò)層以上 網(wǎng)絡(luò)層在網(wǎng)絡(luò)互連中起著重要的作用，網(wǎng)絡(luò)層的主要協(xié)議是IP協(xié)議及其配套協(xié)議。網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個(gè)最主要的協(xié)議之一，用于將多個(gè)包交換網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，將數(shù)據(jù)報(bào)從源地址傳送到目的

7、地址。與IP協(xié)議配套使用的還有三個(gè)協(xié)議： Internet控制報(bào)文協(xié)議 ICMP（Internet Control Message Protocol）：作用是減少分組丟失，提高發(fā)送效率。ICMP允許主機(jī)或路由器將異常情況以ICMP報(bào)的形式寫入IP數(shù)據(jù)報(bào)中，向其它主機(jī)發(fā)送。地址解析協(xié)議ARP（Address Resolution Protocol）：由IP地址獲得物理地址。反向地址解析協(xié)議RARP（Reverse Address Resolution Protocol）：由物理地址獲得IP地址。IP協(xié)議及其配套協(xié)議協(xié)議關(guān)系示意圖 IP地址與物理地址IP地址：給每一個(gè)連接在Internet上的主機(jī)

8、分配一個(gè)在全世界范圍內(nèi)唯一的32bit地址。IP地址分為五類：即A類到E類（見下圖）。常用的A類、B類、C類地址都由網(wǎng)絡(luò)號(hào)(net-id)和主機(jī)號(hào)(host-id)兩個(gè)字段構(gòu)成。D類地址是組播地址，E類地址則為以后的用途保留。 IP地址與物理地址 IP地址與物理地址的區(qū)別 TCP/IP體系中地址的轉(zhuǎn)換主機(jī)名字和IP地址間的轉(zhuǎn)換 對(duì)于較小的網(wǎng)絡(luò)，使用hosts文件。Hosts文件上存有許多主機(jī)名字到IP地址的映射，供源主機(jī)使用。 對(duì)于較大的網(wǎng)絡(luò)，使用幾個(gè)裝有域名系統(tǒng)DNS(Domain Name System)的域名服務(wù)器。DNS上面分層次放有許多主機(jī)名到IP地址轉(zhuǎn)換的映射表。當(dāng)源主機(jī)需要與目的

9、主機(jī)通信時(shí)，源主機(jī)中的名字解析軟件resolver會(huì)自動(dòng)找到DNS的域名服務(wù)器來(lái)完成這種轉(zhuǎn)換。主機(jī)IP地址和物理地址間的轉(zhuǎn)換 該轉(zhuǎn)換由地址解析協(xié)議 ARP（Address Resolution Protocol）來(lái)完成。ARP：將IP地址(長(zhǎng)度是32bit)與局域網(wǎng)的物理地址(MAC地址,長(zhǎng)度是48bit) 一一對(duì)應(yīng)的協(xié)議。每臺(tái)主機(jī)都應(yīng)有ARP緩存來(lái)存放IP地址到物理地址的映射；ARP緩存的內(nèi)容是動(dòng)態(tài)更新的，需要時(shí)自動(dòng)生成，一段時(shí)間不用就被清除。IP層的路由選擇機(jī)制以目的站所在的網(wǎng)絡(luò)號(hào)選擇路由指明目的主機(jī)的路由4個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)通過(guò)3個(gè)路由器連接在一起：回原理目錄三、無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)1.無(wú)線局域網(wǎng)的產(chǎn)

10、生計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)： 將分布在數(shù)公里內(nèi)的不同物理位置的計(jì)算機(jī)設(shè)備連在一起，在網(wǎng)絡(luò)軟件的支持下可以相互通信和資源共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 只包含了最低的兩個(gè)層次，還包括對(duì)傳輸媒體和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的規(guī)格說(shuō)明。 其中數(shù)據(jù)鏈路層分為媒體接入控制MAC(Medium Access Control)和邏輯鏈路控制LLC(Logical Link Control)兩個(gè)子層。局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)(IEEE 802參考模型)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)在通常情況下主要是有線局域網(wǎng)。 有線局域網(wǎng)的缺陷： 布線、改線工程量大； 線路容易損壞； 網(wǎng)中的各站點(diǎn)不可移動(dòng)；這些問(wèn)題給正迅速擴(kuò)大的聯(lián)網(wǎng)需求造成嚴(yán)重的瓶頸阻塞，解決此最迅速和最有效的方法是采用計(jì)算機(jī)無(wú)

11、線通信和無(wú)線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 無(wú)線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network）：是指以無(wú)線信道作傳輸媒介的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，是有線網(wǎng)絡(luò)的延伸和補(bǔ)充。 無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 無(wú)線接入?yún)^(qū)別于有線接入的特點(diǎn)之一：標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的應(yīng)用。 下面是幾種最熱門的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn)： IEEE最初制定的一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無(wú)線接入，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取。此后又相繼推出了802.11b和802.11a兩個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)。 HomeRF 標(biāo)準(zhǔn)： 由家庭無(wú)線聯(lián)網(wǎng)業(yè)界團(tuán)體制定的標(biāo)準(zhǔn)，是專門為家庭用戶設(shè)計(jì)的。 藍(lán)牙（B

12、luetooth）標(biāo)準(zhǔn) 藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線個(gè)人聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。作為一種開放性的標(biāo)準(zhǔn)，藍(lán)牙可以提供在短距離內(nèi)的數(shù)字語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的傳輸，可以支持在移動(dòng)設(shè)備和桌面設(shè)備之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或者點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的應(yīng)用。 下表對(duì) 它們做了簡(jiǎn)要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較 ： 802.11b802.11aHomeRFBluetooth應(yīng)用范圍商用及公共場(chǎng)所商用及公共場(chǎng)所家庭個(gè)人、家庭工作頻率(Hz)2.4 G5 G2.4 G2.4 G擴(kuò)頻方式直接序列擴(kuò)頻(DSSS)正交頻分復(fù)用(OFDM)跳頻擴(kuò)頻(FHSS)跳頻擴(kuò)頻(FHSS)承載業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像數(shù)據(jù)、語(yǔ)音數(shù)據(jù)、語(yǔ)音最大數(shù)據(jù)傳輸速率11Mbps25Mbps（傳輸層）2Mbps721kb

13、ps最大通信距離室外300m室內(nèi)100m同左50m10m，100m增加功率幾種無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較藍(lán)牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)2個(gè)主要組成部分： 局域網(wǎng)接入點(diǎn)LAP（LAN Access Point）提供接入局域網(wǎng)的服務(wù)（例如以太網(wǎng)，令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)，等等）；提供PPP服務(wù)器的功能，在RFCOMM協(xié)議的基礎(chǔ)上使用PPP連接，RFCOMM承載PPP數(shù)據(jù)報(bào)并提供對(duì)這些數(shù)據(jù)流的控制。數(shù)據(jù)終端DT（Data Terminal）使用LAP提供的服務(wù)，典型的設(shè)備是筆記本電腦；作為PPP客戶端，建立對(duì)LAP的PPP連接，以獲得對(duì)LAN的訪問(wèn)。 場(chǎng)景1：為單個(gè)數(shù)據(jù)終端提供接入服務(wù) 單個(gè)數(shù)據(jù)終端通過(guò)LAP以無(wú)線方式接入局域網(wǎng)

14、中。一旦連接建立，數(shù)據(jù)終端就好像通過(guò)撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)接入局域網(wǎng)，可以訪問(wèn)局域網(wǎng)中提供的所有服務(wù)。典型的3個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景： 場(chǎng)景2：為多個(gè)數(shù)據(jù)終端提供接入服務(wù) 多個(gè)數(shù)據(jù)終端通過(guò)LAP同時(shí)以無(wú)線方式接入到局域網(wǎng)中。一旦連接建立，它們就像通過(guò)撥號(hào)接入一樣來(lái)訪問(wèn)局域網(wǎng)中所提供的各種服務(wù)； 另外通過(guò)LAP，數(shù)據(jù)終端之間也可以相互通信。場(chǎng)景3：PC到PC的連接 兩臺(tái)PC之間建立一條鏈路，一臺(tái)PC充當(dāng)LAP，另一臺(tái)則充當(dāng)數(shù)據(jù)終端。這種情況就象通常的PC之間通過(guò)直接電纜連接一樣。 在本實(shí)驗(yàn)中，數(shù)據(jù)終端與接入點(diǎn)都是PC機(jī)，采用第一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。 LAN接入點(diǎn)利用藍(lán)牙的RFCOMM協(xié)議層提供的串口，在其上疊加PPP協(xié)議和TCP

15、/IP等網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。PPP網(wǎng)絡(luò)將IP包從PPP層放入，并送入相應(yīng)的局域網(wǎng)中。藍(lán)牙LAP設(shè)備作為PPP服務(wù)器，提供無(wú)線接入局域網(wǎng)的服務(wù)。 藍(lán)牙局域網(wǎng)接入應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：藍(lán)牙局域網(wǎng)接入應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖有關(guān)說(shuō)明：藍(lán)牙的基本核心協(xié)議BCP（Basic Core Protocols組件包括藍(lán)牙核心協(xié)議和管理實(shí)體MEManagement Entity 。藍(lán)牙的核心協(xié)議有：基帶協(xié)議 BP（Baseband Protocol)、鏈路管理協(xié)議LMP(Link Manager Protocol)、邏輯鏈路控制及適配協(xié)議L2CAP(Logical Link Control Application Protoco

16、l)、射頻通信協(xié)議RFCOMM (Radio Frequecncy Communication)等。Internet協(xié)議IP ( Internet Protocol ) 用于將多個(gè)包交換網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，將數(shù)據(jù)報(bào)從源地址傳送到目的地址。傳輸控制協(xié)議TCP ( Transmission Control Protocol ) 和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP (User Datagram Protocol)是TCP/IP協(xié)議中的兩個(gè)傳輸層協(xié)議，它們使用IP路由功能把數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的地，從而為應(yīng)用程序及應(yīng)用層協(xié)議(包括HTTP、SMTP、SNMP、FTP和Telnet ) 提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。藍(lán)牙局域網(wǎng)接入的工作流程：

17、DT通過(guò)某個(gè)應(yīng)用程序發(fā)現(xiàn)附近的LAP；DT向LAP請(qǐng)求建立基帶物理鏈路，設(shè)備間進(jìn)行藍(lán)牙基帶鑒權(quán)過(guò)程，并在所建鏈路上進(jìn)行加密傳輸；DT發(fā)起PPP/RFCOMM/L2CAP的建鏈過(guò)程；通過(guò)適當(dāng)?shù)腜PP協(xié)商機(jī)制，LAP和DT將被分配各自的IP地址；DT和LAP通過(guò)IP數(shù)據(jù)流進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信 通信完畢后，DT和LAP都可以主動(dòng)拆除PPP鏈路，中止通信 。藍(lán)牙局域網(wǎng)接入應(yīng)用模型（LAN Access Profile）：LAP參數(shù)配置參數(shù)包括：基本接入?yún)?shù)過(guò)程支持（LAP）被發(fā)現(xiàn)模式不可發(fā)現(xiàn)模式O可選受限可發(fā)現(xiàn)模式X 不可選?？砂l(fā)現(xiàn)模式M 必選可連接模式不可連接模式O可連接模式M配對(duì)模式不可配對(duì)模式O可配對(duì)模

18、式M 附加配置參數(shù)最大用戶數(shù)： 不同產(chǎn)品的性能和資源不同，通常限制了它所能同時(shí)支持的最大用戶數(shù)。LAP的管理員要選擇適當(dāng)?shù)挠脩魯?shù)。 單用戶模式：最大用戶數(shù)為1。這種模式下LAP和DT都可以作為Master。多用戶模式：最大用戶數(shù)大于1。這種模式下LAP必須作為微微網(wǎng)的Master。安全參數(shù)配置：藍(lán)牙的基帶PIN code(可以是一字節(jié)全零的缺省碼）或者link key(鏈路密鑰 )；PPP鑒權(quán)參數(shù) （如：網(wǎng)絡(luò)用戶名/密碼，取決于PPP的身份驗(yàn)證協(xié)議 ）。 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置：預(yù)留的IP緩沖池；缺省客戶端網(wǎng)絡(luò)配置（如子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)和DNS Server等 ）；PPP參數(shù)(如是否進(jìn)行PPP的身份驗(yàn)證、是

19、否進(jìn)行PPP壓縮等) 。 SDP數(shù)據(jù)庫(kù) 為使DT可以發(fā)現(xiàn)LAP上的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，LAP必須預(yù)先配置好相應(yīng)的SDP記錄，并把它們寫入LAP上的SDP服務(wù)器中。 這些記錄包括：服務(wù)類別，所用的藍(lán)牙協(xié)議代碼和相關(guān)參數(shù)，藍(lán)牙應(yīng)用模型模型代碼、版本號(hào)，服務(wù)名稱等等。 用戶層相關(guān)操作初始化LAP服務(wù)啟動(dòng)LAP服務(wù)建立LAN連接通常由DT發(fā)起建立LAN連接的請(qǐng)求，過(guò)程如下：DT選擇適當(dāng)?shù)腖AP及其提供的PPP/RFCOMM服務(wù) ；藍(lán)牙鑒權(quán) （需要提供PIN或者鏈路密鑰 ）PPP身份驗(yàn)證（可選）啟動(dòng)PPP的應(yīng)用程序，嘗試與選定的LAP/服務(wù)進(jìn)行連接LAN連接丟失拆除LAN連接 PPP相關(guān)操作初始化PPP關(guān)閉P

20、PP建立PPP連接鏈路控制協(xié)議LCPLink Control Protol；拆除PPP連接IP控制協(xié)議IPCPInternet Protocol Control Protocol；LCP；RFCOMM；PPP鑒權(quán)協(xié)議可選咨詢握手鑒別協(xié)議CHAP等等。 ME的相關(guān)操作藍(lán)牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主機(jī)-藍(lán)牙模塊的雙模塊方案其結(jié)構(gòu)如圖所示：主機(jī)：高層驅(qū)動(dòng)(Higher Layer Driver) 主機(jī)控制器接口HCI驅(qū)動(dòng)(Host Controller Interface Driver) 物理總線驅(qū)動(dòng)(Physical Bus Driver) 藍(lán)牙模塊：射頻基帶HCI和物理總線接口分別介紹：高層驅(qū)動(dòng)：

21、在主機(jī)端運(yùn)行藍(lán)牙協(xié)議棧、上層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。其中：主機(jī)端的藍(lán)牙協(xié)議棧包括RFCOMM、L2CAP、SDP和管理實(shí)體ME； 它們通過(guò)HCI驅(qū)動(dòng)提供的HCI接口對(duì)藍(lán)牙模塊進(jìn)行訪問(wèn)控制； HCI接口是藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)中為主機(jī)和藍(lán)牙基帶定義的標(biāo)準(zhǔn)通信接口，保證不同藍(lán)牙模塊之間的兼容性和互通性。HCI驅(qū)動(dòng)：為上層驅(qū)動(dòng)程序提供HCI接口。主機(jī)與藍(lán)牙模塊之間的交互信息經(jīng)過(guò)HCI驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的接口，在下面的物理總線上傳輸。物理總線驅(qū)動(dòng)：把需要傳輸?shù)腍CI數(shù)據(jù)流放到適當(dāng)?shù)奈锢砜偩€上，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與藍(lán)牙模塊的交互。可能的總線方式有：UART、USB、PCMCIA等。藍(lán)牙模塊：以HCI接口的形式通過(guò)物理總線對(duì)主機(jī)的各種請(qǐng)

22、求提供服務(wù)。 LAP的軟件設(shè)計(jì)思想：LAP基于PPP/RFCOMM，利用藍(lán)牙的串口替代功能，對(duì)PPP協(xié)議進(jìn)行承載，進(jìn)而對(duì)異步傳輸網(wǎng)絡(luò)模型提供底層通信支持。 實(shí)現(xiàn)一個(gè)LAP的主要步驟：實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙模塊的工作電路，搭建硬件平臺(tái)，提供與PC的通信接口；將藍(lán)牙協(xié)議棧移植到內(nèi)核模式，以驅(qū)動(dòng)的方式提供底層無(wú)線通信服務(wù)；編寫串口仿真驅(qū)動(dòng)程序，為操作系統(tǒng)提供無(wú)線的仿真串口接口；根據(jù)藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)，編寫相關(guān)的設(shè)備管理程序和LAP管理配置程序，和操作系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序協(xié)調(diào)工作，提供藍(lán)牙LAP的各項(xiàng)服務(wù)。LAP的軟件層次結(jié)構(gòu)實(shí) 驗(yàn) 環(huán) 境每2臺(tái)PC為一組。硬件：SEMIT TTP6601 兩塊；USB連接線兩根。軟

23、件：服務(wù)器端（AP）：TTP局域網(wǎng)接入實(shí)驗(yàn) 服務(wù)器版軟件客戶機(jī)端（DT）：TTP局域網(wǎng)接入實(shí)驗(yàn) 客戶機(jī)版軟件OS：Windows 2000以上顯示設(shè)置：Windows標(biāo)準(zhǔn)字體分辨率：1024768。實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容利用串口電纜進(jìn)行有線接入（選做）藍(lán)牙無(wú)線接入驗(yàn)證地址解析協(xié)議ARP和路由選擇的過(guò)程通過(guò)直接電纜連接，在Win2K環(huán)境下進(jìn)行局域網(wǎng)接入實(shí)驗(yàn)。連接電纜；參數(shù)配置：在服務(wù)器端指定的串口上配置撥入服務(wù)器：配置串口參數(shù)（波特率、流控參數(shù)等）；配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（PPP用戶鑒權(quán)，TCP/IP屬性）；在客戶端指定的串口上配置直接連接：配置串口參數(shù)（波特率、流控參數(shù)等）；配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（PPP用戶鑒權(quán)，TCP

24、/IP屬性）。通過(guò)Windows直接電纜連接，進(jìn)行各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。觀察并分析有線終端設(shè)備接入Internet的過(guò)程中，通信協(xié)議的主要工作流程。利用操作系統(tǒng)提供的命令驗(yàn)證地址解析協(xié)議ARP和路由選擇的工作過(guò)程，理解終端接入局域網(wǎng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)層路由的作用。 以藍(lán)牙為無(wú)線平臺(tái)，在Win2K環(huán)境下進(jìn)行局域網(wǎng)接入實(shí)驗(yàn)。服務(wù)器端和數(shù)據(jù)終端的實(shí)驗(yàn)操作：服務(wù)器端(AP)安裝硬件設(shè)備及藍(lán)牙總線驅(qū)動(dòng) 枚舉串口設(shè)備，安裝虛擬串口驅(qū)動(dòng) 在虛擬串口上配置撥入服務(wù) 進(jìn)入實(shí)驗(yàn)程序 向SDP注冊(cè)串口服務(wù)記錄客戶端(DT)安裝硬件設(shè)備及藍(lán)牙總線驅(qū)動(dòng) 枚舉串口設(shè)備，安裝虛擬串口驅(qū)動(dòng) 建立基于虛擬串口的直接連接 進(jìn)入實(shí)驗(yàn)程序 查詢?cè)O(shè)備 與

25、本組中的AP建立連接（ACL和RFCOMM） 撥號(hào)連接上AP，訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源利用操作系統(tǒng)提供的命令，在藍(lán)牙無(wú)線接入平臺(tái)上，驗(yàn)證地址解析協(xié)議ARP和路由選擇的過(guò)程，理解終端接入局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層是如何實(shí)現(xiàn)的。在AP上運(yùn)行ipconfig /all （顯示所有網(wǎng)絡(luò)接口信息）記下以太網(wǎng)接口和PPP接口的物理地址在AP上運(yùn)行route print （顯示本機(jī)路由表）說(shuō)明路由表中各項(xiàng)的含義在AP上運(yùn)行arp a （顯示本機(jī)ARP緩存）在局域網(wǎng)中的另一臺(tái)主機(jī)上運(yùn)行arp a對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析實(shí) 例 說(shuō) 明服務(wù)器端配置“傳入的連接”服務(wù)器端“傳入的連接”網(wǎng)絡(luò)屬性服務(wù)器端實(shí)驗(yàn)軟件界面客戶端“直接連接”網(wǎng)絡(luò)部分配置客戶端

26、實(shí)驗(yàn)軟件界面PPP連接成功后，服務(wù)器端“傳入的連接”狀態(tài)AP上運(yùn)行 ipconfig/all 的結(jié)果AP上的路由表AP上的ARP緩存 服務(wù)器端配置“傳入的連接” 服務(wù)器端“傳入的連接”網(wǎng)絡(luò)屬性服務(wù)器端實(shí)驗(yàn)軟件界面客戶端“直接連接”網(wǎng)絡(luò)部分配置 客戶端實(shí)驗(yàn)軟件界面 PPP連接成功后，服務(wù)器端“傳入的連接”狀態(tài) AP上運(yùn)行 ipconfig /all 的結(jié)果 AP上的路由表AP上的ARP緩存局域網(wǎng)內(nèi)另一臺(tái)主機(jī)（）上的ARP緩存串行通信及其標(biāo)準(zhǔn)：EIA-232-E接口標(biāo)準(zhǔn)PPP協(xié)議：組成部分和工作過(guò)程網(wǎng)際協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)互連無(wú)線局域網(wǎng)WLAN無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)構(gòu)成：局域網(wǎng)接入點(diǎn)LAP和數(shù)

27、據(jù)終端DT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：藍(lán)牙的核心協(xié)議應(yīng)用模型：參數(shù)配置，用戶層和管理實(shí)體的相關(guān)操作設(shè)計(jì)方案：主機(jī)藍(lán)牙雙模塊的結(jié)構(gòu)實(shí) 驗(yàn) 知 識(shí) 點(diǎn)思 考 題實(shí)驗(yàn)步驟3中，充當(dāng)AP的計(jì)算機(jī)上，執(zhí)行route print命令后輸出的結(jié)果中各項(xiàng)是何含義？實(shí)驗(yàn)步驟3中，在局域網(wǎng)上另一臺(tái)主機(jī)的arp緩存里，AP以太網(wǎng)接口、AP的PPP網(wǎng)絡(luò)接口、客戶PPP網(wǎng)絡(luò)接口的IP對(duì)應(yīng)的MAC地址為什么是一樣的？結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理部分的介紹和觀察到的結(jié)果，說(shuō)明從該臺(tái)主機(jī)向客戶機(jī)（數(shù)據(jù)終端）發(fā)送IP報(bào)的流程。 局域網(wǎng)接入實(shí)驗(yàn) 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件分為服務(wù)器和客戶兩個(gè)版本，可輔助用戶建立客戶端到服務(wù)器間的藍(lán)牙連接，并利用Windows操作系統(tǒng)的路由

28、和撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)功能，建立PPP連接，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的無(wú)線接入。系統(tǒng)需求硬件需求 （本實(shí)驗(yàn)使用專門的硬件，請(qǐng)勿將其他實(shí)驗(yàn)設(shè)備用于本實(shí)驗(yàn)！ ）：PC機(jī) ； 內(nèi)存=128MB； 屏幕分辨率= 800*600（推薦1024*768）USB接口；10MB硬盤空間； 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 TTP6601，USB連接線；操作系統(tǒng)需求：Windows2000 Professional注意事項(xiàng)由于本實(shí)驗(yàn)需實(shí)驗(yàn)專門的驅(qū)動(dòng)程序，因此務(wù)必在更新驅(qū)動(dòng)程序（USB驅(qū)動(dòng)和虛擬串口驅(qū)動(dòng)）并重新啟動(dòng)后，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)！安裝步驟安裝實(shí)驗(yàn)軟件：1. 將實(shí)驗(yàn)光盤放入光驅(qū)后，安裝服務(wù)器版軟件請(qǐng)執(zhí)行光盤上Server 文件夾中的Setup.exe，安裝客戶版軟

29、件請(qǐng)執(zhí)行光盤上Client文件夾中的Setup.exe；2. 軟件的默認(rèn)安裝目錄是：:Program FilesSEMITTTP局域網(wǎng)接入實(shí)驗(yàn)（客戶版/服務(wù)器版），安裝過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際需要更改。安裝驅(qū)動(dòng)程序（驅(qū)動(dòng)程序安裝的詳細(xì)說(shuō)明見光盤上“驅(qū)動(dòng)安裝指南.html”文件）：1. 安裝USB驅(qū)動(dòng)程序?qū)?601插在USB接口上，如果以前從未安裝過(guò)6601的驅(qū)動(dòng)，WINDOWS會(huì)自動(dòng)彈出“安裝新硬件向?qū)А贝翱冢c(diǎn)擊“下一步”；選擇“搜索適合我的設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序（推薦）”，點(diǎn)擊“下一步”；在“可選的搜索位置”單選“指定一個(gè)位置”，點(diǎn)擊“下一步”；在“瀏覽”中選擇本實(shí)驗(yàn)軟件的安裝目錄“Driver”目錄中，

30、打開btbus.inf；WINDOWS會(huì)查找到驅(qū)動(dòng)程序“SEMIT Lan Access”，點(diǎn)擊下一步；彈出“需要SEMIT Lan Access Installation Disk上的文件 btbus.sys ”，在“瀏覽”中選擇和上面btbus.inf同一個(gè)目錄，打開btbus.sys；USB的驅(qū)動(dòng)程序安裝完畢。如果以前安裝過(guò)6601的其它驅(qū)動(dòng)程序，在“設(shè)備管理器”中展開“通用串行總線控制器”，右鍵點(diǎn)擊“SEMIT *”，選擇“屬性”，點(diǎn)擊“驅(qū)動(dòng)程序標(biāo)簽”中的“更新驅(qū)動(dòng)程序”。其它操作同上。2.安裝虛擬串口驅(qū)動(dòng)程序USB驅(qū)動(dòng)安裝完成后，運(yùn)行軟件安裝目錄中的sbtinit.exe程序，系統(tǒng)報(bào)

31、告發(fā)現(xiàn)新硬件：選擇“搜索適合我的設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序（推薦）”，點(diǎn)擊“下一步”；在“可選的搜索位置”單選“指定一個(gè)位置”，點(diǎn)擊“下一步”；在“瀏覽”中選擇本實(shí)驗(yàn)軟件的安裝目錄“Driver”目錄中，打開serbt.inf；WINDOWS會(huì)查找到驅(qū)動(dòng)程序“SEU 藍(lán)牙通訊端口”，點(diǎn)擊下一步；彈出“需要SEU藍(lán)牙通訊端口上的文件 serbt.sys ”，在“瀏覽”中選擇和上面serbt.inf同一個(gè)目錄下的serbt.sys；完成后在Semit LanAccess設(shè)備下可以看到一個(gè)子設(shè)備 藍(lán)牙通訊端口（COM？）。驅(qū)動(dòng)安裝完成后，請(qǐng)重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)?；谒{(lán)牙技術(shù)的系列實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束放映開始放映數(shù)據(jù)傳輸

32、的流程協(xié)議一協(xié)議二協(xié)議一協(xié)議二返回 基 本 原 理分層次的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)邏輯鏈路與物理鏈路面向連接和面向無(wú)連接的服務(wù)自環(huán)、廣播和組播數(shù)據(jù)鏈路層表示會(huì)話層 網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議層次概念：規(guī)定各層如何操作的原則和規(guī)程稱為協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ：語(yǔ)法、語(yǔ)義、同步 比較有影響的網(wǎng)絡(luò)體系標(biāo)準(zhǔn)：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA（System Network Architecture），開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM（Open System Interconnection Reference Model），TCP/IP協(xié)議族分層次的體系結(jié)構(gòu)1. 分層次的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 應(yīng)用層：直接為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)，來(lái)完成一些為進(jìn)行語(yǔ)義上

33、有意義的信息交換所必須的功能。 運(yùn)輸層：傳送“報(bào)文”，根據(jù)下面通信子網(wǎng)的特性最佳地利用網(wǎng)絡(luò)資源，為上一層進(jìn)行通信的兩個(gè)進(jìn)程之間提供一個(gè)可靠的端到端服務(wù)（負(fù)責(zé)主機(jī)中兩個(gè)進(jìn)程的通信）。 網(wǎng)絡(luò)層：選擇合適的路由，使發(fā)端的運(yùn)輸層所傳下來(lái)的分組能夠正確地按照目的地址找到目的終端，并交付給目的終端的運(yùn)輸層尋址（負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)中不同主機(jī)的通信）。 數(shù)據(jù)鏈路層：在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)間的線路上無(wú)差錯(cuò)地傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)（差錯(cuò)控制，流量控制）。 物理層：物理層的任務(wù)就是透明（經(jīng)實(shí)際電路傳送后的比特流沒(méi)有發(fā)生變化）地傳送比特流。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過(guò)程 在對(duì)等層次上傳送的數(shù)據(jù)，其單位稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)

34、單元PDU（Protocol Data Unit）。 層與層之間交換的數(shù)據(jù)單位為服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU（Service Data Unit）。 多個(gè)PDU可以合成一個(gè)SDU，多個(gè)SDU也可以合成一個(gè)PDU。上層使用下層所提供的服務(wù)必須與下層交換一些命令，這些命令稱為服務(wù)原語(yǔ)。在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互（即交換信息）的地方，成為服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP（Service Access Point）。 協(xié)議層相鄰層間關(guān)系 會(huì)話層 (APP,Session) 應(yīng)用程序數(shù)據(jù)鏈路層（MAC,LLC) 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)硬件模塊 為了突出協(xié)議的上下層次，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了兩個(gè)協(xié)議層來(lái)模擬數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)制和流程： 會(huì)話層封裝了上層

35、的數(shù)據(jù)，使下層向上看起來(lái)傳送的都是同樣的數(shù)據(jù)包，并且提供了一個(gè)典型但是比較簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)交換機(jī)制，也就是會(huì)話協(xié)議。 數(shù)據(jù)鏈路層把一條有可能出差錯(cuò)的實(shí)際鏈路，轉(zhuǎn)變?yōu)樯蠈酉蛳驴雌饋?lái)不出差錯(cuò)的鏈路。 數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)的協(xié)議層次2. 邏輯鏈路與物理鏈路服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)及信道復(fù)用 會(huì)話層會(huì)話層 主機(jī)A 主機(jī)B傳輸媒質(zhì)應(yīng)用I 應(yīng)用J應(yīng)用X 應(yīng)用YSAP1 SAP2SAP1 SAP2數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層物理層邏輯鏈路：在物理鏈路上加上通信規(guī)程來(lái)控制數(shù)據(jù)的傳輸。服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP：一個(gè)邏輯接口。數(shù)據(jù)傳輸時(shí)需要兩種地址：物理地址（標(biāo)識(shí)主機(jī)，MAC層傳輸） SAP地址 （標(biāo)識(shí)服務(wù)，LLC層傳輸）在一條建立好的物理鏈路上可以

36、：建立多條服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)之間的邏輯連接；實(shí)現(xiàn)兩個(gè)主機(jī)多對(duì)應(yīng)用之間互不干擾的數(shù)據(jù)傳輸。需要注意：一個(gè)應(yīng)用可同時(shí)使用多個(gè)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)；一個(gè)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)在一個(gè)時(shí)間只能為一個(gè)應(yīng)用服務(wù)。3. 面向連接和面向無(wú)連接的服務(wù) 面向連接的服務(wù)（ 虛電路服務(wù) ）： 數(shù)據(jù)交換前必須建立連接，數(shù)據(jù)交換結(jié)束需終止該連接； 在傳送數(shù)據(jù)時(shí)是按序傳送的； 每次通信都要經(jīng)過(guò)連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放三個(gè)階段； 適合于在一定的期間內(nèi)向同一目的地發(fā)送許多報(bào)文的情況 。 面向無(wú)連接的服務(wù)（數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)）： 不需要建立連接，不需要確認(rèn)； 不能防止報(bào)文的丟失，重復(fù)和無(wú)序； 適合于傳送很長(zhǎng)的數(shù)據(jù)文件，可用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、廣播和多播。 面向連接時(shí)，應(yīng)

37、用之間有邏輯信道連接，發(fā)出的每個(gè)數(shù)據(jù)包都需要有響應(yīng)； 面向無(wú)連接時(shí)，應(yīng)用之間沒(méi)有邏輯信道連接，發(fā)出的每個(gè)數(shù)據(jù)包也不需要有響應(yīng)； 在表示會(huì)話層中，同樣存在面向連接和面向無(wú)連接的兩種服務(wù)； 實(shí)驗(yàn)中所使用的會(huì)話層協(xié)議精簡(jiǎn)自藍(lán)牙協(xié)議中的OBEX (Object Exchange Protocol)協(xié)議，它不支持面向無(wú)連接的服務(wù)； 面向連接的服務(wù)中，不同類型的應(yīng)用（比如聊天和文件傳輸）之間可以建立數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接，但會(huì)話層可能無(wú)法建立連接。4. 自環(huán)、廣播和組播 自環(huán)、廣播和組播都是目的地址特殊的數(shù)據(jù)傳輸方式。（1）自環(huán) 自環(huán)指數(shù)據(jù)發(fā)往本機(jī)應(yīng)用。 多數(shù)數(shù)據(jù)鏈路層都支持自環(huán)接口（Loopback In

38、terface）以允許在同一臺(tái)主機(jī)上的兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)行通信。 一個(gè)自環(huán)接口的IP數(shù)據(jù)報(bào)不能出現(xiàn)在任何的網(wǎng)絡(luò)之上。 自環(huán)的MAC數(shù)據(jù)包不會(huì)出現(xiàn)在實(shí)際的物理鏈路上，而是直接交給本機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層的接收模塊處理。 在實(shí)驗(yàn)中，用一個(gè)16位的無(wú)符號(hào)整數(shù)句柄標(biāo)識(shí)一個(gè)物理鏈路 ，該句柄對(duì)應(yīng)著一個(gè)物理連接兩端的物理地址。實(shí)驗(yàn)指定了兩個(gè)特殊的句柄：Loopback （0 x0000）：指向本機(jī)的自環(huán)鏈路；BroadCast（0 x00FF）：廣播到網(wǎng)絡(luò)的每臺(tái)主機(jī)。（2）廣播和組播 廣播和組播是一種目的地址不唯一的，不要求響應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸方式。 廣播的MAC數(shù)據(jù)包給所有與本機(jī)建立物理連接的主機(jī)發(fā)送一份，同時(shí)也向本機(jī)發(fā)送一份

39、。 組播：一個(gè)節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的某些特定的設(shè)備傳送數(shù)據(jù)。 一臺(tái)計(jì)算機(jī)也是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)只是一個(gè)邏輯上的概念。 廣播與組播的兩個(gè)層次： 廣播和組播既可以是面對(duì)物理鏈路層面上對(duì)網(wǎng)絡(luò)上不同主機(jī)，也可以是面對(duì)邏輯鏈路層面上相同或不同主機(jī)中的不同應(yīng)用。5. 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制（LLC），媒體訪問(wèn)控制（MAC） 實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)：流量控制和差錯(cuò)控制，信道復(fù)用以及鏈路管理。數(shù)據(jù)鏈路層LLC PDU和MAC幀 數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)的流量控制采取連續(xù)ARQ和滑動(dòng)發(fā)送窗口的機(jī)制。 動(dòng)畫演示，設(shè)： 發(fā)送序號(hào)用3比特編碼（發(fā)送窗口長(zhǎng)度取值限定在17內(nèi) ） 發(fā)送窗口的大小為4（在未收到對(duì)方確認(rèn)信息情況下，發(fā)端可以發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的最大數(shù)目為4 ） 接受窗口為1 接受窗口為2 接受窗口為4 如果收到了拒絕幀或等待超過(guò)了限定時(shí)間，則需要重發(fā)前N個(gè)數(shù)據(jù)幀，N由接收端返回的拒絕幀和發(fā)送端的滑動(dòng)窗口決定。7. 表示會(huì)話層 會(huì)話層：使應(yīng)用建立和維持會(huì)話，并能使會(huì)話獲得同步。 表示層：為異種機(jī)通信提供一種公共語(yǔ)言，以便能進(jìn)行互操作。 數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的表示會(huì)話層精簡(jiǎn)于無(wú)線通信中常用的對(duì)象交