短距離無線通信技術(shù)課程講義(第六七講)ppt課件

1、東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室1短距離無線通信技術(shù)短距離無線通信技術(shù) 郵箱： 手機：結(jié)束放映開始放映東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室2目 錄q 短距離無線通信技術(shù)的基本理論短距離無線通信技術(shù)的基本理論q 短距離無線通信技術(shù)的研究方向短距離無線通信技術(shù)的研究方向q 短距離無線通信技術(shù)的典型應用短距離無線通信技術(shù)的典型應用q 藍牙（藍牙（Bluetooth） 藍牙基本原理 與藍牙相關的九個實驗： 數(shù)字基帶仿真、服務發(fā)現(xiàn)、語音傳輸、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 、無線多點組網(wǎng)q 無線

2、傳感器網(wǎng)絡（無線傳感器網(wǎng)絡（WSN） 無線傳感器網(wǎng)絡基本原理 無線傳感器網(wǎng)絡實驗qGSM/GPRS GSM/GPRS接入基本原理 GSM/GPRS接入實驗qCDMA CDMA接入基本原理 CDMA接入實驗東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室3基于藍牙技術(shù)的系列實驗基于藍牙技術(shù)的系列實驗 局域網(wǎng)接入結(jié)束放映開始放映東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室4局域網(wǎng)接入應用場景局域網(wǎng)接入應用場景東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室5基 本 原 理回目錄一、一、串行通信與串行通信與PPP協(xié)議協(xié)議1. 串行通信串行通信2. EIA-23

3、2-E接口標準接口標準3. 點對點協(xié)議點對點協(xié)議PPP二、網(wǎng)絡互連與網(wǎng)際協(xié)議（二、網(wǎng)絡互連與網(wǎng)際協(xié)議（IP） 1. 網(wǎng)絡互連設備網(wǎng)絡互連設備2. IP協(xié)議及其配套協(xié)議協(xié)議及其配套協(xié)議3. IP層路由選擇機制層路由選擇機制三、無線局域網(wǎng)技術(shù)三、無線局域網(wǎng)技術(shù)1. 無線局域網(wǎng)的產(chǎn)生無線局域網(wǎng)的產(chǎn)生2. 無線局域網(wǎng)技術(shù)標準無線局域網(wǎng)技術(shù)標準3. 藍牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)藍牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室6一、串行通信與一、串行通信與PPP協(xié)議協(xié)議串行通信串行通信 ：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)進行信息傳送，特別適合于

4、遠距離傳輸。EIA-232-E接口標準：接口標準： 美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制訂的著名的物理層標準； 由1962年制訂的RS-232標準發(fā)展而來。 DTE與DCE之間的接口標準；東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室7兩個兩個DTE通過通過DCE進行通信進行通信數(shù)據(jù)終端設備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)能力的設備，PC機就是典型的DTE。數(shù)據(jù)電路端接設備DCE（Data Circuit-terminating Equipment）：在DTE和傳輸線路之間提供信號變換和編碼的功能，負責建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈

5、路的連接，撥號上網(wǎng)用的調(diào)制解調(diào)器就是最常見的DCE。兩臺計算機相距很近的時候，可以不通過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。 東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室8點對點協(xié)議點對點協(xié)議PPP (Point-to-Point Protocol) 用戶通過Modem撥號接入Internet，或是兩臺計算機通過串口電纜連接進行上層應用間的通信，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)的基礎上發(fā)展起來的。 三個組成部分：三個組成部分：一個將IP數(shù)據(jù)報封裝到串行鏈路的方法，即在串行鏈路上對數(shù)據(jù)報進行封裝。

6、PPP既支持異步串行鏈路，也支持面向比特的同步串行鏈路； 一個用來建立、配置和測試數(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。一套用于建立和配置不同網(wǎng)絡層協(xié)議的網(wǎng)絡控制協(xié)議NCP（Network Control Protocol）。 為了在點對點連接上建立通信，每個PPP端必須首先發(fā)送LCP包以配置和檢測數(shù)據(jù)鏈接。在連接建立而且可選的選項都已經(jīng)由LCP設置完成后，PPP必須發(fā)送NCP包用以選擇和配置一個或多個網(wǎng)絡層協(xié)議,給主機分配一個臨時的IP地址。在每層的協(xié)議被配置完成后，就可以在鏈路上進行通信了。東南大學移動通信國家重點實驗室東

7、南大學移動通信國家重點實驗室9PPPPPP協(xié)議的工作狀態(tài)圖協(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，負責鏈路的建立和管理。 網(wǎng)絡控制協(xié)議NCP協(xié)議主要用于“網(wǎng)絡”階段，負責配置網(wǎng)絡層協(xié)議，給新接入的計算機分配一個臨時的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 Authentication Protocol等。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室10二、網(wǎng)絡互連與網(wǎng)際協(xié)議（二、網(wǎng)絡互連與網(wǎng)際協(xié)議（ IP ）網(wǎng)絡互連設備網(wǎng)絡互連設備 中繼（relay系統(tǒng)：將網(wǎng)絡互連起來使用

8、的一些中間設備。 不同連接設備的主要區(qū)別在于它們連接面對的網(wǎng)絡層次不同。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)絡層 網(wǎng)橋和路由器的混合體橋路器（brouter）網(wǎng)關（gateway） 網(wǎng)絡層以上 東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室11網(wǎng)絡層在網(wǎng)絡互連中起著重要的作用，網(wǎng)絡層的主要協(xié)議是IP協(xié)議及其配套協(xié)議。網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中兩個最主要的協(xié)議之一，用于將多個包交換網(wǎng)絡連接起來，將數(shù)據(jù)報從源地址傳送到目的地址。與IP協(xié)議配套使用的還有三個協(xié)議三個協(xié)議： Int

9、ernet控制報文協(xié)議 ICMP（Internet Control Message Protocol）：作用是減少分組丟失，提高發(fā)送效率。ICMP允許主機或路由器將異常情況以ICMP報的形式寫入IP數(shù)據(jù)報中，向其它主機發(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)議及其配套協(xié)議協(xié)議關系示意圖協(xié)議關系示意圖 東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室12IP地址與物理地址地

10、址與物理地址IP地址：地址：給每一個連接在Internet上的主機分配一個在全世界范圍內(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)絡號(net-id)和主機號(host-id)兩個字段構(gòu)成。D類地址是組播地址，E類地址則為以后的用途保留。 東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室13IPIP地址與物理地址地址與物理地址 IP地址與物理地址的區(qū)別 東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室14 TCP/IP體系中體系中地址的轉(zhuǎn)換地址的轉(zhuǎn)換主機名字和主機名字和IP地址間的轉(zhuǎn)換地址間的轉(zhuǎn)換 對于較小的網(wǎng)絡，使

11、用hosts文件。Hosts文件上存有許多主機名字到IP地址的映射，供源主機使用。 對于較大的網(wǎng)絡，使用幾個裝有域名系統(tǒng)DNS(Domain Name System)的域名服務器。DNS上面分層次放有許多主機名到IP地址轉(zhuǎn)換的映射表。當源主機需要與目的主機通信時，源主機中的名字解析軟件resolver會自動找到DNS的域名服務器來完成這種轉(zhuǎn)換。主機主機IP地址和物理地址間的轉(zhuǎn)換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）來完成。ARP：將IP地址(長度是32bit)與局域網(wǎng)的物理地址(MAC地址,長度是48bit) 一一對應的協(xié)

12、議。每臺主機都應有ARP緩存來存放IP地址到物理地址的映射；ARP緩存的內(nèi)容是動態(tài)更新的，需要時自動生成，一段時間不用就被清除。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室15IPIP層的路由選擇機制層的路由選擇機制以目的站所在的網(wǎng)絡號選擇路由指明目的主機的路由4個A類網(wǎng)絡通過3個路由器連接在一起：回原理目錄東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室16三、無線局域網(wǎng)技術(shù)無線局域網(wǎng)技術(shù)1.無線局域網(wǎng)的產(chǎn)生無線局域網(wǎng)的產(chǎn)生計算機局域網(wǎng)：計算機局域網(wǎng)： 將分布在數(shù)公里內(nèi)的不同物理位置的計算機設備連在一起，在網(wǎng)絡軟件的支持下可以相互通信和資源共享的網(wǎng)絡系統(tǒng)。 只包含

13、了最低的兩個層次，還包括對傳輸媒體和拓撲結(jié)構(gòu)的規(guī)格說明。 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)兩個子層。局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)(IEEE 802參考模型)東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室17計算機局域網(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：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)中的各站點不可移動；這些問題給正迅速擴大的聯(lián)網(wǎng)需求造成嚴重的瓶頸阻塞，解決此最迅速和最有效的方法是采用計算機無線通信和無線計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)。 無線局域網(wǎng)無線局域

14、網(wǎng)（Wireless Local Area Network）：是指以無線信道作傳輸媒介的計算機局域網(wǎng)，是有線網(wǎng)絡的延伸和補充。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室18 無線局域網(wǎng)技術(shù)標準無線局域網(wǎng)技術(shù)標準 無線接入?yún)^(qū)別于有線接入的特點之一：標準不統(tǒng)一，不同的標準有不同的應用。 下面是幾種最熱門的無線局域網(wǎng)技術(shù)標準： IEEE 802.11 標準： IEEE最初制定的一個無線局域網(wǎng)標準，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線接入，業(yè)務主要限于數(shù)據(jù)存取。此后又相繼推出了802.11b和802.11a兩個新標準。 HomeRF 標準： 由家庭無線聯(lián)網(wǎng)業(yè)界團體制

15、定的標準，是專門為家庭用戶設計的。 藍牙（Bluetooth）標準 藍牙技術(shù)是一種無線個人聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。作為一種開放性的標準，藍牙可以提供在短距離內(nèi)的數(shù)字語音和數(shù)據(jù)的傳輸，可以支持在移動設備和桌面設備之間的點對點或者點對多點的應用。 下表對 它們做了簡要的技術(shù)標準比較 ：東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室19 802.11b802.11aHomeRFBluetooth應用范圍商用及公共場所商用及公共場所家庭個人、家庭工作頻率(Hz)2.4 G5 G2.4 G2.4 G擴頻方式直接序列擴頻(DSSS)正交頻分復用(OFDM)跳頻擴頻(FHSS)跳頻擴頻(FHSS)承載業(yè)務數(shù)

16、據(jù)數(shù)據(jù)、語音、圖像數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)、語音最大數(shù)據(jù)傳輸速率11Mbps25Mbps（傳輸層）2Mbps721kbps最大通信距離室外300m室內(nèi)100m同左50m10m，100m增加功率幾種無線局域網(wǎng)技術(shù)標準比較幾種無線局域網(wǎng)技術(shù)標準比較東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室20藍牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)藍牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)2個主要組成部分：個主要組成部分： 局域網(wǎng)接入點LAP（LAN Access Point）提供接入局域網(wǎng)的服務（例如以太網(wǎng)，令牌環(huán)網(wǎng)絡，等等）；提供PPP服務器的功能，在RFCOMM協(xié)議的基礎上使用PPP連接，RFCOMM承載PPP數(shù)據(jù)報并提供對這些數(shù)據(jù)流的控制。數(shù)

17、據(jù)終端DT（Data Terminal）使用LAP提供的服務，典型的設備是筆記本電腦；作為PPP客戶端，建立對LAP的PPP連接，以獲得對LAN的訪問。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室21 場景1：為單個數(shù)據(jù)終端提供接入服務 單個數(shù)據(jù)終端通過LAP以無線方式接入局域網(wǎng)中。一旦連接建立，數(shù)據(jù)終端就好像通過撥號網(wǎng)絡接入局域網(wǎng)，可以訪問局域網(wǎng)中提供的所有服務。典型的典型的3 3個應用場景：個應用場景：東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室22 場景2：為多個數(shù)據(jù)終端提供接入服務 多個數(shù)據(jù)終端通過LAP同時以無線方式接入到局域網(wǎng)中。一旦連接建立，它們就

18、像通過撥號接入一樣來訪問局域網(wǎng)中所提供的各種服務； 另外通過LAP，數(shù)據(jù)終端之間也可以相互通信。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室23場景3：PC到PC的連接 兩臺PC之間建立一條鏈路，一臺PC充當LAP，另一臺則充當數(shù)據(jù)終端。這種情況就象通常的PC之間通過直接電纜連接一樣。 在本實驗中，數(shù)據(jù)終端與接入點都是PC機，采用第一個應用場景。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室24 LAN接入點利用藍牙的RFCOMM協(xié)議層提供的串口，在其上疊加PPP協(xié)議和TCP/IP等網(wǎng)絡層協(xié)議。PPP網(wǎng)絡將IP包從PPP層放入，并送入相應的局域網(wǎng)中。藍牙LAP設備

19、作為PPP服務器，提供無線接入局域網(wǎng)的服務。 藍牙局域網(wǎng)接入應用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：藍牙局域網(wǎng)接入應用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：藍牙局域網(wǎng)接入應用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)藍牙局域網(wǎng)接入應用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室25結(jié)構(gòu)圖有關說明：結(jié)構(gòu)圖有關說明：藍牙的基本核心協(xié)議BCP（Basic Core Protocols組件包括藍牙核心協(xié)議和管理實體MEManagement Entity 。藍牙的核心協(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 Con

20、trol Application Protocol)、射頻通信協(xié)議RFCOMM (Radio Frequecncy Communication)等。Internet協(xié)議IP ( Internet Protocol ) 用于將多個包交換網(wǎng)絡連接起來，將數(shù)據(jù)報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)報協(xié)議UDP (User Datagram Protocol)是TCP/IP協(xié)議中的兩個傳輸層協(xié)議，它們使用IP路由功能把數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的地，從而為應用程序及應用層協(xié)議(包括HTTP、SMTP、SNMP、FTP和Telne

21、t ) 提供網(wǎng)絡服務。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室26藍牙局域網(wǎng)接入的工作流程：藍牙局域網(wǎng)接入的工作流程： DT通過某個應用程序發(fā)現(xiàn)附近的LAP； DT向LAP請求建立基帶物理鏈路，設備間進行藍牙基帶鑒權(quán)過程，并在所建鏈路上進行加密傳輸； DT發(fā)起PPP/RFCOMM/L2CAP的建鏈過程； 通過適當?shù)腜PP協(xié)商機制，LAP和DT將被分配各自的IP地址； DT和LAP通過IP數(shù)據(jù)流進行網(wǎng)絡通信 通信完畢后，DT和LAP都可以主動拆除PPP鏈路，中止通信 。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室27藍牙局域網(wǎng)接入應用模型（藍牙局域網(wǎng)接入應用模

22、型（LAN Access ProfileLAN Access Profile）：）：uLAP參數(shù)配置參數(shù)配置參數(shù)包括：基本接入?yún)?shù)基本接入?yún)?shù)過程過程支持（支持（LAP）被發(fā)現(xiàn)模式被發(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 不可選常可發(fā)現(xiàn)模式M 必選可連接模式可連接模式不可連接模式O可連接模式M配對模式配對模式不可配對模式O可配對模式M東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室28 附加配置參數(shù)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支持的最大用戶數(shù)。LAP的管理員要選擇適當?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

23、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)絡用戶名/密碼，取決于PPP的身份驗證協(xié)議 ）。 網(wǎng)絡參數(shù)配置：預留的IP緩沖池；缺省客戶端網(wǎng)絡配置（如子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關和DNS Server等 ）；PPP參數(shù)(如是否進行PPP的身份驗證、是否進行PPP壓縮等) 。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室29 SDP數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫 為使DT可以發(fā)現(xiàn)LAP上的網(wǎng)絡接入服務，LAP必須預先配置好相應的SDP記錄，

24、并把它們寫入LAP上的SDP服務器中。 這些記錄包括：服務類別，所用的藍牙協(xié)議代碼和相關參數(shù)，藍牙應用模型模型代碼、版本號，服務名稱等等。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室30u 用戶層相關操作用戶層相關操作初始化初始化LAP服務服務啟動啟動LAP服務服務建立建立LAN連接連接通常由DT發(fā)起建立LAN連接的請求，過程如下：DT選擇適當?shù)腖AP及其提供的PPP/RFCOMM服務 ；藍牙鑒權(quán) （需要提供PIN或者鏈路密鑰 ）PPP身份驗證（可選）啟動PPP的應用程序，嘗試與選定的LAP/服務進行連接LAN連接丟失連接丟失拆除拆除LAN連接連接東南大學移動通信國家重點實驗室

25、東南大學移動通信國家重點實驗室31u PPP相關操作相關操作初始化初始化PPP關閉關閉PPP建立建立PPP連接連接鏈路控制協(xié)議LCPLink Control Protol；拆除拆除PPP連接連接IP控制協(xié)議IPCPInternet Protocol Control Protocol；LCP；RFCOMM；PPP鑒權(quán)協(xié)議鑒權(quán)協(xié)議可選可選咨詢握手鑒別協(xié)議CHAP等等。u ME的相關操作的相關操作東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室32藍牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)設計方案藍牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)設計方案主機主機- -藍牙模塊的雙模塊方案藍牙模塊的雙模塊方案其結(jié)構(gòu)如圖所示：主機：主機：高層驅(qū)動

26、(Higher Layer Driver) 主機控制器接口HCI驅(qū)動(Host Controller Interface Driver) 物理總線驅(qū)動(Physical Bus Driver) 藍牙模塊：藍牙模塊：射頻基帶HCI和物理總線接口東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室33分別介紹：高層驅(qū)動：高層驅(qū)動：在主機端運行藍牙協(xié)議棧、上層的網(wǎng)絡協(xié)議及相關網(wǎng)絡應用。其中：主機端的藍牙協(xié)議棧包括RFCOMM、L2CAP、SDP和管理實體ME； 它們通過HCI驅(qū)動提供的HCI接口對藍牙模塊進行訪問控制； HCI接口是藍牙標準中為主機和藍牙基帶定義的標準通信接口，保證不同藍牙模

27、塊之間的兼容性和互通性。HCI驅(qū)動：驅(qū)動：為上層驅(qū)動程序提供HCI接口。主機與藍牙模塊之間的交互信息經(jīng)過HCI驅(qū)動實現(xiàn)的接口，在下面的物理總線上傳輸。物理總線驅(qū)動：物理總線驅(qū)動：把需要傳輸?shù)腍CI數(shù)據(jù)流放到適當?shù)奈锢砜偩€上，實現(xiàn)主機與藍牙模塊的交互?？赡艿目偩€方式有：UART、USB、PCMCIA等。藍牙模塊：藍牙模塊：以HCI接口的形式通過物理總線對主機的各種請求提供服務。 東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室34LAP的軟件設計的軟件設計思想：思想：LAP基于PPP/RFCOMM，利用藍牙的串口替代功能，對PPP協(xié)議進行承載，進而對異步傳輸網(wǎng)絡模型提供底層通信支持。

28、 實現(xiàn)一個實現(xiàn)一個LAP的主要步驟：的主要步驟：實現(xiàn)藍牙模塊的工作電路，搭建硬件平臺，提供與PC的通信接口；將藍牙協(xié)議棧移植到內(nèi)核模式，以驅(qū)動的方式提供底層無線通信服務；編寫串口仿真驅(qū)動程序，為操作系統(tǒng)提供無線的仿真串口接口；根據(jù)藍牙技術(shù)的特點，編寫相關的設備管理程序和LAP管理配置程序，和操作系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡應用程序協(xié)調(diào)工作，提供藍牙LAP的各項服務。 藍牙核心協(xié)議棧驅(qū)動藍牙核心協(xié)議棧驅(qū)動 （RFCOMM 、L2CAP、SDP、HCI、ME等）等） 串口仿真驅(qū)動串口仿真驅(qū)動 PPP IP RAS LAP配置配置 管理程序管理程序 LAP的軟件層次結(jié)構(gòu)的軟件層次結(jié)構(gòu)東南大學移動通信國家重點實驗室

29、東南大學移動通信國家重點實驗室35實 驗 環(huán) 境每每2臺臺PC為一組。為一組。硬件：硬件：SEMIT TTP6601 兩塊；USB連接線兩根。軟件：軟件：服務器端（AP）：TTP局域網(wǎng)接入實驗 服務器版軟件客戶機端（DT）：TTP局域網(wǎng)接入實驗 客戶機版軟件OS：Windows 2000以上顯示設置：Windows標準字體分辨率：1024768。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室36實 驗 內(nèi) 容利用利用串口電纜進行有線接入（選做）串口電纜進行有線接入（選做）藍牙無線接入藍牙無線接入1.驗證地址解析協(xié)議驗證地址解析協(xié)議ARP和路由選擇的過程和路由選擇的過程東南大學移動

30、通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室37通過直接電纜連接，通過直接電纜連接，在在Win2K環(huán)境下進行局域網(wǎng)接入實驗。環(huán)境下進行局域網(wǎng)接入實驗。連接電纜；參數(shù)配置：在服務器端指定的串口上配置撥入服務器：配置串口參數(shù)（波特率、流控參數(shù)等）；配置網(wǎng)絡參數(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)絡參數(shù)（PPP用戶鑒權(quán)，TCP/IP屬性）。通過Windows直接電纜連接，進行各種網(wǎng)絡應用。觀察并分析有線終端設備接入Internet的過程中，通信協(xié)議的主要工作流程。利用操作系統(tǒng)提供的命令驗證地址解析協(xié)議ARP和路由選擇的

31、工作過程，理解終端接入局域網(wǎng)時網(wǎng)絡層路由的作用。 東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室38以藍牙為無線平臺，在以藍牙為無線平臺，在Win2KWin2K環(huán)境下進行局域網(wǎng)接入實驗。環(huán)境下進行局域網(wǎng)接入實驗。服務器端和數(shù)據(jù)終端的實驗操作：服務器端服務器端(AP)安裝硬件設備及藍牙總線驅(qū)動 枚舉串口設備，安裝虛擬串口驅(qū)動 在虛擬串口上配置撥入服務 進入實驗程序 向SDP注冊串口服務記錄客戶端客戶端(DT)安裝硬件設備及藍牙總線驅(qū)動 枚舉串口設備，安裝虛擬串口驅(qū)動 建立基于虛擬串口的直接連接 進入實驗程序 查詢設備 與本組中的AP建立連接（ACL和RFCOMM） 撥號連接上AP，

32、訪問網(wǎng)絡資源東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室39利用利用操作系統(tǒng)提供的命令，在藍牙無線接入平臺上，驗證地址解析協(xié)議操作系統(tǒng)提供的命令，在藍牙無線接入平臺上，驗證地址解析協(xié)議ARP和路由選和路由選擇的過程，理解終端接入局域網(wǎng)在網(wǎng)絡層是如何實現(xiàn)的。擇的過程，理解終端接入局域網(wǎng)在網(wǎng)絡層是如何實現(xiàn)的。在AP上運行ipconfig /all （顯示所有網(wǎng)絡接口信息）記下以太網(wǎng)接口和PPP接口的物理地址在AP上運行route print （顯示本機路由表）說明路由表中各項的含義在AP上運行arp a （顯示本機ARP緩存）在局域網(wǎng)中的另一臺主機上運行arp a對結(jié)果進行分析東南

33、大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室40實 例 說 明服務器端配置服務器端配置“傳入的連接傳入的連接”服務器端服務器端“傳入的連接傳入的連接”網(wǎng)絡屬性網(wǎng)絡屬性服務器端實驗軟件界面服務器端實驗軟件界面客戶端客戶端“直接連接直接連接”網(wǎng)絡部分配置網(wǎng)絡部分配置客戶端實驗軟件界面客戶端實驗軟件界面PPP連接成功后，服務器端連接成功后，服務器端“傳入的連接傳入的連接”狀態(tài)狀態(tài)AP上運行上運行 ipconfig/all 的結(jié)果的結(jié)果AP上的路由表上的路由表AP上的上的ARP緩存緩存東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室41 服務器端配置“傳入的連接”東南大學移動通

34、信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室42 服務器端“傳入的連接”網(wǎng)絡屬性東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室43服務器端實驗軟件界面東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室44客戶端“直接連接”網(wǎng)絡部分配置東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室45 客戶端實驗軟件界面東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室46 PPP連接成功后，服務器端“傳入的連接”狀態(tài)東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室47 AP上運行 ipconfig /allipconfig /all 的結(jié)果東南大學

35、移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室48 AP上的路由表東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室49AP上的ARP緩存局域網(wǎng)內(nèi)另一臺主機（）上的ARP緩存東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室50串行通信及其標準：串行通信及其標準：EIA-232-E接口標準PPP協(xié)議：協(xié)議：組成部分和工作過程網(wǎng)際協(xié)議與網(wǎng)絡互連網(wǎng)際協(xié)議與網(wǎng)絡互連無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)WLAN無線局域網(wǎng)技術(shù)標準無線局域網(wǎng)技術(shù)標準藍牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)藍牙局域網(wǎng)接入系統(tǒng)構(gòu)成：局域網(wǎng)接入點LAP和數(shù)據(jù)終端DT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：藍牙的核心協(xié)議應用模型：參數(shù)配置，用戶層和

36、管理實體的相關操作設計方案：主機藍牙雙模塊的結(jié)構(gòu)實實 驗驗 知知 識識 點點東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室51思 考 題實驗步驟3中，充當AP的計算機上，執(zhí)行route print命令后輸出的結(jié)果中各項是何含義？實驗步驟3中，在局域網(wǎng)上另一臺主機的arp緩存里，AP以太網(wǎng)接口、AP的PPP網(wǎng)絡接口、客戶PPP網(wǎng)絡接口的IP對應的MAC地址為什么是一樣的？結(jié)合實驗原理部分的介紹和觀察到的結(jié)果，說明從該臺主機向客戶機（數(shù)據(jù)終端）發(fā)送IP報的流程。 東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室52局域網(wǎng)接入實驗局域網(wǎng)接入實驗 本實驗系統(tǒng)的軟件分為服務器和

37、客戶兩個版本，可輔助用戶建立客戶端到服務器間的藍牙連接，并利用Windows操作系統(tǒng)的路由和撥號網(wǎng)絡功能，建立PPP連接，實現(xiàn)局域網(wǎng)的無線接入。系統(tǒng)需求系統(tǒng)需求硬件需求硬件需求 （本實驗使用專門的硬件，請勿將其他實驗設備用于本實驗！ ）：PC機 ； 內(nèi)存=128MB； 屏幕分辨率= 800*600（推薦1024*768）USB接口；10MB硬盤空間； 實驗設備 TTP6601，USB連接線；操作系統(tǒng)需求：操作系統(tǒng)需求：Windows2000 Professional注意事項注意事項由于本實驗需實驗專門的驅(qū)動程序，因此務必在更新驅(qū)動程序（USB驅(qū)動和虛擬串口驅(qū)動）并重新啟動后，再進行實驗！安裝步

38、驟安裝步驟安裝實驗軟件：安裝實驗軟件：1. 將實驗光盤放入光驅(qū)后，安裝服務器版軟件請執(zhí)行光盤上Server 文件夾中的Setup.exe，安裝客戶版軟件請執(zhí)行光盤上Client文件夾中的Setup.exe；2. 軟件的默認安裝目錄是：:Program FilesSEMITTTP局域網(wǎng)接入實驗（客戶版/服務器版），安裝過程中可根據(jù)實際需要更改。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室53安裝驅(qū)動程序安裝驅(qū)動程序（驅(qū)動程序安裝的詳細說明見光盤上“驅(qū)動安裝指南.html”文件） ：1. 安裝USB驅(qū)動程序?qū)?601插在USB接口上，如果以前從未安裝過6601的驅(qū)動，WINDOWS

39、會自動彈出“安裝新硬件向?qū)А贝翱冢c擊“下一步”；選擇“搜索適合我的設備的驅(qū)動程序（推薦）”，點擊“下一步”；在“可選的搜索位置”單選“指定一個位置”，點擊“下一步”；在“瀏覽”中選擇本實驗軟件的安裝目錄“Driver”目錄中，打開btbus.inf；WINDOWS會查找到驅(qū)動程序“SEMIT Lan Access”，點擊下一步；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同一個目錄，打開btbus.sys；USB的驅(qū)動程序安裝完畢。如果以前安裝過6601的其它驅(qū)動程序，在“設備管理器”

40、中展開“通用串行總線控制器”，右鍵點擊“SEMIT *”，選擇“屬性”，點擊“驅(qū)動程序標簽”中的“更新驅(qū)動程序”。其它操作同上。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室542.安裝虛擬串口驅(qū)動程序USB驅(qū)動安裝完成后，運行軟件安裝目錄中的sbtinit.exe程序，系統(tǒng)報告發(fā)現(xiàn)新硬件：選擇“搜索適合我的設備的驅(qū)動程序（推薦）”，點擊“下一步”；在“可選的搜索位置”單選“指定一個位置”，點擊“下一步”；在“瀏覽”中選擇本實驗軟件的安裝目錄“Driver”目錄中，打開serbt.inf；WINDOWS會查找到驅(qū)動程序“SEU 藍牙通訊端口”，點擊下一步；彈出“需要SEU藍牙通訊

41、端口上的文件 serbt.sys ”，在“瀏覽”中選擇和上面serbt.inf同一個目錄下的serbt.sys；完成后在Semit LanAccess設備下可以看到一個子設備 藍牙通訊端口（COM？）。3. 驅(qū)動安裝完成后，請重新啟動計算機。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室55基于藍牙技術(shù)的系列實驗基于藍牙技術(shù)的系列實驗 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束放映開始放映東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室56數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒虆f(xié)議一協(xié)議二協(xié)議一協(xié)議二返回東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室57 基 本 原 理分層次的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)邏輯鏈路與

42、物理鏈路面向連接和面向無連接的服務自環(huán)、廣播和組播數(shù)據(jù)鏈路層表示會話層東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室58 網(wǎng)絡的協(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)絡協(xié)議 ：語法、語義、同步 比較有影響的網(wǎng)絡體系標準：系統(tǒng)網(wǎng)絡體系結(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)分層次的體系結(jié)構(gòu)1. 分層次的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室5

43、9 應用層：應用層：直接為用戶的應用進程提供服務，來完成一些為進行語義上有意義的信息交換所必須的功能。 運輸層：運輸層：傳送“報文”，根據(jù)下面通信子網(wǎng)的特性最佳地利用網(wǎng)絡資源，為上一層進行通信的兩個進程之間提供一個可靠的端到端服務（負責主機中兩個進程的通信）。 網(wǎng)絡層：網(wǎng)絡層：選擇合適的路由，使發(fā)端的運輸層所傳下來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輸層尋址（負責網(wǎng)絡中不同主機的通信）。 數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)鏈路層：在兩個相鄰節(jié)點間的線路上無差錯地傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)（差錯控制，流量控制）。 物理層：物理層：物理層的任務就是透明（經(jīng)實際電路傳送后的比特流沒有發(fā)生變化）地傳

44、送比特流。計算機網(wǎng)絡的原理體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡的原理體系結(jié)構(gòu)東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室60數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過程數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過程 東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室61 在對等層次上傳送的數(shù)據(jù)，其單位稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（Protocol Data Unit）。 層與層之間交換的數(shù)據(jù)單位為服務數(shù)據(jù)單元SDU（Service Data Unit）。 多個PDU可以合成一個SDU，多個SDU也可以合成一個PDU。上層使用下層所提供的服務必須與下層交換一些命令，這些命令稱為服務原語。在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實體進行交互（即交換

45、信息）的地方，成為服務訪問點SAP（Service Access Point）。 協(xié)議層相鄰層間關系協(xié)議層相鄰層間關系 東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室62VCard / vCalRFCOMMPPPIPUDP TCPWAPWAEIPTCPOBEXLMPL2CAPSDPTCS BINAtCommandsBluetooth RadioBasebandHost Controller Interface (HCI)AudioBluetooth協(xié)議體系圖東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室63會話層 (APP,Session) 應用程序數(shù)據(jù)鏈路層（MA

46、C,LLC) 動態(tài)鏈接庫硬件模塊 為了突出協(xié)議的上下層次，實驗設計了兩個協(xié)議層兩個協(xié)議層來模擬數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C制和流程： 會話層封裝了上層的數(shù)據(jù)，使下層向上看起來傳送的都是同樣的數(shù)據(jù)包，并且提供了一個典型但是比較簡單的數(shù)據(jù)交換機制，也就是會話協(xié)議。 數(shù)據(jù)鏈路層把一條有可能出差錯的實際鏈路，轉(zhuǎn)變?yōu)樯蠈酉蛳驴雌饋聿怀霾铄e的鏈路。 數(shù)據(jù)傳輸實驗的協(xié)議層次數(shù)據(jù)傳輸實驗的協(xié)議層次東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室642. 邏輯鏈路與物理鏈路邏輯鏈路與物理鏈路服務訪問點及信道復用服務訪問點及信道復用 會話層會話層 主機A 主機B傳輸媒質(zhì)應用I 應用J應用X 應用YSAP1 SAP2S

47、AP1 SAP2數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層物理層東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室65邏輯鏈路：在物理鏈路上加上通信規(guī)程來控制數(shù)據(jù)的傳輸。服務訪問點SAP：一個邏輯接口。數(shù)據(jù)傳輸時需要兩種地址：物理地址（標識主機，MAC層傳輸） SAP地址 （標識服務，LLC層傳輸）在一條建立好的物理鏈路上可以：建立多條服務訪問點之間的邏輯連接；實現(xiàn)兩個主機多對應用之間互不干擾的數(shù)據(jù)傳輸。需要注意：一個應用可同時使用多個服務訪問點；一個服務訪問點在一個時間只能為一個應用服務。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室663. 面向連接和面向無連接的服務 面向連接的服

48、務（面向連接的服務（ 虛電路服務 ）：）： 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)時是按序傳送的； 每次通信都要經(jīng)過連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放三個階段； 適合于在一定的期間內(nèi)向同一目的地發(fā)送許多報文的情況 。 面向無連接的服務（面向無連接的服務（數(shù)據(jù)報服務）：）： 不需要建立連接，不需要確認； 不能防止報文的丟失，重復和無序； 適合于傳送很長的數(shù)據(jù)文件，可用于點對點通信、廣播和多播。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室67 面向連接時，應用之間有邏輯信道連接，發(fā)出的每個數(shù)據(jù)包都需要有響應； 面向無連接時，應用之間沒有邏輯信道連接，發(fā)出的每個數(shù)據(jù)

49、包也不需要有響應； 在表示會話層中，同樣存在面向連接和面向無連接的兩種服務； 實驗中所使用的會話層協(xié)議精簡自藍牙協(xié)議中的OBEX (Object Exchange Protocol)協(xié)議，它不支持面向無連接的服務； 面向連接的服務中，不同類型的應用（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，但會話層可能無法建立連接。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室684. 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) 自環(huán)指數(shù)據(jù)發(fā)往本機應用。 多數(shù)數(shù)據(jù)鏈路層都支持自環(huán)接口（Loopback Interface）以允許在同一臺主機上的

50、兩個應用進行通信。 一個自環(huán)接口的IP數(shù)據(jù)報不能出現(xiàn)在任何的網(wǎng)絡之上。 自環(huán)的MAC數(shù)據(jù)包不會出現(xiàn)在實際的物理鏈路上，而是直接交給本機數(shù)據(jù)鏈路層的接收模塊處理。 在實驗中，用一個16位的無符號整數(shù)句柄標識一個物理鏈路 ，該句柄對應著一個物理連接兩端的物理地址。實驗指定了兩個特殊的句柄：Loopback （0 x0000）：指向本機的自環(huán)鏈路；BroadCast（0 x00FF）：廣播到網(wǎng)絡的每臺主機。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室69（2）廣播和組播）廣播和組播 廣播和組播是一種目的地址不唯一的，不要求響應的數(shù)據(jù)傳輸方式。 廣播的MAC數(shù)據(jù)包給所

51、有與本機建立物理連接的主機發(fā)送一份，同時也向本機發(fā)送一份。 組播：一個節(jié)點向網(wǎng)絡內(nèi)的某些特定的設備傳送數(shù)據(jù)。 一臺計算機也是一個網(wǎng)絡，網(wǎng)絡只是一個邏輯上的概念。 廣播與組播的兩個層次兩個層次： 廣播和組播既可以是面對物理鏈路層面上對網(wǎng)絡上不同主機，也可以是面對邏輯鏈路層面上相同或不同主機中的不同應用。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室705. 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層：邏輯鏈路控制（LLC），媒體訪問控制（MAC） 實驗中的數(shù)據(jù)鏈路層負責：流量控制和差錯控制，信道復用以及鏈路管理。 高層數(shù)據(jù) LLC 首部 LLC 數(shù)據(jù) LLC PDU MAC 首部 MAC

52、數(shù)據(jù) MAC 尾部 MAC 幀 LLC 子層 MAC 子層 高層 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層LLC PDU和和MAC幀幀 東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室71 數(shù)據(jù)鏈路層負責的流量控制采取連續(xù)ARQ和滑動發(fā)送窗口的機制。 動畫演示，設： 發(fā)送序號用3比特編碼（發(fā)送窗口長度取值限定在17內(nèi) ） 發(fā)送窗口的大小為4（在未收到對方確認信息情況下，發(fā)端可以發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的最大數(shù)目為4 ） 接受窗口為接受窗口為1 接受窗口為接受窗口為2 接受窗口為接受窗口為4 如果收到了拒絕幀或等待超過了限定時間，則需要重發(fā)前N個數(shù)據(jù)幀，N由接收端返回的拒絕幀和發(fā)送端的滑動窗口決定。東南大學移動通信國家重點實驗室東南大學移動通信國家重點實驗室727. 表示會話層 會話層：使應用建立和維持會話，并能使會話獲得同步。 表示層：為異種機通信提供一種公共語言，以便能進行互操作。 數(shù)據(jù)傳輸實驗設計的表示會話層精簡于無線通信中常用的對象交換協(xié)議OBEX（OBject Exchange），它使用對象這種思想把各種上層應用所要交換的數(shù)據(jù)封裝成統(tǒng)一的格式，是一種緊湊、高效的二進制協(xié)議。支持：