藍牙技術的問題、前景與中國頻譜管理策略的考

1 引言
涉及無線連線及無線個人接入藍牙技術的基本思想在上世紀80年代中期已萌發(fā)，但由于當時標準、技術及市場前景等諸多問題不明朗，未成氣候；近些年來，由于移動通信及Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的迅速發(fā)展，給藍牙技術帶來了新的商機與市場前景，從而激活了藍牙技術的真正誕生。這首先應當歸功于Ｅｒｉｃｓｓｏｎ的工程師面對有線連線“剪不斷，理還亂”的困擾，1994年推出了解決無線連線問題的技術開發(fā)計劃，從而產(chǎn)生了推進無線連線與個人接入的實在想法。1997年Ｅｒｉｃｓｓｏｎ邀請ＩＢＭ、Ｉｎｔｅｌ、ＮＯＫＩＡ及ＴＯＳＨＩＢＡ這5個世界著名的無線設備及計算機、半導體設備制造公司商議建立一種全球化的無線通信個人接入與無線連線新手段，后定名為“藍牙”（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ），并于1998年5月正式發(fā)起成立了“藍牙特別興趣組織”ＢＳＩＧ（Ｂｌｕｅｔｅｏｏｔｈ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ Ｇｒｏｕｐ），簡稱藍牙ＳＩＧ（亦有人稱此為“國際藍牙組織”、“藍牙技術同盟”，甚至稱之為“藍牙特殊利益集團”）。進而于1999年11月美國4家著名公司Ｍｏｔｏｒｏｌａ、Ｌｕｃｅｎｔ、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ及3Ｃｏｍ加盟于上述5公司，成為ＢＳＩＧ的9個發(fā)起成員，使藍牙技術的發(fā)展獲得了更強有力的支持，并顯示出更明朗的前景?，F(xiàn)在，ＢＳＩＧ的參加成員已達2491個，已論證通過的藍牙產(chǎn)品亦達250個左右，其發(fā)展勢頭令人觸目。由于其普及應用與普遍服務能力，藍牙技術不僅局限于信息通信世界，甚至超越了3Ｃ（計算機、通信與消費）產(chǎn)業(yè)界，可遍及房地產(chǎn)等多種產(chǎn)業(yè)領域。從而，藍牙這一名詞幾乎遍布全球每一角落、家喻戶曉，大家均認為可能是一個值得投入、并可能獲得未來豐厚回報的新技術領域。也許這就是未來藍牙技術發(fā)展的重要市場基礎。
“Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ”此詞據(jù)稱源于歐洲中世紀（Ａ．Ｄ．900）丹麥國王哈拉德二世（Ｋｉｎｇ Ｈａｒａｌｄ Ｂｌａｔａｎｄ）的綽號“Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ”，他面對當時處于四分五裂的丹麥、瑞典、挪威、芬蘭等北歐地區(qū)，建立了統(tǒng)一強大的丹麥王國，并將基督教引入了北歐地區(qū)，從而確立了為后人緬懷、頌揚的不朽功勛。由此，瑞典Ｅｒｉｃｓｓｏｎ公司領頭用其來命名此重要的一種無線通信與連線新技術，也期望建立一種開放性的、全球統(tǒng)一標準，一統(tǒng)“無線世界”天下，將這種新技術進行最廣泛普及的、全球性各行各業(yè)的普遍連接應用。
在中國，亦往往稱“藍牙”為“藍芽”，一是避免“藍牙”這詞在中文含義上的費解，二是表示以藍色為象征的信息領域中一種重要的新技術的萌芽。但從“統(tǒng)一全球標準”之本意及與國際ＢＳＩＧ連接看，“藍牙”（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）依然更為明確，從而運用“藍牙”這一詞者亦似乎為數(shù)更多些。兩者在中國可視為同一含義。
近代，通用無線接入作為先進手段實施接入網(wǎng)的全部或部分功能，它已成為有線接入的有效支持、補充與延伸，是快速、靈活裝備與實現(xiàn)普遍服務的重要途徑。無線接入目前雖然大部分為窄帶，但中寬帶與寬帶（Ｗｉｄｅｂａｎｄ ａｎｄ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ）無線接入，包括2.5Ｇ／3Ｇ移動接入、不對稱ＩＰ接入及衛(wèi)星接入已成為可能，而藍牙技術可視為一種最接近用戶的短距離、微功率、微微小區(qū)（Ｐｉｃｏ－ｃｅｌｌ）型無線接入手段，在構筑新世紀全球個人通信網(wǎng)絡及無線連接世界方面將發(fā)揮其獨特重要的作用。很明顯，由于通用無線接入可綜合包括宏大區(qū)、大區(qū)、小區(qū)、微小區(qū)、微微小區(qū)、移動、半移動（包括Ｎｏｍａｄｉｃ游牧式）、可搬移（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｂｌｅ）及固定等多種接入覆蓋模式，可有效覆蓋三維物理空間的任何一角落及有效地在任何時候連接至任何個人用戶，它對未來全球個人通信的實際連接覆蓋的普遍化與重要性顯而易見，而且無線接入與Ｉｎｔｅｒｎｅｔ聯(lián)合運作的，所謂無線Ｉｎｔｅｒｎｅｔ／移動ＩＰ，以及更進一步以全球移動通信演進發(fā)展沿1Ｇ→2Ｇ→2Ｇ＋（2.5Ｇ、2.75Ｇ）→3Ｇ→3Ｇ＋→4Ｇ這一發(fā)展脈絡中，將及時大量嵌入Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ之類新手段，進入所謂嵌入式（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ）世界，實現(xiàn)以Ｐｉｃｏ－ｃｅｌｌ小區(qū)個人接入為中心展開的無線個人局域網(wǎng)絡（ＷＰＡＮ）時代，這將成為未來全球個人通信世界中的最重要環(huán)節(jié)之一。因此，Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ技術的戰(zhàn)略含義將不言而喻。
2 藍牙系統(tǒng)基本參數(shù)及指標要求
工作頻段 ＩＳＭ頻段2.402～2.480 ＧＨｚ
雙工方式 ＴＤＤ
業(yè)務類別 同時支持電路交換及分組交換業(yè)務
數(shù)據(jù)標稱速率 1 Ｍｂｉｔ／ｓ
異步信道速率 非對稱連接721／57.6ｋｂｉｔ／ｓ
對稱連接432.6ｋｂｉｔ／ｓ(全雙工模式)
同步信道速率 64ｋｂｉｔ／ｓ(3個全雙工信道)
信道間隔 1ＭＨｚ
信道數(shù) 79
發(fā)射功率 美國ＦＣＣ要求＜0ｄＢｍ(1ｍＷ) 一些其他國家可擴展至20ｄＢｍ(100 ｍＷ)
跳頻頻點數(shù) 79個頻點／ＭＨｚ[2402＋ｋ(ＭＨｚ)， ｋ＝0，1，2……78]
跳頻速率 1600次／ｓ
工作模式 Ａｃｔｉｖｅ／Ｓｎｉｆｆ／Ｈｏｌｄ／Ｐａｒｋ
數(shù)據(jù)連接方式 面向連接業(yè)務ＳＣＯ、無連接業(yè)務ＡＣＬ
糾錯方式 1／3ＦＥＣ、2／3ＦＥＣ、ＡＲＱ
鑒權 反應邏輯算術方式
密鑰 以8ｂｉｔｓ為單位增減，最長 128ｂｉｔｓ
話音編碼方式 ＣＶＳＤ
發(fā)射距離 一般10ｃｍ～10ｍ，增加功率情況下可達100ｍ
網(wǎng)絡拓撲結構 Ａｄｈｏｃ結構、Ｐｉｃｏｎｅｔ及Ｓｃａｔｔｅｒｎｅｔ
3 藍牙技術存在的問題與應用前景
3.1 存在問題
(1)2.4ＧＨｚＩＳＭ頻段使用的電磁兼容與頻率共用問題
由于2.4ＧＨｚ ＩＳＭ頻段對所有工、科、醫(yī)無線電設備全部開放，亦有不少其他短距離(微功率)無執(zhí)照運行無線電設備，甚至像中國的情況還有相應已發(fā)放臺站執(zhí)照的ＳＳ(包括一些相關的ＷＬＡＮ)設備在同時工作。由此，微波爐(2.45ＧＨｚ,數(shù)千瓦至數(shù)百千瓦高功率運行)、家電、無繩電話、ＳＳ及ＷＬＡＮ系統(tǒng)和其他處于該頻段的ＩＳＭ及無執(zhí)照短距離運行的無線電設備均可能是其干擾源，需要小心處理其共存問題。即使來用高速自適應跳頻技術，亦必須檢驗其實際共存的可靠性與可行性，以及管理規(guī)則的協(xié)調配合問題，為藍牙的商用創(chuàng)造出盡可能現(xiàn)實可行的共存環(huán)境。為此積極參與ＩＥＥＥ802.15的共存問題的研究及取得實際有效的進展非常重要。
(2)互操作與兼容性問題
如上所述，由于藍牙軟件結構受限于廣泛普及運用需要的約束，帶來對藍牙互操作能力與兼容性的負面影響，要特別小心其實際兼容性與互操作能力的檢驗與改進。
(3)保密安全問題
盡管藍牙系統(tǒng)的保密安全機制已制定得較為嚴格，除跳頻技術提供了一定安全保障外，還有用戶個人標識、鏈路密鑰論證和保密密鑰加密之三重處理，但鑒于藍牙系統(tǒng)的移動性、普遍性與無執(zhí)照全面開放性，使得其安全保密問題顯得尤為敏感與重要，而且很大程度上還決定于應用目標范疇。保密安全問題依然是其需要倍加小心考慮與處理的重要問題。
(4)與其它相關技術的競爭問題
重要的競爭對手如上所述，主要是與紅外線接入、ＩＥＥＥ802.11系列及Ｈｏｍｅ ＲＦ系列技術速率、價位現(xiàn)實性與共存可靠性及可用性方面的競爭。藍牙依然應加速努力，積極保持與發(fā)揚目前已持有的綜合主導優(yōu)勢。
(5)價格、可靠性等綜合吸引力問題
藍牙要想取得大面積普及，必須有效地解決其芯片價格與實際運行可靠性問題。曾熱心支持藍牙技術發(fā)展的9位ＢＳＩＧ發(fā)起者之一的Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司，于2001年4月4日正式宣布放棄在新一代視窗Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ中引入藍牙技術；固然，暫時放棄不等于永遠不做，但這也多少反映出對目前水平的藍牙產(chǎn)品的可靠性、兼容性及性能價格方面的不放心程度。
3.2 應用前景
如上所述，藍牙技術的終極目標就是要建立一種全球統(tǒng)一的無線連接(連線與接入)標準，使不同廠家生產(chǎn)的各種移動、便攜設備和固定終端