后页 退出前页第 6章 无线通信
6.1 蜂窝无线通信
6.2 码分多址 CDMA
6.3 卫星通信
6.4 蓝牙技术
6.5 无线应用协议 WAP
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6.4 蓝牙技术
6.4.1 概述蓝牙 的要求：
芯片体积要小
能耗要低
需提供和有线连接相媲美的安全性能蓝牙区别于其它无线技术的一个典型特征是它能基于各设备各自的功能提供,联合使用模型,。
后页 退出前页工作原理
蓝牙设备之间可互相探查，进行连接形成自组网
48位的设备地址 BD_ADDR
发起连接的那个设备叫主单元，其余被连接的为从单元
从单元被暂时分配一个 3位的活跃成员地址
AM_ADDR
由一个主单元和一个或多个从单元组成的自组网称为微微网,一个微微网最多只可以有 7个从单元
由多个这种微微网结合形成了散射网，如图 6-15所示。
后页 退出前页
其中有一个从单元同时属于两个微微网，它可起一个桥的作用，将两个微微网连起来
通信时，单个单元的峰值传输速率可达到 721kbits/s
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6.4.2 协议栈体系结构图 6-16 蓝牙协议栈示意图后页 退出前页
1,蓝牙无线层,定义了工作在 2.4GHz频段的蓝牙收发设备的一些要求及特征，管理收发比特流的过程
2,基带层,实现链路的控制 ；还负责分时、分组、成桢、纠错以及流控制
蓝牙两种类型的链接：点对点的同步面向连接链路和点对多点的异步无连接链路
3,链路管理协议,负责链路的建立与配置，管理链路的状态，维持各从单元之间的公平性，鉴权以及其它的一些管理功能
4,逻辑链路控制和适配协议,向上层提供面向连接和无连接的数据服务
5,音频数据直接映射到了基带层
6,RFCOMM基于 ETSI GSM 07.10标准的子集，提供串行端口的模拟
7,服务发现协议用来查询其它设备所能提供的服务后页 退出前页
6.4.3 蓝牙网络通信过程
1,初始为睡眠状态，即待机模式
2,建立连接时，由一个设备发起连接，这个设备以后就成为微微网的主单元
3,如果主单元不知道其余设备的存在以及它们的地址，主单元需要先执行查询操作其示意过程入图 6-17
后页 退出前页
Standby
Inquiry
地址未知
Page
地址已知
ConnectedTransmit data
Park Hold Sniff
释放成员地址 保 留 成 员 地 址待机进行连接活跃状态低能耗模式图 6-17 连接状态转移图
de
tac
h
后页 退出前页例,假设在连接范围内共有四个设备 A,B,C,D
过程：
1,A发出查询信息，请求别的设备的设备地址及其时钟
2,C回复 A一个 FHS包（包括 C的设备地址和时钟）
3,A将自己的设备地址及时钟回复给 C
4,A再次发出查询信息
5,B和 D同时回复 （冲突）
6,B和 D各自等待一段随机长度的时隙后再侦听信道
7,A再发查询信息
8,B回复 A一个 FHS包（包括 B的设备地址和时钟）
9,A将自己的设备地址及时钟回复给 B
10,A再发查询信息
11,D回复 A一个 FHS包（包括 D的设备地址和时钟）
12,A将自己的设备地址及时钟回复给 D
后页 退出前页以上为查询过程,A查询到 B,C,D的地址和时钟，然后再建立连接：
13,A用 C的地址寻呼 C
14,C用自己的地址回复 A
15,A将自己的设备地址和时钟发送给 C,A与 C进行连接
16,A与 B和 D重复上述过程 进行连接,连接完后，进入
connected状态
17,通信时，主单元和从单元交替进行收和发,主单元根据从单元的数据流量来决定从单元何时收发
18,如果从单元暂时不需收发数据，它就切换入保持模式直到主单元下次发信息给它
19,数据传输完成后，可使用断连命令来结束连接，这样，
从单元又回到待机模式后页 退出前页蓝牙设备的三种 低能耗模式
嗅探模式,从单元收发信息的周期变长，主单元只在指定的时隙才能向该从单元发送信息
保持模式：该模式下从单元只有内部时钟在运行
停靠模式：从单元不参与通信，但仍保持和跳频信道的同步。
通过切换从单元的活跃状态和停靠状态，客观上可增加一个微微网的从单元数目停靠模式能耗最低，保持模式次之，而嗅探模式的活跃程度最高，所以其能耗也最高后页 退出前页
6.4.4 蓝牙技术的优缺点及展望优点：
可以消除不同数字装置之间的界限
消除千头万绪的电缆线
可以在全世界范围内建立一个统一的标准，使得蓝牙设备在全世界通用
特点：,自组网,,即连即用
采用了跳频技术，具有扩频通信的优点缺点：
成本 太高
不支持漫游功能
ISM频段也给它带来一定麻烦后页 退出前页
6.5 无线应用协议 WAP
6.5.1 概述
WAP是数字移动电话、个人数字助理、便携计算机等与因特网进行通讯的开放性全球标准
WAP的目标：通过这种技术将 Internet的大量信息及各种各样的业务引入到移动电话,PALM等无线终端之中后页 退出前页
WAP和 WWW结构的比较：
1,WWW体系机构提供了一个灵活且强有力的设计模式 (如图 6-18),WWW标准详细说明了建立一个通用的应用环境所必需的必要配置,
Request(URL)
客户机 Web 服务器
Web 浏览器
CGI
Scripts
etc.
Content
图 6-18 WWW设计模型
Response(Content)
后页 退出前页
标准命名模型－－ WWW上所有的服务器及其内容都是通过互联网上标准的通用资源定位符（ URL）来命名
内容分类 ――WWW 上所有内容都有特定的类型
标准内容格式 ―― 所有的网络浏览器都支持一个标准内容格式集
标准协议 ―― 标准网络协议允许任何网络浏览器连接到任何网络服务器
WWW协议定义了三类服务器：
源数据服务器 ―― 用户访问的资源（或将要创建的资源）所在的服务器
代理服务器 ―― 这是一种中间程序，它既是服务器又是客户机
网关 ―― 为其他服务器担当媒介的中间服务器后页 退出前页
2,WAP设计模型 (如图 6-19)
客户机 源数据服务器
WAE User
Agent
CGI
Scripts
etc.
Content
图 6-19 WAP设计模型
Encoders
And Decoders
网关
Encoded Request
Encoded Response
Request
Response(Content)
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WAP定义了一组标准组件，以使移动终端和网络服务器之间能进行通信。包括：
标准命名模型－－利用 URL来识别源数据服务器上的内容；利用 URI来识别设备上的本地资源
内容分类 －－允许 WAP用户代理在这基础上进行正确处理
标准内容格式－－基于 WWW技术之上，
包括标记语言、图象和脚本语言等
标准通信协议－－ WAP通信协议使得移动终端能和网络服务器进行通信后页 退出前页
WAP利用代理技术连接 WWW和无线区域,
WAP代理一般包含以下功能,
协议网关－－将来自 WAP协议栈 （ WSP,WTP、
WTLS 和 WDP ） 的请求转换为 WWW协议栈
（ HTTP和 TCP/IP） 的请求
内容编,解码器－－内容编码器将 WAP内容压缩编码,以减少它在无线网络上的数据流量
用户代理能力管理－－用户代理能力描述了客户端的能力及个人偏好
高速缓存代理－－缓存一些频繁访问的资源,
加快无线网络端的访问速度后页 退出前页
WAP典型的组网模型,
Wireless
Network Internet
WTAServer
Push Proxy
Supporting
Servers
Master
Pull Proxy
APP Server
APP Server
APP Server
APP Server
APP Server
Secure
Full Proxy
Secure
Network
图 6-20 WAP网示例后页 退出前页
6.5.2 协议栈结构
WAP协议栈体系结构为移动通信设备提供了一个可缩放和可扩展的应用开发环境，这是由于它采用了协议栈的分层设计完成（如图 6-21）
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WAP协议栈的层：
1,载体,GSM,IS-136,CDMA,PHS,CDPD等
2,无线数据报协议 WDP,WDP对 WAP的上层协议提供一致服务，使得它们能透明地进行数据传输而意识不到下层载体的区别
3,无线传输层安全性 WTLS,提供下列特性
数据完整性
保密性
鉴权
拒绝服务保护
4,无线事务协议 WTP,在安全或非安全的数据包网络上有效地运行并提供以下特性
三种事务服务：不可靠单向请求；可靠单向请求；可靠双向请求 /
响应事务
可选的用户间可靠性
可选的带外数据的确认
PDU的合并以及延迟确认，以减少传送消息的数量
异步事务后页 退出前页
5,无线会话协议 WSP,包含适合浏览方面的应用程序的服务
(WSP/B),WSP/B提供下列功能
压缩的空中编码中的 HTTP/1.1的功能和语义
长久的会话状态
会话迁移时的会话挂起和恢复
对可靠和不可靠数据,推,（ push）的功能
协议特性的协商
6,无线应用环境 WAE,WAE包括一个微浏览器，微浏览器相关的功能有
无线标记语言 WML
WML脚本
无线电话应用
内容格式
7,其它服务和应用,WAP协议栈的每一层协议不仅能被 WAP
使用，它们还能直接用来开发无线领域的应用程序后页 退出前页
6.5.3 WML语言简介通过例子程序，我们知道：
1,文档结构,WML文档是由 Deck和 Card构成的,<wml>标签用来表明这是一个 WML的 Deck。一个 Deck是一个或多个
Card的集合
2,一个 XML声明和一个文件类型声明
3,文件头（ Head）：由 <head>标签标记开始
4,一个 Deck可以包含多个 Card,<card>可以包含以下可选的属性,
id属性用来指定 Card的名字，可用来在 Card间跳转
title属性用来作为书签的标记
newcontext属性，默认值为 false，用来指示当跳转到本 Card时，
手机是不是要清除以前保留的信息
ordered属性，默认值是 true，表明该 Card里的内容是按固定的顺序显示，还是按用户的选择来显示
onXXX属性，用来捕捉事件后页 退出前页
5,模板：为了节省资源，可以把每个
Card中都要用到的任务设置在模板中，
供当前 Deck中所有 Card使用，如果个别 Card不需要该模板内容，可以覆盖掉它
6,注释：注释内容是方便制作者阅读源代码，不会被浏览器显示
7,注意,WML对大小写敏感后页 退出前页
6.5.4 WAP的应用及其展望
WAP1.0失败了，主要原因有：
1,手机的屏幕很小，输入方式 (电话键盘 )不方便,电池也不能满足长时间开机上网的需求，同时必须通过 WAP协议，把因特网上的信息简化
2,WAP使用 WML，所以 WAP缺乏应用程序、网站及其开发的功能还太少
3,上网速度太慢,GSM的数据传输速率只有 9.6kb/s
4,使用费较高问题的解决：
将来,WAP的用户代理不再是,瘦,客户了，它具有很强的计算与存储能力，并且，屏幕够大,输入也很方便
WAP2.0的标记语言为 XHTML,而 XHTML继承了 XML的语法，即将代替所有网站的 HTML
移动通信由 2G向 3G过渡，网络连接的速度也将不再成为问题
按传输的字节流量收费，资费问题也能为用户所接受
6.1 蜂窝无线通信
6.2 码分多址 CDMA
6.3 卫星通信
6.4 蓝牙技术
6.5 无线应用协议 WAP
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6.4 蓝牙技术
6.4.1 概述蓝牙 的要求：
芯片体积要小
能耗要低
需提供和有线连接相媲美的安全性能蓝牙区别于其它无线技术的一个典型特征是它能基于各设备各自的功能提供,联合使用模型,。
后页 退出前页工作原理
蓝牙设备之间可互相探查，进行连接形成自组网
48位的设备地址 BD_ADDR
发起连接的那个设备叫主单元，其余被连接的为从单元
从单元被暂时分配一个 3位的活跃成员地址
AM_ADDR
由一个主单元和一个或多个从单元组成的自组网称为微微网,一个微微网最多只可以有 7个从单元
由多个这种微微网结合形成了散射网，如图 6-15所示。
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其中有一个从单元同时属于两个微微网，它可起一个桥的作用，将两个微微网连起来
通信时，单个单元的峰值传输速率可达到 721kbits/s
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6.4.2 协议栈体系结构图 6-16 蓝牙协议栈示意图后页 退出前页
1,蓝牙无线层,定义了工作在 2.4GHz频段的蓝牙收发设备的一些要求及特征，管理收发比特流的过程
2,基带层,实现链路的控制 ；还负责分时、分组、成桢、纠错以及流控制
蓝牙两种类型的链接：点对点的同步面向连接链路和点对多点的异步无连接链路
3,链路管理协议,负责链路的建立与配置，管理链路的状态，维持各从单元之间的公平性，鉴权以及其它的一些管理功能
4,逻辑链路控制和适配协议,向上层提供面向连接和无连接的数据服务
5,音频数据直接映射到了基带层
6,RFCOMM基于 ETSI GSM 07.10标准的子集，提供串行端口的模拟
7,服务发现协议用来查询其它设备所能提供的服务后页 退出前页
6.4.3 蓝牙网络通信过程
1,初始为睡眠状态，即待机模式
2,建立连接时，由一个设备发起连接，这个设备以后就成为微微网的主单元
3,如果主单元不知道其余设备的存在以及它们的地址，主单元需要先执行查询操作其示意过程入图 6-17
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Standby
Inquiry
地址未知
Page
地址已知
ConnectedTransmit data
Park Hold Sniff
释放成员地址 保 留 成 员 地 址待机进行连接活跃状态低能耗模式图 6-17 连接状态转移图
de
tac
h
后页 退出前页例,假设在连接范围内共有四个设备 A,B,C,D
过程：
1,A发出查询信息，请求别的设备的设备地址及其时钟
2,C回复 A一个 FHS包（包括 C的设备地址和时钟）
3,A将自己的设备地址及时钟回复给 C
4,A再次发出查询信息
5,B和 D同时回复 （冲突）
6,B和 D各自等待一段随机长度的时隙后再侦听信道
7,A再发查询信息
8,B回复 A一个 FHS包（包括 B的设备地址和时钟）
9,A将自己的设备地址及时钟回复给 B
10,A再发查询信息
11,D回复 A一个 FHS包（包括 D的设备地址和时钟）
12,A将自己的设备地址及时钟回复给 D
后页 退出前页以上为查询过程,A查询到 B,C,D的地址和时钟，然后再建立连接：
13,A用 C的地址寻呼 C
14,C用自己的地址回复 A
15,A将自己的设备地址和时钟发送给 C,A与 C进行连接
16,A与 B和 D重复上述过程 进行连接,连接完后，进入
connected状态
17,通信时，主单元和从单元交替进行收和发,主单元根据从单元的数据流量来决定从单元何时收发
18,如果从单元暂时不需收发数据，它就切换入保持模式直到主单元下次发信息给它
19,数据传输完成后，可使用断连命令来结束连接，这样，
从单元又回到待机模式后页 退出前页蓝牙设备的三种 低能耗模式
嗅探模式,从单元收发信息的周期变长，主单元只在指定的时隙才能向该从单元发送信息
保持模式：该模式下从单元只有内部时钟在运行
停靠模式：从单元不参与通信，但仍保持和跳频信道的同步。
通过切换从单元的活跃状态和停靠状态，客观上可增加一个微微网的从单元数目停靠模式能耗最低，保持模式次之，而嗅探模式的活跃程度最高，所以其能耗也最高后页 退出前页
6.4.4 蓝牙技术的优缺点及展望优点：
可以消除不同数字装置之间的界限
消除千头万绪的电缆线
可以在全世界范围内建立一个统一的标准，使得蓝牙设备在全世界通用
特点：,自组网,,即连即用
采用了跳频技术，具有扩频通信的优点缺点：
成本 太高
不支持漫游功能
ISM频段也给它带来一定麻烦后页 退出前页
6.5 无线应用协议 WAP
6.5.1 概述
WAP是数字移动电话、个人数字助理、便携计算机等与因特网进行通讯的开放性全球标准
WAP的目标：通过这种技术将 Internet的大量信息及各种各样的业务引入到移动电话,PALM等无线终端之中后页 退出前页
WAP和 WWW结构的比较：
1,WWW体系机构提供了一个灵活且强有力的设计模式 (如图 6-18),WWW标准详细说明了建立一个通用的应用环境所必需的必要配置,
Request(URL)
客户机 Web 服务器
Web 浏览器
CGI
Scripts
etc.
Content
图 6-18 WWW设计模型
Response(Content)
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标准命名模型－－ WWW上所有的服务器及其内容都是通过互联网上标准的通用资源定位符（ URL）来命名
内容分类 ――WWW 上所有内容都有特定的类型
标准内容格式 ―― 所有的网络浏览器都支持一个标准内容格式集
标准协议 ―― 标准网络协议允许任何网络浏览器连接到任何网络服务器
WWW协议定义了三类服务器：
源数据服务器 ―― 用户访问的资源（或将要创建的资源）所在的服务器
代理服务器 ―― 这是一种中间程序，它既是服务器又是客户机
网关 ―― 为其他服务器担当媒介的中间服务器后页 退出前页
2,WAP设计模型 (如图 6-19)
客户机 源数据服务器
WAE User
Agent
CGI
Scripts
etc.
Content
图 6-19 WAP设计模型
Encoders
And Decoders
网关
Encoded Request
Encoded Response
Request
Response(Content)
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WAP定义了一组标准组件，以使移动终端和网络服务器之间能进行通信。包括：
标准命名模型－－利用 URL来识别源数据服务器上的内容；利用 URI来识别设备上的本地资源
内容分类 －－允许 WAP用户代理在这基础上进行正确处理
标准内容格式－－基于 WWW技术之上，
包括标记语言、图象和脚本语言等
标准通信协议－－ WAP通信协议使得移动终端能和网络服务器进行通信后页 退出前页
WAP利用代理技术连接 WWW和无线区域,
WAP代理一般包含以下功能,
协议网关－－将来自 WAP协议栈 （ WSP,WTP、
WTLS 和 WDP ） 的请求转换为 WWW协议栈
（ HTTP和 TCP/IP） 的请求
内容编,解码器－－内容编码器将 WAP内容压缩编码,以减少它在无线网络上的数据流量
用户代理能力管理－－用户代理能力描述了客户端的能力及个人偏好
高速缓存代理－－缓存一些频繁访问的资源,
加快无线网络端的访问速度后页 退出前页
WAP典型的组网模型,
Wireless
Network Internet
WTAServer
Push Proxy
Supporting
Servers
Master
Pull Proxy
APP Server
APP Server
APP Server
APP Server
APP Server
Secure
Full Proxy
Secure
Network
图 6-20 WAP网示例后页 退出前页
6.5.2 协议栈结构
WAP协议栈体系结构为移动通信设备提供了一个可缩放和可扩展的应用开发环境，这是由于它采用了协议栈的分层设计完成（如图 6-21）
后页 退出前页
WAP协议栈的层：
1,载体,GSM,IS-136,CDMA,PHS,CDPD等
2,无线数据报协议 WDP,WDP对 WAP的上层协议提供一致服务，使得它们能透明地进行数据传输而意识不到下层载体的区别
3,无线传输层安全性 WTLS,提供下列特性
数据完整性
保密性
鉴权
拒绝服务保护
4,无线事务协议 WTP,在安全或非安全的数据包网络上有效地运行并提供以下特性
三种事务服务：不可靠单向请求；可靠单向请求；可靠双向请求 /
响应事务
可选的用户间可靠性
可选的带外数据的确认
PDU的合并以及延迟确认，以减少传送消息的数量
异步事务后页 退出前页
5,无线会话协议 WSP,包含适合浏览方面的应用程序的服务
(WSP/B),WSP/B提供下列功能
压缩的空中编码中的 HTTP/1.1的功能和语义
长久的会话状态
会话迁移时的会话挂起和恢复
对可靠和不可靠数据,推,（ push）的功能
协议特性的协商
6,无线应用环境 WAE,WAE包括一个微浏览器，微浏览器相关的功能有
无线标记语言 WML
WML脚本
无线电话应用
内容格式
7,其它服务和应用,WAP协议栈的每一层协议不仅能被 WAP
使用，它们还能直接用来开发无线领域的应用程序后页 退出前页
6.5.3 WML语言简介通过例子程序，我们知道：
1,文档结构,WML文档是由 Deck和 Card构成的,<wml>标签用来表明这是一个 WML的 Deck。一个 Deck是一个或多个
Card的集合
2,一个 XML声明和一个文件类型声明
3,文件头（ Head）：由 <head>标签标记开始
4,一个 Deck可以包含多个 Card,<card>可以包含以下可选的属性,
id属性用来指定 Card的名字，可用来在 Card间跳转
title属性用来作为书签的标记
newcontext属性，默认值为 false，用来指示当跳转到本 Card时，
手机是不是要清除以前保留的信息
ordered属性，默认值是 true，表明该 Card里的内容是按固定的顺序显示，还是按用户的选择来显示
onXXX属性，用来捕捉事件后页 退出前页
5,模板：为了节省资源，可以把每个
Card中都要用到的任务设置在模板中，
供当前 Deck中所有 Card使用，如果个别 Card不需要该模板内容，可以覆盖掉它
6,注释：注释内容是方便制作者阅读源代码，不会被浏览器显示
7,注意,WML对大小写敏感后页 退出前页
6.5.4 WAP的应用及其展望
WAP1.0失败了，主要原因有：
1,手机的屏幕很小，输入方式 (电话键盘 )不方便,电池也不能满足长时间开机上网的需求，同时必须通过 WAP协议，把因特网上的信息简化
2,WAP使用 WML，所以 WAP缺乏应用程序、网站及其开发的功能还太少
3,上网速度太慢,GSM的数据传输速率只有 9.6kb/s
4,使用费较高问题的解决：
将来,WAP的用户代理不再是,瘦,客户了，它具有很强的计算与存储能力，并且，屏幕够大,输入也很方便
WAP2.0的标记语言为 XHTML,而 XHTML继承了 XML的语法，即将代替所有网站的 HTML
移动通信由 2G向 3G过渡，网络连接的速度也将不再成为问题
按传输的字节流量收费，资费问题也能为用户所接受
