Bluetooth vs 紅外線技術

　　紅外線傳輸是目前應用最廣泛的無線傳輸技術，幾乎紅外線接收器已經成為所有筆記型電腦與手機的標準配備，Bluetooth與紅外線技術同樣都是用於短距離內的無線傳輸，但是兩者技術的應用領域與連接方式卻有相當大的差異，各有優缺點存在。由於Bluetooth技術較紅外線傳輸有更多的優點，預估未來Bluetooth技術將取代紅外線，成為最普及的無線通訊連結。紅外線與Bluetooth技術可以從下列許多角度來比較彼此間的差異：

紅外線的通訊協定階層
　　紅外線在協定階層(Protocol Stack)上大致上可分為三層，如圖1：

圖1：紅外線的通訊協定階層(Protocol Stack)

　　第一層為IrLAP(Infrared Link Access Protocol)，負責建立實體層的資料連結，在這一層定義了SIR、FIR、VFIR三種傳輸速率。第二層為IrLMP(Infrared Link Management Protocol)，負責管理及分配IrLAP層傳上來的資料連結給各項服務與應用程式。第三層為介於應用程式與各Ir Protocol之間的API層，包含IAS(Information Access Services)、TinyTP、IrOBEX、IrLAN及IrCOMM等負責資訊接收、檔案傳輸、模擬Serial port/Parallel port/LAN等。

連接方式
【紅外線】
　　將一個PDA上的資料交換到另一個PDA上，最方便的方式就是利用PDA上的紅外線傳輸埠，例如兩台Palm彼此對準後互傳名片，但用紅外線傳輸畢竟有許多不方便的地方，其中最大的問題就是傳送資料時兩個紅外線介面必須正對(Line-of-Sight)，中間不能有任何阻擋，同時只有兩個設備能互相連接。
【Bluetooth】
　　Bluetooth設備間以無線電波傳輸，無線電波傳播具有傳播範圍廣範、能穿透各種障礙物等優點，兩台Bluetooth設備間不需要正對就能進行通訊，即使將Bluetooth設備放在口袋和公事包內，只要在另一個Bluetooth設備的接收距離內，都可以進行訊號的傳輸。除此之外，Bluetooth設備可以和其他7個Bluetooth設備同時連接，構成所謂的Piconet，共用1Mbit/s的頻寬，這也是Bluetooth相較於紅外線的優點。Bluetooth的缺點是由於無線電波發射在共通頻率ISM 2.4GHz上，有可能受其他系統的無線電波干擾。

安全性
　　遙控功能是紅外線傳輸被應用最多的一項功能，但是紅外線傳輸在安全性的控制上明顯不足，而Bluetooth在安全上可以提供一個較好的解決方案，因此在未來無線遙控的市場上，Bluetooth將會被應用在部分有安全需求的地方，但簡單的控制可能仍是紅外線傳輸的天下。

價格
　　紅外線傳輸之所以廣泛應用在各類家用電器的控制及資訊設備的資料傳輸上，最主要的原因在於紅外線元件的價格便宜，紅外線發光二極體及接收器等元件的售價遠低於一般的射頻(RF)元件。在紅外線接收器的構造上也非常簡單，在其Transceiver部分僅有IR LED、Photodiode及前級放大器，負責紅外線訊號的傳送與接收，而在Controller部分，因只有負責訊號的編解碼及IrLAP(Infrared Link Access Protocol)封包之封裝等工作，所以並不需要高階之控制IC，市面上很多廠商都生產這樣的控制IC。紅外線接收器售價便宜與構造簡單的結果，使得紅外線傳輸已經成為筆記型電腦與手機的標準配備，許多作業系統都支援紅外線傳輸協定，例如微軟公司的Window 2000、Windows CE作業系統， Plam掌上型電腦的作業系統Palm OS等，也是造就了紅外線傳輸應用普及的一個因素。
　　Bluetooth模組在發展初期售價仍非常高昂，但是就長期而言，Bluetooth SIG協會預期未來Blueooth模組的價格將降低到每個5美元，若未來有更多的作業系統支援Bluetooth通訊協定，配合Bluetooth模組的價格漸漸降低，相信Bluetooth技術的應用將越來越普及。

傳輸速度和距離
　　近年來在IrDA(Infrared Data Association)組織的努力下，傳輸速率已經大幅提高，傳輸速度的標準從最早的SIR(Serial Infrared)的115.2Kbps，發展到FIR(Fast Infrared)的4Mbps，更進一步到VFIR的16Mbps的標準。紅外線傳輸發射出紅外線光束的波長介於850-900nm，其傳輸的距離與傳輸速度成反比，傳輸距離在1m以內時，最快的傳輸速率為VFIR的16 Mbps，傳輸距離提高到5米以上，傳輸速度降至75 Kbps，如圖2。接收的角度方面，也由傳統的30度擴展到120度。

圖2：紅外線傳輸距離與傳輸速度的對應關係

Bluetooth通訊內Master與Slave間建立的實體通道(Physical Channel)傳輸頻寬為1 Mbps。通信範圍以10m以內主，不過在特殊情況下可加大發射功率達到100m左右。

結論

　　由以上比較之後，我們選擇未來發展較有優勢的藍芽技術來實做，一方面是紅外線傳輸須針對點對點來操作，稍有偏差就無法連結，而藍芽則是以範圍之內來建立傳輸管道，不論在實作的方便性及前景都佔優勢。

Bluetooth介紹

整個 Bluetooth Archieteture 除了硬體的 RF Module, Base Band, Link Manager 之外, 還需要軟體部分的 L2CAP, RFcomm Module, SDP, TCS。

Bluetooth Protocol Stack Architecture

藍芽的特色

　　藍芽通訊協定是近年來相當受矚目的無線短程通訊技術之一。主要目標是要提供一個可在全球通行無礙的無線傳輸環境，除了取代有線（Cable Replacement）外，也以能使不同的廠商所製造的設備具有互通性為目的。這包括許多的電子產品與行動裝置，使這些設備能利用藍芽的無線傳輸各種的資料型態的能力，來達到互相連結的目的。

藍芽的特色有：

1. 採用2.4GHz的公用頻段。
2. 採用跳頻式展頻技術（FHSS）。
3. 低功率。
4. 採用GFSK（Gaussian Frequency Shift Key）調變。
5. 傳輸速率為1Mbps，實際資料有效速率最高可達721kbps。
6. 傳輸距離約為10公尺，若加大功率則可達到50至100公尺。
7. 語音傳輸則採用VSD （Continuous Variable Slope Delta-Modulation）技術，傳輸頻寬為64kbps。
8. 網路傳輸通訊協定採用分時多工（TDMA）協定技術。
9. 可以結合藍芽微網成藍芽疊網，拓展傳輸範圍及速率。

　　藍芽系統是以跳頻的方式運作，通道被切割成625ms的時槽。每個時槽使用不同的頻率。因此每秒會產生一千六百次的跳躍次數，每個封包可以在時槽上傳送。而下一個時槽可以被選擇用來作為傳送或接收的機制。即是所謂的分時多工。

　　每個封包所使用的時槽數不一定，最多可以使用5個時槽。對於只佔用一個時槽的封包，跳頻頻率是由當時的藍芽時脈值決定。如果一個封包佔用多個時槽，則由傳送該封包的第一個時槽的藍芽時脈值決定，且在傳送該封包期間內的所有時槽的頻率必須固定。

　　藍芽協定中主要有兩個角色，Master與Slave。兩個角色的分界並沒有一定的規則，一個藍芽裝置可以同時扮演兩者，或是在兩者之間切換。一般而言起始端（發出要求的一端）是Master，而接收端（接受要求的一端）是Slave。在運作期間，由於控制整個藍芽網域的角色是Master，所以當兩個藍芽裝置建立連線後，會在這兩個角色之間切換。在一個藍芽微網中，跳頻序列皆由Master決定，Slave必須遵守Master決定的跳頻序列。每一個藍芽裝置都有一個藍芽裝置位址（Bluetooth Device Address）與時脈。基頻會根據藍芽設備的位址與時脈計算出一個跳頻序列。當一個Slave與一個Master建立連結時，Master會把自己的藍芽裝置位址與時脈通知Slave，Slave的基頻會計算出Master的跳頻序列，與自己的跳頻序列比較，計算出位移量，以便調整自己的頻率，與Master完成同步的動作。此外Master還會依據Slave的需要來分配時槽。因為Slave只能使用Master所分配的時槽內傳送資料給Master。

Bluetooth for windows

　　微軟的軟硬體支援替藍芽技術打上一劑強心針，因為該技術目前雖然逐漸獲得許多大廠支援，但總體來說進展仍相當緩慢。也由於微軟在去年才正式宣布支援藍芽的關係，使我們對於在windows介面上作開發有著極大的興趣，而開始著手研究其支援的環境架構及所須配備。

windows 提供之傳輸管道

1.wireless bus
2.complementing USB
3.IEEE1394

　　微軟開放開發套件給贊助廠商，但廠商需將開發完成的硬體交由Windows Hardware Quality Labs (WHQL)做測試，一方面可以確定開發完成的軟體適用於微軟的作業平台，另一方面可以將硬體做多用途使用，而不僅限制於當初開發的功能。
　　系統和行動裝置業者需將產品通過Hardware Compatibility Tests (HCT) 測試,才能被微軟正式授權。

在windows下實做之需求

1.Windows XP with sp1
2.Pre-sp2 (Q323183)
3.SDK (core SDK)
4.VC++.net
5.Native driver

　　由於我們所使用的藍芽無線網卡一直無法找到適合的驅動程式，也使得我們無法順利的在windows上的平台做開發，最後由於無法解決驅動程式的問題，使我們決定改用linux介面作為開發工具。

未來目標

　　希望盡快完成環境方面的準備，由於一直在架設環境遭遇到問題，最後導致之前的準備工作全都得重新來過，首要目標是達成手機配備的偵測。