藍牙CTP應(yīng)用模型與FMC接入解決方案介紹

1、藍牙CTP應(yīng)用模型  

藍牙應(yīng)用模型定義了如何采用一套基本協(xié)議標準實現(xiàn)互操作，它代表了具體的應(yīng)用。藍牙CTP應(yīng)用模型包含了BaseBand， LMP，L2CAP，SDP，TCS-B以及GAP。BaseBand確保藍牙微微網(wǎng)內(nèi)各藍牙設(shè)備單元之間由射頻構(gòu)成的物理連接；LMP（Link Manager Protocol）負責藍牙各設(shè)備的建立；L2CAP（Logical Link Control and Adaptation Protocol）完成數(shù)據(jù)的拆裝、服務(wù)質(zhì)量和協(xié)議復用等功能，是其他上層協(xié)議實現(xiàn)的基礎(chǔ)；SDP（Service Discovery Protocol）為上層應(yīng)用程序提供一種機制來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中可用的服務(wù)及其特性；TCS（Telephony Control Protocol Specification）提供藍牙設(shè)備間話音和數(shù)據(jù)的呼叫控制信令；GAP（Generic Access Profile）定義了藍牙設(shè)備如何發(fā)現(xiàn)對方并建立連接，保證藍牙單元可以通過藍牙交換信息發(fā)現(xiàn)各單元支持何種應(yīng)用。  

圖1展示了CTP應(yīng)用模型所涉及的藍牙協(xié)議。  
  
圖1CTP模型  

圖1中，A-G接口功能如下：  

（1）CC（Call Control）使用此接口提供何時連接（或斷開連接）語音通道的信息，進行語音同步控制，連接或切斷內(nèi)部語音路徑。  
（2）CL（Connectionless）接口用于發(fā)送和接受TCS-Binary廣播消息：利用點對多點信令發(fā)送SETUP消息給L2CAP，以便在無連接信道上傳輸；L2CAP使用此接口通知TCS，在無連接信道上收到SETUP信息。  
（3）CO（Connection）接口利用點對點信令發(fā)送TCS消息給L2CAP，以便在面向連接的信道上傳輸。  
（4）CC使用此接口控制LM（Link Manager），以便建立或釋放SCO鏈路。  
（5）初始化和處理密鑰時，GM（Group Management）使用此接口控制LM。  
（6）此接口不在CTP模型范圍內(nèi)。  
（7）GM使用此接口控制LC（Link Control）和BaseBand，實現(xiàn)查詢、尋呼、查詢掃描和尋呼掃描。  

藍牙支持SCO（Synchronous Connection-Oriented）鏈路，eSCO（Extendend Synchronous Connection Oriended）鏈路，ACL（Asynchronous Connection-Oriended）鏈路。SCO支持對稱連接和點對點連接，在規(guī)定的時隙傳送語音等實時性強的信息；eSCO鏈路為標準SCO的擴展，支持對稱，非對稱連接和點對點連接，支持更多的分組類型的融合，以及更靈活的分組數(shù)據(jù)和時隙的選擇；ACL鏈路則以數(shù)據(jù)為主，可在任意時隙傳輸。當ACL傳輸占用SCO的預(yù)留時隙時，一旦系統(tǒng)需要SCO傳輸，ACL則自動讓出這些時隙以保證SCO的實時性。  

藍牙射頻和基帶部分通過發(fā)送和接受數(shù)據(jù)包，在終端設(shè)備和AP（Access Point，接入點）之間建立了一條無線通道。藍牙終端首先用SDP發(fā)現(xiàn)AP提供無繩電話服務(wù)，然后請求使用該服務(wù)。AP對請求服務(wù)的終端設(shè)備進行身份驗證，以決定是否接受該請求。在通過身份驗證后，藍牙終端通過CC接口建立SCO或eSCO路徑，通過CTP無線接入相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，獲取所需要的信息。  

2、PSTN接入解決方案  

藍牙PSTN接入點由BC04（Bluecore 04）和ASIC（Application Specific Integrated Circuit）兩個核心芯片和周邊設(shè)備組成，其中BC04作為主角色或控制器角色，ASIC作為從角色，兩者通過PCM和UART連接，分別用來傳送數(shù)據(jù)流和控制流。相應(yīng)的藍牙協(xié)議棧和應(yīng)用程序存儲在FLASH和EEPROM中。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。  

  
圖2PSTN AP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖  

其中，BC04支持最大4個活動連接（包括耳機），同時支持兩路SCO語音，所以語音通過PCM和ASIC PCM相接可以有多路被送到模擬端，從而實現(xiàn)3方通話。ASIC部分實現(xiàn)PCM語音數(shù)據(jù)與模擬語音信號的相互轉(zhuǎn)換，通過發(fā)送和接收PSTN信令，負責對人機界面的控制。它通過GPIO（General Purpose Input/Output）控制LED和KEY的輸入和輸出，當需要通知BC04時，通過UART端口發(fā)送AT指令。AFE（Analog Front End）由分立元件組成，包括發(fā)送通路和接收通路，并實現(xiàn)接收通路的自動增益控制，使得到達ASIC的語音信號能夠達到一定的電平和信噪比要求。FUI（Firmware Upgrade Interface）實現(xiàn)對ASIC的調(diào)試和升級。  

藍牙PSTN接入點，通過與PSTN線路相連，為用戶提供無線數(shù)據(jù)語音接入。AFE接收來自PSTN線路的語音信號，通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換和ASIC的處理，最后轉(zhuǎn)換為CVSD（Continuously Variable Slope Delta modulation）數(shù)據(jù)，由藍牙模塊的空中接口發(fā)送出去；藍牙模塊的空中接口接收到CVSD數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為u律的PCM信號發(fā)給ASIC，經(jīng)過ASIC處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后發(fā)送至PSTN線路。  

PSTN接入點，通過在100 m的范圍內(nèi)，建立藍牙無線微微網(wǎng)（Piconet），為具有藍牙功能的語音終端設(shè)備，如手機、耳機，提供無線的電話呼入/呼出功能；在語音終端設(shè)備與接入點之間，可以進行無線語音呼叫；實現(xiàn)了藍牙SIG規(guī)范的CTP應(yīng)用模型，使得藍牙手機能夠通過藍牙PSTN接入點，作為無繩電話進入固定電話網(wǎng)。  

如圖3所示，使用藍牙CTP MS（mobile station）和PSTN AP，通過本地交換機與固網(wǎng)相連。其中，MS為雙模終端，可以根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)的資費差異預(yù)先設(shè)置采用何種網(wǎng)絡(luò)接打電話。在藍牙覆蓋范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)置，CTP MS可以自動選擇使用固網(wǎng)或移動網(wǎng)，而呼入路由的選擇策略依賴于用戶是否通過藍牙AP進行過注冊。注冊過的用戶將可以撥打到固定電話號碼；反之，將直接撥打到移動電話號碼。CTP MS經(jīng)過AP注冊后，當有打給該手機的電話時，可以做到藍牙接入點和藍牙手機同時振鈴。  

  
圖3PSTN AP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖  
室內(nèi)環(huán)境下，即藍牙覆蓋范圍內(nèi)，藍牙CTP MS與AP建立連接并向蜂窩網(wǎng)絡(luò)注冊呼叫轉(zhuǎn)移，將蜂窩電話呼叫轉(zhuǎn)移到AP所連接的PSTN線路上。當AP檢測到來自PSTN的呼叫，AP發(fā)送信號到CTP MS，并建立路徑，然后用戶可以通過AP與另外一端通話。而當CTP MS沒有連接到AP上時，AP能夠自動向移動網(wǎng)絡(luò)注冊呼叫轉(zhuǎn)移功能，將呼叫轉(zhuǎn)移到附近的藍牙網(wǎng)關(guān)上，從而將PSTN電話轉(zhuǎn)移到預(yù)先設(shè)定的蜂窩網(wǎng)絡(luò)號碼上，這樣可以避免漏接PSTN電話。  

室外環(huán)境下，即脫離藍牙網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，CTP MS可以通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)接打電話。當CTP MS從室外進入到藍牙網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)，不需要人工干預(yù)，MS可以自動通過AP進行注冊，并將蜂窩網(wǎng)絡(luò)的電話轉(zhuǎn)移到藍牙語音網(wǎng)關(guān)所連接的線路上，撥打PSTN網(wǎng)絡(luò)電話。  

3、VoIP接入解決方案  

SIP（Session Initiation Protocol）是專門為IP電話，尤其是結(jié)合Internet設(shè)計的信令協(xié)議，可以建立，修改或者中止多媒體會話或者呼叫，因此廣泛地應(yīng)用于VoIP中。  

如圖4所示，使用藍牙CTP手機和具有CTP功能的VoIP接入點，即CTP-SIP AP，通過寬帶網(wǎng)絡(luò)與VoIP網(wǎng)絡(luò)相連。這里的VoIP網(wǎng)絡(luò)支持SIP協(xié)議，VoIP接入點支持藍牙CTP和SIP協(xié)議，MS則不需要具備SIP功能。CTP-SIP AP有兩個10/100 M速率的RJ45以太網(wǎng)接口，其中一個用于連接PC機或LAN，另外一個用于連接DSL路由器或WAN。我們還可以用一個CTP-SIP網(wǎng)關(guān)代替AP和DSL/cable modem，實現(xiàn)兩者功能的融合。同時網(wǎng)關(guān)需支持藍牙CTP、SIP、TCS Binary協(xié)議，并且具有調(diào)制解調(diào)和路由功能。  

  
圖4VoIP AP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖  

在藍牙覆蓋范圍內(nèi)，AP首先通過SIP服務(wù)器進行注冊，然后藍牙CTP手機根據(jù)設(shè)置，可以選擇使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)或VoIP網(wǎng)絡(luò)。所以CTP手機既可以作為IP電話使用，又可以作為一個普通的手機使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)。每個AP可以注冊多個MS，同時在AP上又對應(yīng)的為每個MS分配了各自的VoIP應(yīng)用模型。當撥打電話時，AP根據(jù)VoIP號碼，建立一條到MS的路徑，從而實現(xiàn)撥打IP電話。  

在藍牙覆蓋范圍外，CTP手機直接撥打蜂窩電話。為保證CTP移動用戶的無縫接入，可以采用在AP中增加緩沖區(qū)的辦法減少包的丟失率，這種方案的具體實現(xiàn)如下：當藍牙用戶移動位置時，如果藍牙用戶的接收信號強度（RSSI）小于某個門限值時，它將發(fā)出查詢命令，查找是否有更近的AP存在，同時它也向原先的AP發(fā)出聲明，告之它將切換到新的AP。藍牙用戶移動到新的AP的注冊請求沒有被當前AP確認前，當前AP將通信對端發(fā)送來的數(shù)據(jù)包存儲在緩沖區(qū)里。在注冊請求確認后，當前AP通過新AP給藍牙用戶發(fā)出確認消息，同時刷新通信對端的轉(zhuǎn)交地址，使通信對端獲得藍牙用戶的新的轉(zhuǎn)交地址，將以后的數(shù)據(jù)包發(fā)送到新的AP中，再轉(zhuǎn)發(fā)給藍牙用戶。藍牙用戶收到注冊確認消息后，解除其在舊AP中的登記，并且通知它新的轉(zhuǎn)交地址，使它釋放緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)包到新AP中，再轉(zhuǎn)發(fā)給藍牙用戶，這樣就避免了切換時的數(shù)據(jù)丟失。  

4、結(jié)束語  

上述兩種應(yīng)用解決方案，針對發(fā)達國家完善的IP網(wǎng)絡(luò)和發(fā)展中國家的PSTN電信網(wǎng)絡(luò)，充分利用已有的網(wǎng)絡(luò)資源，通過很少的投入，實現(xiàn)了固網(wǎng)和移動網(wǎng)的融合。  

將藍牙技術(shù)眾多的應(yīng)用模型融合到一起，簡化整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從而使得CTP在FMC接入網(wǎng)中的應(yīng)用更加廣泛，功能更加完善。因此我們可以樂觀地說藍牙CTP解決方案在FMC接入網(wǎng)中的應(yīng)用將會贏得越來越多運營商的青睞。