基于藍牙的WAP解決方案

摘  要：WAP是建立在無線網(wǎng)絡上的Internet接入解決方案，藍牙是無線網(wǎng)絡的構(gòu)建及接入方案。在藍牙的基礎(chǔ)上能很好地實現(xiàn)WAP的無線Internet接入服務。介紹并分析了WAP的組成和協(xié)議棧以及藍牙的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和協(xié)議棧，給出了建立在藍牙技術(shù)基礎(chǔ)之上的無線移動終端的Internet接入方案。

關(guān)鍵詞：藍牙，WAP，協(xié)議棧，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)



——一、WAP與藍牙

——無線應用協(xié)議（WAP）是在1977年由摩托羅拉、諾基亞、愛立信及美國的Phone.com共同提出的，其目的就是通過目前的無線移動通信網(wǎng)絡來獲取Internet中的信息。WAP提供了一個無線Internet接入方案。從1998年5月WAP
1．0版的出現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)歷了1．1版、1．2版的發(fā)展，WAP 1．3版目前正在討論中。

——藍牙（Bluetooth）技術(shù)是由愛立信、IBM、Intel、諾基亞和東芝等公司聯(lián)合推出的一種低功率、短距離的無線連接技術(shù)。藍牙支持點到點、點到多點的面向連接和無連接的數(shù)據(jù)鏈路，可同時支持語音、多媒體和一般的分組數(shù)據(jù)業(yè)務。藍牙設備工作在2．4GHz的ISM頻段內(nèi)，采用跳頻通信方式，共有79個間隔為1MHz的跳頻信道，傳輸速率可達1Mbit／s。

由此可知，WAP是建立在無線網(wǎng)絡上的Internet接入解決方案，藍牙是無線網(wǎng)絡的構(gòu)建及接入方案，下面介紹在藍牙技術(shù)基礎(chǔ)之上的無線移動終端的Internet接入方案。

——二、WAP業(yè)務

——移動終端總會面臨某些方面的不足，比如：帶寬窄、時延高（傳輸環(huán)境）、顯示能力有限、存儲容量小、處理能力低、支持的輸入能力有限。WAP正是考慮了這些影響因素后出臺的。

——1．WAP的組成

——典型的WAP應用環(huán)境包括WAP客戶設備、WAP代理／網(wǎng)關(guān)和WAP服務器。一般，WAP代理／網(wǎng)關(guān)兼具WAP服務器的功能。

——（1） WAP客戶設備

——WAP客戶設備通常是終端用戶的手持設備（筆記本電腦或手機）。顯示及輸入功能是WAP客戶設備必須具備的基本功能。

——WAP客戶設備通過無線網(wǎng)絡與WAP代理／網(wǎng)關(guān)建立連接。無線網(wǎng)絡可以是基于現(xiàn)有技術(shù)的任何可用網(wǎng)絡。WAP協(xié)議能在低可靠性、高延時的網(wǎng)絡中無中斷地完成WAP業(yè)務。

——（2） WAP代理／網(wǎng)關(guān)

——WAP代理／網(wǎng)關(guān)是無線網(wǎng)絡與Internet的接口，用來為WAP客戶設備提供域名解析并將Internet網(wǎng)的TCP／IP協(xié)議及信息轉(zhuǎn)化為WAP客戶設備所能識別的協(xié)議及信息。

——（3） WAP服務器

——WAP服務器與Internet網(wǎng)中的服務器的功能類似，實際上，WAP服務器一般就是一個超文本傳輸協(xié)議（HTTP）服務器。服務器存儲信息及接受用戶訪問。WAP中所使用的標記語言為一種簡化的超文本標記語言（HTML），稱為無線標記語言（WML）。當WAP客戶設備所訪問的服務器為HTTP服務器時，信息通過WAP代理／網(wǎng)關(guān)，將由HTML語言轉(zhuǎn)化為WML。WAP服務器可內(nèi)置于WAP代理／網(wǎng)關(guān)中，或存在于WAP代理／網(wǎng)關(guān)所能訪問到的地方。

——2．WAP協(xié)議棧

——WAP協(xié)議棧采用層次化設計，每層相對獨立，各層協(xié)議之間通過標準接口通信，底層協(xié)議通過標準接口為上層協(xié)議提供服務，其它的服務或應用程序也可以通過對該接口的調(diào)用使用該層協(xié)議提供的服務，一層協(xié)議內(nèi)部的改動（在保持與其它層協(xié)議接口不變的前提下）不會對其它層造成影響。圖1為WAP協(xié)議棧的基本結(jié)構(gòu)。

——（1）
無線數(shù)據(jù)包協(xié)議（WDP）

——WDP與Internet協(xié)議中的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）相對應，為上層提供一個基于套接字（Socket）的UDP操作接口。如果承載網(wǎng)絡以ＩＰ為基礎(chǔ)，那么它就是UDP；如果承載網(wǎng)絡不支持UDP業(yè)務接口，那么WDP就是由承載網(wǎng)絡數(shù)據(jù)協(xié)議向UDP轉(zhuǎn)化的適配層，從而實現(xiàn)不同類型承載網(wǎng)上數(shù)據(jù)的透明傳輸。

——（2）
無線事務協(xié)議（WTP）

——WTP是面向連接的傳輸層協(xié)議，運行在數(shù)據(jù)報服務和可選的安全服務之上，為上層提供基于UDP的可靠的數(shù)據(jù)報業(yè)務。其作用與TCP協(xié)議的作用類似，但它充分考慮了WAP的“請求數(shù)據(jù)短，響應數(shù)據(jù)長”的事務特性。WTP還提供了消息合并功能，以減少所傳輸?shù)南�息�?shù)量。

——（3）
無線傳輸層安全協(xié)議（WTLS）

——WTLS是基于TLS（曾叫安全套接層協(xié)議（SSL））、為WAP協(xié)議的安全而設計的，并根據(jù)低帶寬通信信道的網(wǎng)絡特點進行優(yōu)化，提供了客戶WSP會話與對應服務器WSP會話之間的安全數(shù)據(jù)通路。

——（4）無線會話協(xié)議（WSP）

——WSP是移動客戶端和WAP網(wǎng)關(guān)或服務器之間進行遠距離通信的會話層協(xié)議，WSP通過相同接口為WAP的應用層提供基于WTP的面向連接的服務和基于UDP的無連接的服務。

——WSP包含HTTP／1．1的全部功能，保證了與HTTP協(xié)議的兼容性。此外，WSP中還加入了一些新特性（如長會話、數(shù)據(jù)推送的通用接口、能力協(xié)商、會話的掛起／恢復），使其能適用于低帶寬、長反應時間的無線承載網(wǎng)絡環(huán)境。

——三、藍牙結(jié)構(gòu)

——1．藍牙網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

——藍牙技術(shù)構(gòu)造的無線局域網(wǎng)絡屬于無線Ad
hoc網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，它是由許多藍牙移動設備合作來實現(xiàn)通信的。每個移動設備是對等的，都可以充當藍牙微微網(wǎng)（piconet）中的主設備或從設備，并可以同時屬于兩個微微網(wǎng)，分別扮演主或從設備的角色。Ad
hoc網(wǎng)絡最大的特點是它不需要任何集中的介入點（如GSM中的基站）。當一個藍牙設備進入另一個藍牙設備的服務區(qū)后，兩者可以自動進行識別，在無需用戶介入的情況下完成無線網(wǎng)絡的接入。圖2為典型的藍牙網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。

hspace="2" vspace="2">——圖2中虛線框表示一個藍牙的微微網(wǎng)，在一個微微網(wǎng)中最多只能有一個主設備和7個從設備。主設備負責提供微微網(wǎng)中的時鐘同步信號和調(diào)頻序列，為每一個從設備分配地址碼，只有主從設備間才能進行通信。藍牙設備采用跳頻方式收發(fā)數(shù)據(jù)，工作在2．4GHz的69個1MHz的跳頻信道上，使用時分雙工的工作方式。不同的微微網(wǎng)通過一個公共的藍牙設備連接在一起，
公共設備在兩個微微網(wǎng)中的角色不固定，這樣多個微微網(wǎng)通過它們之間共同的藍牙設備連成一個大的網(wǎng)絡，稱為分布式網(wǎng)。

——2．藍牙的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)

——與WAP類似，藍牙的協(xié)議棧也采用層次式的結(jié)構(gòu)（圖3）。

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——鏈路控制協(xié)議（LM）、基帶（BB）和射頻（RF）部分負責藍牙物理鏈路的建立與數(shù)據(jù)傳輸，一般包含在藍牙的硬件芯片中。

——主機控制接口（HCI）是一個介于軟硬件之間的接口層，它負責為上層協(xié)議提供對藍牙硬件操作的命令接口，一般以固件的形式出現(xiàn)。上層協(xié)議通過HCI調(diào)用LM中的命令，獲取硬件狀態(tài)寄存器、控制寄存器和事件寄存器的狀態(tài)信息。

——邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（LSCAP）是整個藍牙協(xié)議棧的核心，負責藍牙設備的整體數(shù)據(jù)吞吐量，可以看作是高層次的鏈路層協(xié)議。LSCAP既支持面向連接的數(shù)據(jù)包格式，又支持無連接的數(shù)據(jù)包格式。兩個藍牙設備之間只能建立一條無連接的ACL鏈路，而藍牙的高層協(xié)議：服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP）、串行電纜仿真協(xié)議（RFCOMM）及電話控制協(xié)議（TCS）都需要在這條鏈路上傳輸數(shù)據(jù)，此時需要LSCAP完成對ACL鏈路的邏輯復用。

——TCS包括電話控制二進制協(xié)議和電話控制AT命令等兩部分。電話控制二進制協(xié)議定義了藍牙組件間建立語音和數(shù)據(jù)呼叫的控制信令，以及處理藍牙TCS設備群的移動管理進程。電話控制AT命令是控制多用戶模式下移動電話和調(diào)制解調(diào)器的AT命令集，用于傳真業(yè)務時根據(jù)需要對AT命令做出限定。

——RFCOMM用于在藍牙基帶協(xié)議上仿真RS232的控制和數(shù)據(jù)信號，為使用串行線傳輸機制的上層應用協(xié)議提供支持。

——SDP在藍牙協(xié)議棧中具有重要作用。它是所有用戶模式的基礎(chǔ)，使用SDP可以查詢到藍牙設備的信息和服務類型，從而在其間建立相應的連接。

——四、基于藍牙的WAP實現(xiàn)

——由以上分析可以看出，在藍牙的基礎(chǔ)上能很好地實現(xiàn)WAP的無線Internet接入服務。從協(xié)議棧來看，藍牙處于整個通信系統(tǒng)協(xié)議的低層，主要提供無線網(wǎng)絡低層鏈路的建立與維護；而WAP是包括應用層在內(nèi)的層次較高的協(xié)議，需要有低層協(xié)議的支持，正好可以利用藍牙建立的鏈路進行數(shù)據(jù)的傳輸。從網(wǎng)絡構(gòu)成來看，藍牙網(wǎng)絡的Ad
hoc特性方便了WAP客戶的無線接入與數(shù)據(jù)傳輸。

——1．基于藍牙的WAP的網(wǎng)絡構(gòu)成

hspace="2" vspace="2">——圖5中的服務器是一個基于藍牙的WAP代理／網(wǎng)關(guān)。對藍牙來說是一個組建微微網(wǎng)的主設備，對WAP設備來講就是一個WAP代理／網(wǎng)關(guān)（可能具有WAP服務器的功能）。圖5中的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ表示W(wǎng)AP客戶設備的移動過程。

——①在階段Ⅰ，WAP客戶進入微微網(wǎng)范圍內(nèi)，在客戶通過藍牙的查詢過程發(fā)現(xiàn)了WAP代理／網(wǎng)關(guān)的存在后，由它自動（或根據(jù)用戶的需要）與服務器建立藍牙的連接。

——在藍牙鏈路建立后，通過SDP協(xié)議可得到如下信息：

——·服務器名稱。用戶可以得到的關(guān)于服務器的描述。

——·服務器主頁文檔名稱。WAP服務器主頁的URL地址。

——·WAP服務器／代理功能識別。該信息用來說明服務器是WAP信息服務器還是WAP代理／網(wǎng)關(guān)，或者兼具兩者的功能。如果只是一個WAP代理／網(wǎng)關(guān)，就需要服務器具有解析遠端URL地址的能力。

——在得到關(guān)于服務器的足夠信息后，WAP客戶就可以與服務器通信了。

——②在階段Ⅱ，WAP客戶設備向WAP代理／網(wǎng)關(guān)發(fā)送請求，接收響應信息，完成Internet網(wǎng)的信息瀏覽。

——③當WAP客戶移動至階段Ⅲ，表示它已經(jīng)離開了服務器所建立的藍牙微微網(wǎng)的服務區(qū)。這時當?shù)蛯拥乃{牙設備檢測到與WAP代理／網(wǎng)關(guān)的通信鏈路已丟失后，它應當保存由SDP協(xié)議得到的關(guān)于WAP代理／網(wǎng)關(guān)的信息，以便在用戶需要時轉(zhuǎn)向由其它無線網(wǎng)絡所提供的WAP服務，繼續(xù)未完成的WAP會話，然后拆除與服務器建立的藍牙鏈路。這樣，基于藍牙的WAP應用就完成了。

——當然，藍牙鏈路的建立還可以由服務器來完成。在這種情況下，服務器周期地查詢其微微網(wǎng)范圍內(nèi)的其它藍牙設備。當查詢到具有WAP客戶能力的設備后，可以立即建立連接，完成一些公共信息（如天氣預報等）的發(fā)送。

——2．基于藍牙的WAP協(xié)議棧結(jié)構(gòu)

——WAP協(xié)議棧的基礎(chǔ)是UDP，如果可以在藍牙的鏈路上建立一個為WAP服務的UDP數(shù)據(jù)通路，就可以實現(xiàn)基于藍牙的WAP服務協(xié)議。建立UDP鏈路可以通過藍牙的RFCOMM協(xié)議來實現(xiàn)。通過RFCOMM的串口仿真技術(shù)，可以實現(xiàn)藍牙設備間的PPP連接，進而在PPP基礎(chǔ)上完成IP和UDP。基于藍牙的WAP協(xié)議結(jié)構(gòu)見圖5。

——五、結(jié) 語

——WAP是一個有著廣泛的實用性和充分的包容性的應用協(xié)議，其承載網(wǎng)絡可以有很多種，如GSM網(wǎng)絡中的短消息業(yè)務（SMS）、電路交換數(shù)據(jù)（CSD）、無結(jié)構(gòu)的補充數(shù)據(jù)業(yè)務（USSD）及通用無線分組業(yè)務（GPRS）。藍牙這種新的無線局域網(wǎng)技術(shù)的一些特性，使得基于藍牙的WAP方案具有以下優(yōu)點：

——·可以提供對WAP的直接UDP支持，省去WAP
WDP層的適配開銷。

——·藍牙可以提供方便、快捷的無線接入。

——·藍牙網(wǎng)絡的Ad
hoc特性為WAP業(yè)務的擴展提供了很大的便利。

——當然，藍牙這項無線局域網(wǎng)技術(shù)可以將WAP應用發(fā)展為它今后的一項業(yè)務，歸入其應用協(xié)議的標準當中，為WAP服務制定更加方便的接口。

楊 濤
北方交通大學現(xiàn)代通信研究所研究生

趙曉紅
北方交通大學運輸自動化與通信實驗室研究生