Где я: Главная страница » F.A.Q. » Что такое Bluetooth?

Файл. архив №1 :: Файл. архив №2
Обменник :: Статьи :: Форум :: Блоги

Файловый архив №1:



Наш чат

» Главная
» Магазин NEW!
» Форум
» Блоги
» F.A.Q.
» Группа VIP
» Обменник
» Мы в Контакте!

Статьи и обзоры
» Новости сайта
» Мобильные телефоны
» Слухи, концепты и прототипы
» Программы и прошивки
» Интернет
» Научное
» F.A.Q.
» Разное

Файловый архив

iPhone
» iPhone Интернет
» iPhone Мультимедиа
» iPhone Системные
» iPhone Офисные
»» iPhone Игры
» iPhone Разное

Android
» Android Офисные
» Android Системные
» Android Безопасность
» Android Интернет
» Android Мультимедиа
» Android Виджеты
»» Android Игры
» Android Навигация
» Android Разное

Series 40
» Series 40 Картинки
» Series 40 Темы
»» Series 40 Игры
» Series 40 Программы
» Series 40 Мелодии
» Series 40 Книги
» Series 40 Разное

Темы для смартфонов
» Темы для Symbian 6, 7, 8
» Темы для Symbian 9.1 - 9.3
» Темы для Symbian 9.4
» Темы для Windows Mobile » Темы для E-Series
» Анимированные темы

Навигация (GPS)
» Навигация (GPS) - Symbian 6, 7, 8
» Навигация (GPS) - Symbian 9.x
» Навигация (GPS) - Карты России
» Навигация (GPS) - Карты СНГ
» Навигация (GPS) - Карты Европы
» Навигация (GPS) - Другие карты

Отобразить дополнительные разделы

Что такое Bluetooth?

Добавил ultralin в раздел F.A.Q. :: 12 февраля 2009

Что такое Bluetooth?

Bluetooth - быстро развивающаяся технология передачи данных по радио, разработка которой была иницирована лидерами рынка в передаче данных и компьютерной отрасли.

Название Bluetooth – Синий Зуб - было дано в честь датского короля X-го века Гаральда Блатана Синий Зуб (Bluetooth).

В Х веке датский король Гаральд II Блатан (Блатан по датски – Синий Зуб – Blue Tooth по английски) прославился своей способностью находить общий язык с князьями-вассалами. Через 1000 лет технологии беспроводной связи разнородных устройств выбрали название - Bluetooth. Инициатором проекта Bluetooth была шведская компания Ericsson, которая и порекомендовала такое название.

Эта передовая технология позволяет устройствам, включая ноутбуки, PDA и сотовые телефоны, и многочисленным настольным и другим устройствам связываться по радио автоматически с близко расположенными устройствами для обмена информацией, командами и т.п. Одно устройство может общаться с несколькими (до 7 одновременно) устройствами Bluetooth, остальные будут в режиме ожидания. Используются сверх-высокие радиочастоты 2.4 ГГц. – диапазон, свободный от лицензирования. В этом же диапазоне работают локальные радиосети по стандарту WLAN (IEEE 802.11) и другие устройства и приборы.

Bluetooth обеспечивает скорость передачи данных до 721 Кбит/с в радиусе до 10 – 20 метров (100 метров – в перспективе) в зависимости от чипсета и мощности.

Технология FHSS позволяет, переходя с одной рабочей частоты на другую по псевдослучайному алгоритму (до 1600 переходов в секунду), поддерживать устойчивую помехозащищенную связь. Для полнодуплексной передачи применяется TTD -дуплекс с временным разделением. Каждый пакет передается на новой частоте. При взаимодействии нескольких устройств Bluetooth одно становится главным и управляет частотной и пакетной синхронизацией, а остальные устройства (до 7) становятся подиненными, если устройств станет больше – автоматически образуется еще одна сеть. Каждый элемент Bluetooth имеет свой уникальный 48-битовый адрес (аналогично MAC-адресу серевых карт).

Технология случайных переходов рабочей частоты повышает защищенность системы как от помех, так и от несканкционированного перехвата информации. Применяется до трех уровней защиты (в зависмости от поставленной задачи: 1) без специальной защиты; 2) доступ только к зарегистрированным устройствам, включая ввод пароля пользователем; 3) защита информации 128-битовым ключем при передаче в одну или обе стороны.

В отличие от IrDA, который требует, чтобы устройства были нацелены на друг друга (в пределах видимости до 1 м), Bluetooth использует радиоволны, которые проходят через стены и неметаллические барьеры.

Компании Motorola, Ericsson, Nokia и другие инвестировали значительные средства в эту технологию, ожидается, что к в 2002 году она получит массовое распространение, и миллиарды устройств Bluetooth займут свое место в нашей жизни.

Преимущества Bluetooth позволяют оказывать получить ряд ранее недоступных функций (услуг) – например, использование мобильного телефона без извлечения его из кармана или портфеля в качестве модема или с устройством hands-free, печать на принтере без кабеля, использование телефона в качестве пропуска и платежного средства (когда входите в метро, стоимость билета снимается со счета автоматически) и т.п.


Общие понятия и назначение


Bluetooth - название, данное новому стандарту современной технологии беспроводной передачи данных, использующему радиоволны на близком расстоянии, заменяющему кабель для соединения мобильных и/или установленных электронных устройств. Этот стандарт позволяет соединять друг с другом при минимальном пользовательском участии практически любые устройства: мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты и даже холодильники, микроволновые печи, кондиционеры. Соединить можно все, что соединяется, то есть имеет встроенный микрочип Bluetooth. Технология стандартизирована, следовательно, проблемы несовместимости устройств от конкурирующих фирм быть не должно. Технология также предлагает беспроводный доступ LAN, PSTN, сеть мобильных телефонов и Интернет для домашних приборов и портативных устройств.

Изначально технология Bluetooth создавалась лишь для радиосвязи, и никаких планов по созданию беспроводных локальных сетей на ее основе не было. Но такие проекты вскоре появились, и теперь существует понятие Bluetooth-сети.

Цель этого стандарта - обеспечить соединение любых устройств Bluetooth с другими устройствами Bluetooth, находящимися в непосредственной близости, независимо от торговой марки. Bluetooth допускает соединения электронных устройств и беспроводное сообщение через короткий диапазон, специальные сети, называемые piconet. Каждое устройство может соединяться максимально с семью устройствами в piconet. Также, каждое устройство может одновременно принадлежать нескольким сетям. Эти сети устанавливаются динамически и автоматически, поскольку устройства Bluetooth вступают в связь и покидают соединение с устройствами, находящимися поблизости.

Потребность в устройствах Bluetooth

Потребность в устройствах Bluetooth возникает из-за двух факторов: развитие технологий и рыночная конкуренция. Способность размещать большего количества чипов на небольшой области позволила маленьким устройствам выполнять сложные протоколы. Теперь контроллеры в устройствах способны к программированию, управляемому и используемому в различных современных (smart) областях. Таким образом, теперь интеллектуальные устройства могут быть внедрены в работу пользователя и домашнее использование. Для подключения устройств к Интернет доступны различные методы, формируя так называемый "встроенный Интернет". Существенный прогресс был сделан в развитии маленьких и дешевых датчиков, которые могут получать нужные сигналы от пользовательской среды без участия пользователя или явной команды. Стали доступны новые виды электронных тэгов, позволяющие взаимодействие среди разнообразных устройств, JINI и Piano. Это открыло возможности для создания "повсеместной компьютеризации" окружающей среды. В этой среде устройства контролируются комбинацией интеллектуальных систем и стратегически расположенных датчиков, которые работают без явной пользовательской поддержки. Средство для автоматизации сильно зависит от способности устройств к беспроводному соединению друг с другом, с более интеллектуальными центральными серверами, информационными складами, датчиками и реле. Bluetooth обеспечивает решение этого требования.

Как было упомянуто ранее, непосредственная потребность в устройствах Bluetooth вызвана желанием соединить внешние устройства и устройства без кабелей. Доступная технология -IrDA OBEX - основана на инфракрасном излучении, которое ограничено видом подключения. IrDA обеспечивает связь лишь в зоне прямой видимости и только по принципу точка - точка. Bluetooth в будущем - это передвижной и беспроволочный доступ к LAN, Интернет по передвижным и другим существующим сетям, где сеть защищена, но интерфейс свободно передвигается. Это не только делает использование сети более легким, но и расширяет область её досягаемости. Bluetooth также может использоваться в приложениях домашней сети. С увеличением количества домашних PC, необходимость сетей, которые просто установить и легко обслуживать, растет. Основным направлением использования Bluetooth должно стать создание так называемых персональных сетей (PAN, или private area networks), включающих такие разноплановые устройства, как мобильные телефоны, PDA, МР3-плееры, компьютеры и даже микроволновые печи с холодильниками (вот уж что давно не подключали в сеть). Возможность передачи голоса позволяет встраивать интерфейс Bluetooth в беспроводные телефоны или, например, беспроводные гарнитуры для сотовых телефонов. Возможности применения Bluetooth на практике безграничны: помимо синхронизации PDA с настольным компьютером или подсоединения относительно низкоскоростной периферии, типа клавиатур или мышей, интерфейс позволяет очень просто и с небольшими затратами организовать домашнюю сеть. Причем узлами этой сети могут быть любые устройства, имеющие потребность в информации либо обладающие необходимой информацией.

Также существует коммерческая необходимость обеспечить "information push" способностям, которые являются важными для карманных компьютеров и других мобильных устройств, и это предусмотрено Bluetooth. Основная сила Bluetooth - способность одновременно обрабатывать данные и передачи голоса, позволяя такие инновационные решения как hands-free для голосовых звонков, печать факса, автоматическая синхронизация с PDA, ноутбук и приложения для записной книжки телефона. Все это говорит о том, что технология подобно Bluetooth чрезвычайно полезна и эффективна для развития пути приема информации.

Системные аспекты

Хотя технология Bluetooth изначально задумана для универсальных беспроводных соединений ноутбуков, РС и мобильных телефонов, сразу стало очевидно, что существует много других приложений для использования стандарта Bluetooth. Таким образом, стандарт Bluetooth не только пытается преодолеть ограничения проводных сетей, но также предлагает разнообразие другого сервиса, создает возможности для новых моделей использования.

Системные требования

Сейчас система Bluetooth получила даже большее признание, чем замененная кабельная технология. Различные модели использования открывают новые области для возможности применения Bluetooth. Соответственно, к технологии предъявляются всё новые требования, некоторые из них описаны ниже.
Наиболее важным требованием от беспроводных соединений является то, что должна быть универсальная структура, которая предлагает доступные и удобные средства доступа к информации набора различных устройств (PDA, ноутбуков, PC, мобильных телефонов, домашних приложений и т.п.).
В практическом исполнении ожидается, что не все устройства будут отвечать ко всем функциональным возможностям, и пользователи могут ожидать, что знакомые им устройства выполнят свои основные функции обычным способом. Поэтому Bluetooth должен предложить средство для взаимодействия между устройствами, находящимися вблизи друг от друга, где каждое устройство обеспечивает свойственную ему функцию, основанную на форме, интерфейсе пользователя, стоимости и мощности, но дополнительный сервис появляется в результате взаимодействия.
Стандарт должен дать возможность устройствам установить инициативное подключение. Устройства могут соединяться без специальной команды пользователя или действия, что позволяет использовать различные информационные ресурсы.
Предусматривается поддержка передачи данных и голоса, поскольку это два наиболее важных вида информации, передаваемых сегодня по сетям. (Требования видео и мультимедиа также налагаются на будущие версии Bluetooth).
Стандарт должен уметь включать новые модели использования без требования какой-либо регистрации нового сервиса.
Соединения должны предоставлять защиту данных, подобную защите при соединения через кабель.
Выполнение этого стандарта должно быть простым, не громоздким и эффективным для легкого мобильного использования.
Для быстрого развития системы и для наибольшей пользы Bluetooth необходимо на деле показать пользователям, что всё большее количество устройств подходит под стандарт Bluetooth. Эти устройства представляют собой весьма неоднородный набор, и, конечно, никакая отдельная компания не сможет производить все эти устройства. Поэтому немаловажным аспектом в развитии Bluetooth является тот факт, что эта технология не подлежит платному лицензированию и ее использование не требует выплаты каких-либо лицензионных отчислений (хотя и требует подписания бесплатного соглашения). Такая политика позволила многим компаниям энергично включиться в процесс разработки устройств с интерфейсом Bluetooth.

Технические аспекты

Вышеупомянутые требования вносят большую техническую сложность не только в термины функциональных возможностей, которые будут обеспечены, но также и в термины по требованиям размера и мощности. Технология, разработанная для того, чтобы выполнить вышеупомянутые требования, должна столкнуться со следующими техническими требованиями:
Система должна использовать свободный от лицензирования диапазон для универсального использования, так как его используют не только системы научного эксперимента (ISM) и системы связи, но также и устройства типа микроволновых печей. Таким образом, для Bluetooth был выбран диапазон, который в некоторых странах называют Industrial, Scientific и Medical (ISM). Предпочтительно, чтобы каждый передатчик самостоятельно использовал бы необходимое минимальное количество мощности, чтобы не мешать другим пользователям.
Передатчики должны быстро приспосабливаться к меняющейся окружающей среде, так как обычно используются мобильные устройства. Должны быть решены всем известные проблемы беспроводных системах, установленные соединения и протоколы маршрутизации должны работать в окружающей среде, где количество, разнообразие и разнообразие устройств Bluetooth будут динамически изменяться с соответствующей скоростью.
Размер исполнения должен быть маленький для легкой интеграции в карманные и мобильные устройства.
Потребление мощности не должно превышать лишь маленькой доли от общего количества потребления мощности основным устройством, в котором будет представлен Bluetooth.
Технология должна быть приспосабливаемой к устройствам изменения вычислительной мощности и ресурсов памяти, чтобы количество устройств, совместимых с Bluetooth, увеличивалось.
Должно быть обеспечено автоматическое установление соединения. Количество и идентичность устройств меняется довольно часто, и будет неудобно каждый раз вручную устанавливать подключение.
Также должна быть достигнута синхронизация часов среди сообщающихся устройств. Так как у каждого устройства будут свои собственные свободно запущенные часы, то выполнение успешного соединения, особенно CDMA, - вызов сам по себе.
Должны быть соблюдены требования безопасности. Устройства Bluetooth будут в личном использовании, будут содержать и сообщать конфиденциальную деловую информацию, информацию частного характера и другие данные, которые должны быть защищены. Помимо фокуса с частотными шаблонами и необходимости синхронизации приемопередачи в стандарте Bluetooth предусмотрено шифрование передаваемых данных с ключом эффективной длины от 8 до 128 бит и возможностью выбора односторонней или двусторонней аутентификации (конечно, можно обойтись вообще без аутентификации), что позволяет устанавливать стойкость результирующего шифрования в соответствии с законодательством каждой отдельной страны (в некоторых странах запрещено использование сильной криптографии). В дополнение к шифрованию на уровне протокола может быть применено шифрование на уровне приложений - здесь уже применение сколь угодно стойких алгоритмов никто не ограничивает.
У Bluetooth имеются конкуренты, IrDA OBEX и HomeRF. IrDA - технология инфракрасной (также беспроводной) связи. Спецификация HomeRF предназначена для связи бытовых аудио- и видеоустройств и построения домашних радиосетей. Передача данных также осуществляется на частоте 2.4 ГГц, но со скачками 50 раз в секунду. Пропускная способность HomeRF больше, чем у Bluetooth. Правда, количество подключаемых устройств ограничено - 127. Радиус действия - до 50 метров. Поэтому Bluetooth должна обеспечить сервис и средства для серьезной конкуренции.

Технология Bluetooth открывает огромные возможности перед изобретателями, и у неё огромные перспективы.

Основная архитектура


Устройство системы разделено на различные компоненты в различные и практически независимые уровни для концептуального непринужденного описания. Эти уровни описаны детально в главе о спецификациях Bluetooth. Спецификации проекта также описывают некоторые свойства для общих классов применений, которые будут осуществлены по Bluetooth для достижения однородности среди разнообразных изготовителей. Вы можете ознакомиться подробнее на официальном сайте http://www.bluetooth.com/.

Краткий обзор стека протокола

Рисунок 1: Стек протокола Bluetooth.

На рисунке показано, что стек протокола состоит из уровня радио в основании, которое формирует физический интерфейс соединения. Уровень протокола связи baseband и Link Manager Protocol (LMP) устанавливают и контролируют соединения между устройствами Bluetooth. Эти три уровня основания осуществлены в оборудовании/программном обеспечении. Уровень Host Controller требуется, чтобы соединить с помощью интерфейса Bluetooth с верхним протоколом -L2CAP(Logical Link Control и Adaptation Protocol). Ведущий контроллер требуется только тогда, когда L2CAP постоянно находится в программном обеспечении в хосте. Если L2CAP is также на модуле Bluetooth этот уровень не требуется, так как L2CAP может непосредственно связываться с LMP и baseband. Приложения постоянно находятся выше L2CAP. Следующие подразделы дают краткое описание каждого уровня.

Уровень связи

Связь работает в свободном ISM диапазоне полосе около 2.4GHz и использует распространение спектра. Этот диапазон простирается от 2400 до 2483.5 МГЦ в большинстве стран, и целый диапазон используется для оптимизации распространения спектра. Однако для некоторых стран с меньшим ISM диапазоном также используется нижняя шкала. Для распространения спектра используется техника frequency hopping (FH). Поскольку в этом диапазоне могут существовать и осуществлять вмешательство многократные нескоординированные сети, используются быстрые FH и короткие передачи данных, поскольку процент ошибки может быть высоким, особенно из-за сильного вмешательства от микроволновых печей, которые работают в этой частоте. CVSD-кодирование адаптировано под голосовые передачи, которые могут вызывать высокий процент ошибок. Дополнительно, заголовки пакетов защищены специальной схемой коррекции ошибок для придания стойкости против сбоев.

Переходы по частоте фиксируются на 2402+k Мгц, где k=0,1,...,78. оминальная частота перехода - 1600 скачков в секунду.

Baseband

Baseband - уровень протокола, контролирующий связь. Baseband контролирует последовательности перелета частоты и заботится о кодировании уровня для безопасных соединений. Могут быть установлены два типа соединений:
SCO: Синхронное Ориентируемое Соединение. Эти соединения предполагаются для передачи синхронных данных типа голос.

ACL: Асинхронное Соединение. Такие соединения могут использоваться для приложений передачи данных, которые не требуют синхронной связи.

Baseband обеспечивает функциональные возможности, требуемые для устройств, чтобы синхронизировать их часы и устанавливать соединения. Также обеспечиваются процедуры запроса для обнаружения адреса устройств, находящихся поблизости. Исправление ошибки для пакетов обеспечивается в зависимости от типа пакета. Различные типы пакета определены для некоторых общих приложений, отличающихся по их вместимости данных и накладным расходам по исправлению ошибки. Пять различных типов канала обеспечиваются для информации контроля, информации управления соединением, синхронными и асинхронными данными. Определены функции, необходимые для генерации клавиш кодирования и клавиш соединения. Более детальное описание некоторых из операций baseband, связанных с установлением соединения, есть в разделе.

Протокол Менеджера связи

Основные функции LMP можно классифицировать как:
Управление сетью Piconet
Конфигурация соединений
Функции безопасности

Рiconet является группой устройств, связанный с общим каналом, который идентифицирован с его уникальной последовательностью перелета. Одно из устройств, обычно то, которое первым произвело подключение, называется "master". К master`у может быть активно подсоединено до семи устройств и намного больше может быть подключено в состоянии "parked" (низкого энергопотребления). Устройства в сети piconet могут соединяться друг с другом посредством SCO или ACL. Канал управляется master`ом, при помощи Lin Manager в каждом устройстве. Любые два или более устройств для соединения должны установить между собой сеть piconet. В то же время каждое устройство может одновременно принадлежать нескольким сетям. (Рис.3 ).


Рисунок 3: Piconet и Scatternet. a)piconet между двумя устройствами, b)piconet между несколькими устройствами, c)scatternet, комбинация сетей piconet.

LMP обеспечивает функциональность присоединенный/отсоединенных устройств "slave", обмен функциями между устройствами master и slave и установление соединения ACL/SCO. LMP также обрабатывает устройства в режимах низкого энергопотребления, hold, sniff и park, созданных для сохранения энергии, если устройства не имеют данных для передачи.

Задачи конфигурации соединения включают в себя параметры установки соединения, качество сервиса и контроль мощности, если это поддерживается устройством. LMP также обеспечивает идентификацию устройств, которые будут соединены, и управление клавишами соединения. Роль LMP в установлении соединения обсуждена в разделе.

Логический контроль связи и Адаптационный протокол

Это протокол, с которым взаимодействует большинство приложений, если ведущий контроллер не используется. Основные функции L2CAP:

Мультиорганизация
Протокол должен позволять нескольким приложениям одновременно использовать соединение между двумя устройствами.

Сегментация и Повторное объединение
Протокол должен уменьшить размер пакетов, обеспеченных приложениями к размеру пакетов, принятых уровнем baseband. Сам L2CAP принимает размеры пакета до 64КБ, но пакеты baseband могут принимать до 2745 bits. Для полученных пакетов должна быть выполнена обратная процедура объединения сегментированных пакетов в надлежащем порядке.

Качество обслуживания
L2CAP позволяет приложениям требовать QoS на некоторых параметрах, типа пиковой пропускной способности, времени ожидания и изменению задержки.

В основном, L2CAP обеспечивает функции сетевого уровня к приложениям и более высоким протоколам.

Интерфейс ведущего контроллера

Основная структура, показывающая, как уровни ведущего контроллера расположены внутри стека протокола, изображена на Рис.4.


Рисунок 4: Ведущий контроллер в стеке протокола.

Для большинства устройств модуль поддержки Bluetooth может быть добавлено в качестве платы расширения, например, для ПК или ноутбука аппаратные средства Bluetooth могут быть добавлены как PCI-карта или USB-адаптер. Аппаратные модули обычно осуществляют более низкие радио уровни, baseband и LMP. Тогда данные, которые будут посланы LMP и baseband, идут по физической шине, например, USB. Драйвер для этой шины требуется на хосте, которым является PC, и на аппаратной карте Bluetooth требуется "интерфейс контроллера хоста", чтобы принять данные по физической шине. Таким образом, требуются следующие дополнительные уровни:

HCI драйвер

Это драйвер для интерфейса ведущего контроллера хоста, выше физической шины, форматирующий данные, которые будут приняты контроллером хоста на аппаратных средствах Bluetooth.

Интерфейс ведущего контроллера

Размещается на аппаратных средствах Bluetooth и поддерживает связь поверх физической шины.

Уровень приложения

К L2CAP можно обращаться непосредственно приложениями или через протоколы поддержки подобно RFCOMM, TCS и SDP, упомянутым ранее. Приложения могут использовать другие протоколы типа TCP-IP или WAP. Приложения могут самостоятельно запускать протоколы, например, PPP (Протокол "точка-точка"), FTP (протокол передачи файлов) или другие определенные протоколы, как потребуется приложением. Приложение может использовать SDP, для проверки, какие нужные сервисные возможности устройств, доступных в зоне действия. Много моделей использования были предложены изготовителями. Некоторые из них:
Три в одном: отдельная телефонная трубка работает как селекторная связь в офисе (никакой платы за пользование телефоном), Всякий раз можно использовать любой из этих трех режимов - как селекторную связь, как PSTN и как мобильный телефон.

"Портфельная хитрость": RF-связь не нуждается в прямой видимости между устройствами. Значит, мобильный телефон может подсоединиться к ноутбуку даже тогда, когда тот находится в портфеле, и использовать доступ к его возможностям, например, к электронной почте.

Автоматический Синхронизатор: обеспечение беспроводной связи между PDA пользователя, портативной ЭВМ и мобильным позволит приложениям автоматически обновлять и синхронизировать органайзер и другие данные, если модификации сделаны на одном устройстве.

Беспроводные наушники (гарнитуры): Они позволяют доступ к мобильным устройствам пользователя и даже к аудио, в то время как устройства находятся в кармане пользователя. Таким образом, будет возможна операция hands-free.

Автомобильные комплекты: устройства hands-free позволяют водителям пользоваться телефоном без отрыва от управления автомобилем.

Кроме этого, было предложено большое разнообразие других приложений в домашней автоматизации, обмен данными на совещаниях без использования дополнительного оборудования, управляющих устройствами через беспроводное портативное устройство при прогулках, предложения системы защиты, сетевые доступы в общественных местах, некоторые из которых успешно демонстрировались на выставках или уже продаются.


Установка соединения в Bluetooth

Этот раздел описывает основные процедуры, которые должны быть выполнены устройствами Bluetooth, чтобы установить между ними соединение. Рассмотрите следующий сценарий: человек гуляет по отелю и хочет воспользоваться своей электронной почтой при помощи устройства Bluetooth, которым может быть ноутбук или PDA. Что он должен был бы сделать? Он нажал бы на меню или пиктограмму почтовой программы. Устройство автоматически выполнило бы следующие шаги (кроме шага регистрации, актуального в случае, если устройство впервые используется в этой среде):
Запрос: устройство при вступлении в новую среду автоматически инициализировало бы запрос, чтобы выяснить, какие устройства являются доступными в пределах его радиуса действия. Это приведет к следующему:
Все доступные близлежащие устройства ответят.
Устройство выбирает одно из ответивших устройств.

Пейджинг: устройство вызовет baseband-процедуру, называемую пейджингом. В результате происходит синхронизация устройства с пунктом доступа, среди других необходимых инициализаций.
Установление соединения: LMP установит соединение с точкой доступа. Поскольку приложение в этом случае почтовое (email), будет использоваться ACL соединение.
Далее будут выполняться нижеследующие действия по установке.
Сервис: LMP будет использовать протокол SDP для установления, какой сервис является доступным, в частности, почтовый сервис, или нужно обратится к другому хосту. Предположим, что сервис является доступным, иначе приложение не может далее действовать. Информация относительно других сервисных услуг может быть также представлена пользователю.
Канал L2CAP: На основе информации, полученной от SDP, устройство создаст канал L2CAP к пункту доступа. Он может использоваться непосредственно приложением или другим протоколом, например, RFCOMM.
Канал RFCOMM: В зависимости от потребности почтового приложения RFCOMM или другой канал (в случае других приложений) будет создан по L2CAP каналу. Эта возможность позволяет использовать приложения, разработанные для последовательных портов, чтобы работать без модификации по Bluetooth-платформам.
Безопасность: Если пункт доступа ограничивает доступ свыше определенного количества пользователей или предлагает безопасное соединение режима людям, которые зарегистрировались ранее, тогда пункт доступа пошлет запрос безопасности при установлении соединения. Пользователь должен знать правильный PIN-код для доступа к сервису. Обратите внимание, что PIN-код не передается по беспроводному каналу, используется другой код, сгенерированный из него, поэтому PIN-код довольно сложно подобрать. При использовании безопасного режима будет произведено кодирование передачи.
PPP: Поскольку PPP-соединение используется по последовательному модему как при dial-up, то же самое приложение сможет теперь запустить PPP через RFCOMM (через эмулируемый последовательный порт). Эта соединение позволит пользователю получить доступ к его почтовому ящику и т.п.
Сетевые протоколы: Сетевые протоколы типа TCP/IP, IPX, Appletalk могут получать и передавать данные по каналу без трудностей.

В описанных выше процедурах пользовательское взаимодействие требуется только при использовании логина для входа в систему для электронной почты и для дополнительной защиты, которая будет осуществлена. Остальные шаги автоматические. Вышеупомянутые процедуры описаны подробно, чтобы продемонстрировать процесс установления подключения. Объяснение вышеупомянутых процедур требует краткого описания устройства часов в Bluetooth.

Часы: Каждый Bluetooth модуль имеет встроенную систему времени, которая определяет время и частотные передачи. Часы Bluetooth являются свободно идущими часасми, которые никогда не корректируются и никогда не выключаются. Для синхронизации с другими модулями используются только смещение (величина, на которую отличается время в других модулях по сравнению с "родными" часами), наложенное на "родные" часы, - временные часы Bluetooth, которые взаимно синхронизированы. Часы Bluetooth не имеют никакого отношения к времени суток. Часы Bluetooth очень важны для трансивера Bluetooth из-за синхронизации множества важных событий, без которых связь невозможна. Единица времени - по крайней мере половина TX или RX длины слота, или 312.5 микросекунд. Часы имеют дневной цикл. Если часы оборудованы счетчиком, 28-битный счетчик требует обороты около 228 1. LSB отсчитывает кванты по 312.5 микросекунд, задавая тактовую частоту 3.2 КГц.

Синхронизация и частота на канале piconet определены Bluetooth-часами "мастера". Когда сеть piconet сформировалась, отсчет часов "мастера" передаётся на подчиненные устройства. Они сохраняют необходимое значение смещения, которое нужно использовать при соединении со данным "мастером" и используются для синхронизации канала. Поскольку собственные временные координаты (часы) не изменяются, то возможно использовать различные смещения для регистрации в различных сетях piconet.

Минимальная требуемая точность часов -/-20 ppm в активном режиме, и/-250ppm в режиме малой активности, например, Hold, Sniff, Standby и Park.

Запрос и пейджинг

Это первоначальные шаги в процессе установления соединения.

Устройство находится в режиме Standby по умолчанию. В этом состоянии идут только родные часы и потребляемая мощность очень низкая. Можно выйти из этого режима и войти в режимы Inquiry, Inquiry Scan, Page или Page Scan . Эти режимы описаны ниже:

Запрос (Inquiry)

В этом режиме устройство посылает запрос, адресованный General Inquiry Access tt (GIAC) или Dedicated Inquiry Access tt (DIAC), который относится к специальному классу устройств, скажем, принтерам. Передача повторяется на 16 частотах, что и формирует последовательность запроса, называемую "поездом" (train). Устройство, позволяющее запрос, будет прослушиваться на одной из этих частот. Передача выполняется в каждом дополнительном слоте, промежуточные слоты используются для прослушивания ответов. Существуют два типа поездов - A и B. Каждый поезд должен быть повторен 256 раз, чтобы собрать все ответы в среде, свободной от ошибок. Общее время, необходимое для выполнения - 10.24 секунд. Однако, если за меньший интервал собрано достаточно ответов, запрос может быть прерван. Если процедура запроса инициализируется автоматически, один раз каждую минуту, тогда интервал между последовательными запросами должен быть случайным, чтобы избежать синхронизации и, следовательно, коллизии с другим устройством, вовлеченным в запрос.

Просмотр / сканирование запроса (Inquiry Scan)

Устройство, которое позволяет себе быть обнаруженным, будет периодически входить в режим просмотра запросов и прослушивать запросы в отдельной частоте, которую выберет из 16 частот в последовательности запроса, в зависимости от адреса устройства. Оно остается в этом режиме достаточно долго для устройства запроса, чтобы охватить 16 различных частот. Устройство может входить в режим просмотра запроса из режима соединения или ожидания; если из режима соединения, то SCO соединения в операции будут поддерживаться, в то время как ACL соединения будут приостановлены. Присутствие SCO соединения может продлить процедуры запроса.

Ответ на запрос (Inquiry Response)

Когда сообщение запроса получено в режиме просмотра запроса, должен быть послан ответ, содержащий адрес отвечающего устройства. Однако он не посылается сразу же следующим слотом после слота, в котором получен запрос, поскольку это может заставить много устройств, прослушивающихся в данной частоте, отвечать одновременно, что приведет к столкновению. Поэтому отвечающее устройство ждет некоторое число слотов и тогда посылает пакет FHS опросчику. Пакет FHS содержит адрес устройства; его часы и информация о том, когда устройство входит в режим просмотра страницы. После ответа на запрос устройство продолжает просмотр запроса на другой частоте, без ожидания подтверждения.

Запрашивающее устройство при получении не подтверждает ответ, но продолжает процедуру запроса. Только когда запрашивающему устройству потребуется установить обмен данными с запрашиваемым устройством ("paging") в последующее время, оно будет использовать полученную ранее от запрашиваемого устройства ответную на свой запрос информацию.

После того, как запрос был успешно выполнен, или адрес устройства, с которым должно быть установлено соединение, был определен другими средствами, устройство запустит процедуру пейджинга. Пейджинг запрашивает не только адрес устройства, которое нужно просмотреть, но информацию о временных координатах; для ускорения процедуры может использоваться FHS. Устройство, запускающее процедуру пейджинга, называется master`ом, и это будет master сети piconet, состоящей из него и просматриваемого устройства, если просматриваемое устройство принимает соединение. Однако перед стартовой передачей данных устройства могут поменяться ролями. Эта процедура обычно происходит всякий раз, когда устройство Bluetooth попадает в новую среду или некоторые старые соединения стали недоступными. После вызова приложения, устройство запустит процедуры пейджинга.

Пейджинг

Этот режим требует от master`а выполнить следующее:
Устройство "master" использует информацию о временных координатах подчиненного устройства, если таковая имеется, чтобы определить, где в последовательности запросов "slave" мог бы прослушиваться в режиме сканирования. Эта оценка может быть полностью неправильна.
Мастер вычисляет код доступа устройства slave (Device Access tt /DAC/ ) из адреса устройства, уже использующего определенную процедуру.
"Master" посылает пейджинг-сообщение, поезд А включает в себя эти 16 частот, окружающих частоту, а поезд B - остальные. Если поезд А неуспешен, поезд B так же пробует несколько процедур пейджинга. Если поезд А успешен, процедура пейджинга будет закончена через 1.28 секунд; иначе процесс занимает 2.56 секунд.

Просмотр/сканирование пейджинга

Режим сканирования пейджинга может быть введен из режима standby или режима соединения. В этом режиме "slave" прослушивает пакеты пейджинга, адресованные его DAC для интервала Tw page scan в частоте, которую выбирает из последовательности просмотра пейджинга. Это окно достаточно длинное для охвата 16 перелетов частоты устройства пейджинга. Периоды прослушивания разделены интервалом времени Tpage scan. Этот интервал может быть нулевым (продолжение сканирования). Установлено три различных режима сканирования со значениями Tpage scan. Устройство "slave" может использовать другие значения после уведомления master`а. Таким образом, для первого соединения используется одно из стандартных значений.

Ответ пейджинга

При получении сообщения пейджинга "slave" входит в режим ответа пейджинга: посылает назад ответ пейджинга, состоящий из ID пакета, который содержит его DAC, в частоте для следующего слота после того, в котором было получено сообщение пейджинга. "Мaster" при получении этого пакета входит в главный режим ответа пейджинга. "Мaster" посылает FHS пакет устройству "slave", сообщив ему свои координаты времени, все еще используя DAC устройства "slave" в его частоте прослушивания. "Slave" подтверждает этот пакет, отправляя вновь ID пакет в своей частоте ответа. "Slave" теперь использует пакет FHS, полученный от "master`a", чтобы определить код доступа к каналу для недавно сформированной сети piconet, или той, в которую устройство вошло недавно. Также вычисляется смещение часов, которое нужно использовать при соединении по piconet. Следующий пакет от "master"`a к "slave", который является пакетом опроса, адресованным адресу активного "slave", использует код доступа к каналу. "Slave" может ответить на этот пакет любым пакетом, может даже отправить нулевой пакет (содержащий только заголовок канала), но и это будет ответом. Если процедура ответа прошла успешна, пейджинг закончен, и устройство "slave" находится в состоянии соединения.
Step Message Direction Hopping Sequence Access tt and Clock
1 SLave ID Master to Slave Page Slave
2 SLave ID Slave to Master Page response Slave
3 FHS Master to Slave Page Slave
4 SLave ID Slave to Master Page response Slave
5 1st packet master Master to Slave Channel Master
6 1st packet master Slave to Master Channel master


Рисунок: Изменения начального сообщение в течение запуска.

После того, как процедура пейджинга перейдет в состояние соединения, устройства могут устанавливать соединения. Менеджеры связи устройств в состоянии соединения обмениваются информацией для запуска соединения, которая будет описана ниже.

Модули Bluetooth могут быть в нескольких режимах работы в состоянии соединения: активный режим, режим "sniff", режим "hold" и режим "park".

Активный режим

В этом режиме модель Bluetooth активно участвует на канале. Устройства "master" и "slave" осуществляют передачу по альтернативным слотам, "master" - по всем четным пронумерованным слотам, "slave" передает в последующем слоте. Правильные передачи сделаны "master`ом", чтобы сохранить синхронизацию устройств "slave" на канале. В целях энергосбережения обеспечиваются различные оптимизации. Например, если "master" сообщает устройству время адресации, "slave" до этого момента может бездействовать. "Master" для передачи опрашивает активные устройства.

Режим Sniff

Это режим низкой мощности, в котором прослушивающая деятельность устройства "slave " уменьшена. LMP "master`а" дает команду устройству для входа в режим Sniff, дающий интервал Tsniff, смещение Dsniff, и количество попыток Nsniff. В режиме sniff "slave" прослушивает передачи только на фиксированном интервале Tsniff, на слоте Dsniff Nsniff раз.

Режим Hold

В этом режиме ACL связь c устройством "slave" в режиме поддерживается hold. Это означает, что "slave" временно не поддерживает пакеты ACL на канале (возможно, будут все еще поддерживаться SCO-связи). В режиме hold может появиться способность заниматься другими процессами, например, сканированием, пейджингом, запросами или посещением другой piconet. Модуль в режиме hold может также входить в "спящий" режим с низким энергопотреблением. В течение режима hold, модуль "slave" сохраняет активный адрес (AM_ADDR). "Мaster" и "slave" согласуют продолжительность интервала hold, после которого "slave" выходит из режима hold.

Режим Park

Это режим с очень небольшим потреблением энергии. Устройство "slave" мало активно в этом режиме. Он присваивает своему активному члену адрес: закрепленный адрес (восьмибитный) и адрес запроса доступа (восьмибитный). "Master" может использовать закрепленный адрес члена для "распаковки", открепления устройства "slave", в то время как "slave" для опроса "master`a" о распаковке использует адрес запроса доступа. Однако устройство "slave" остается синхронизированным на канал. Любые сообщения для передачи закрепленному устройству будут отправлены по широкодиапазонному каналу. Закрепленное устройство должно быть информировано об этой передаче по каналу, который поддерживается "master`ом" для продолжения закрепления, "парковки". Закрепленные устройства регулярно прослушиваются для сигналов в интервалах, определенных структурой маяка, сообщенной устройству в начале закрепления. Кроме энергосбережения режим помогает устройству "master" соединяться более, чем с семью устройствами (ограничено активным адресным пространством члена в три бита) в piconet.

Установление связи

Как только устройство будет находиться в состоянии связи, LMP может начинать устанавливать соединение. Соединения L2CAP основаны на концепции каналов, которые определяются идентификаторами канала, аналогичными сокетам в TCP/IP . Канал, отличный от канала piconet, идентифицируется адресом устройства, с которым создано двухстороннее соединение, и идентификатором канала. Основные шаги в установке соединения в итоге выглядят так:
Пакеты POLL и ответ используются для передачи информации конфигурации без взаимодействия хоста.
Отправляется пакет LMP_host_connect_request.
Отдаленное устройство отвечает LMP_NOT_ACCEPTED, если приложение, запрашиваемое первым устройством, не хочет или не может ответить. Иначе посылается ответ LMP_ACCEPTED.
Отвечающее устройство может запросить об отключении роли, если это потребуется по некоторым причинам. Первое устройство отвечает соответствующим пакетом для принятия или не принятия запроса.

Соединение установлено на уровне Link Manager.

Приложение может не быть информировано о том, какие услуги являются доступными, и будет использовать SDP, чтобы это обнаружить.

SDP

Изменения среды Bluetooth происходят часто, следовательно, доступные услуги должны быть обнаружены в поле зрения. SDP обеспечивает средства приложения для обнаружения, какие сервисы являются доступными, и их характеристики, как описано в основных спецификациях.
Устройство Bluetooth, услуги которого должны быть обнаружены, запускает SDP сервер. Для обнаружения услуг других устройств запускает SDP клиента. Один клиент может запущен для каждого приложения, но одно устройство может запустить только один сервер SDP. Сервер SDP обслуживает сервисную запись каждой службы, что позволяет устройству обнаруживаться. Клиент посылает запрос на сервер. Запрос может быть поиском специфического класса сервисных услуг или просмотром всех классов доступных сервисов. Сервер дает соответствующий ответ. Если устройство сервера имеет только несколько сервисов, они не могут быть разделены на классы и сервисные описания не отправляются устройству. В другом варианте описания класса отправляются и клиент может продолжать изучать детали в пределах класса. SDP только позволяет сервисам быть обнаруженными. Доступ должен быть через другие протоколы, основанные на L2CAP. L2CAP соединение Информация, полученная через LMP соединение и через SDP, будет использоваться L2CAP, чтобы установить канал для приложения. L2CAP устанавливает только связи ACL соединения.
Соединения L2CAP основаны на концепции каналов, которые определяются идентификаторами канала, аналогичными разъемам в IP TCP. Канал, отличный от канала piconet, идентифицируется адресом устройства, к которому создано соединение, и идентификатором канала. Каждый канал принимается до заполнения дуплекса, с QoS спецификацией в каждом направлении. Канал может быть двухточечный или многоточечный. L2CAP устанавливает соединение, когда на него приложением выражен запрос и соединение на требуемое устройство ещё не было установлено. Запросы от нижних уровней относительно соединений, требуемых приложениями на отдаленных устройствах, также обрабатываются L2CAP в соответствии с вовлеченным приложением.

SCO соединения не проходят по L2CAP, но посылают их данные непосредственно Baseband. L2CAP устанавливает отдельный сигнальный канал для запроса соединения, конфигурации, разъединения и пр. (для испытания). L2CAP-пакеты не обеспечивают CRC или другие проверки ошибок, полагаясь на полосу baseband для защиты данных и упорядоченной доставки.

Взаимодействие этого протокола с верхними и нижними уровнями рассматривается в событиях и действиях. События - все сообщения, полученные L2CAP от более низких или более высоких уровней, в то время как действия - ответы, произведенные для них. Нижним уровнем может быть LMP или HCI, в то время как более высоким уровнем может быть любое приложение. Типичная последовательность событий и действий для установки соединения может быть следующая:
Событие и Действие 0: Событие - это запрос соединения от более высокого уровня. Действие состоит в том, что устройство L2CAP посылает пакет запроса отдаленному L2CAP. Этот пакет на отдаленное устройство доставляет baseband.
Событие и Действие 1: Отдаленный L2CAP получает этот пакет и отвечает с пакетом ответного подключения. Перед выполнением L2CAP контактирует с отнесенным приложением, чтобы проверить, будет ли требуемый запрос фактически обработан тем приложением.
Событие и Действие 2: Прием ответного пакета - событие для локального устройства L2CAP. Взаимодействие запрашивает о параметрах конфигурации: максимальный модуль payload и предел времени ожидания.
Событие и Действие 3: Запрос конфигурации - событие для отдаленного L2CAP. Его действие - ответ конфигурации. Также, можно посылать его собственной конфигурации запрос о дополнительных параметрах.
Событие и Действие 4: Вышеупомянутый пакет - событие для местного устройства. Оно отвечает с ответом конфигурации.

Эти шаги суммируются на Рис.3. Инициатором в местном устройстве выступает L2CAP , адресатом - L2CAP в пункте доступа или другом устройстве Bluetooth, с которым входит в контакт. Обратите внимание, что названия пакета на стрелках, указывающих к инициатору или адресату - события для L2CAP, в то время как стрелки, указывающие за пределы - действия. Названия, начинающиеся с L2CAP, являются соединениями между двумя L2CAP на различных устройствах. Вертикальные строки LP - Менеджеры Связи в этих двух устройствах. Названия, начинающиеся с WA, представляют собой соединения с приложением более высокого уровня, для которого устанавливается канал.

Состояния OPEN отмечают интервал соединения приложений. Последние шаги в вышеупомянутом рисунке относятся к разъединению. Теперь могут быть переданы данные приложения или могут быть выполнены процедуры защиты, которые кратко описаны в следующем подразделе.

Защита

Вероятно, сообщаемые данные придется зашифровать или придется ограничить доступ к устройству, обеспечивая опознавательную процедуру. Эти функции обеспечиваются уровнем baseband. Приложение может самостоятельно зашифровать данные для усиления защиты. Эти процедуры используют четыре значения: адрес устройства (который является общественным), частный опознавательный код кодирования (на 128 битов), частный ключ (8-128 битов, с перестраиваемой конфигурацией) и случайное число. Поскольку коды должны быть секретными, они не могут быть получены в соответствии с запросом. Сложные процедуры для генерации, управления и обмена кодами секретности описывается в разделе Система безопасности. Процедура защиты требует, чтобы секретный PIN-код был известен пользователю (или сохранен его приложением) для обращения к специфическому устройству. Основные шаги:
Опознавательный код создается из PIN-кода, длины PIN-кода, случайного числа и адреса устройства. Зависимость от адреса устройства создает определеннные трудности для мошеннического устройства, ведь придется пробовать большое количество PIN-кодов, поскольку каждый должен быть проверен различными адресами устройства.
Опознавательная процедура исходит из использования схемы ответа вызова. Модуль верификатора посылает случайное число, сгенерированное определенным процессом для идентификации. Это случайное число такое, что устройство претендента, которое имеет правильный код инициализации (или код связи, если устройства произвели обмен в течение более раннего соединения) и требуемого адреса устройства, сможет произвести номер ответа, который известен верификатору. Этот номер ответа отправляется назад и проверяется верификатором.
Претендент может также выполнять проверку на верификаторе, используя подобную процедуру, описанную выше.
Каждый модуль Bluetooth имеет код, установленный в энергонезависимой памяти. Устройство использует код инициализации, чтобы зашифровать этот код и отправить другому устройству, которое расшифровывает его, используя код инициализации, полученный ранее при обмене.
Второе устройство может добавлять свой собственный код модуля к коду модуля первого устройства и генерировать объединенный код связи, если оба устройства способны к его обработке. Иначе код модуля одного из устройств обрабатывается как код связи. Код связи сообщается на первое устройство. Код связи откланяется.
Ключ кодирования создается из кода связи, случайного числа и другого числа, полученного из установленной процедуры. Оба устройства могут генерировать ключ кодирования, так как вся необходимая информация известна обоим устройствам. Этот код используется для кодирования payload данных.

Код связи запомнен. Если между этими двумя устройствами в более позднее время должно быть установлено другое соединение, может использоваться непосредственно этот код связи. Это устраняет потребность снова посылать код по каналу. Таким образом, данные могут быть надежно переданы с минимальным пользовательским взаимодействием.

Связь приложений

Прикладные данные будут теперь переданы через соединение, поскольку все определенные процедуры установления соединения Bluetooth были выполнены. Приложению необходимо запустить протокол более высокого уровня L2CAP. Bluetooth были определены три используемых протокола. Это:

RFCOMM

Это эмуляция последовательного порта через беспроводное соединение.

SDP

Это Service Discovery Protocol, который помогает устройствам обнаружить доступные услуги поблизости.

TCS

Это Telephony Control Protocol Specification, описывает управление запросом и передачу сигналов голосовых каналов по Bluetooth. Все пользовательские приложения и другие существующие механизмы доступа к сети, например, IP TCP, PPP, IrDA OBEX, WAP и HomeRF могут быть осуществлены по уровню L2CAP или вышеупомянутым трем протоколам, если приложение выберет использование их услуг.

Приложение в итоге сообщит, что больше не требуется соединение, если оно не было зафиксировано в течение времени запуска приложения. LMP посылает пакет LMP_detach пакет на отдаленное устройство, на который не требуется ответ. Происходит разъединение.

Поделись новостью с другом по ICQ или E-Mail:
Разместить у себя на ресурсе или в ЖЖ:
На любом форуме в своем сообщении:
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
 (голосов: 6)
 

#1
Написал: ruslan_999 :: 12 февраля 2009 13:05
Группа: Гости
Награды: нет
На сайте: offline
Репутация: (||)
Пол: -----
Комментариев: 0
Публикаций: 0
Регистрация: --
belay
  
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
Smart-Planet.ru - сайт посвящённый мобильным устройствам на: Android, Symbian и Windows Mobile. За время существования с 2007-2019 год мы собрали огромное количество контента на различную тематику (игры, программы, темы, видео). Сейчас насчитывается около 25 тыс. приложений доступных к скачиванию бесплатно.

Все файлы расположенные на данном ресурсе были взяты из открытых источников. Любая информация представленная здесь, может использоваться только в ознакомительных целях, после чего вы обязаны ее удалить. Ни администрация сайта, ни хостинг-провайдер, ни любые другие лица не могут нести отвественности за использование материалов данного сайта. Входя на сайт вы автоматически соглашаетесь с данными условиями.