Lo standard 802.15.4 Bluetooth

1. Lo standard 802.15.4Bluetooth Elaborato per Sistemi e Reti Wireless Corso di Laurea Specialistica in Scienze di Internet Denise Mazzini matricola 0000251605

2. Introduzione • Cos’è Bluetooth? • Tecnologia di comunicazione a breve distanza progettata per le WPAN • Origini storiche del nome Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

3. Topologia delle reti Bluetooth • Piconet • 1 master e (max) 7 slave • Sincronizzazione di clock e FHS • Scatternet • Unione di più piconet Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

4. Bluetooth Protocols Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

5. Il livello Radio (RF) • Banda ISM da 2400 MHz a 2483.5 MHz • 79 canali (1MHz ognuno) • Diverse classi di dispositivi • 3 classi di potenza di trasmissione diversa • Controllo della potenza di trasmissione • 2 modalità di trasmissione • Basic Rate (GFSK) e Enhanced Data Rate (PSK) Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

6. Livello Baseband • Formato dei pacchetti: 2 tipi • Basic Rate • Access Code, Header e Payload • Enhanced Data Rate • Access Code, Header, Guard, Sync, Payload e trailer • Access code • DAC, CAC, IAC Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

7. Livello Baseband • Canali fisici • basic piconet physical channel • adapted piconet physical channel • inquiry scan physical channel • page scan physical channel Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

8. Livello Baseband • Hop selection • inquiry hopping sequence • inquiry response hopping sequence • page hopping sequence • page response hopping sequence • basic channel hopping sequence • adapted channel hopping sequence Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

9. Livello Baseband • Trasporto logico (LT_ADDR) • Synchronous Connection-Oriented (SCO) logical transport • Extended Synchronous Connection-Oriented (eSCO) logical transport • Asynchronous Connection-Oriented (ACL) logical transport • Active Slave Broadcast (ASB) logical transport • Parked Slave Broadcast (PSB) logical transport Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

10. Livello Baseband • Synchoronus Connection Oriented logical transport (SCO) • Collegamento simmetrico point-to-point tra master e slave • Riserva degli slot ad intervalli temporali • Non prevedono ritrasmissione • Extended SCO (eSCO) • Come SCO, ma con finestra di ritrasmissione Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

11. Livello Baseband • Asynchronous Connection-Oriented logical transport (ACL) • Commutazione di pacchetto • Tra master e slave può esserci solo un trasporto logico • Si applica la ritrasmissione per assicurare l’integrità dei dati Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

12. Livello Baseband • Active Slave Broadcast logical transport (ABS) • Traffico unidirezionale dal master agli slave • Trasporta traffico L2CAP • Inaffidabile: ritrasmissione ripetuta del pacchetto • Usato con LT_ADDR con tutti 0 Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

13. Livello Baseband • Parked slave broadcast logical transport • Comunicazione tra master e slave in stato park • Utilizzo di due indirizzi: • PM_ADDR Parked Member Address • AR_ADDR Access Request Address Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

14. Livello Baseband • Logical link • Link Control (LC) • ACL Control (ACL-C) • User Asynchronous/Isochronous (ACL-U) • User Synchronous (SCO-S) • User Extended Synchronous (eSCO-S) Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

15. Livello Baseband • Il Link Controller è responsabile della gestione degli stati dei dispositivi Bluetooth • StandBy • Connection • Inquiry • Inquiry scan • Inquiry response • Page • Page scan • Page response • Slave response • Parked Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

16. Livello Baseband • Stato StandBy • Stato di default, basso consumo • Inquiry • Invio ripetuto del messaggio di inquiry • Inquiry Scan • Attesa di un messaggio di inquiry, va fatto periodicamente • Inquiry response • Invio di un messaggio FHS per ogni messaggio inquiry ricevuto (rischio di collisione – backoff) • Non hanno priorità sul traffico SCO Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

17. Livello Baseband • Lo stato Page scan • Attesa di messaggi di paging • Se non vengono ricevuti, si passa nello stato slave response • Lo stato Page • Emissione del messaggio di page con il DAC • Lo stato Page response • Risposta al messaggio di page ricevuto • Si deve fare la sincronizzazione tra dispositivi Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

18. Livello Baseband • Lo stato connection • Inizia con un POLL da parte del master • Risposta qualsiasi dello slave • Se problemi si ritorna allo stato page/page scan • Sottostati: • Active mode • Hold mode (solo SCO) • Sniff mode (solo ACL) Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

19. Livello Baseband • Lo stato park • Partecipazione non attiva – attività minima • Cede il LT_ADDR per ottenere • PM_ADDR: il master comunica agli slave parked • AR_ADDR: lo slave parked comunica col master • Ascolto per una serie di beacon del master • Per consentire la sincronizzazione Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

20. Link Manager • Gestisce tutti gli aspetti relativi alla connessione avvenuta • Comunicazione attraverso il trasporto logico ACL • Opera per transazioni (PDU con stesso ID) • Tempo tra ricezione di un messaggio e invio di una valida risposta LMP < Response timeout LMP. Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

21. Link Manager • Altre operazioni del LM • Diretto responsabile della connessione • Provvede allo scambio di informazioni • Aggiustamento della potenza di trasmissione • Adapted Frequency Hopping • Supervisione dei collegamenti • Controllo della qualità del canale Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

22. Link Manager • Sicurezza • Autenticazione con challenge e messaggio di risposta con codifica (chiave segreta) • Fase di pairing per concordare la chiave segreta • Criptazione dei messaggi con la chiave segreta Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

23. L2CAP • Multiplexing del protocollo • Gestione di diverse entità a livelli diversi • Segmentazione e riassemblaggio • Migliore gestione dei dati se la lunghezza del PDU è gestita da L2CAP • Controllo di flusso (opzionale) • Controllo degli errori e ritrasmissione • Frammentazione e ricombinazione • Anche i livelli sottostanti possono frammentare ulteriormente il PDU • Controllo della qualità del canale Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

24. RFCOMM • Semplice protocollo di trasporto che emula le porte seriali RS232 sul protocollo L2CAP • 2 categorie di dispositvi • 1) Computer, stampanti etc. • 2) Segmenti di comunicazione (es modem) • Data Link Connection Identifier (DLCI) • Identifica una connessione uscente tra master e slave, 6 bit ma valori da 2 a 61. Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

25. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • MIDlet • un'applicazione Java, scritta per dispositivi con scarse risorse hardware • MIDlet Suite: 2 file principali • .jad :descrittore dell'applicazione • .jar :un file archivio con le classi Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

26. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • MyTris - Classi principali • MyTris.java • NetLayer.java • EndPoint.java • Sender.java • Reader.java • AcceptPlayer.java • AsktoPlayCanvas.java • BTListener.java • Msg.java • NameUI.java • PlayerExit.java • WaitCanvas.java • WaitConfirm.java Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

27. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • javax.microedition.*; • oggetti e i metodi necessari per creare una MIDlet, dagli oggetti grafici come finestre e immagini, ai comandi. • javax.bluetooth.*; • oggetti e metodi per la gestione della connessione Bluetooth. Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

28. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • Maschera di input per dati iniziali • Utilizzo massiccio delle classi grafiche Canvas, Form e Image. Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

29. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • Classe responsabile della connessione • NetLayer • Attende come server se qualche dispositivo è già alla ricerca di un secondo giocatore • Ricerca come client se c’è già un dispositivo in attesa di essere invitato a giocare Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

30. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • Schermate del gioco quando è attivo Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

31. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • Strumenti per lo sviluppo • Java Wireless Toolkit v 2.5.1 • Ottimo strumento sia in fase di compilazione e creazione dei package sia in fase di simulazione del gioco Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth