1 / 49

Bluetooth

Bluetooth. kis hatótávolságú, a gyakorlatban is elterjedt ad-hoc hálózat cél: irodai, szobai eszközök közti összeköttetés vezeték nélkül (PC, nyomtató, telefon, szórakoztatóelektronika, stb) történet: 1994 Ericsson, fejlesztés kezdete

qamar
Download Presentation

Bluetooth

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Bluetooth • kis hatótávolságú, a gyakorlatban is elterjedt ad-hoc hálózat • cél: irodai, szobai eszközök közti összeköttetés vezeték nélkül (PC, nyomtató, telefon, szórakoztatóelektronika, stb) • történet: • 1994 Ericsson, fejlesztés kezdete • 1998 nyílt technológia, más cégek bevonásával: Bluetooth érdekcsoport • 1999 első specifikáció • több mint kétezer tag cég • elnevezés: Kékfogú Harald viking király (940-981), egyesítette Norvégiát és Dániát • spec. követelmények: kis méretű (mobilba, headsetbe, egérbe, stb.), kis fogyasztású, fillérekért gyártható eszközökkel valódi ad-hoc hálózat • világméretű elterjedtség: engedély mentes spektrum

  2. Bluetooth • konkurens technológia: infravörös • szintén nagyon olcsó, de • kisebb hatótávolságú • csak egymást látó készülékek között • csak pont-pont kapcsolat két eszköz között

  3. Tipikus alkalmazások

  4. Alkalmazások • három (vagy több) az egyben telefon : éppen legjobbhoz csatlakozik: otthoni (irodai) vezetékes, irodai: mobilok közvetlenül vagy DECT, kint: nyilvános mobil háló • internet elérés laptoppal: bluetooth az interfész a pillanatnyi internetelérés felé (pl. mobiltelefon, modem, LAN, stb.) • interaktív konferencia: adatok megosztása, vetítés, stb. • cordless desktop: nem kell drót • automatikus szinkronizáció laptop, PC, mobil és PDA között

  5. Bluetooth protokoll szerkezet

  6. Bluetooth protokoll szerkezet • transport: speciális Bt protokollok, minden kommunikációban részt vesznek • middleware: spec. Bt és adoptált protokollok. ezek teszik lehetővé a spec. és hagyományos alkalmazások kommunikációját Bt hálózaton • radió: fizikai réteg, modulált • baseband: kb. fölső fizikai és MAC és : a Bt kommunikáció, hálózat szervezés, kapcsolatok felépítése • HCI Host controller interface: nem protokoll, hanem if., kapcsolódási pont a baseband protokollhoz • link manager: LMP protokollal kommunikálnak, kapcsolatok menedzselése, titkosítási, hitelesítési információk • L2CAP: Logical Link Control & Adaptation Protocol, Bt specialitások eltakarása, if. a felső rétegek felé

  7. Bluetooth protokoll szerkezet • SDP Service Discovery Protocol, az egyes eszközök ezzel derítik ki az igénybe vehető szolgáltatásokat • RFCOMM: RS232 soros port protokoll emulációja, olyan alkalmazások számára, amik RS232 vezetéken kommunikálnának • TCS Telephony Control Signaling, • egyéb: számos protokoll, RFCOMM fölött megvalósítva, Bt-n való átvitelhez (pl. PPP)

  8. Fontosabb paraméterek • 2,4 GHz-es ISM sáv • Frekvenciaugratásos szórt spektrumú (FHSS) • 1600 hop/s: 625 s os időszeletek • GFSK moduláció, 1Mszimbólum/skb. 1 Mbps bitidő=1 s • 79 (23) db. 1MHz-es vivő , f=(2402+k) MHz , k=0,1,..78 Operating frequency bands: 0 1 2 78 2.402 GHz 2.480 GHz

  9. Fontosabb paraméterek • Kb. 10m-es hatósugár • Teljesítmény osztályok • class1: max 20dBm (100mW) – kb. 100 m hatósugár • class1: max 4dBm (2,5mW) • class1: max 0dBm (1mW)

  10. Frekvenciaugratás

  11. Frekvenciaugratás

  12. Baseband: Feladatok • Alapvető eljárásokat definiál a Bluetooth eszközök egymás közötti kommunikációjának megvalósításához. • Definiálja a Bluetooth linket. • Definiálja a Piconet fogalmát és létrehozásának módját. • Definiálja a rádiós erőforrások megosztását piconeten belül. • Definiálja a csomagformátumokat

  13. Bluetooth óra és cím • Mindkét paraméter alapvető a sikeres kommunikációhoz. • Óra • 28 bites, szabadon futó, 625/2=312,5s-onként üt egyet, azaz hop-onként kettőt • 23,3 óránként ismétlődik • Bluetooth Device Address (BD_ADDR) • IEEE 48 bites típusú cím, eszközönként egyedi, nem változtatható meg

  14. Piconet • piconet: Bt készülékek kommunikáló csoportja • Ad hoc működés: a piconet automatikus mechanizmussal jön létre • 1 mester (Master) és max. 7 szolga (Slave) egy piconet, szolga: aktív kommunikáló eszköz • mester-ség, szolga-ság: időben változhat, adott piconetre vonatkozik • A piconet tagjait az Active Member Address (AM_ADDR) azonosítja (3 bites) • nem kommunikáló, de a mesternél regisztrált eszközből (parkoló) több is lehet • egy piconetben sem regisztrált eszköz: standby • egy eszköz több piconet tagja is lehet, egyikben slave, másikban master is lehet

  15. Piconet • ilyen esetben a piconetek együtt egy scatternet • piconet: egy adott álvéletlen freki ugratási sorozat, a piconet tagjai ismerik és szinkronizáltak a master órához (illetve a saját órájuk masterétől való eltérését ismerik) • ugratási sorozat és akt. frekvencia a master címétől és órájától függ, egy eszköz csak egy piconetben lehet master (mellette több másikban slave) • réselt: egy freki egy időrés (625 us) • TDD: master (~DL) ad, slave ad (~UL) felváltva • slave-slave kommunikáció nincs egy piconeten belül • a leadott csomag belefér egy időrésbe • köv. csomag az ugratási sorozastnak megfelelő frekvencián

  16. Bluetooth piconetek Helyi hálózat (LAN) Bluetooth hozzáférési pont

  17. Frekvenciaugratás

  18. Kapcsolat felvétel • kommunikációhoz: master cím és óra ismerete szükséges • a masternek is tudnia kell a szolgák azonosítóit • két működési fázis szolgál erre: inquiry (kb. kérdezés) a közeli eszközök megtalálására és paging a mobilok meghívására egy adott piconethez

  19. Inquiry és paging • Inquiry: potenciális eszközök felderítése • Paging: felderített eszközök behívása a piconetbe

  20. Inquiry • Fázisok: Inquiry (potenciális mester), Inquiry Scan (pot. szolga), Response (pot. szolga) • speciális ugratási sorozatok 32 (16) hop-pal, min 256 szor ismétli, mielőtt váltja a sorozatot (General Inquiry Access Code (GIAC) és óra állapota alapján választva • A felderítő minden fél résben (312,5 s-onként) frekvenciát vált, ahol egy speciális Inquiry csomagot küld el (inquiry ID). • A figyelő állomás 1,28s (2,56s) intervallumonként vált frekvenciát. • Inq csomag vétele után (0,1023) időrésnyi egyenletes valségű véletlen várás (ütközés elkerülésére), utána a 2. master ID után 625 s-mal (lásd ábra) válasz, ugyanazon a frekvencián; hogy a mester át tudjon váltani figyelésre • Válaszban Frequency Hopping Selection (óra, BD_ADDR, stb.)

  21. Inquiry és Inquiry Scan

  22. Inquiry Response

  23. Paging • Fázisok: Page (mester), Page Scan (szolga), Master Response (mester), Slave Respose(szolga) • Előre definiált speciális ugratási sorozatok 32 (16) hop-pal • A felderítő minden fél résben (312,5 s-onként) frekvenciát vált, ahol egy speciális Paging csomagot küld el (slave ID). Hasonlít az Inquiry-ra, de mivel a mester ismeri a szolga parametereit, ezért hamarabb össze tudnak szinkronizálni. • A figyelő állomás 1,28s (2,56s) intervallumonként vált frekvenciát.

  24. Paging • Válasz az ID után 625 s-mal (lásd ábra) • Válaszban nyugtázás történik a slave ID csomag segítségével. Ezzel a szolga félrés szinkronba kerül • Erre a mester egy FHS-sel válaszol, hogy megadja a piconet paramétereit a szolgának. Ezzel a szolga teljes rés szinkronba kerül. • Ezt a szolga egy újabb slave ID csomaggal nyugtázza. • Ezt követően indulhat a kommunikáció.

  25. Paging

  26. Link típusok • SCO (Synchronous Connection Oriented) • szimmetrikus, • vonalkapcsolt, • pont-pont kapcsolatok számára • max 3 db egy piconetben • fix időközönként foglalnak le réspárokat (up/down), így garantált időközönként adáshoz a szolgák • Háromféle egyréses beszedcsomagok, 64 kbps-os hangátvitelhez, NO, 2/3, 1/3 FEC lehetséges • ugyanakkor beszédre nincs csomagismétlés

  27. Link típusok • ACL (Asynchronous ConnectionLess) • szimmetrikus, vagy aszimmetrikus • csomagkapcsolt, • pont-multipont börsztös adatkapcsolatok számára • best effort link, 1/eszköz • a mester implicit (a kérés maga a downlink csomag) pollingal kérdezi le a szolgákat • 1-3-5 réses csomagok lehetségesek • NO, 2/3, FEC lehetséges • adatra gyors ARQ: a vett downlink csomagot ellenőrzi a szolga és a kapcsolódó uplink csomagban jelzi ha hibát talált.

  28. Üzemmódok, állapotok Standby Unconnected Inquiry Page Connecting Transmit Data Connected Active Park Sniff Hold Low Power

  29. SCO és ACL összeköttetések SCO ACL

  30. Baseband csomag és fejléc formátum

  31. Baseband csomag (BB_PDU ) és fejléc formátum • Access Code: • minden BB_PDU elején • BD_ADDR-ből származik • piconet azonosítása • szinkronizálás • DC offset beállítás • Payload • változó hosszúságú: 0-2745 bit

  32. AM_ADDR (3 bit): aktív tag címe (b’000’=broadcast a mestertől a szolgáknak, ilyenkor nincs nyugta és újraadás!) • TYPE(4 bit): BB_PDU/payload típusa (16 féle) • FLOW (1 bit): a folyam vevője állíthatja (stop/go) az adónak küldött válaszában. • ARQN (1 bit): sikeres BB_PDU átvitel nyugtázása, a nyugtazatlan ACL csomagot újra kjell adni • SEQN (1bit): duplikál csomagok kiszűrését támogató sorszám (páros/páratlan) • HEC (8 bit): Generátor polinommal generált fejléc elenőrző összeg

  33. Baseband csomag típusok

  34. Baseband csomag típusok • ID packet • Only consists of the access code; used for signaling • NULL packet • Only has an access code and a packet header • POLL packet • Used by the master to force slaves to return a response • FHS packet • Used to exchange real-time clock and identity information between units • DV (Data+Voice)packet: • mind ACL, mind SCO adat megy benne aperiodikusan küldött SCO csomag helyén. Arra jó, hogy lehessen sűrgős ACL adatot továbbítani.

  35. Baseband csomagok mezői

  36. ACL csomag felépítése

  37. Baseband csomagok mezői • L_CH • Logikai csatorna azonosító: • b‘11’ az ACL payloadot a link menedzserhez kell továbbítani, mert konfigurálási infót hordoz • b‘10’ L2CAP PDU eleje • b‘01’ L2CAP PDU folytatása • b‘00’ not defined • LENGTH • ACL payload hossza bájtban • RESERVED • azért szükséges, hogy a fejléc egész számú bájtból álljon.

  38. Link Manager Protocol • Két link menedzsment entitás között teremt kapcsolatot, segítségével állíthatók be a Bluetooth linkek. • Tranzakció alapú • Feladatok: • partner képességeinek kiderítése • Teljesítmény kímélő üzemmódok • Biztonság • QoS

  39. LMP csomagformátum

  40. LMP csomagformátum • Az LMP csomagokat 1 réses ACL csomagokban továbbítják (hiszen az SCO link felépítéséhez is LMP csomagok kellenek, mert connection oriented), L_CH=b‘11’ logikai csatornán, vagy opcionálisan VD- csomagban. • tr_ID: a tranzakció kezdeményezőjének azonosítója (=b’1’ ha mester és =b’0’ ha szolga). • OpCode: az LMP_PDU azonosítója és típusa • az LMP_PDU magas prioritású, akár az SCO csomaggal szemben is preemtív.

  41. LMP PDU tranzakciók

  42. Üzemmódok, állapotok Standby Unconnected Inquiry Page Connecting Transmit Data Connected Active Park Sniff Hold Low Power

  43. Teljesítmény kímélés

  44. A jövő hálózatai • hálózati szint: • műholdas lefedettség • közcélú hálózati lefedettség • LAN lefedettség • beltéri lefedettség • HAN, PAN, BAN hálózatok

  45. A jövő hálózatai • szép nagy ábra egy hálózatról • különböző hozzáférési hálózatok • a hozzáférési hálózatok közti átjárást biztosítja: az IP • IP makro és mikromobilitás • IP QoS: Intserv, Diffserv • Gerinchálózati technikák: többféle, Gigabit, 10 Gigabit Ethernet terjedése

  46. A jövő hálózatai • új elemek a hozzáférési hálózatban • új rádiós interfész: • multicarrier megoldások: OFDM, MC-CDMA • smart antennas, antenna arrays, MIMO • lehetőleg egyféle eszközzel elérni a különféle hálózatokat: • szoftver rádió

  47. A jövő hálózatai • szoftver rádió: a következők szoftveresen konfigurálhatók • frekvenciasáv, csatorna sávszélesség • alapsávi jellemzők: csatornakódolás, interleaving, csatorna kiegyenlítés, stb. • moduláció (egy és többvivős) • rádiós erőforrás vezérlő és mobilitás menedzsment protokollok • felhasználói alkalmazások

More Related