Sieci Bezprzewodowe

Bluetooth - historia



1994r - roku firma Ericsson zainteresowała się

bezprzewodową możliwością łączenia telefonów

komórkowych z innymi urządzeniami.

Wspólnie z czterema innymi firmami (IBM, Intel, Nokia i

Toshiba) uformowała SIG (ang. Special Interest Group)

celem standaryzacji bezprzewodowej technologii



Podstawowe założenia - niewielki zasięg, niski poziom

mocy, oraz niska cena



Projekt został nazwany Bluetooth na cześć króla

Haralda Sinozębego (ang.

Bluetooth

) (940 - 981), który

zjednoczył plemiona duńskie i norweskie

Bluetooth - przepustowość



Bluetooth 1.0 – 21 kb/s



Bluetooth 1.1 – 124 kb/s



Bluetooth 1.2 – 328 kb/s



Bluetooth 2.0 – transfer maksymalny

przesyłania danych na poziomie 2,1 Mb/s,

wprowadzenie Enhanced Data Rate

zwiększyło transfer do 3,1 Mb/s



Bluetooth 3.0 + HS (High Speed) – 24

Mb/s

(3 MB/s)



Bluetooth 3.1 + HS (High Speed) (5 MB/s)

Podstawowe parametry

urządzeń BT



BD_ADDR (Bluetooth Device Address) – 48-bitowy

adres urządzenia zgodny z adresacją Ethernet MAC.

Adres urządzenia nadrzędnego determinuje kolejność

sekwencji przeskoków częstotliwości.



CLKN (Clock Native) – 28-bitowy niezależny zegar o

rozdzielczości 312.5 μs. Zegar urządzenia

nadrzędnego determinuje fazę przeskoków

częstotliwości. Urządzenia podrzędne utrzymują i

stale odświeżają różnicę wskazania swojego zegara

względem wskazania zegara urządzenia nadrzędnego

w celu synchronizacji.



COD (Class of Device) – 24-bitowy parametr

urządzenia określający klasę urządzenia pod

względem realizowanych przez nie usług.

Architektura systemu

Piconet



Master + do 7

urządzeń Slave



255 urządzeń w stanie

Parked



Hopping

zdeterminowany przez

urządzenie Master,

inny w każdej sieci

Piconet

Architektura systemu



Urządzenie Master przesyła do

urządzeń Slave zegar i tzw.

device ID



„

Hopping pattern” jest

zdeterminowany przez device

ID (24 bity LAP)



Faza „hopping pattern” zależy

od stanu zegara 0 to 2

-1



Adresowanie

–

Active Member Address (AMA,

3 bit)

–

Parked Member Address

(PMA, 8 bit)

Warstwa radiowa



Warstwa odpowiedzialna jest za transport

danych pomiędzy urządzeniami master i

slave



79 kanałów o szerokości 1 MHz w pasmie

ogólnodostępnym (kanał 0: 2402 MHz …

kanał 78: 2480 MHz)



Modulacja G-FSK



Moc wyjściowa 1-100 mW (w zależności od

klasy)



FHSS (1600 przeskoków / s)

Klasy mocy



klasa 1 (100 mW, 20 dBm) ma największy

zasięg, w terenie otwartym do 100 m



klasa 2 (2,5 mW, 4 dBm) najpowszechniejsza

w użyciu, zasięg do 10 m



klasa 3 (1 mW, 0 dBm) rzadko używana, z

zasięgiem do 1 m

Dla urządzeń klasy 1 wymagana regulacja

mocy od

poziomu 4 dBm (lub niższego)

Modulacja GFSK



Modulacja: Gaussian filtered FSK (GFSK)

BT=0.5



Indeks modulacji: 0.28 - 0.35



Dewiacja: Fmin > 115 KHz (maksymalnie

pomiędzy 140 kHz a 175 kHz)



Ft - Fmin = “0” Ft + Fmin = “1”



Symbol Timing: 20 ppm

Baseband



Warstwa ta jest zbliżona do podwarstwy MAC modelu

OSI



Upakowuje ona luźne bity w ramki.



Master w każdej pikosieci definiuje sloty czasowe o

długości 625 μs (220 us ramki stracone na ustalenie

częstotliwości pętli PLL).



Transmisja mastera zaczyna się od slotów parzystych

natomiast transmisja slave od slotów nieparzystych.



Ramki mogą mieć długość jednego, trzech lub pięciu

slotów czasowych

Rodzaje pakietów



SCO dla transmisji synchronicznej



ACL dla transmisji asynchronicznej



Pakiety realizujące funkcje kontrolne



ID – identyfikacyjny służący głównie do

nawiązywania połączenia (długość 68 bitów),



FHS – przenosi adres BD_ADDR, stan zegara

CLKN i inne parametry urządzenia potrzebne do

nawiązywania połączeń, zakodowane z użyciem

FEC 2/3, długość pakietu do 240 bitów,

Rodzaje pakietów



POLL – nadawany przez urządzenie nadrzędne w

przypadku braku danych warstw wyższych do

nadania,



NULL – nadawany przez urządzenia podrzędne w

przypadku braku danych warstw wyższych do

nadania, posiada stałą długość 126 bitów

Pakiet ID zajmuje ½ szczeliny czasowej.

Pozostałe

pakiety kontrolne pojedynczą szczelinę

czasową.

Pakiety SCO

Synchronous Connection-Oriented

Zajmują pojedynczą szczelinę czasową



HV1 (High-quality Voice) – przenosi dane dźwiękowe

zakodowane z użyciem FEC (Forrward Error Control)

1/3, nadawany co 2 szczeliny czasowe i zajmuje

cały kanał fizyczny pikosieci (10 bajtów danych =

1,25 ms strumienia 64 kbps)



HV2 – przenosi dane dźwiękowe zakodowane z

użyciem FEC 2/3, nadawany co 4 szczeliny czasowe,

w pojedynczej pikosieci mogą istnieć dwa łącza HV2

(20 bajtów danych = 2,5 ms of strumienia 64 kbps)

Pakiety SCO



HV3 - przenosi dane dźwiękowe nie zakodowane

przez FEC, nadawany co 6 szczelin czasowych, w

pojedynczej pikosieci mogą istnieć trzy łącza HV3

(30 bajtów danych = 3,75 ms strumienia 64 kbps)



DV (Data-Voice) – przenosi dane dźwiękowe o

rozmiarze zgodnym z pakietem HV1,

niezabezpieczone przez FEC oraz pojedynczą

wiadomość protokołu LMP



Głos: 80 bitów brak korekcji i retransmisji



Dane: do 150 bitów z użyciem 2/3 FEC pozwala

na retransmisję

Kod detekcyjno-korekcyjny 2/3

FEC



Korekcja – wszystkie błędy pojedyncze,

detekcja wszystkie błędy podwójne



Wielomian generujący G(x)=(x+1)(x

+x+1)

Pakiety ACL

Asynchronous Connection-Less



Data-Medium rate (DM) – pakiety zabezpieczone

przez kodowanie FEC 2/3



Data-High rate (DH) – pakiety niezabezpieczone

przez FEC



DM1/DM3/DM5 – obejmuje 1/3/5 szczelin czasowych



DH1/DH3/DH5 – obejmuje 1/3/5 szczelin czasowych



AUX1 – 1-szczelinowy pakiet przenoszący do 30

bajtów danych niezabezpieczonych przez FEC,

niezawierający sumy kontrolnej CRC i

niepodlegający retransmisji

Pakiety ACL

jednoszczelinowe

Pakiet DM1 –

Data Medium Rate 1

Pakiety ACL

pięcioszczelinowe

Pakiet DM5

– Data Medium Rate 5

Pakiety ACL

pięcioszczelinowe

Pakiet DH5

– Data High Rate 5

Struktura pola

Payload

w ramkach przesyłanych kanałami

ACL

Struktura pola

Payload

ramce FHS

Warstwa L2CAP



przyjmuje pakiety o maksymalnym rozmiarze do

64KB od wyższych warstw i dzieli je na ramki w celu

transmisji. Na końcu ramki są ponownie składane w

całość.



zajmuje się multipleksacją i demultipleksacją

złożonych pakietów. Po złożeniu pakietu warstwa

L2CAP określa, któremu protokołowi warstwy

wyższej go przekazać, np. do RFcomm lub

telephony



L2CAP zajmuje się wymaganiami na jakość usługi,

zarówno podczas zestawiania połączenia oraz

podczas realizacji usługi

Dodatkowe warstwy

RFCOMM



emulacja portu szeregowego



zezwala na emulację wielu portów poprzez

jeden kanał fizyczny

Telephony Control Protocol Specification

(TCS)



kontrola połączeń telefonicznych

(zestawianie i rozłączanie połączeń)

Document Outline