+ All Categories
Home > Documents > Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

Date post: 07-Aug-2018
Category:
Upload: aw-andrei
View: 233 times
Download: 2 times
Share this document with a friend

of 24

Transcript
  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    1/56

     

    1

    Cuprins

    Sisteme Bluetooth ....................................................................................................................... 4

    1. Istoricul Bluetooth ............................................................................................................... 5

    2. Principiile Bluetooth ........................................................................................................... 6

    2.1. Comunicaţiile în frecvenţă radio (RF) prin împrăştiere spectrală ................................... 7

    2.2. Relaţia dintre Bluetooth şi comunicaţia în infraroşu ....................................................... 9

    2.3. Soluţia Bluetooth pentru comunicaţia în radiofrecvenţă ................................................. 9

    2.4. Bluetooth, master şi slave .............................................................................................. 10

    2.5. Funcţionarea la nivelul baseband şi modalităţi de conservare a energiei ...................... 11

    2.6. Topologia comunicaţiilor  Bluetooth .............................................................................. 13

    2.7. Sincronizarea automată .................................................................................................. 15

    3. Despre specificaţia Bluetooth............................................................................................ 15

    4. Specificaţia Bluetooth ....................................................................................................... 17

    4.1. Stiva de protocoale Bluetooth ........................................................................................ 17

    4.2. Componentele stivei de protocoale ................................................................................ 17

    4.3. Potocoalele de transport ................................................................................................. 19

    4.4. Nivelul L2CAP .............................................................................................................. 20

    4.5. Nivelul Link Manager .................................................................................................... 20

    4.6. Nivelurile Baseband şi Radio ........................................................................................ 21

    4.7. Nivelul HCI .................................................................................................................... 21

    4.8. Grupul protocoalelor de mijloc ...................................................................................... 22

    4.9. Nivelul RFCOMM ......................................................................................................... 23

    4.10. Nivelul SDP ................................................................................................................. 23

    4.11. Protocoalele de compatibilitate IrDA .......................................................................... 24

    4.12. Nivelurile reţea ............................................................................................................ 24

    4.13. Nivelul TCS şi traficul audio ....................................................................................... 25

    4.14. Grupul aplicaţiilor ........................................................................................................ 27

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    2/56

     

    2

    4.15. Protocoalele de transport ............................................................................................. 28

    4.16. Nivelul radio ................................................................................................................ 29

    4.17. Securitatea Bluetooth ................................................................................................... 30

    5. Caracteristici sau parametri cheie ai funcţionării dispozitivelor radio Bluetooth ............. 32

    5.1. Modulaţia ....................................................................................................................... 32

    5.2. Puterea la emisie ............................................................................................................ 33

    5.3. Sensibilitatea receptorului .............................................................................................. 34

    5.4. Toleranţele pentru frecvenţele radio .............................................................................. 35

    5.5. Link Controller-ul şi nivelul Baseband .......................................................................... 36

    5.6. Adresa de dispozitiv Bluetooth (BD_ADDR) ............................................................... 39

    5.7. Ceasul Bluetooth ............................................................................................................ 39

    6. Modele de utilizare a dispozitivelor Bluetooth ................................................................. 40

    6.1. Computerul fără fir (cordless computer) ....................................................................... 41

    6.2. Dispozitivul headset ....................................................................................................... 42

    6.3. Telefonul 3 în 1 (the three in one phone) ....................................................................... 43

    6.4. Conferinţa interactivă sau transferul de fişiere .............................................................. 44

    6.5. Pod Internet (Internet bridge) ........................................................................................ 45

    6.6. Accesul la Internet prin dial-up...................................................................................... 46

    6.7. Accesul direct (Direct Network Access) ....................................................................... 46

    6.8. Modelul Speaking Laptop .............................................................................................. 46

    6.9. Cartea poştală instantanee (The instant postcard) .......................................................... 47

    6.10. Formarea reţelelor ad-hoc (Ad-hoc networking) ......................................................... 48

    6.11. Modelul hidden computing .......................................................................................... 49

    6.12. Casca Bluetooth ........................................................................................................... 50

    6.13. Muzică şi multimedia ................................................................................................... 50

    6.14. Tipărirea prin intermediul Bluetooth ........................................................................... 50

    6.15. Dispozitive periferice de intrare................................................................................... 51

    6.16. Transfer de date ........................................................................................................... 51

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    3/56

     

    3

    7. Programarea Bluetooth ..................................................................................................... 51

    7.1. Exemple de programare Bluetooth ................................................................................ 53

    8. BIBLIOGRAFIE ............................................................................................................... 56

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    4/56

     

    4

    Sisteme Bluetooth

    În prezent există multe  exemple de comunicaţie digitală pe distanţe scurte în ceea ce priveşte computerele, dispozitivele de comunicaţie în general. O mare parte din această

    comunicaţie se face prin mijlocirea legăturilor pe fire, cabluri. Aceste cabluri conectează întreele o multitudine de dispozitive făcând uz de o mare varietate de conectori cu diverse forme,mărimi şi număr de pini.

    Fiind necesar un cablu între fiecare două dispozitive aceasta poate uneori da bătăi decap utilizatorului care se descur că greu într -un asemenea păienjeniş. Folosind tehnologiaBluetooth se înlătură acest neajuns întru-cât dispozitivele pot comunica printr -o interfaţă aerşi nu prin fire, folosind unde radio pentru a transmite şi recepţiona date. Această tehnologieeste special proiectată pentru comunicaţii pe distanţe scurte (nominal 10 m), ceea ce are carezultat un consum foarte redus de putere, făcând-o astfel potrivită pentru a fi utilizată de

    către dispozitive mici, portabile, care sunt alimentate de obicei cu baterii. 

    Tehnologia bluetooth  prezintă  un sistem de comunicaţie, fără fir, cu rază  mică deacţiune, care intenţionează să înlocuiască o comunicarea bazată pe conectare cablată, cu fir ,

     prin intermediul căreia se pot transmite voce şi date.

    Se remarcă din ce în ce  mai mult o tendinţă de întrepătrundere a domeniuluicomputerelor cu cel al telecomunicaţiilor, liniile tradiţionale din acestea devenind tot mai

     puţin distincte. Un bun exemplu este cel al telefonului mobil care, la bază, este utilizat pentruaplicaţii de voce dar acum poate fi folosit şi pentru aplicaţii de date ca accesul la informaţie

    sau browsing. Unele tehnologii de comunicaţie wireless sunt proiectate să transporte doarvoce, pe când altele tratează doar trafic de date. Prin Bluetooth se pot transporta atât date câtşi voce şi în felul acesta este o tehnologie ideală pentru unificarea acestor “două lumi”

     permiţând tuturor tipurilor de dispozitive să comunice, ele transportând fie voce, fie date, fie pe amândouă. 

    Trăsăturile de bază ale sistemelor de comunicaţie bluetooth sunt: robusteţea, consumulscăzut de energie  şi pretul mic. Multe dintre caracteristicile de bază ale  specificaţiilor  Bluetooth sunt opţionale, implementarea reperezentând diferenţa dintre produse.

    Tabel 1. Clasificarea dispozitivelor bluetooth în funcţie de raza de acoperire: 

    ClasaPuterea maximă

    permisă (mW) 

    Puterea maximă

    permisă (dBm) Raza (aproximativă) 

    Clasa 1 100 mW 20 dBm ~100 metri

    Clasa 2 2.5 mW 4 dBm ~10 metri

    Clasa 3 1 mW 0 dBm ~1 metri

    Bluetooth-ul este un set de specificaţii bazate pe undele radio, pentru o reţea wireless personală (PAN - personal area network) şi creează o cale prin care se poate realiza schimbul

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    5/56

     

    5

    de informaţii între aparate precum telefoane mobile, laptop-uri, calculatoare personale,imprimante, camere digitale şi console video printr -o frecvenţă radio sigură şi de rază mică.Clasificarea dispozitivelor bluetooth funcţie de raza de acoperire este prezentată în tabelul 1. 

    Dispozitivele bluetooth comunică între ele atunci când se află în aceeaşi rază de acţiune.Acestea folosesc un sistem de comunicaţii radio astfel încât nu este nevoie să fie aliniate faţă

    în faţă pentru a transmite, pot fi chiar în camere diferite dacă transmisia este suficient de puternică. 

    1. Istoricul Bluetooth

    Specificaţia de Bluetooth a fost formulată pentru prima dată de Sven Mattisson şi JaapHaartsen, muncitori în Lund, Suedia, la divizia mobilă Ericsson.

    În 1994 Ericsson a iniţiat un proiect pentru studiul fezabilităţii unei interfeţe radio cuconsum redus şi cost minim, menită să înlocuiască (deci să elimine) cablurile dintretelefoanele mobile şi accesoriile acestora. 

    Într -un mediu al comunicaţiilor şi computerizării în care indivizii preferă săachiziţioneze şi să utilizeze tehnologii bazate pe standarde industriale, inginer ii de la Ericssonau înţeles că este preferabil ca tehnologia Bluetooth nou inventată să fie cunoscută şiacceptată la nivel internaţional, devenind astfel mai puternică. Cunoaşterea şi acceptarea sa lanivel internaţional puteau fi înfăptuite de către un grup industrial care să producă ospecificaţie deschisă şi larg răspândită. La 20 mai 1998 liderii din industria telecomunicaţiilor

    şi computerizării şi-au unit forţele luând naştere Grupul Special de Interes Bluetooth (SIG).Companiile fondatoare ce s-au constituit în grupul iniţial de conducere , numite pentru aceastacompanii promotoare, sunt: Ericsson, Intel Corporation, International Business Machine

    Corporation (IBM), Nokia Corporation şi Toshiba Corporation. 

    Odată cu anunţarea publică a înfiinţării SIG a fost lansată o cartă  pentru dezvoltareaunei specificaţii deschise, pentru implementarea hardware şi a software-ului aferent, necesareunei tehnologii de comunicaţie wireless care să asigure interoperabilitatea tuturor tipurilor dedispozitive comunicante. Concomitent cu evoluţia specificaţiei, multe alte companii şi-aumanifestat interesul pentru această nouă tehnologie şi s-au alăturat ca şi susţinători-adopters.

    Aceştia au licenţă  pentru dezvoltarea de produse ce folosesc tehnologia de comunicaţieBluetooth, bazându-se pe specificaţie şi de asemenea primesc şi au dreptul să  efectuezecomentarii pe marginea primelor publicaţii ale SIG. Astăzi SIG număr ă peste 1800 de membridin întreaga lume, reprezentând academii, ramuri ale industriei de consum pen tru electronice,motoare, fabricate din silicon, telecomunicaţii, consultanţă şi multe altele.

    În primul an de existenţă SIG a reuşit să producă o specificaţie completă constituită din2 volume, aşa-numita core specification (partea centrală) şi partea de profiluri (volumul 2),împreună însumând peste 1500 de pagini, această primă versiune fiind publicată chiar în iulie1999. În decembrie 1999 patru noi companii promotoare (dintre care unele au contribuit şi la

    specificaţia iniţială ca susţinători) au aderat la SIG: 3COM Corporation, Lucent TechnologiesInc., Microsoft Corporation şi Motorola Inc.. Documentaţia este de tip “open specification” şi

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    6/56

     

    6

    este disponibilă tuturor, larg r ăspândită şi acceptată, fabricanţii având dreptul de autor asupra produselor lor la baza cărora stă această specificaţie. 

    2. Principiile Bluetooth

    Sistemul nucleului (core)  bluetooth constă  în emiţătorul-transmiţătorul în frecvenţăradio (RF), banda de bază şi stiva de protocoale. Acest sistem oferă  servicii care permitinterconectarea dispozitivelor şi schmbul de informaţii între acestea. 

    Bluetooth operează într -o bandă  nelicenţiată  ISM, la 2,4 GHz. Sistemul implică  unemiţător-receptor de bandă pentru a combate interferenţele si scăderea semnalului, precum şimai multe canale de comunicaţie. Operaţiile în frecvenţă radio folosesc o frecvenţă modulată 

     binar, perfect conturată pentru a diminua complexitatea tranceiver-ului. Rata pentru simbolurieste de 1 Megasymbol pe secundă (Msps) suportând o rată de trasfer de 1 Megabit pe secundă (Mbps) sau, cu EDR (Enhanced Data Rtae), o rată mul mai mare de transfer de până  la 3,2Mbps. Cele două  moduri de transfer sunt cunoscute ca Basic Rate (Transfer de Baz ă) sauEnhanced Data Rate (Transfer de date ridicat).

    Pe parcursul unei operaţii obişnuite, un canal de comunicaţie radio este partajat de ungrup de dispozitive sincronizate după un tact de ceas şi modulare în frecvenţă. Un dispozitivofer ă sincronizarea de referinţă şi este recunoscut ca master  (principal). Restul dispozitivelorsunt recunoscute ca  slave  (secundare). Un grup de dispozitive sincronizate în acest modformează o reţea de tip piconet (reţea de date ad-hoc care interconectează dispozitive utilizând

     protocoale Bluetooth). Aceasta reprezintă  forma de bază  a comunicaţiilor bazate petehnologia f ăr ă fir Bluetooth.

    Bluetooth utilizează  tehnologia trecerii de la un canal de comunicaţie la alt canal decomunicaţie într -un spectru de bandă apropiat de banda de origine, tehnologie cunoscută subdenumirea de frequency-hopping spread spectrum. Astfel, sunt disponibile 79 de canale a câte1MHz, iar după fiecare transmisie sau recepţie de date dispozitivul comută către un nou canal.Ocazional, două  reţele de tip  piconet pot intra în coliziune pe acelaşi canal de comunicaţie,dar vor comuta automat către o nouă frecvenţă şi vor fi retransmise datele pierdute. Modelulcomutării de canal poate fi adaptat astfel încât să  excludă  intervale de frecvenţă  care potinterfera cu alte dispozitive. Această tehnică îmbunătăţeşte tehnologia Bluetooth din punct devedere al coexistenţei cu sistemele statice în banda ISM (Industrial Scientific and Medical) cucare pot intefera.

    Din punct de vedere fizic, canalul de comunicaţie este divizat în unităţi de timpcunoscute sub denumirea de sloturi. Datele sunt transmise înte dispozitivele Bluetooth în

     pachete poziţionate în  aceste sloturi. În cazul în care circumstanţele o permit, un număr desloturi consecutive poate fi alocat unui singur pachet. Comutarea de canal de frecvenţă are locîntre transmisia sau recepţia pahetului. Tehnologia bluetooth oferă efectul transmisiei de tipduplex prin utilizarea schemei diviziunii in timp (TTD –  time-division duplex).

    De la lansare şi până în prezent au fost elaborate mai multe specificaţii Bluetooth care

    au îmbunătăţit pe parcurs aspectele deficitare ale acestei tehnologii. Bluetooth 1.0 şi 1.0B

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    7/56

     

    7

    Versiunile 1.0 si 1.0B au avut multe probleme care au facut producătorii să întâmpinemari dificultăţi în a face produsele lor funcţionale. 

     Bluetooth 1.1

     Multe din erorile găsite la versiunea 1.0B au fost reparate

     

    Suport pentru canalele necriptate

     A fost adăugat indicator al puterii semnalului de transmisie 

     Bluetooth 1.2

    Aceasta versiune este compatibilă cu 1.1. 

     Viteza practică a transmisiei de date a fost mărită la 721 kbps, la fel ca la versiunea 1.1

     Bluetooth 2.0

    Această versiune este compatibilă cu versiunile 1.x. Principala îmbunătăţire esteintroducerea a Enhanced Data Rate (EDR) care permite o viteză de 3.2 mbps. Îmbunătăţirea acreat următoarele efecte: 

     viteza de transmisie de 3 ori mai mare

     

    consum de energie mai mic

     rata erorilor de transmisie (BER - bit ratio eror) mai mică 

    Până în prezent am prezentat pe scurt, la nivel de pricipiu, comunicaţiile Bluetooth. Încontinuare vom prezenta mai detaliat funcţionarea tehnologiei bluetooth şi a protocoalelorimplicate.

    2.1. C omunicaţiile în frecvenţă radio (RF)  prin împrăştiere spectrală 

    Prin împrăştierea spectrală în cadrul comunicaţiilor RF se înţelege o diviziune în

    frecvenţă, în timp sau pe baza unei scheme de codare, a benzii dispon ibile. Mesajele ceurmează a fi transmise sunt şi ele separate în pachete, care sunt transmise pe anumitesegmente ale spectrului astfel divizat. Metoda, numită  Frequency division spread spectrum sau  Frequency hopping , este folosită de către Bluetooth şi constă în împărţirea spectrului îndiferite frecvenţe sau canale. Urmând această metodă mesajul conţinut într -un singur pacheteste transmis pe un anumit canal, apoi dispozitivul radio selectează un alt canal –   procesnumit salt sau hopping către o altă frecvenţă –   pentru a transmite următorul pachet, şi procesulse repetă în acelaşi mod până se transmite întregul mesaj, prin aceasta efectuându -se oîmprăştiere a mesajului pe întregul spectru disponibil. 

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    8/56

     

    8

     Figura1. Prezentarea tehnologiilor Bluetooth

    Fiecare tehnologie foloseşte  o metodă proprie de stabilire a modelului de salt alfrecvenţei. Este evident că mesajul provenit de la o sursă oarecare va fi recepţionat de ma imulte dispozitive radio însă, pentru ca acestea să se acordeze succesiv pe frecvenţele(canalele) exacte, necesare recepţiei în secvenţă şi apoi asamblării mesajului, trebuie să -Icunoască modelul frequecy hopping. 

    Faţă de cazul în care s-ar alege o singură frecvenţă fixă penru transmisiune, procesulFHSS (Frequency hopping spread spectrum) prezintă o compexitate sporită dar oferă şianumite avantaje. Primul ar consta în reducerea interferenţei radio, datorită faprului că toatedispozitivele radio efectuează acest salt de la o frecvenţă la alta în mod aleator sau

     pseudoaleator şi adesea foarte repede. Chiar dacă toţi participanţii la transmisiuni în aceeaşi bandă folosesc

    Spectrul împrăştiat cu salt de frecvenţă (FSSH), interferenţa cauzată de transmisiile pe oaceeaşi frecvenţă este mai puţin probabilă decât în cazul în care fiecare dispozitiv ar utiliza unsingur canal pe o durată mai mare de timp. În plus, atunci când totuşi apar coliziuni, efectelelor sunt micşorate pentru că se pierde un singur pachet şi chiar şi acela poate fi retransmis peo altă frecvenţă unde este puţin probabil să interfereze din nou.

    Al doilea avantaj al metodei FHSS este acela că oferă un anumit grad de securitate pentru comunicaţii datorită faptului că doar receptorul care cunoaşte codul de împrăştiere poate recepţiona şi asambla apoi toate pachetele dintr -un mesaj. Şi, întru-cât codul deîmprăştiere şi salt al frevenţei poate fi construit într -un mare număr de feluri într -o anumită

     bandă, ar fi greu de dedus şi urmărit un model particular, mai ales în cazul unei benzi defrecvenţă intens utilizată, aşa cum este cea în care operează Bluetooth. Din acest motiv FHSSeste folosită penru a împiedica “trasul cu urechea”. De fapt această din urmă caracteristică acondus la inventarea FHSS de către George Autheil şi Hedy Lamarr în Al II-lea RăzboiMondial. Tehnologia Bluetooth implementează un model de schimbare relativ rapidă afrecvenţelor, mai precis de 1600 de ori pe secundă. 

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    9/56

     

    9

    2.2. Relaţia dintre Bluetooth şi comunicaţia în infraroşu

    Cunoaşte faptul că frecvenţa radio nu este singura modalitate de comunicaţie fără fir.Tehnologia de comunicaţie în infraroşu este implicată în comunicaţia dintre dispozitive cum

    ar fi calculatoare notebook, PDA-uri şi telecomenzi. Aceasta operează în s pectrul invizibil,situat imediat după roşu din spectrul vizibil. O metodă standard pentru comunicaţia îninfraroşu este specificată de IrDA (Infrared Data Association), frecvent folosită de cătretelefoanele mobile, notebook-uri şi computere portabile (handheld). Tehnologia IrDA esterelevantă în discuţia despre Bluetooth deoarece IrDA este de asemenea proiectată pentrucomunicaţii wireless pe distanţe scurte, cu consum redus de energie, în aceaşi bandă defrecvenţe fără licenţă de utilizare. O altă asemănare între cele două specificaţii este aceea că

     pentru amândouă sunt definite un nivel fizic şi o stivă de protocoale software pentru a permiteinteroperabilitatea.

    În ciuda deosebirilor dintre IrDA şi Bluetooth în ceea ce priveşte vitezele de transmisieşi  calea de propagare a semnalului  –  comunicaţia în infraroşu necesită existenţa unui câmpvizual fără obstacole între cele două dispozitive comunicante, pe când undele radio pot

     penetra majoritatea obiectelor, deci pot trece efectiv prin aceste obstacole  –  asemănările suntde asemenea manieră încât SIG a folosit tehnologia IrDA pentru a crea şi dezvolta specificaţiaBluetooth. Şi pentru că există şi o anumită suprapunere la nivel aplicaţie între cele două,specificaţia Bluetooth include un nivel pentru interoperabilitatea cu IrDA, în care suntîncorporate unele protocoale definite în aceasta din urmă. Acest fapt conduce lainteroperabilitatea dintre aplicaţiile wireless, indiferent de modalitatea de transport asemnalelor utilizată. 

    2.3. Soluţia Bluetooth pentru comunicaţia în radiofrecvenţă 

    Elementele prezentate până acum ne ajută să ne formăm baza pentru înţelegereamodului în care Bluetooth a fost proiectată. Câteva consideraţii generale merită totuşireamintite şi subliniate: 

    - la nivelurile inferioare comunicaţia se desfăşoară în radiofrecvenţă în banda 2,4 GHz,deci este o comunicaţie fără fir; - este otimizată pentru comunicaţii de

    mică acoperire cu consum scăzut şi cu costmic;

    - la nivelurile superioare reutilizează protocoalele de transport şi pe cele de nivelaplicaţie deja existente definite pentrudomenii similare aşa cum sunt cele dintehnologia de comunicaţie fără fir îninfraroşu. 

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    10/56

     

    10

    Rezultatul este deci o tehnologie de comunicaţie wireless potrivită pentru a înlocuicablurile şi pentru a fi utilizată în dispozitive portabile, într -o largă arie de aplicaţii. 

    2.4. Bluetooth , master şi slave 

    La nivelul numit bandă de bază (baseband) în momentul în care  două dispozitivestabilesc o legătură Bluetooth, unul activează în rolul de master(stăpân) iar celălalt ca slave(sclav). Această specificaţie permite oricărui dispozitiv Bluetooth să-şi asume oricare dintrecele două roluri şi chiar posibilitatea ca un dispozitiv oarecare să funcţioneze ca master într -olegătură şi ca slave într -o legătură cu un alt dispozitiv. Este posibilă deci comunicaţia punct –  multipunct. Rolul de master nu conferă unui dispozitiv nici un fel de privilegii sau autoritate.Acest statut se referă la modul de realizare a sincronizării comunicaţiei de tip FHSS întredispozitive şi anume: masterul este cel care stabileşte atât modelul frequency hopping (pe

     baza adresei sale de dispozitiv Bluetooth) cât şi faza secvenţei de salt (pe baza frecvenţei sale

    de tact). Toate dispozitivele slave care comunică cu acelaşi master îşi schimbă frecvenţa înacelaşi timp cu masterul. În general, statutul de master este atribuit dispozitivului care a iniţiatcomunicaţia. De fapt nu putem spune că i se conferă acest statut deoarece nu există un controlcentralizat prin care să se atribuie aceste roluri , ci mai degrabă este un rol pe care dispozitivulînsuşi şi-l asumă printr -o configurare corespunzătoare. 

     Figura2. Scenarii de conectare cu Bluetooth.

    Unele dispozitive Bluetooth pot fi configurate să activeze într -un singur rol, însămajoritatea îşi pot asuma oricare rol, în funcţie de modul de utilizare în care este implicat.Aşadar, un dispozitiv master poate comunica cu mai multe dispozitiv slave, mai exact cu pânăla 7 dispozitive slave active şi chiar până la 255 de dispozitive slave aflate în stare inactivă,numită parked. Dispozitivele slave, împreună cu masterul, cu care comunică formează ceea cespecificaţia numeşte o picoreţea (piconet). Deci într -o picoreţea nu poate exista decât unsingur master. Relaţia master –   slave este necesară în comunicaţia la nivelurile inferioareBluetooth dar în general dispozitivele pot fi considerate “egale”. Atunci când un dispozitivstabileşte o legătură punct la punct cu un alt dispozitiv, rolul pe care fiecare dintre cele două

    şi-l asumă –   master sau slave  –   este adesea lipsit de importanţă, este irelevant pentru protocoalele de la nivelurile superioare, ca şi pentru utilizatorii dispozitivelor.

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    11/56

     

    11

    2.5. F uncţionarea la nivelul baseband şi modalităţi de conservare a energiei

    Aşa cum am arătat, o picoreţea poate include până la 7 dispozitive slave active şi multmai multe dispozitive parked slaves. De fapt pot fi chiar mai mult de 255 de dispozitive slave

     parked. Specificaţia Bluetooth defineşte aşa-numita “adresare directă” pentru până la 255 deunităţi slave parcate, adresare care se realizează printr -o adresă alocată dispozitivului slave

     parcat (parked slave address) şi, de asemenea, prevede o adresare indirectă a acestora prinintermediul adresei de dispozitiv Bluetooth, specifică fiecăruia, fiind astfel acceptate oricâteslave-uri parcate, deşi din punct de vedere practic nu este eficient ca într -o picoreţea să fie maimult de 255 de dispozitive slave de

    acest gen.Specificaţia cuprinde definiţii

     pentru modurile de lucru specifice

    nivelului baseband, şi anume: active,sniff, hold şi parked. Diverselemoduri de funcţionare aferenteacestui nivel facilitează conservareaenergiei, permiţând dispozitivelorradio să intre  în aceste stări de

    consum redus de putere. Cele treimoduri de consum redus sniff, hold

    şi parked sunt în fapt trei metode deintrare în şi ieşire din starea genericnumită de consum redus. Se poatespune că un mod de lucru se aplicăunei conexiuni Bluetooth date şi nuunui dispozitiv ca întreg. De asemenea,aceste moduri permit ca un număr multmai mare de dispozitive să fie localizate în aceeaşi arie de proximitate, devreme ce nu toate

    trebuie să aibă legături de comunicaţie în acelaşi timp. 

    Un dispozitiv se poate afla într -unul din cele 4 moduri de lucru posibile, specificenivelului baseband, active, sniff, hold sau parked atunci când acest nivel se află în starea“conectat” (connected state); în caz contrar, acest nivel şi împlicit dispozitivul se află   înstandby.

    În modul activ un slave ascultă (urmăreşte) transmisiunile efectuate de master. Slave-urile active recepţionează pachete prin intermediul cărora se sincronizează cu masterul şi princare sunt informate despre momentul în care pot trimite şi ele pachete de informaţie înapoi

    către acesta. În mod normal un slave activ trebuie să asculte toate pachetele provenite de lamaster dar, există o anumită optimizare a acestui proces conform nu este necesar săurmărească în întregime pachetele ci doar header-urile pachetelor, dacă se cunoaşte faptul că

    Figura3. Diagrama bloc a procesării Bluetooth

    în bandă de bază 

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    12/56

     

    12

    un alt slave desfăşoară o comunicaţie cu masterul în acel moment, deci dacă se ştie căinformaţia din pachetele recepţionate nu-i este destinată lui. Starea activă este caracterizată defaptul că timpul de răspuns este minim, comparativ cu celelalte stări dar, totodată consumulde putere are valoarea cea mai mare deoarece dispozitivul recepţionează în mod continuu

     pachete şi este oricând pregătit ca la rândul său să transmită pachete către master. 

    Modul sniff  conferă o modalitate de reducere a consumului de putere. În esenţă, aflat însniff mode un slave devine activ cu o anumită periodicitate. Masterul transmite pachete cătreun slave particular doar în anumite intervale de timp care se succed periodic, însă poate să nutransmită în fiecare astfel de interval. În acest fel slave-ul urmăreşte la fiecare perioadă doarînceputul acelui interval (cu o anumită abatere acceptată) în care poate primi pachete de lamaster şi în situaţia în care chiar primeşte pachete la începutul unui interval, continuă săasculte şi să le recepţioneze, altfel (dacă nu primeşte pachete) poate “dormi” (sleep) până laurmătorul interval. Reducerea consumului de putere este posibilă în sniff mode prin reducereaciclului activ al dispozitivului, aşa cum am arătat mai înainte, dar în felul acesta este posibil

    ca dispozitivul să fie mai puţin receptiv decât atunci când s-ar afla în modul activ. Consumulde putere şi receptivitatea dispozitivelor depind în modul sniff de lungimea intervalului sniff.

    În modul hold   slave-ul poate înceta complet să urmărească pachetele provenite de lamaster, pe durata unui interval de timp specificat sau poate înceta să urmărească anumitetipuri de pachete. O pereche master  –   slave stabileşte durata intervalului hold pe parcursulcăruia comunicaţia între cei doi este întreruptă, adică legătura este neutilizată (pasivă). Înacest timp nu este necesar ca dispozitivul slave să urmărească pachetele trimise de master şi

     poate face altceva cum ar fi de exemplu să stabilească legături cu alte dispozitve sau chiar să“doarmă”. La sfârşitul intervalului hold slave-ul reîncepe ascultarea pachetelor pe care le

    trimite masterul. Se poate spune că în modul hold dispozitivul este mai puţin receptiv decât înmodul sniff, anterior  prezentat, şi de asemenea că permite economisirea într -o şi mai maremăsură a puterii deşi toate acestea depind de durata intervalului hold ca şi de ceea ce faceslave-ul în acest timp (adică doarme sau comunică prin intermediul altor legături stabilite cu  alte dispozitive).

    Un dispozitiv slave “parcat”, sau altfel spus aflat în modul  parked , continuă să menţinăsincronizarea cu masterul dar nu mai poate fi considerat activ; slave-urile sunt considerate

    active atunci când se află într -una din stările: active, sniff sau hold. Deoarece într -o picoreţeanu pot fi mai mult de 7 slave-uri active la un moment dat, folosirea modului parked permite

    masterului să “dirijeze” comunicaţia într -o picoreţea care poate conţine mai mult de şaptedispozitive. Acest lucru este înfăptuit prin schimbarea stării dispozitivelor slave, care pot trecedintr-un mod activ în modul parked şi invers, astfel încât în total să fie în orice moment doarşapte active, restul fiind parcate. Aşa cum am mai spus un slave parcat trebuie să-şi menţinăsincronizarea cu masterul şi face acest lucru ascultând periodic masterul prin folosirea uneischeme de semnalizare (beaconing scheme) care va fi descrisă ulterior. Modul parked este celmai puţin receptiv dintre modurile “conectate” întru-cât slave-ul trebuie să facă tranziţia cătrestarea de membru activ al picoreţelei şi abia apoi să reânceapă comunicaţia. Totodată acestmod permite un nivel sporit de conservare a energiei.

    Atât consumul de energie cât şi receptivitatea corespunzătoare modurilor de funcţionaredepind în mare măsură de factori ca: traficul vehiculat pe legăturile dintre fiecare slave şimaster, perioadele de sniff şi hold care pot afecta ciclul activ (duty cicle) al dispozitivelor

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    13/56

     

    13

    radio. Ca regulă generală ce rezultă din aceste consideraţii slave-urile aflate în modul activvor consuma cea mai mare cantitate de energie dar vor fi şi cele mai receptive, pe când ,lacelălalt capăt, slave-urile parcate vor consuma cel mai puţin şi vor fi cele mai slab receptive.Aceasta este tendinţa generală, însă relaţiile (asocierile) dintre moduri şi consum de putere

     plus receptivitate aferente variază pentru situaţii particulare. 

    O altă modalitate de conservare a energiei în afara celor oferite de modurile defuncţionare posibile la nivelul baseband,  este aşa-numita “putere adaptivă de transmisiune”sau controlul adaptiv al puterii emise (adaptive transmission power). Aceasta permite slave-

    urilor să atenţioneze masterul atunci când puterea de transmisie a acestuia nu este potrivită,urmând ca masterul să-şi ajusteze nivelul de putere. Acest lucru este îndeplinit prin folosireaunui indicator de putere a semnalului recepţionat (RSSI –  received signal strength indicator).Când valoarea parametrului RSSI este în afara unui domeniu precizat, slave-ul anunţămasterul că trebuie să-şi ajusteze puterea. Acest lucru este util atunci când două dispozitive seaflă foarte aproape unul de celălalt şi nu este necesar să se transmită la puterea maximă; un

    exemplu elocvent în acest sens este acela în care două persoane stau una lângă cealaltă şi unadintre ele vorbeşte foarte tare, atunci interlocutorul său îi va cere să vorbească mai încet.Fireşte că este posibilă şi situaţia inversă adică să se ceară creşterea nivelului puterii detransmisiune atunci când valoarea RSSI indică un semnal slab (un nivel scăzut al semnaluluirecepţionat). Dar principala motivaţie pentru controlul adaptiv al puterii emise este reducereaconsumului de putere când este suficintă o putere mai scăzută pentru transmisiune. Ca şi altemetode de conservare a energiei, aceasta permite în plus existenţa şi funcţionarea unui numărsporit de dispozitive în aceeaşi arie de proximitate deoarece este posibilă reducereainterferenţei radio. Puterea perturbatoare poate fi foarte mare în cazul în care se află multedispozitive într -o arie geografică mică sau datorită mobilităţii unor dispozitive şi deci a

    apropierii de receptor a surselor care nu interesează. Astfel, folosind controlul adaptiv al puterii emise , sursa care contează poate emite mai puternic,  ori cele care nu contează potemite mai slab sau respectiv se face ajustarea corespunzătoare a puterii emise de surselemobile care nu interesează, pe măsură ce distanţa dintre ele şi un anumit receptor scade. 

    2.6. Topologia comunicaţiilor  Bluetooth

    Modelul reţelei Bluetooth este unul special datorită comunicării de tipul “de la egal laegal” (peer -to- peer), adică dispozitivele comunicante sunt considerate egale iar reţelele seformează prin simpla mijlocire a apropierii dispozitivelor unele de altele. Aceasta înseamnă căatunci când un dispozitiv radio se apropie de un altul deci intră în “raza de acţiune” a acestuia,ele pot stabili automat o legătură de comunicaţie. Dispozitivele Bluetooth pot fi configurate lanivelul baseband astfel încât să accepte doar anumite conexiuni sau chiar să nu accepteniciuna.

    Distanţa nominală pe care se poate desfăşura o comunicaţie între dispozitive radioBluetooth standard, adică cu nivel de putere de 0dBm, este 10m; versiunea 1.0 a specificaţiei

    se concentrează pe dispozitivele standard, şi ca urmare vorbeşte în principal despre acest tipde comunicaţii de până la 10m. 

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    14/56

     

    14

    Datorită faptului că dispozitivelor Bluetooth le este necesară o singură şi simplă condiţie pentru a putea începe să comunice între ele –această facilitate fiind cunoscută sub numele de proximity networking  –   pot lua naştere aşa-numitele personal aria networks sau federaţii dedispozitive personale ca: telefoane mobile, pagere, calculatoare notebook şi PAD-uri care,dacă pot comunica fără probleme, utilitatea lor totalizată sporeşte mult. O altă aplicaţie a

    acestei facilităţi de comunicaţie este interactivitatea dintre dispozitivele mobile şi cele fixe(imprimante, puncte de acces la reţea –  network access points –  chioşcuri telefonice, automate pentru vânzare de produse diverse, etc.).

     Ne putem întoarce acum să discutăm despre topologia reţelei, noţiune introdusă maiînainte. Prin urmare o picoreţea este alcătuită dintr -un singur master şi mai multe dispozitiveslave aflate în proximitate, care sunt conectate la acel master. În oricare moment dispozitiveleslave se pot afla într -una din stările active, sniff, hold sau parked. Toate componentele unei

     picoreţele sunt sincronizate şi, ca urmare, îşi schimbă simultan frecvenţa de transmisiune. Deasemenea, în limitele aceleiaşi suprafeţe - în care activează picoreţeaua –  mai pot exista şi alte

    dispozitive care nu comunică cu masterul, deci nu fac parte din picoreţea, incluzându -se aicicele aflate în standby. De asemenea, este posibil ca un dispozitiv să facă parte din mai multe picoreţele în acelaşi timp. Atunci când două sau mai multe picoreţele se suprapun cel putin parţial în timp şi spaţiu, se formează o reţea scatternet. Principiile de organizare şi funcţionareale unei picoreţele individuale se aplică pentru fiecare picoreţea în parte din componenţa uneiscatternet. Deci fiecare are un singur master şi un set de slave-uri care pot fi active şi parcate;fiecare are propriul său model de salt al frecvenţei stabilit de către masterul propriu. Un slave

     poate face parte din mai multe picoreţele pe rând, stabilind conexiuni cu diverşi masteri din proximitate cu care se şi sincronizează. Este perfect posibil ca un acelaşi dispozitiv să fieslave într -o picoreţea şi să-şi asume rolul de master într -alta. Topologia r eţelei scatternet oferă

    o metodă flexibilă prin care dispozitivele pot întreţine conexiuni multiple, fapt extrem de utilîn cazul dispozitivelor mobile, care în mod frecvent se apropie şi se depărtează de altedispozitive.

     Figura 4. Reţea scatternet. 

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    15/56

     

    15

    2.7. Sincronizarea automată 

    Dispozitivele portabile cum sunt computerele notebook, PAD-uri, telefoane inteligente

    (smart phones) ne fac viaţa mai uşoară oferindu-ne posibilitatea să aflăm într -un mod rapid şi

    comod informaţii de care avem nevoie în viaţa de zi cu zi. Iar aceste informaţii pentru a fi cuadevărat utile necesită actualizarea continuă.informaţii personale ca liste cu “lucruri de făcut”, programări,diverse chestiuni organizatorice, etc. ar putea fi distribuite, conţinute în mai multedispozitive pe care cineva le deţine şi le foloseşte. Sincronizarea reprezintă procesul prin caredate provenite din două surse diferite fuzionează pe baza unui set de reguli, astfel încât celedouă seturi de date rezultate să fie identice, sau cel puţin să reflecte informaţii identice. Sedoreşte deci ca datele conţinute în memoria unui dispozitiv să corespundă cu cele dintr -unaltul, primul asigurând actualizarea celui de-al doilea. Un exemplu comun este acela alsincronizării unui personal digital assistant cu un computer desktop sau chiar cu un notebook.Astăzi acest lucru se realizează folosind cabluri seriale speciale şi software de asemeneaspecializat pentru un anumit tip de dispozitiv. Se poate spune că, în varianta clasicăsincronizarea este un proces conştient al utilizatorului datelor respective întru-cât implicăconectarea unui cablu serial, apăsarea unui buton sau îndreptarea unul către celălalt a douădispozitive ce lucrează în infraroşu, şi lansarea unei aplicaţii. Cu Bluetooth totul este mult maisimplu: în primul rând protocoalele standard şi formatele obiectelor din specificaţia sa permitca datele dintr-un dispozitiv să fie sincronizate cu date dintr -un oricare alt dispozitiv, fie căacestea sunt PDA-uri, computere notebook, telefoane inteligente sau chiar date accesate

     printr-un punct de acces la date. Un alt fapt care pledează pentru înlocuirea variantei clasicede sincronizare prin fire, cu acest model de utilizare Bluetooth este acela că prin Bluetooth se

    asigură, aşa cum spune şi numele modelului, o sincronizare automată, ceea ce înseamnă căsincronizarea se realizează imediat ce dispozitivele în discuţie se află unul în vecinătateaceluilalt fără ca posesorul lor să intervină în vreun fel (această facilitate poartă numele de

     proximity networking).

    3. Despre specificaţia Bluetooth 

    Oricare specificaţie, pentru a fi considerată bună din punct de vedere tehnic, trebuie sărăspundă mai multor întrebări ale neiniţiaţilor, cum ar fi:

    -  Ce este această tehnologie?-  Ce este proiectată să facă?-  Din ce se compune?

    -  Ce alte standarde are la bază? 

    Întrebările referitoare la realizare nu sunt, de obicei, soluţionate de către specificaţie şideciziile rămân la latitudinea celor ce implementează. Aşadar, în general o specificaţie oricarear fi ea, nu ne oferă reţetele precise hardware şi software pe care să le urmăm întocmai pentru

    a construi un produs. Din acest punct de vedere, specificaţia Bluetooth nu este cu nimicdeosebită de altele, cu toate că este extrem de vastă (conţine peste 1500 de pagini reunite încele două volume ale primei sale versiuni 1.0.b) ci se concentrează în primul rând pe noţiunile

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    16/56

     

    16

    fundamentale mergând până în profunzime, adică tot ceea ce are nevoie să cunoască o persoană pentru ca apoi imaginaţia şi intelegenţa sa să constituie liantul necesar construirii produsului Bluetooth. Un motiv care justifică întinderea acestei specificaţii ar fi acela că esteextrem de completă, acoperă o largă paletă de subiecte, şi nu se referă bineânţeles la un singurtip de dispozitiv radio ori la un singur nivel al stivei software, ci la combinaţia hardware -

    software, luate separat şi ca întreg, incluzând toate faţetele problemelor ce decurg de aici şichiar mai mult, fiind îmbogăţită cu variate aplicaţii prezentate pe larg. Grupul Special deInteres SIG a considerat a considerat necesară această abordare dată fiind multitudinea de noiconcepte introduse prin Bluetooth. Totuşi SIG a adoptat protocoalele deja existente apaţinândaltor tehnologii, acolo unde a fost posibil acest lucr , şi, ca urmare, o mare parte a specificaţieise ocupă cu problema adaptării acestor protocoale la mediul Bluetooth.

    Asemeni altor specificaţii din domeniul tehnic, specificaţia Bluetooth este răspunsul lacerinţele de marketing. Grupul de marketing din cadrul SIG a creat iniţial un aşa-numitDocument al cerinţelor de marketing (MRD - Marketing Requirements Document), document

    intern al SIG care include obiectivele şi modelele de utilizare care au constituit genezaspecificaţiei. Aşadar scopul central al specificaţiei a fost să definească componentele ce pot fiutilizate pentru dezvoltarea soluţiilor adecvate cerinţelor de marketing. Printre obiectivelecuprinse în MRD se numără şi acelea care acum constituie atributele cheie ale comunicaţieiwireless Bluetooth, şi anume: o specificaţie deschisă, utilizare la nivel global fără necesitatealicenţei, cost minim şi soluţii interoperabile, indiferent care este fabricantul de astfel dedispozitive. De fapt, fiecare în parte dintre caracteristicile fundamentale ale tehnologiei îşi areoriginea în documentul amintit. La fel, multe dintre modelele de utilizare, numite şi scenariide utilizare, ca şi caracteristicile tehnice uau fost înregistrate mai întâi ca cerinţe de marketingşi dintre ele majoritatea au supravieţuit aproape neschimbate până astăzi, având în vedere

    avântul nestăvilit al progresului tehnicii; totuşi au fost rafinate şi mult dezvoltate, lărgite caaplicativitate. Multe dintre aceste scenarii purtau iniţial alte nume. 

    Intenţia iniţială a SIG a fost aceea de a crea o specificaţie axată pe nişte modele deutilizare a căror principală menire era înlăturarea cablurilor folosite ca mediu de comunicaţieşi de asemenea axată pe un protocol  cadru pentru aceste modele. Această idee a avut carezultat versiunea 1.0 a specificaţiei care defineşte o stivă de protocoale care să permităconturarea multor şi importante profiluri. Dar SIG nu s-a oprit aici, ci activitatea sa acontinuat cu descoperirea de noi nevoi şi crearea de noi şi fascinante aplicaţii şi profiluri.Acestă specificaţie nu doar descrie anumite implementări deja existente, ci un mare interes a

    fost manifestat de către creatorii ei ca aceasta să asigure posibilitatea oricui doreşte şi poate sădobândească acea abilitate, pricepere, ştiinţă pentru a implementa ideile specificaţiei. S-a doritca toată această activitate să se desfăşoare într -o manieră cât mai practică, să primezecooperarea şi nu ideile particulare ale unei singure companii, aşa cum s-a şi întâmplat dealtfel.Ideile născute din cunoştinţele, experienţa şi ingeniozitatea concentrată a tuturorreprezentanţilor companiilor promotoare au condus la realizarea unui draft pentru specificaţie,iar apoi ipotezele conţinute în acesta au putut fi testate la una sau mai multe companii prin

     prototipuri, rezultatele constituindu-se în feed-back-ul necesar rafinării produselor.

     Numărul mare al celor care au implementat hardware şi software tehnologia Bluetooth,

    mulţi dintre ei fără să facă parte din grupul companiilor promotoare, a semnalat grupului SIGreuşita în ceea ce priveşte obţinerea unei specificaţii suficient de competă. A fost extrem de

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    17/56

     

    17

    îmbucurător şi încurajator pentru creatorii ei să descopere multitudinea de echipamente ce folosesc tehnologia de comunicaţie wireless Bluetooth, costruite pe baza versiunii 1.0 aspecificaşiei. Pe de altă parte, aşa cum era de aşteptat dealtfel pentru o acţiune atât decomplexă ca dezvoltarea unei specificaţii, au apărut desigur şi erori şi interpretări greşite. Deîndată ce a fost publicată prima versiune, mai precis versiunea 1.0 a, au apărut numeroase

    comentarii din partea celor ce au adoptat ideile SIG şi nu numai, multe dintre ele referindu -sela porţiuni ale specificaţiei care erau neclare sau care lăsau loc unor interpretări variate. În plus s-au descoperit erori minore care au scăpat chiar şi “controlului final” al membrilor SIG.Pentru toate acele comentarii cu adevărat justificate care au meritat a fi luate în seamă, - întru-cât au fost se pare zeci, dacă nu chiar sute în total –  grupul din cadrul SIG responsabil cuaceste probleme a pregătit o erată pentru corectarea sau clarificarea celor semnalate.Rezultatul a fost publicarea în decembrie 1999 a versiunii 1.0 b. a specificaţiei, car e este defapt varianta la care se referă majoritatea celor care vorbesc despre versiunea 1.0. 

    4. 

    Specificaţia Bluetooth 

    4.1. Stiva de protocoale Bluetooth

    Partea centrală (core) a specificaţiei Bluetooth, adică volumul 1 al acesteia cuprinde încea mai mare parte stiva de protocoale. Potrivit acestor protocoale dispozitivele se pot localiza

    unele pe altele într -o anumită suprafaţă, se pot conecta între ele, pot shimba date între ele şi pot desfăşura aplicaţii interoperabile şi interactive. Vom vedea în cele ce urmează care sunt principalele componente ale stivei de protocoale Bluetooth, subliniind relaiile dintre diferitele

    niveluri. Pentru a oferi o largă paletă de aplicaţii, Bluetooth dispune de mai multe nivelurisoftware.

    4.2. Componentele stivei de protocoale

    Elementele constituente ale stivei (protocoale, niveluri, aplicaţii) sunt împărţite din punct de vedere logic în trei grupuri: 

    - Grupul protcoalelor de transport

    - Grupul protocoalelor de mijloc (middleware)

    - Grupul aplicaţiilor  

    Grupul protcoalelor de transport este alcătuit din protocoalele ce permit dispozitivelorBluetooth să se localizeze unele pe altele şi de asemenea permit crearea, configurarea şiadministrarea legăturilor fizice şi logice care oferă posibilitatea protocoalelor de la nivelurile

    superioare şi aplicaţiilor să facă schimb de date. Acestea sunt: protocolul radio, protocolul baseband, administratorul legăturii (link manager), protocolul de control al legăturii logige şi

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    18/56

     

    18

    adaptării (L2CAP –   logical link control and adaptation protocol) şi host controller interface(HCI). Acesta din urmă nu este propriu-zis un protocol de comunicaţie.

    În cel de-al doilea grup sunt cuprinse protocoalele de transport suplimentare, necesareaplicaţiilor existente şi viitoare să ruleze peste legăturile Bluetooth. În această categorie seinclud atât terţe protocoale şi protocoale aferente standardelor industriale , cât şi protocoale

    specifice comunicaţiei wireless Bluetooth, dezvoltate de către SIG. Din prima categorieamintim protocoalele specifice arhitecturii Internet (PPP- Poit to Point Protocol, IP-Internet

    Protocol şi TCP-Transmission Control Protocol) şi protocoale de nivel aplicaţie wireless aşa-numitele object exchange protocols (OBEX), adoptate din tehnologii ca IrDA, etc. Cea de-a

    doua categorie include trei protocoale specifice comunicaţiei Bluetooth ce permit unui marenumăr de aplicaţii, tot specifice Bluetooth să se desfăşoare pe legăturile wireless caracteristiceacestei tehnologii.

     Nivelurile inferioare pot oferi conexiuni de voce şi o singură”conductă” pentrutransportul datelor între două dispozitive Blutooth. Pentru a facilita integrarea tehnologiei

    Bluetooth în aplicaţiile deja existente, unde aceasta vine să înlocuiască legăturile pe fir,specificaţia prevede nişte niveluri de mijloc, de adaptare, care încearcă oarecum să înlătureunele aspecte compexe ale comunicaţiei wireless. Împreună aceste niveluri pot acceptadiferite protocoale şi formate de date, date pe care le pachetizează, le multiplexează şi letransferă mai departe într -o manieră foarte asemănătoare nivelurilor inferioare. Nivelurilecorespunzătoare de la recepţie demultiplexează şi depachetizează datele. Unul este RFCOMM

     –  numele îi vine de la activitatea pe care o desfăşoară, şi anume emularea în radiofrecvenţă a porturilor seriale COM ale calculatoarelor PC. Mai precis, emulează o comunicaţie serială detipul RS232 pe 9 pini, peste un canal L2CAP. El face ca aplicaţii mai vechi, funcţionale prin

    alte tehnologii şi care în mod normal ar avea nevoie de o interfaţă cu un port serial, săfuncţioneze fără probleme folosind protocoalele de transport Bluetooth. Al doilea este un protocol care oferă un control avansat al operaţiunilor telefonice; el este în fapt un protocol decontrol al semnalizărilor din telefonie. Cel de-al treilea este SDP (Service Discovery Protocol)care permite dispozitivelor Bluetooth să “descopere” serviciile oferite de fiecare în parte şi deasemenea să obţină informaţii referitoare la modul în care să acceseze respectivele servicii. 

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    19/56

     

    19

    Din grupul aplicaţiilor fac parte acele aplicaţii care efectiv utilizează legăturileBluetooth. Acestea pot fi fie aplicaţii preluate de la alte tehnologii care cunosc protocoalele detransport din stiva Bluetooth, fie aplicaţii specifice tehnologiei în discuti .

     Figura 5. Stiva de protocoale Bluetooth.

    4.3. Potocoalele de transport

    Protocoalele dezvoltate de către SIG pentru transportul fluxurilor de date şi audio întredispozitivele comunicante vor fi prezentate parcurgând stiva de sus în jos, adică din punctulde vedere al unui dispozitiv care transmite, şi potrivit căruia traficul este dirijat de lanivelurile de transport superioare către cele inferioare; la recepţie, în dispozitivul de la celălaltcapăt al comunicaţiei, fluxurile urmează o cale inversă. În principiu aceste p rotocoale seocupă deci cu modalităţile de transport al informaţiei între dispozitivele comunicante, de aicivenind alegerea numelui pentru acest grup, dar ele nu corespund nivelului transport (nivelul

    4) din stiva OSI ci mai degrabă s-ar potrivi cu nivelurile 2 şi 1, nivelul legătură de date şirespectiv nivelul fizic. Împreună setul de protocoale din cadrul grupului protocoalelor detransport constituie un fel de conductă virtuală prin care datele sunt transportate de la undispozitiv la altul efectiv prin aer, aceasta fiind interfaţa folosită în tehnologia Bluetooth. Demenţionat este faptul că toate protocoalele din acest grup sunt absolut necesare pentru

    desfăşurarea unei comunicaţii. Acest lucru nu este valabil şi în cazul protocoalelor dincelelalte grupuri, chiar dacă este vorba despre cele create de SIG aşa cum este RFCOMM.

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    20/56

     

    20

    Protocoalele de transport din stiva Bluetooth sunt adecvate atât transmisiunilorasincrone, pentru comunicaţii de date cât şi celor sincrone, pentru comunicaţii de vocetelefonice, cu debitul de 64 Kb/s. Pentru a menţine calitatea superioară a serviciilor oferite

     prin intermediul aplicaţiilor audio, traficului de voce i se acordă prioritate maximă. Traficulaudio sare peste nivelurile intermediare ca L2CAP şi link manager, trece direct de la niveul

    aplicaţie la nivelul baseband care îl transferă sub forma unor pachete mici, direct prin interfaţaBluetooth –  aerul.

    4.4. Nivelul L2CAP

    Spre deosebire de traficul audio, traficul de date trece mai întâi prin nivelul controlul şiadaptarea legăturii logice, L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol), care face

    ca protocoalele şi aplicaţiile de la nivelurile superioare să nu necesite cunoaşterea detaliilor,aproblemelor specifice protocoalelor de transport inferioare lui L2CAP. Astfel, probleme camodelul de salt al frecvenţelor care are loc la nivelul radio şi baseband sau formatele specificeale pachetelor de informaţie utilizate pentru transmisiunile prin interfaţa aer, nu au relevanţă

     pentru activitatea nivelurilor superioare. La nivelul L2CAP se poate face multiplexarea

     protocoalelor şi aplicaţiilor, permiţând acestora să utilizeze în comun interfaţa aer. Tot aici seface şi segmentarea pachetelor de informaţie - de dimensiuni mult mai mari, provenite de lanivelurile superioare  –   adaptându-le la dimensiunea necesară transmisiunii la nivelul

     baseband şi corespunzător, reasamblarea pachetelor la recepţie. Mai mult, nivelurile L2CAPdin două dispozitive văzute ca egale, pot decide numărul de servicii ce pot fi oferite în acelaşi

    timp şi asigură menţinerea valorii dorite a acestui parametru, prin negocierea unei valoriacceptabile. Nivelul L2CAP cunoaşte valoarea cerută a acestui parametru (adică a gradului,nivelului de servicii), efectuează controlul admisiei pentru noul trafic  de intrare îregistrat şicooperează cu nivelurile inferioare în vederea menţinerii unei valori dorite.

    4.5. Nivelul Link Manager

    Administratorii legăturii (link managerii) din fiecare dispozitiv negociază proprietăţile(parametrii) interfeţei aer prin intermediul protocolului numit Link Manager Protocol (LMP).Una dintre aceste proprietăţi este alocarea benzii necesare pentru asigurarea unui anumit gradde servicii pentru traficul de date, ca şi o rezervare periodică a benzii necesare transmiteriifluxurilor audio. Autentificarea dispozitivelor comunicante se face de către link manageriicorespunzători, pe baza unei proceduri de tipul întrebare-răspuns. Tot ei supravegheazămenţinerea perechii realizate cu cele două dispozitive; această pereche (pairing)  presupunecrearea unei releţii de încredere între dispozitive prin generarea şi păstrarea unei chei deautentificare necesare pentru autentificări ulterioare, viitoare. De asemenea se ocupă cu

    criptarea datelor ce traversează interfaţa aer, doar atunci când este necesar. Dacăautentificarea eşuează, link managerii desfac legătura dintre cele două dispozitive, oricecomunicaţie devenind imposibilă. Nivelul Link Manager se ocupă şi cu controlul puterii de

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    21/56

     

    21

    transmisiune negociind modurile de operare caracterizate printr-un consum redus de energie,

    specifice nivelului baseband, negociere realizată prin schimbul de informaţii despre parametrica durata de funcţionare a dispozitivului într -un astfel de mod. Aşa cum am văzut anterior,nivelul de putere la care se f ace transmisiunea poate fi ajustat, în principal în vedereaconservării energiei, şi link managerul este cel care cere efectuarea acestor ajustări. 

    4.6. Nivelurile Baseband şi Radio 

     Nivelul Baseband are o serie de atribuţii legate de interfaţa aer utilizată în tehnologiaBluetooth. El defineşte procesul prin care dispozitivele caută şi localizează alte dispozitiveaflate în aceeaşi arie de acţiune, precum şi modul în care se conectează la acestea odată ce le -au localizat. Tot la acest nivel sunt definite rolurile de master şi slave pe care dispozitivele şi

    le pot asuma, după cum un dispozitiv este sau nu iniţiatorul procesului de conectare la un altdispozitiv. Se poate observa faptul că conceptul de dispozitiv master sau slave nu apare maisus de nivelul Link Manager; de exemplu la nivelul L2CAP şi mai sus comunicaţia se bazează

     pe modelul aşa-numit de la egal la egal (peer-to-peer). De asemenea nivelul Basebanddefineşte modul de alcătuire a secvenţei de salt al frecvenţei, folosită de către dispozitivele  aflate într -o comunicaţie, şi regulile de utilizare în comun de către mai multe dispozitive ainterfeţei prin care se transmit semnalele, aerul. Aceste reguli se bazează pe o procedură deinterogare ciclică sau schemă polling, după care dreptul de utilizare se alocă conform uneimetode de diviziune în timp numită TDD (Time Division Duplex). Mergând mai departe,nivelul Baseband specifică felul în care coexistă şi străbat aceeaşi interfaţă traficul sincron şi

    cel asincron. De exemplu, într -o transmisiune sincronă masterul transmite şi/sau interoghează periodic un dispozitiv slave. Tot în legătură cu traficul asincron şi sincron, nivelul Basebanddefineşte tipurile de pachete suportate de către acestea, precum şi diverse proceduri de

     prelucrare a informaţiei conţinute în pachete, cum ar fi detecţia şi corecţia erorilor,aleatorizarea datelor (signal whitening, signal scrambling), criptarea datelor, transmisia şiretransmisia pachetelor. Se poate efectua transmisia pachetelor de informaţie prin mediul aerdoar dacă se folosesc transmiţătoare şi receptoare radio (numite şi transceivere) care să se

     potrivească unul cu celălalt, să fie complementare. 

     Nivelul radio specific tehnologiei Bluetooth se sprijină pe câţiva parametri care îl facoptim pentru a fi utilizat împreună cu restul protocoalelor din stivă, în comunicaţiile wirelessde mică distanţă. 

    4.7. Nivelul HCI

     Nivelurile radio, baseband şi link manager pot fi implementate împreună su forma unuisingur modul Bluetooth. Apoi modulul este ataşat unui dispozitiv gazdă (host), făcându-l apt

     pentru a fi folosit în comunicaţii Bluetooth. Nivelul L2CAP, ca şi alte niveluri superioare dinstivă, adecvate unui anumit tip de dispozitiv, deci pe care pot rula aplicaţii specifice, sunt

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    22/56

     

    22

    conţinute în dispozitivul host respectiv. Modulul se ataşează la host prin intermediul uneiinterfeţe fizice numită host transport aşa cum este un port USB (Universal Serial Bus), RS-232 sau UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter).

    Pentru a asigura interoperabilitatea modulelor Bluetooth ale diverşilor fabricanţi,specificaţia defineşte o interfaţă comună pentru accesarea nivelurilor inferioare care se găsesc

    în diversele module, independent de interfaţa fizică folosită pentru conectarea modulului ladispozitivul gazdă. Aşadar nivelul Host Controller Interface (HCI) permite nivelurilorsuperioare ale stivei, inclusiv aplicaţiilor, să utilizeze serviciile de transport oferite denivelurile baseband, link manager printr-o interfaţă standard unică. Prin comenzile niveluluiHCI modulul poate intra în anumite moduri de operare în care poate executa anumiteoperaţiuni cum ar fi de exemplu autentificarea. Prin intermediul activităţilor desfăşurate laacest nivel , nivelurile superioare pot fi informate despre rezultatul operaţiei de inter ogare aunui dispozitiv, pot citi setările codecului audio conţinut la nivelul baseband, pot determina

     puterea semnalului recepţionat,ş.a.m.d. Atât traficul sincron cât şi cel asincron tranzitează

    acest nivel ca atare, fie că este transmis, fie că este recepţionat de către host. Tipic nivelulHCI se găseşte sub nivelul L2CAP, totuşi acest lucru nu este impus prin specificaţie. El a fostcreat cu unicul scop de a asigura interoperabilitatea între dispozitivele host şi moduleleBluetooth, fiecare dintre acestea putând proveni de la o mare varietate de producători. Înunele sisteme nivelul HCI poate chiar să lipsească ori se poate găsi în alt loc în stivă, posibildeasupra nivelului L2CAP şi poate avea o altă formă decât cea descrisă în specificaţie. 

    Între diversele niveluri ale stivei de protocoale pot exista trei tipuri de fluxuri, deci treitipuri de căi: o cale audio, o cale de date şi una de control (control path). Aceasta din urmăfoloseşte aşa cum îi spune şi numele pentru transportul informaţiei de control între niveluri. În

    mod obişnuit dar nu neapărat obligatoriu comenzile de control adresate de nivelurilesuperioare sunt pentru a stabili un mod de operare pentru dispozitiv, care să se menţină pânăcând este dinnou modificat printr -o acţiune provenită de la un nivel superior primului. Deexemplu cineva ar putea activa sau dezactiva manual autentificarea sau criptarea pentru un

    anumit dispozitiv. Sau tot aşa o entitate de nivel superior ca o aplicaţie sau chiar un utilizatorar putea pune un dispozitiv într-o stare de consum redus, ceea ce s-ar traduce printr-un semnalde control pe care link managerul îl înţelege şi se comportă în consecinţă. Similar, undispozitiv poate fi setat pentru a fi “descoperit” de către alte dispozitive, stare în carerăspunde interogărilor acestora, ori poate fi setat să răspundă doar la cererile de conectare

     primite de la anumite dispozitive pe care le cunoaşte şi care de asemenea trebiue autentificate.

    Calea de control nu este descrisă explicit în specificaţie dar ea apare totuşi ca întreţesută cu protocoalele stivei, iar specificaţia nivelului HCI include majoritatea informaţiei pe care caleade control o poate transporta.

    4.8. Grupul protocoalelor de mijloc

    Protocoalele din acest grup folosesc serviciile oferite de nivelurile inferioare, de

    transport, pentru ca la rândul lor să ofere nivelurilor aplicaţie interfeţe standard prin care săcomunice cu nivelurile de transport. Fiecare dintre nivelurile din acest grup defineşte un

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    23/56

     

    23

     protocol standard care oferă un grad sporit de abstractizare pentru comunicaţiile dintreaplicaţii şi nivelurile de transport faţă de cazul în care acestea ar comunica direct unele cualtele.

    Protocoalele din acest grup sunt:

    • RFCOMM –  o abstractizare a portului serial• SDP (Service Discovery Protocol) –  folosit pentru descrierea serviciilor disponibile ale

    unui dispozitiv şi pentru localizarea serviciilor de care cineva are nevoie • Un set de protocoale dedicate interoperabilităţii cu tehnologia IrDA, adoptate din

    aceasta şi prin care pot fi utilizate aplicaţii specifice IrDA • TCS (Telephony Control Protocol) –   un protocol folosit pentru controlul

    comunicaţiilor telefonice cu flux audio sau de date 

    4.9. Nivelul RFCOMM

    Porturile seriale reprezintă unele dintre cele mai cunoscute şi mai intens utilizateinterfeţe în computere şi dispozitive de comunicaţie. Majoritatea comunicaţiilor serialeimplică folosirea unui cablu pentru transferul datelor prin porturile seriale. TehnologiaBluetooth ţinteşte în primul rând către înlocuirea firelor, iar folosirea sa ca suport pentrucomunicaţiile seriale şi alte aplicaţii înrudite reprezintă un subiect important. Ca exemplu deaplicaţii care folosesc în mod curent comunicaţiile seriale putem aminti: transferul de fişiere şiobiecte între dispozitive considerate egale, sincronizarea datelor şi conectarea la reţea prin

    dial-up.

    Pentru aface posibilă desfăşurarea comunicaţiilor seriale peste legăturile wireless oferitede tehnologia Bluetooth, în stiva sa de protocoale este definită o abstractizare a portului serial,numită RFCOMM. Acesta constituie un port serial virtual pentru aplicaţii. O aplicaţie poatefolosi interfaţa RFCOMM pentru a realiza scenarii ca cele mai sus menţionate întocmai ca şiun port serial standard, legat prin fire, fără modificări semnificative aduse aplicaţiei, dacă nuchiar complet fără modificări. RFCOMM a fost modelat de către Institutul European deStandarde pentru Telecomunicaţii (ETSI) sub forma standardului TS07.10. Acest standard sereferă la comunicaţiile seriale multiplexate pe o singură legătură serială. Specificaţia

    Bluetooth adoptă o parte a acestuia, la care adaugă nişte porţiuni de adaptare proiectatespecial pentru comunicaţiile Bluetooth. Datorită faptului că pentru dispozitivele digitalecomunicaţiile seriale sunt predominante, facilităţile oferite aplicaţiilor de către RFCOMM caşi port serial fac din acesta o parte importantă a stivei de protocoale. 

    4.10. Nivelul SDP

    Diferă de celelalte niveluri situate mai sus de L2CAP prin faptul că nu este proiectat cao interfaţă pentru pr otocoalele de la nivelurile superioare lui, ci pentru a se ocupa deoperaţiuni specifice Bluetooth. 

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    24/56

     

    24

    Motivul principal pentru formarea reţelelor este acela de a permite dispozitivelorcuprinse într -o astfel de structură să comunice între ele şi astfel să utilizeze serviciile oferitede fiecare dintre ele. În reţelele tradiţionale cum sunt de exemplu reţelele Ethernet, servicii catransferuri şi lucrul cu fişiere, posibilităţi de printare,ca şi funcţiile podurilor şi gateway-urilorsunt oferite de către un anumit tip de dispozitive  –   serverele  –   astfel ca alte dispozitive,

    numite clienţi să le poată folosi. În majoritatea situaţiilor clienţii află despre aceste servicii prin intermediul unei configuraţii statice.

    În cazul reţelelor dinamice constituite ad-hoc, aşa cum sunt cele formate cu dispozitiveBluetooth, acest tip de configuraţie standard este insuficientă. Oricare două dispozitive ar

     putea începe să comunice sub impulsul momentului şi dacă doresc să utilizeze fiecareserviciile celuilalt, au nevoie de o modalitate mult mai dinamică pentru a afla care sunt aceleservicii. Aşadar după ce a fost stabilit canalul de comunicaţie, următorul pas în comunicaţiadintre două dispozitive este ca cele două să afle care sunt serviciile disponibile în fiecaredintre ele. Cu acest lucru se ocupă protocolul numit Service Discovery Protocol (SDP). El

    defineşte o metodă standard prin care dispozitivele Bluetooth descoperă şi află mai multedespre serviciile oferite de alte dispozitive Bluetooth. În corespondenţă, tot SDP defineşte şi omodalitate prin care dispozitivele îşi pot descrie serviciile oferite.

    4.11. Protocoalele de compatibilitate IrDA

    IrDA (Infrared Data Association) a definit protocoale pentru schimbul de date şi

    sincronizarea acestora intre mediile wireless. Grupul Special de Interes Bluetooth a adoptatmai multe dintre protocoalele IrDA ţinând cont de asemănările dintre cele două tehnologii decomunicaţie fără fir, în ceea ce priveşte unele caracteristici comune, scenarii de utilizare şiaplicaţii. O cerinţă fundamentală pentru schimbul de date între dispozitive este să se precizezeformatul datelor, adică sintaxa şi semantica. Unul dintre protocoalele dezvoltate de IrDA

     pentru aceste activităţi este IrOBEX (Infrared Object Exchange). Schimbul de obiecte esteuna dintre aplicaţiile în care se face apel la acest protocol şi astfel de obiecte sunt consideratecărţi de vizită electronice (formatul vCard), e-mail-uri şi alte tipuri de mesaje (formatulvMessage), etc. În plus, un alt protocol IrDA numit Infrared Mobile Comunications (IrMC),

     permite sincronizarea acestor tipuri de obiecte. Nivelurile de interoperabilitate prezente în

    stiva Bluetooth au menirea de a asigura interoperabilitatea la nivelul aplicaţie. 

    4.12. Nivelurile reţea 

    Spre deosebire de reţelele LAN, pentru comunicaţiile Bluetooth se foloseşte o topologiede reţea de tipul de la egal la egal (peer -to- peer). Cu toate acestea, tehnologia Bluetooth ţinecont de particularităţile altor tipuri de reţele atunci când se doreşte conectarea unui dispozit iv

    Bluetooth la o reţea mai mare, prin dial-up sau printr-un punct de acces la reţea. De asemeneaspecificaţia discută problema interoperabilităţii cu un protocol numit Wireless Application

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    25/56

     

    25

    Protocol (WAP), creat pentru conectarea wireless la reţele şi folosit de dispozitive catelefoanele mobile. Pentru conectarea la reţele prin dial-up se face apel la serviciile niveluluide comandă AT din grupul protocoalelor de mijloc al stivei. În cele mai multe cazuri reţeauaaccesată este o aşa-numită reţea IP, adică o reţea care foloseşte protocolul IP. După ce s -astabilit conexiunea cu reţeaua IP (prin dial-up), dispozitivul care a iniţiat conexiunea poate

    folosi protocoalele standard din stiva Internet: TCP,UDP,HTTP,etc. Deasemenea undispozitiv se mai poate conecta la o reţea IP printr -un punct de acces la reţea, aşa cum se

     procedează pentru accesul LAN, folosind protocolul PPP (Point to Point Protocol). În acestcaz dispozitivul se conectează la punctul de acces la reţea printr -un link Bluetooth, şi la rândulsău acesta se conectează la o reţea mai mare, fiind cel mai probabil, deşi nu neapărat, o reţeacablată. Peste link -ul Bluetooth se foloseşte deci protocolul PPP din Internet. Ca şi în cazulconectării prin dial-up, după ce s-a stabilit legătura prin protocolul PPP, mai departe pentru ainteracţiona cu reţeaua sunt folosite protocoalele standard din Internet, mai sus menţionate.Accesul la o reţea de tip WAP folosind un gateway de tip WAP se desfăşoară în mod similar:se stabileşte acelaşi tip de conectare prin PPP la un punct de acces la o reţea IP şi apoi, în

    scopul interacţionării cu reţeaua, se utilizează protocolul WAP. 

    În prima versiune a specificaţiei nu este prevăzut nici un exemplu în care stiva de protocoale Bluetooth să accepte utilizarea directă a pr otocoalelor din stiva TCP/IP pestelegăturile Bluetooth, singura modalitate de acces la o reţea IP fiind aceea care face apel la

     protocolul PPP. Deşi cu siguranţă este posibil să se opereze asupra stivei de protocoaleTCP/IP direct prin intermediul tehnologiei de comunicaţie Bluetooth ca purtător, SIG nu adefinit încă o modalitate interoperabilă, adică un profil, pentru o asemenea operaţiune. 

    4.13. Nivelul TCS şi traficul audio 

    După cum am menţionat anterior, un avantaj cheie al comunicaţiei Bluetooth estecapacitatea acestei tehnologii de a trata atât traficul de voce cât şi traficul de date. În vreme ce

     protocoalele descrise până acum se ocupă în principal de traficul de date, protocolul prezentatîn continuare şi nivelul în stivă la care el se găseşte –  Telephony Control Specification –  suntspecial proiectate pentru tratarea problemelor legate de telefonie, mai precis acele funcţiiasociate apelurilor şi convorbirilor telefonice. Nivelul TCS se ocupă cu stabilirea parametrilor

    unui apel telefonic; după  ce apelul este stabilit, semnalul vocal ce constituie convorbireatelefonică este transmis printr -un canal audio Bluetooth. TCS poate fi de asemenea utilizat şi

     pentru stabilirea apelurilor de date (data calls), aşa cum se întâmplă în cazul conectării prindial-up la o reţea, caz în care conţinutul “convorbirii” este transmis sub formă de pachete dedate prin intermediul protocolului L2CAP. Protocoalele TCS sunt compatibile cu specificaţiaITU-T Q931. Datorită faptului că folosesc o codare binară, aceste protocoale sunt numite încadrul specificaţiei –  TCS-BIN.

    În timp ce se lucra la specificaţie, Grupul Special de Interes Bluetooth s -a gândit la o adoua variantă a protocolului TCS, pe care au botezat-o TCS-AT, care este de fapt un protocol

     pentru controlul modemului (adesea numit “comenzi AT”), şi ale cărui comenzi sunt adresatenivelului RFCOMM cu care comunică direct. Totuşi specificaţia nu-l prezintă ca un protocol

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    26/56

     

    26

    separat, chiar dacă această variantă specială de conlucrare cu nivelul RFCOMM este efecti v pusă în aplicare în unele aplicaţii. Protocolul TCS-BIN este considerat ca un protocol de sinestătător în specificaţie şi pe baza sa au fost create şi descrise profiluri legate de telefonie; eleste folosit în profilurile Telefonie cordless şi Intercom.  Chiar dacă comenzile AT nu suntgrupate într -un protocol separat, există aşa cum am spus mai multe profiluri în versiunea 1.0,

     printre care ultimate headset, fax, accesul prin dial-up la reţea, care folosesc comenzile AT peste interfaţa serială RFCOMM, şi nu protocolul TCS-BIN. Acesta din urmă include funcţiide control al apelului, funcţii de administrare (group management functions) şi o metodă

     pentru schimbul informaţiei de semnalizare între dispozitive, fără să fie stabilită o legăturătelefonică între ele.

    Problema traficului audio  –   şi aici ne referim în principal la traficul de voce –   esteabordată separat în cadrul comunicaţiei Bluetooth. Fluxul de voce este dirijat direct de la şicătre nivelul baseband, fără să mai treacă prin nivelurile superioar e acestuia, cum ar fiL2CAP, şi aceasta pentru că traficul audio este izocron. Dacă este vorba despre semnale audio

    digitale pachetizate, acestea ar putea fi transportate ca pachete de date standard, folosind protocolul L2CAP, dar în acest caz traficul audio ar fi tratat ca trafic de date. Deci traficulaudio este transportat direct prin nivelul baseband sub forma unor pachete cu o structurăspecială, numite pachete sincrone orientate pe conexiune (synchronous connection-orientedSCO). Comunicaţiile Bluetooth permit existenţa simultană a trei canale audio, lăsând o partedin bandă la dispoziţia traficului de date. Comunicaţiile audio Bluetooth se desfăşoară la undebit de 64 Kb/s, folosind una din cele două scheme de codare acceptate: modulaţiaimpulsurilor în cod (MIC, sau cu denumirea sa în engleză PCM –  Pulse Code Modulation),modulaţie logaritmică pe 8 biţi, sau modulaţie delta continuă cu pantă variabilă (CVSD –  Continuous Variable Slope Delta). Tehnicile de compresie cunoscute sub numele de legea A

    şi se aplică pentru modulaţia MIC. Codarea PCM cu oricare legelegea de compresie dincele două a fost adoptată de specificaţia Bluetooth datorită popularităţii sale în sistemele detelefonie celulară, iar modulaţia delta continuă cu pantă variabilă pentru că oferă o calitatesuperioară a fluxului vocal în medii cu zgomot accentuat. Calitatea audio Bluetooth esteaproximativ la fel cu cea obţinută printr -un telefon mobil GSM, ceea ce înseamnă că fluxulaudio este transmis aşa cum am văzut la o rată fixă de 64  Kb/s. întru-cât transmisiunile devoce reprezintă o aplicaţie fundamentală a comunicaţiilor audio (în special pentru dispozitiveca telefoanele inteligente care folosesc tehnologia de comunicaţie wireless), de cele mai multeori termenii audio şi voce se confundă. Desigur traficul de voce nu este singurul tip de trafic

    audio care poate fi transportat la nivelul baseband specific tehnologiei Bluetooth. Atâta timpcât fluxul audio poate fi redat cu debitul de 64 Kb7s, el poate fi transmis şi recepţionat pelegăturile Bluetooth. În acest fel canalele audio Bluetooth pot transporta şi alte forme de fluxaudio, aşa cum ar fi scurte clipuri audio sau chiar muzică. Totuşi, partea audio a acesteitehnologii fiind optimizată pentru traficul de voce, nu se descurcă bine când vine vorba despremuzică de calitate CD, pentru care sunt necesare transmisiuni cu un debit de 1411,2 Kb/s; darcu o tehnică de compresie potrivită (de exemplu comprimarea cu MP3 a unui flux audio l a128 Kb/s) se poate folosi o legătură ACL (asyncronous conectionless). Un lucru aparentsurprinzător este că deşi transportul vocii este o parte importantă a comunicaţiei Bluetooth

    doar câteva pagini din specificaţie se referă direct la acest subiect. Şi asta nu pentru că SIG l-ar fi considerat lipsit de importanţă, ci mai degrabă pentru că în desfăşurarea sa nu implicămai multe protocoale, lucrurile fiind deci mult mai simple.

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    27/56

     

    27

    4.14. Grupul aplicaţiilor  

    Unele dintre protocoalele prezentate anterior ca f ăcând parte din grupul protocoalelor demijloc, de exemplu protocoalele pentru interoperabilitate create de IrDA: IrOBEX şi IrMCsunt considerate de unii specialişti ca fiind protocoale de nivel aplicaţie. Totuşi nu la acest tipde protocoale se referă grupul aplicaţiilor, ci la software-ul plasat deasupra stivei definite deSIG. Acest software este furnizat de firme specializate în dezvoltarea de software sau de către

     producătorii de dispozitive care doresc să acopere şi această latură, creând funcţii speciale pecare să le îndeplinească şi de pe urma cărora să beneficieze utilizatorii dspozitivelorBluetooth. Acest lucru spune că fiind dată stiva de protocoale Bluetooth pentru un dispozitiv,este necesar să se scrie software-ul pentru aplicaţii care să “determine” acea stivă săîndeplinească anumite funcţii ca de exemplu: transfer de fişiere, conectare la reţea, etc.

    Grupul SIG nu a definit decât protocoalele de transport şi pe cele de mijloc, nu şi protocoale propriu-zise pentru aplicaţii. de asemenea nu a  creat nici aşa-numitele API-uri (AplicationPrograming Interfaces) –  interfeţe pentru dezvoltarea de programe de aplicaţie. O importanţădeosebită o are realizarea în practică a scenariilor (profilurilor) Bluetooth. Şi pentru ca acestlucru să fie posibil trebuie scris software-ul necesar care să îndeplinească funcţiile respectiveimaginate prin scenariul de utilizare. Profilurile nu spun decât în ce fel să se construiascăacele aplicaţii interoperabile, iar liniile propriu-zise de program nu se găsesc în specificaţie.Cei care se ocupă cu dezvoltarea de sotware pentru aplicaţii au suficiente libertăţi în ceea ce

     priveşte diferenţierea produselor fiecăruia prin adăugarea de trăsături particulare şi interfeţe

     pentru utilizare cât mai variate, fără să afecteze cumva cerinţele de interoperabilitateindispensabile ale acestor profiluri.

    La acest nivel întâlnim două tipuri de aplicaţii posibile: unele deja existente lamomentul apariţiei acestei tehnologii, să le spunem moştenite, proiectate pentru a folosinivelurile de transport din stive ce corespund altor tehnologii, dar care pot fi desfăşurate şi

     prin linkuri Bluetooth, cu modificări minore sau chiar deloc ale software-ului respectiv. Acestlucru a dus aşa cum bine ştim la definirea nivelului special RFCOMM, capabil să preia fluxulinformaţional din medii ca IrDA sau cabluri seriale. În plus aflăm că mai este necesar pentruunele platforme să existe încă un nivel între grupul protocoalelor middleware şi aplicaţiile

     propriu-zise, şi anume un nivel de adaptare a   software-ului moştenit, la stiva Bluetooth(Bluetooth adaptation software). În a doua categorie de aplicaţii sunt cele special create pentrua opera în mediul Bluetooth. În acest caz este adesea avantajos să se dezvolte pentru aplicaţiiaşa-numitele common services. Common services sunt considerate serviciile de securizare, deadministrare a conexiunii, servicii SDP, etc. Ele pot fi realizate folosind limbaje de cod ca

    security manager, o consolă Bluetooth pentru management (poate chiar cu o interfaţă pent ruutilizatori asociată, care să-i permită unui utilizator să selecteze dispozitivele şi serviciiledintr-o picoreţea cu care doreşte să interacţioneze), sau un program client -server obişnuit(iarăşi posibil cu o user interface pentru service searching şi browsing).

     Ne putem totuşi întreba cum pot fi create aplicaţiile standard pentru cazurile de utilizaredacă specificaţia nu conţine şi API-uri. Răspunsul se găseşte în profiluri, care aşa cum ştimsunt create ca bază pentru utilizarea stivei de protocoale în desfăşurarea într -o manieră

  • 8/20/2019 Sisteme Bluetooth- Sisteme Wireless Si Aplicatii

    28/56

     

    28

    interoperabilă a anumitor “cazuri” de utilizare. Şi cum s-a dorit ca tehnologia de comunicaţieBluetooth să fie folosită într -o multitudine de tipuri de dispozitive şi pe variate platforme, ar fiextrem de complicat să se imagineze şi creeze o singură interfaţă API standard potrivită

     pentru toate acestea. Atunci când o tehnologie este încorporată într -o platformă şi aparenevoia de a construi noi API-uri acestea sunt adesea mai bine construită de către experţii în

    acea platfor mă decât de către experţii în tehnologia respectivă. De aceea SIG a decis să nucreeze API-uri sub Linux, Windows, Symbian sau altele, ci profilurile conţinute înspecificaţie să ofere funcţiile necesare acelora care vor să dezvolte API-uri pentru aplicaţiiBluetooth. Unele profiluri realizează totuşi acest lucru într -un mod direct. De exemplu

     profilul Service discovery descrie nişte modele posibile de programare şi defineşte primitiveleservice discovery care pot duce la API-uri. Dezvoltarea de aplicaţii nu se limitează însă la unsoftware care să oglindească profilurile, ci odată cu diversificarea dispozitivelor, se lărgeşteorizontul pentru creatorii de aplicaţii. Nu s-a spus totul odată cu apariţia şi cunoaşterea primeiversiuni a volumului de profiluri, altele noi vor fi fără îndoială dezvoltate şi vor apărea altescenarii de utilizare pentru care se vor scrie aplicaţii, pe măsură ce se vor găsi noi utilizări aletehnologiei Bluetooth.

    4.15. Protocoalele de transport

    Un dispozitiv Bluetooth reprezintă acea entitate fizică (cum ar fi un telefon digital, uncomputer notebook) ce conţine aplicaţii care pot comunica folosind tehnologia wireless cuacelaşi nume, încorporată în acelaşi dispozitiv. Se înţelege prin aceasta că în dispozitivulrespectiv este implementat un singur grup al protocoalelor de transport şi o singură interfaţăaer. La proiectarea protocoalelor de transport s-a ţinut cont de următoarele condiţii-doleanţe:asigurarea unei complexităţi scăzute de fabricaţie, şi de aici un cost scăzut, plus ieşirea rapidă

     pe piaţă. Pentru aceasta a fost adoptată soluţia sistemului radio frequency hopping spreadspectrum. În


Recommended