Тема 30.Технология беспроводной связи Bluetooth.

Bluetooth - это система передачи данных по радио на короткую дистанцию, позволяющая осуществлять связь беспроводных телефонов, компьютеров и периферийных устройств даже в тех случаях, когда нарушается требование LoS (Line of Sight - прямая видимость).

Компания Ericsson выступила пионером с концепцией Bluetooth в 1994, создав маломощный и недорогой радиоинтерфейс между мобильным телефоном и его аксессуарами для того, чтобы преодолеть проблемы, связанные с необходимостью соединять устройства кабелями.

Компания Ericsson выступила с инициативой формирования специальной группы с компаниями Nokia, IBM, Intel и Toshiba в 1998 году, когда новая

технология и получила свое имя в честь датского предводителя викингов - Harald Blutand (по-английски Bluetooth), который объединил под своей властью Данию и Норвегию.

Технологию, получившую свое название в честь короля викингов, в настоящее время предусматривается использовать для широкого спектра портативных устройств, таких, как беспроводные телефоны, персональные компьютеры, PDA.

В 2002 году Bluetooth был стандартизован в IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), как стандарт 802.15.1. Скорость передачи в этом стандарте равна 721 Кбит/с. В ноябре 2004 года Bluetooth SIG выпустила спецификацию Bluetooth 2.0+EDR (Enhanced Data Rate). Компании Broadcom, CSR, и RF Micro Devices произвели тестирование прототипов 2.0+EDR и практически сразу же начали серийный выпуск чипов.

Bluetooth - это интегральная микросхема, которая обеспечивает радиосвязь на частоте 2.4 ГГц. Устройство обеспечивает дальность связи примерно до 10 метров и может связать до 8 других устройств, чтобы сформировать пикосеть или PAN (Personal Access Network - Сеть Персонального Доступа). Одна из микросхем становится ведущей "master", остальные действуют под ее управлением "slaves". Ведущей схемой обычно является та, которая размещена в наиболее мощном устройстве, таком, как персональный компьютер. Ведущая схема координирует посылку и прием данных в рамках пикосети. Если в сети окажется более 8 устройств, будет сформирована вторая пикосеть. Предусматривается, что будет координироваться трафик и между сетями. Множество пикосетей, способных взаимодействовать друг с другом, сформируют распределенную сеть (Scatternet).

Пикосети могут взаимодействовать друг с другом с минимальным риском проблем с трафиком данных, что достигается возможностью микросхемы Bluetooth быстро переходить с частоты на частоту, - этот способ известен, как Frequency Hopping (FH).

FH обеспечивает хорошую защиту от интерференции, в связи с тем, что перескок частоты осуществляется с частотой до 1600 перескоков в секунду. Это означает, что если микроволновая печь, находящаяся поблизости, делает невозможной передачу на одном из доступных каналов, перескок на другой канал мгновенно решает проблему и позволяет снизить интерференцию. Поскольку работа на частоте 2.4 ГГц не требует лицензии, в этом диапазоне уже действуют различные устройства, с которыми теперь предстоит делить спектр устройствам Bluetooth. Такие устройства, как микроволновые печи, брелки для открывания дверей гаража, ряд других электронных устройств - все используют ту же частоту.

Хоппинг по частоте имеет и еще одно назначение, он служит частью предусматриваемых в Bluetooth мер защиты. Трафик данных между устройствами Bluetooth кодируется, что в сочетании с FH, заметно повышает уровень защищенности связи. Чтобы быть уверенными в том, что устройства смогут "вступать в связь" только с авторизованными на то устройствами, предусматривается также встроенная процедура аутентификация. Этим будет пресекаться несанкционированный доступ к данным.

Процедура аутентификации обеспечивает уверенность в подлинности сообщения, а также в том, что транзакция осуществляемая с Bluetooth-устройства, не получит отказа (т.е. транзакция будет подтверждена и авторизована другой стороной). Защищенность Bluetooth масштабируется до трех уровней в зависимости от конкретного приложения

1. Используется: незащищенное приложение.

2. Защита на уровне служебного устройства (когда запрет доступа осуществляется в соответствии с уровнем "доверия", прописанным в микросхеме, к которой идет попытка доступа).

3. Защита на уровне линка, (где применяются 128-битные случайные номера, хранящиеся индивидуально в каждой паре устройств, осуществляющих Bluetooth сеанс связи).

При использовании интерфейса Bluetooth для связи с несколькими устройствами одновременно часто возникают нежелательные задержки. Их можно было бы избежать, если бы потоки данных были лучше организованы. Спецификация Bluetooth 2.0 предусматривает специальный механизм QoS (quality of service), который обеспечивает взаимодействие устройств с минимальным количеством задержек. Устройства, поддерживающие QoS, соединяются между собой с целью согласования своих потребностей в немедленной передаче данных и возможности безболезненно справиться с задержкой связи. Таким образом, без повышения реальной скорости передачи данных, удаётся устранить эффект затормаживания трафика, который так раздражает пользователей.

В Bluetooth 2.0 появился новый протокол, который предусматривает распределённый контроль доступа к среде передачи данных, что избавляет сеть от зависимости от единственного устройства. Как только главное устройство покидает сеть, его функции передаются другому устройству.

Кроме того, в Bluetooth 2.0 максимальный размер сети увеличен с 8 до 256 устройств. В версиях 1.х для увеличения сети предусматривался довольно неудобный механизм объединения простых Bluetooth-сетей ("piconet") в одну большую сеть ("scatternet"). При этом одно и то же устройство являлось главным в одной простой сети и подчинённым в другой. В версии 2.0 всё значительно проще - от одного до 255 подчинённых устройств соединяются с одним главным.

Спецификация Bluetooth версии 2.0 предусматривает полную совместимость со всеми предыдущими версиями. Устройство, поддерживающее новый стандарт, способно обмениваться данными с устройствами всех версий, даже если они объединены в одну сеть. При этом с новыми устройствами будет идти обмен данными на повышенной скорости 2,1 Мбит/с, а со старыми - на прежних 721 Кбит/с.

Литература

1. Андрианов В.И., Соколов А.В. Средства мобильной связи. СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 1998. Баскаков С.И.. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк. 1988.

2. Баскаков С.И.. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. шк. 1988.

3. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь.1986.

4. Долуханов М. П. Распространение радиоволн-М: Связь,1965.

5 Крук Б.И., Попонтопуло В.Н., Шувалов В.П. Телекоммуникационные системы и сети- М: Горячая линия-ТЕЛЕКОМ, 2003.

6 Ламекин В.Ф. Модемная связь. Ростов н/Д: Изд-во «Феникс», 1997.

7 Ратынский М.В. Основы сотовой связи. / Под ред. Зимина Д.Б. М.: Радио и связь, 2001

8.Петраков А. В., Лагутин В. С. Защита абонентского телетрафика М: Радио и Связь, 2001.

9.И. Шахнович Современные технологии беспроводной связи М ТЕХНОСФЕРА, 2004

10.Уайндер С. Справочник по технологиям и средствам связи- М: Мир, 2000.

11.Камнев В. В., Черкасов В. В., Чечин Г. В. Спутниковые сети связи – Учебное пособие – М.: «Альпина Паблишер», 2004.

12.Сайт www.mis.ru.

Учебное издание

Кушнаренко Геннадий Андреевич

Дата добавления: 2015-09-05