up
ru ua
menu


ASUS_Quiz1.gif

logo minifile

::>Коммуникации > 2007 > 12 > - -

Версия для печати
Переопубликовать обзор

16-12-2007


rss

Bluetooth – передовой стандарт для сетей индивидуального применения.

Беспроводные стандарты позволяют человеку, находясь практически в любом месте получить доступ к глобальным ресурсам знаний - его корпоративной сети, домашним ресурсам, просто персональному компьютеру или всепоглощающей сети интернет. Именно такие устройства приближают нас к концепции единого разума. При правильном их сочетании мы получаем доступ к любым знаниям и любым мировым библиотекам.

Линии связи изначально строились на проводных каналах, но это очень осложняет мобильность и универсальность их применения пользователем. С выявления радиоволн человек старается все более эффективно их покорить и использовать в своих целях. Первым на пути к сегодняшним стандартам беспроводной передачи информации был интерфейс IrDA с открытой оптической средой. Он получил сейчас распространение в виде двух стандартов, первый инфракрасный порт (CIR для удаленного управления) и второй высокоскоростной инфракрасный порт для передачи данных (SIR с поддержкой 115,2Кб/с). Но по ряду причин он менее универсален, чем пришедшая ему на смену более перспективная и надежная схема обмена информацией в радиодиапазоне.

Одним из первых стандартов беспроводной передачи данных, довольно перспективно развивающимся и сейчас, в сетях малого радиуса действия (персонализированных сетях передачи данных), является Bluetooth. «Голубой зуб» получил народное название «синезуб», «блютуз». Став детищем консорциума фирм-производителей мобильной электроники таких именитых компаний как Ericsson, IBM, Intel, Nokia и Toshiba, Infineon и National Semiconductor и получив широкую поддержку потребителя, данный стандарт обрел имя IEEE.802.15.1. Впоследствии была организована группа Bluetooth SIG (Special Interest Group), в которую вошло довольно много компаний, среди которых были Palm, Microsoft, Motorola, Handspring, Qualcomm и Lucent.

Являясь первым массовым стандартом для индивидуальных сетей, архитектура Bluetooth может осуществлять как подключение двух устройств, так и многих клиентов к одному главному устройству. При производстве каждое изделие Bluetooth получает уникальный 48-разрядный адрес, с помощью которого организовывается соединение, названное разработчиками как пикосеть.

В такой сети могут присутствовать до 255 клиентов и одна базовая станция пикосети с одновременной активностью семи конечных устройств. Есть возможность соединения таких пикосетей в группы когда контроллер одной из них становится клиентом другой пикосети. Занимаемый этим стандартом ISM-радиодиапазон (англ. Industry, Science and Medicine), используемый в различных бытовых приборах и беспроводных сетях находится в частотах 2,4–2,4835 ГГц. В большинстве стран, кроме Испании и Франции (частично занят военными нуждами), данный диапазон частот является не лицензированным. При работе пикосети весь этот диапазон делится на 79 каналов и после передачи каждого пакета происходит перенастройка на другой канал с частотой таких переходов до 1600 Гц – принцип расширения спектра посредством частотных скачков (FHSS), еще его называют псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ). Очередь смены каналов задается псевдослучайной последовательностью (ПСП), единой для пикосети. ПСП генерируется на основе адреса контроллера, поэтому для каждой пикосети последовательность переключения между каналами разная. Такая схема работы позволяет Bluetooth устройствам создавать лишь незначительные шумовые помехи, в моменты совпадения рабочей частоты с другими радиопередатчиками и при сбое передачи пакета повторная трансляция будет происходить уже на другом канале. Инициатором действий в пикосетях является исключительно контроллер. Возможность дуплексного обмена пакетами основана на временном разделении, а значит в один момент перестройки частот длительностью 625 мкс (тайм-слота) передача происходит только от одного устройства сети или от ее контроллера, затем следующее устройство и т.д. Одно сообщение может занимать несколько тайм-слотов и передавать может только тот клиент, которому разрешил это в предыдущем тайм-слоте контроллер. Есть возможность работы в синхронном и асинхронном режимах. Синхронный режим достигается при радиальном соединении контроллера с конечным устройством без контроля передачи. Такой режим позволяет организовывать до трех каналов передачи голосовой информации во всех направлениях по 64 Кбит/с. Асинхронный отличается высокой надежностью передачи c квотированием пакетов данных и повторе сбойного пакета. Такой подход позволяет достичь скорости в 723,2 / 57,6 Кбит/с в прямом/обратном каналах в асимметричном режиме и до 433,9 Кбит/с в каждом направлении при симметричном обмене. Все вышесказанное описывает работу и скоростные режимы стандарта базовой спецификации Bluetooth 1.1, принятой в феврале 2001 года.

Но вышедшая 5 ноября 2003 года новая версия спецификации Bluetooth 1.2 содержит ряд изменений:

  • повышает скорость соединения;
  • обладает адаптивной схемой переключения каналов, можно задавать меньше, чем 79, но не менее 20 каналов, между которыми происходит переключение при FHSS);
  • расширяет возможности синхронных соединений (появился режим расширения синхронных соединений eSCO, в котором за выделенным окном для синхронного соединения следует дополнительное окно для повторной передачи);
  • усовершенствованы алгоритмы обнаружения ошибок, контроля потоков и улучшены схемы синхронизации.

По прошествии года появилась версия Bluetooth 2.0 + EDR состоящая из обновленной спецификации 2.0 (не содержащей принципиальных отличий от 1.2) и расширенного набора скоростей передачи данных EDR (Enhanced Data Rate). Присутствие возможности работы в режиме EDR позволяет транслировать пакеты как на базовой скорости в 1 Мбит/с, так и осуществлять обмен данными на скоростях 2 и 3 Мбит/с. Такой прирост в скорости получен за счет изменения методов модуляции. Был осуществлен переход от базовой версии с фильтром Гаусса (GFSK) на режим EDR с применением дифференциальной фазовой модуляции.

  • Фильтр Гаусса (GFSK) - на один модуляционный символ приходится один бит и скорость модуляции при этом равна скорости потока данных и составляет 1 Мбит/с.


Формат стандартного пакета при скорости обмена 1 Мбит/с.

  • Дифференциальная фазовая модуляция - 4- и 8-позиционные p/4-DQPSK и 8-DPSK, один модуляционный символ представляет соответственно два и три бита и изменение фазы происходит относительно предыдущего символа.


Формат пакета в режиме EDR при скорости обмена 2 и 3 Мбит/с.

Такой переход на EDR с возможностью работы в асинхронном режиме и в расширенном синхронном (eSCO) позволил повысить передачу данных до 2 и 3 Мбит/с при той же скорости модуляции.

На сегодняшний день самой последней спецификацией является Bluetooth 2.1 EDR, которая хотя и не несет таких глобальных перемен как 2.0 + EDR по отношению к 1.2, но довольно сильно улучшает характеристики обладающих ею устройств. Во-первых, такие устройства в пять раз дольше могут проработать от одного аккумулятора благодаря использованию новой функции Sniff Subrating. Во-вторых, Bluetooth SIG внедрила поддержку технологии Near Field Communication, которая позволяет существенно упростить и ускорить процесс установления связи между Bluetooth-устройствами. В-третьих, был проведен комплекс изменений, которые решили многие проблемы безопасности и внедрена система защиты «Man in the Middle», предотвращающая перехват сигнала между двумя устройствами третьим лицом. Отмечается, что в версии 2.1 даже 6-значная цифровая комбинация оказывается эффективнее 16-значного цифробуквенного PIN-кода. Однако, нельзя утверждать, что все нововведения не привнесли появление новых дыр в безопасность спецификации 2.1.

Классы Bluetooth. На критерии выбора Bluetooth устройств может сильно повлиять дальность их работы и потребляемая мощность. Прямая зависимость этих показателей приведена в таблице.

Класс

Максимальная мощность, мВт

Максимальная мощность, дБм

Радиус действия (приблизительно), м

Класс 1

100

20

100


Социальные комментарии Cackle
Поиск по сайту
Почтовая рассылка
top10

vote

Голосование