Bluetooth All

Що таке Bluetooth і як він працює?

Bluetooth або блютуc (перекладається як синій зуб) - технологія бездротової передачі даних. Bluetooth забезпечує обмін інформацією між такими пристроями як персональні комп'ютери (настільні, кишенькові, ноутбуки), мобільні телефони, принтери, цифрові фотоапарати, мишки, клавіатури, джойстики, навушники, гарнітури на надійній, недорогій, повсюдно доступній радіочастоті для ближнього зв'язку.

Bluetooth дозволяє цим пристроям спілкуватися, на відстані від 1 до 100 метрів один від одного (дальність сильно залежить від перешкод), навіть у різних приміщеннях.

Походження назви Bluetooth

Слово Bluetooth - переклад на англійську мову датського слова «Blåtand» («Синьозубий»). Це прізвисько носив король Гаральд I, що правив в X столітті Данією і частиною Норвегії і об'єднав ворогуючі датські племена в єдине королівство. Мається на увазі, що Bluetooth робить те ж саме з протоколами зв'язку, об'єднуючи їх в один універсальний стандарт.

З чого почався Bluetooth?

Перша концепція технології Bluetooth з'явилася в невеликому містечку Швеції Лунді, в 1994 році, де компанія Ericsson вирішила спорудити там новий камінь (своєрідний ритуал) в пам'ять про велику людину. Напис на цьому пам'ятнику говорить (в оригіналі - давньоскандинавською мовою): «Компанія Ericsson Mobile Communications АВ встановила цей камінь на честь Гаральда блютус, який дав своє ім'я для нової бездротової технології для мобільних комунікацій».

Далі, на початку 1998 року, п'ять великих компаній - Ericsson, Nokia, IBM, Intel і Toshiba - об'єдналися, щоб почати роботу над створенням нової технології бездротового зв'язку Bluetooth. 20 травня цього ж року для подальшого просування нової технології на телекомунікаційному ринку була сформована спеціальна робоча група (Special Interest Group - SIG). Будь-яка компанія, яка планує розробляти пристрої Bluetooth, може безкоштовно увійти в цю групу. В даний час в SIG входить більше трьох тисяч компаній, серед яких є і старі представники, що дали початок розвитку даного стандарту, і нові - наприклад, такі гіганти, як Lucent, Microsoft, Motorola та ін.

Основні положення технології Bluetooth

Bluetooth - це, як вже було сказано вище, сучасна технологія бездротової передачі даних, яка дозволяє поєднати один з одним практично будь-які пристрої. З'єднати можна все, що з'єднується, тобто має вбудований мікрочіп Bluetooth. Технологія стандартизована, отже, проблеми несумісності пристроїв від конкуруючих фірм бути не повинно.

Bluetooth - це маленький чіп (рис. 1), що представляє собою високочастотний (2.4 - 2.48 ГГц) приймач.

Споживання енергії (потужність передавача) не повинно перевищувати 10 мВт. Спочатку технологія передбачала можливість зв'язку на відстані не більше 10 метрів. Сьогодні деякі фірми пропонують мікросхеми Bluetooth, здатні підтримувати зв'язок на відстані до 100 метрів. Як радіотехнологія, Bluetooth здатний "обходити" перешкоди, тому прилади що з'єднуються, можуть знаходитися поза зоною прямої видимості. З'єднання відбувається автоматично, як тільки Bluetooth-пристрої виявляються в межах досяжності, причому не тільки за принципом точка - точка (два пристрої), але і за принципом точка - багато точок (один пристрій працює з декількома іншими).

Чіп Bluetooth реалізований з урахуванням усіх сучасних тенденцій. Розмір чіпа менше одного квадратного сантиметра. Застосовувана частота дозволяє обмежити споживану потужність 1мВт. Подібні характеристики дозволяють інтегрувати чіпи Bluetooth в таких пристроях, як мобільні телефони і кишенькові комп'ютери.

Області застосування Bluetooth

Bluetooth має три основних області застосування: • Точки доступу для обміну даними та голосовими повідомленнями. Bluetooth забезпечує передачу в реальному часі даних і мови, організовуючи зручну бездротовий зв'язок портативних і стаціонарних апаратів зв'язку (міст Internet, зв'язок телефонної трубки зі стаціонарним апаратом, доступ до даних через ноутбук, КПК або мобільний телефон). • У випадку пошкодження кабелю. Може забезпечувати бездротовий зв'язок між ПК і периферійними пристроями (клавіатура, миша, принтер і т.д.), між мобільним телефоном і навушниками (мікрофоном), між мобільним телефоном і КПК і т.п. • Організація Ad-Hoc мереж. Пристрій, оснащений чіпом Bluetooth, може встановлювати зв'язок з іншими пристроями, що знаходяться в межах області охоплення.

Топологія мереж Bluetooth

Всі пристрої мережі діляться на провідні (master) і підлеглі (slave). Обмін інформацією може здійснюватися тільки між ведучим і підлеглим пристроями, при цьому кожен пристрій може бути і провідним і підлеглим. Основним елементом організації мереж Bluetooth є пікомережа, що складається з одного ведучого пристрою і 1-7 активних підлеглих пристроїв. Крім того, в одну пікомережа може входити необмежена кількість пристроїв, що знаходяться в неактивному режимі. Підпорядковане пристрій може повідомлятися лише з провідним, причому тільки тоді, коли це дозволяє

ведучий пристрій. У кожен момент часу Ваша інформація може йти тільки між двома пристроями в одному напрямку. Будь-який пристрій однієї пікомережі може також входити в іншу пікомережа як як підлеглого, так і ведучого. Дана схема з перекриттям пікомереж називається розсіяною мережею. На рис. 1 зліва наведено приклад пікомереж, а праворуч - розсіяною мережі, що складається з трьох перекриваються пікомереж. На цьому малюнку буквою M (Master) позначені провідні пристрої, буквою S (Slave) - підлеглі, а M / S означає, що пристрій є провідним в одній пікомережі і підлеглим - в інший.

Мал. 1. Топологія мереж Bluetooth

Стек протоколів Bluetooth

Протокольна архітектура Bluetooth визначається протоколами чотирьох типів: внутрішні протоколи, протоколи контролю телефонії, протокол кабельної заміни і адаптовані протоколи. На рис. 2 зображений стек протоколів Bluetooth. внутрішні протоколи утворюють так зване ядро системи Bluetooth і формують п'ятирівневий стек, що складається з наступних елементів: • Протокол радіопередачі (частина фізичного рівня). Описує деталі радіоінтерфейсу (використовувані частоти, тип модуляції, потужність передачі). • Протокол передачі в базовій смузі частот (PHY- і MAC-рівні). Описує деякі функції фізичного рівня і функції управління доступом до середовища (встановлення з'єднання, розподіл часових інтервалів, адресація, перевірка і виправлення помилок, кодування / декодування аудиопотока, аутентифікація і шифрування, різні стану пристрою Bluetooth і режими передачі даних, реалізація схеми ARQ). • Протокол адміністратора каналу зв'язку (LMP - Link Manager Protocol). Відповідає за встановлення логічного каналу зв'язку між пристроями Bluetooth і його поточне адміністрування (аутентифікація, шифрування), узгодження розмірів пакетів, параметрів якості передачі, управління випромінюваної потужністю. • Протокол управління логічним каналом і адаптації (L2CAP - Logical Link Control and Adaptation Protocol). Адаптує протоколи вищих рівнів до рівня передачі в базовій смузі частот (MAC-рівня). Погоджує і забезпечує задану якість обслуговування на рівні логічних каналів і реалізує розширену схему повторної передачі ARQ.

• Протокол виявлення служби (SDP - Service Discovery Protocol). Служить для запиту додатком інформації про служби, що надаються пристроєм Bluetooth або через нього, і їх характеристиках. Протокол заміщення кабелю - віртуальний послідовний порт (RS-232). Протокол управління телефонією (TCS BIN - Telephony Control Specification - Binary). Визначає передачу сигналів управління викликами для встановлення сеансів передачі мови і даних, коли Bluetooth використовується радіотелефоном або базовою станцією. адаптовані протоколи визначаються специфікаціями, що випускаються іншими організаціями зі стандартизації, і вводяться в загальну архітектуру Bluetooth.