■Τμήμα Βιομηχανικής Πληροφορικής «
ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
Q Bluetooth
Σπουδαστές:
Κυλίδης Χαράλαμπος Α.Μ. 399 Νικολούδης Πέτρος Α.Μ. 272
Υπεύθυνος καθηγητής:
Αλεβίζος Θεόδωρος Επιβλέπων καθηγητής:
Βραδέλης Ιωάννης
ΚΑΒΑΛΑ 2005
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Τι είναι το Bluetooth 7
Ανοιχτή Προδιαγραφή... 7
Short - Range Wireless... 7
Φωνή και οτοιχεία... 7
Οπουδήποτε στον κόσμο... 8
Η ειδική ομάδα ενδιαιρέροντος Bluetooth... 9
Τεχνολογία και προέλευση SIG...9
Πρόοδος SIG... ^0
Το όνομα Bluetooth και η ιστορία... 12
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Βασικά της τεχνολογίας 13 Βασικά χαρακτηριστικά Bluetooth...14
Ενσύρματες και ασύρματες επϋίοινωνίες... 14
Ασύρματες επικοινωνίες ραδιοσυχνότητας... 14
Επυτοινωνίες RF στο φάσμα συχνότητας των 2,4GHz...16
Υπέρυθρη ασύρματη επικοινωνία...18
Η λύση επυ^οινωντών Bluetooth... 18
Ρόλοι αφέντη και σκλάβου (master / slave)... 18
Τρόποι ζωνών βάσης και ενέργεια - συντήρηση των χαρακτηριστικών γνωρισμάτων...19
Τοπολογία επυιοινωνιών... 22
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: Πρότυπα χρήσης Bluetooth 23 Ο ασύρματος υπολογισμός... 24
Τα θεμελιώδη ακουστικά και μικρόφωνο κεφαλής...24
Το «τρία σε ένα» τηλέφωνο... 26
Η διαλογική διάσκεψη... 27
Η γέφυρα διαδικτύου... 28
Δικτύωση dial-up... 28
Αμεση πρόσβαση στο δίκτυο... 28
Το laptop ομιλίας...29
Ο ασύρματος συγχρονιστής... 30
Η στιγμιαία κάρτα... 31
Ειδυα) δικτύωση... 32
Κρυμμένος υπολογισμός... 33
Αλλα σενάρια χρήσης... 34
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Εισαγωγή στην πρσδιαγραφή Βίαβίοσϋι 35
Πρόθεση της προδιαγραφής...37
Σκοπός...37
Η δομή της προδιαγραφής...39
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: Η λίστα πρωτοκόλλου Bluetooth 39 Τα τμήματα λιστών πρωτοκόλλου...39
Ομάδα πρωτοκόλλου μεταφορών... 40
Ομάδα πρωτοκόλλου υλικό - λογισμικού... 40
Ομάδα ειραρμογής... 41
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: Τα χαμηλότερα πρωτόκολλα της ομάδας μεταφορών 41 Το ραδιοκύμα Bluetooth...42
Το piconet... 43
Ο αρχικός ρόλος ενός κυρίου για ένα piconet είναι να καθορίσει...44
Τύποι ζωνών PDU... 45
Ασύχρονα χωρίς σύνδεση πακέτα (ACL)... 47
Διαχείριση ασφάλειας...48
Επικύρωση συσκευών...48
Κρυπτογράφηιτη συνδέσεων...49
Αιαχείριεπ] ισχύος και ρύθμιση ισχύος... 50
Τρόπος Sniff... 51
Τρόπος hold... 51
Τρόπος park... 52
Εύρος ζώνης - συνειδητές επικοινωνίες... 53
Συνδέσεις SCO... 53
Ποιότητα της υπηρεσίας (QoS) για τις συνδέσεις ACL... 54
Τα ανώτερα πρωτόκολλα της ομάδας μεταφορών...55
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7: Τα πρωτόκολλα υλικό - λογισμικού RFCOMM και SDP 56 Χρήση πρωτοκόλλων RFCOMM... 57
Χρήση SDP... 58
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8: IrDA πρωτόκολλα υλικό - λογισμικού διαλειτουργικότητας 60 Τα πρωτόκολλα διαλειτουργικότητας IrDA...62
IrDA ανάπτυξη πρωτοκόλλου διαλειτουργικότητας...63
Το πρωτόκολλο ΟΒΕΧ... 63
RFCOMM πολυπλεξία...64
SDP υποστήριξη... 65
IrMC συχρονισμός... 66
IrDA χρήση διαλειτουργικότητας...67
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9: Ηχητικός και τηλεφωνικός έλεγχος 68
Λειτουργία ελέγχου ήχου και τηλεφώνου... 69
Το πρωτόκολλο TCS... 70
Ακουστική ανάπτυξη Bluetooth...71
Χρήση ελέγχου ήχου και τηλεφωνίας...71
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10: Τα σχεδιαγράμματα Bluetooth 72 Σχεδιάγραμμα έκδοσης 1.x... 72
Γενικά σχεδιαγράμματα... 74
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11: Τα γενικά σχεδιαγράμματα 75 Σχέσεις...75
Γενικό σχεδιάγραμμα πρόσβασης... 76
Ανάπτυξη GAP... 77
Το GAP...78
Τρόποι συνδετυ^ότητας... 78
Τρόποι ανακάλυψης... 79
Τρόποι σύνδεσης... 80
Τρόποι ένωσης... 80
Τρόποι ασφάλειας... 80
Το σχεδιάγραμμα εφαρμογής ανακαλύψεων υπηρεσιών...81
Ανάπτυξη SDAP... 81
Το SDAP... 82
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 12: Τα ογεδιαγράιιματα τηλεφωνίας 83 Σχέσεις... 84
Το σχεδιάγραμμα ασύρματης τεχνολογίας... 85
Σχεδιάγραμμα ενδοσυνενοήσεων... 86
Χρήση IntP... 87
Το σχεδιάγραμμα κασκών (σετ κεφαλής) HSP...87
HSP που ε^ ά ζον τα ι...88
Χρήση HSP... 88
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 13: Τα σχεδιαγράμματα ανταλλαγής παρουσιάσεων συνέχειας και αντικειμένου 89 Εξέταση SSP... 89
Χρήση SSP... 90
Το γενικό σχεδιάγραμμα ανταλλαγής αντικειμένου...90
Εξέταση GOEP...91
Χρήση GOEP...91
To σχεδιάγραμμα ώθησης αντικειμένου... 92
Εξέταση ΟΡΡ...92
Χρήση του ΟΡΡ(1)... 93
Το σχεδιάγραμμα μεταφοράς αρχείων... 94
Εξέταση FP...94
Χρήση του ΟΡΡ(2)... 95
Το σχεδιάγραμμα συγχρσνισμού...96
Ανάπτυξη SP... 96
Εξέταση SP...97
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 14: Το σχεδιαγράμμστο δικτύιοσης 99 Σχέσεις...100
Σχεδιάγραμμα δικτύωσης διεπιλογών (dial - up)...101
Ανάπτυξη DUNP... 102
Χρήση DUNP...103
Το σχεδιάγραμμα πρόσβασης του τοπικού ΕΑΝ...104
Ανάπτυξη ΕΑΡ...104
Χρήση ΕΑΡ...106
Σύγκριση DUNP και ΕΑΡ... 107
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 15: Τύποι δικτύων 109 Άλλες ασύρματες τεχνολογίες Σύγκριση IrDA και ασύρματης επικοινωνίας Bluetooth...I l l Σύγκριση HomeRF και ασύρματης επικοινωνίας Bluetooth... 112
Περίληψη τεχνολογία WPAN... 114
Ασύρματα EANs...115
IEEE 802.15 και ασύρματη επ^οινωνία Bluetooth... 115
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 16: Πιστοποιητικό Bluetooth 120 Τι είναι πιστοποιητυιό;... 120
Γιατί πιστοποιητικό;... 121
Εκτιμήσεις διαλειτουργικότητας...122
Το σώμα πιστοποιητικών Bluetooth (BQB)... 123
Η εξεταστική δυνατότητα πιστοποιητικών Bluetooth (BQTF)... 123
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 17: Πέρα από την 1.x της προδιαγραφής Ανασυγκρότηση SIG... 124
Εγχώρια δυττόωση...125
Συνεργάσιμα δίκτυα... ^26
Προϊόντα Bluetooth... 126
Κληρονομιά προϊόντων... 127
Υπολογισμός και Κινητά Τηλέφωνα... 128
Άλλα προϊόντα... 128
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 18: Επιθέσεις σε δίκτυα ΒΙπβΙσσΛ 129 Η επίθεση SNARF... 129
Η έμμεση επίθεση (Backdoor Attack)... 130
Προστάσια από επιθέσεις...130
Ποιες συσκευές είναι τρωτές...131
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19: Η αγσρά Bluetaath 131 Ευκαιρίες... 132 ΚΕΦΑΑΑΙΟ 20: Bluetaath σε ακτίνα χιλιομέτρσυ! 133
ΕΠΙΛΟΓΟΣ 153
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ I 154
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 160
4ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Τι είναι το Bluetooth
ο όρος Bluetooth αναφέρεται σε μια ανοικτή προδιαγραφή για μια τεχνολογία που επιτρέπει τις περιορισμένου φάσματος ασύρματες μεταδόσεις φωνής και στοιχείων οπουδήποτε στον κόσμο. Αυτή η απλή περιγραφή της τεχνολογίας Bluetooth περιλαμβάνει διάφορα σημεία που είναι βασικά στην κατανόησή του.
Ανοικτή προδιαγραφή
Η ειδική ομάδα ενδιαφέροντος Special Interest Group (SIG) Bluetooth έχει παραγάγει μια προδιαγραφή για την ασύρματη επυ<;οινωνία Bluetooth που είναι δημόσια διαθέσιμη και με ελεύθερα δικαιώματα. Για να ενθαρρύνει τη διάδοση της τεχνολογίας, μια αληθινά ανοικτή προδιαγραφή είναι ένας θεμελιώδης στόχος των SIG από το σχηματισμό της.
Short-range wireless
Υπάρχουν πολλές περιπτώσεις περιορισμένου φάσματος ψηφιακής επικοινωνίας μεταξύ των συσκευών υπολογισμού και επικοινωνιών. Σήμερα ένα μεγάλο μέρος εκείνης της επικοινωνίας πραγματοποιείται πέρα από τα καλώδια. Αυτά τα καλώδια συνδέουν ένα πλήθος συσκευών χρησιμοποιώντας μια ευρεία ποικιλία των συνδετήρων (connectors) με πολλούς συνδυασμούς μορφών, μεγεθών και αριθμού καρφιτσών (pins) αυτός ο μεγάλος αριθμός καλωδίων μπορεί να γίνει αρκετά φορτικός στους χρήστες. Με την τεχνολογία Bluetooth, αυτές οι συσκευές μπορούν να επικοινωνήσουν χωρίς καλώδια πέρα από μια ενιαία εναέρια - διεπαφή, χρησιμοποιώντας τα ραδιοκύματα για να μεταδώσουν και να λάβουν τα στοιχεία. Η ασύρματη τεχνολογία Bluetooth σχεδιάζεται συγκεκριμένα για τις περιορισμένου φάσματος (ονομαστικά 10 μέτρα) επικοινωνίες. Ένα αποτέλεσμα αυτού του σχεδίου είναι η πολύ μικρή κατανάλωση ισχύος, που καθιστά την τεχνολογία καλά ταιριασμένη για τη χρήση με τις μικρές, φορητές προσωπικές συσκευές που χαρακτηριστικά τροφοδοτούνται από τις μπαταρίες.
Φωνή και στοιγεία
Οι παραδοσιακές γραμμές μεταξύ του υπολογισμού και των περιβαλλοντικών επικοινωνιών γίνονται συνεχώς λιγότερο ευδιάκριτες. Η φωνή τώρα συνήθως διαβιβάζεται και αποθηκεύεται σε ψηφιακές μορφές. Οι συσκευές φωνής όπως τα κινητά τηλέφωνα χρησιμοποιούνται επίσης για τις εφαρμσγές στοιχείων όπως η πρόσβαση πληροφσριών ή το ξεφόλλισμα. Μέσω της αναγνώρισης φωνής, οι υπολογιστές μπορούν να ελεγχθούν από τη φωνή.
και μέσω της σύνθεσης φωνής, σι υπολογιστές μπορούν να παραγάγουν την ακουστική παραγωγή εκτός από την οπτική παραγωγή. Μερικές ασύρματες τεχνολογίες επικοινωνιών έχουν ως σκοπό να φέρουν μόνο τη φωνή, ενώ άλλοι χειρίζονται μόνο την κυκλοφορία στοιχείων. Η ασύρματη επικοινωνία Bluetooth λαμβάνει μέτρα κατ γτα τη φωνή κατ γτα τα στοιχεία, και έτσι είναι μια ιδανική τεχνολογία για την ενοποίηση αυτών των κόσμων με τη διευκόλυνση σε όλων των ειδών των συσκευών για επυ<.οινωνία με χρήση καθενός ή και των δύο τύπων περιεχομένου.
Οπουδήποτε στον κόσμο
Η βιομηχανία τηλεπικοινωνιών είναι ιδιαίτερα ρυθμισμένη σε πολλά μέρη του κόσμου. Τα τηλεφωνικά συστήματα, παραδείγματος χάρτν, πρέπει να συμμορφωθούν με πολλούς κυβερνητικούς περιορισμούς, και τα πρότυπα τηλεφωνίας ποικίλλουν από χώρα σε χώρα. Πολλές μορφές ασύρματων επικοινωνιών είναι επίσης ρυθμισμένες. Η χρήση φάσματος ραδιοσυχνότητας απαιτεί συχνά μια άδεια με τις ακριβείς υποχρεώσεις ισχύος μετάδοσης.
Ωστόσο, μερικές μερίδες του διαθέσιμου φάσματος ραδιοσυχνότητας μπορεί να χρησιμοποιηθούν χωρίς άδεια, και οι ασύρματες επικοινωνίες Bluetooth λειτουργούν μέσα σε ένα επιλεγμένο φάσμα συχνότητας που είναι δωρεάν σε όλο τον κόσμο (με ορισμένους περιορισμούς). Κατά συνέπεια οι συσκευές που χρησιμοποιούν την ασύρματη επικοινωνία Bluetooth μπορούν να χρησιμοποιούνται χωρίς τροποπουίσεις και ανεξάρτητα από το που βρίσκεται ο χρήστης. Η περιορισμένου φάσματος ασύρματη τεχνολογία Bluetooth είναι ιδανικά ταιριασμένη για την αντικατάσταση των πολλών καλωδίων που συνδέονται με τις κυρίαρχες σημερινές συσκευές. Η προδιαγραφή Bluetooth ([
BTSIG99 ], εφεξής καλούμενο ως προδιαγραφή) ρητά καθορίζει μέσα για να αντικατασιαθούν τα τμηματυιά καλώδια με τις ασύρματες μεταφορές, όπως αυτά χρησιμοποιούνται από τα μόντεμ, τις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και τους προσωπικούς ψηφιακούς βοηθούς. Η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποσ|θεί για να αντυ^αταστήσει άλλα καλώδια, όπως εκείνα που συνδέθηκαν με τις περιφερειακές μονάδες υπολογιστών (συμπεριλαμβανομένων των εκτυπωτών, των σαρωτών, των πληκτρολογίων, των ποντικιών και άλλων). Επιπλέον, η ασύρματη συνδετικότητα μεταξύ ενός μεγάλου αριθμού σταθερών και κινητών συσκευών μπορεί να επιτρέψει πολλά άλλα νέα και συναρπαστικά σενάρια χρήσης πέρα από την απλή αντυιατάσταση καλωδίων.
Εάν η ασύρματη τεχνολογία Bluetooth πετύχει στην αγορά, στην έκταση που προβλέπεται από πολλούς αναλυτές, θα έχει τη δυνατότητα να αλλάξει τις ζωές των ανθρώπων και τον τρόπο που οι άνθρωποι σκέφτονται και αλληλεπιδροόν με τις συσκευές υπολογισμού και επικοινωνίας. Η κατανόηση αυτής της νέας τεχνολογίας μπορεί να οχρελήσει όχι μόνο τους επαγγελματίες βιομηχανίας, αλλά και τους καταναλωτές που μπορούν να χρησιμοποιήσουν και να λάβουν τα οφέλη της.
Η ειδική ομάδα ενδιαφέροντος Bluetooth
Όπως προηγουμένως περί γράφεται, η ασύρματη επικοινωνία Bluetooth είναι ενοωματωμένη ως τεχνολογική προδιαγραφή. Αοτή η προδιαγραφή είναι ένα αποτέλεσμα της συνεργασίας πολλών επιχειρήσεων μέσα σε μια οργάνωση αποκαλσύμενη «Ειδική Ομάδα Ενδιαφέροντος Bluetooth», ή SIG. Δεν υπήρχε κάποια επιχείρηση Βίποίοσίά. Μέχρι το 2001 δεν υπήρχε κάποια εταιρεία Bluetooth, η οποία να υφίοταται νομικά. Αρχικά, η SIG διοικούνταν από τις νομικές συμφωνίες μεταξύ των συμβαλλόμενων μερών μελών αλλά δεν ήταν το ίδιο όπως μια επιχειρησιακή οντότητα. Τον Φεβρουάριο του 2001, η SIG ενσωματώθηκε και είναι τώρα επίσημα γνωστή ως ειδική ομάδα ενδιαφέροντος Bluetooth, Inc. Η SIG δεν πρέπει να αναλυθεί ως επίσημο σώμα προτύπων. Είναι μια οργάνωση που αναλαμβάνει να καθορίσει και να προωθήσει την τεχνολογία. Στην πραγματοποίηση αυτού του έργου, η SIG εξαρτάται από τις συνεισφορές και τη συμμετοχή των επιχειρήσεων, μελών του. Σαφώς ένας σημαντυιός στόχος των SIG ήταν να αναπτυχθεί η προδιαγραφή, αλλά άλλες δραστηριότητες SIG περιλαμβάνουν την κοινή εργασία με άλλες κοινοπραξίες και πρότυπα και τους ρυθμιστικούς οργανισμούς, τα εκπαιδευτικά και προωθητικά γεγονότα όπως διασκέψεις ανάπτυξης και τον προσδιορισμό μιας διαδικασίας δοκιμής και πιστοποίησης.
Τεγνολονία και προέλευση SIG
Η ασύρματη τεχνολογία Bluetooth πρωτοχρησιμοποιήθηκε από τους μηχανικούς στο σουηδικό κατασκευαοτή τηλεπικοινωνιών Telefonaktiebolaget LM Ericsson, που αντιλήφθηκαν τη δυνατότητα περιορισμένου φάσματος ασύρματων επικοινωνιών. Το 1994 Ericsson είχε αρχίσει ένα πρόγραμμα για να μελετηθεί η δυνατότητα πραγματοπσίησης μιας χαμηλής ισχύος, χαμηλού κόστους ράδιο-διεπαφής για να αποβάλει τα καλώδια μεταξύ των κινητών τηλεφώνων και των εξαρτημάτων τους. Στις σημερινές βιομηχανίες υπολογισμού και επικοινωνιών, οι ιδιοκτήτες νέων τεχνολογιών, πετυχαίνουν σπάνια. Οι πελάτες πρστιμούν σαφώς να αγοράσουν και να επεκτείνουν τις τεχνολογίες βασισμένες στα πρότυπα βιομηχανίας. Με τη δημιουργία ενός πεδίου δραστηριότητας ίσων ευκαιριών, τα πρότυπα δίνουν στους πελάτες μεγαλύτερη ελευθερία να επιλέξουν μεταξύ των ανταγωνιστικών πλατφορμών και λύσεων, για να προστατεύσουν τις επενδύσεις τους. Σε αυτό το περιβάλλον βιομηχανίας, οι ειρευρέτες της Ericsson κατάλαβαν ότι η τεχνολογία ήταν πιθανότερο να γίνει αποδεκτή ευρέως, και θα μπορούσαν έτσι να είναι ισχυρότεροι, εάν είχε υιοθετηθεί από μια ομάδα βιομηχανίας που θα μπορούσε να παραγάγει μια ανου<.τή, κοινή προδιαγραφή. Στις αρχές του 1998, οι κύριες επιχειρήσεις στις βιομηχανίες υπολογισμού και τηλεπικοινωνιών διαμόρφωσαν το Bluetooth SIG για να εστιάσουν να αναπτύξουν ακριβώς μια τέτοια ανοικτή προδιαγραφή. Οι ιδρυτικές επιχειρήσεις των SIG είναι η Ericsson, η εταιρία της Intel, οι διεθνείς
μηχανές γραφείου (IBM), η εταιρία της Nokia και η εταιρία Toshiba. Αυτές οι εταιρίες διαμόρφωσαν την αρχική βασική ομάδα (γνωστή ως επιχειρήσας υποστηρικτών) της SIG. Η SIG αναγγέλθηκε δημόσια το Μάιο του 1998 με έναν χάρτη για να παραγάγουν μια ανοικτή προδιαγραφή για το υλικό και το λογισμικό που θα προωθούσαν για όλα τα είδη συσκευών. Αν και τα ανοικτά πρότυπα μπορούν να είναι αρκετά συμφέροντα, ένα πιθανό μειονέκτημα των οργανισμών πρστόπων, των κσινοπραξιών, των ειδικών ομάδων ενδιαφέροντος και των παρόμοιων οργανώσεων είναι ότι τείνουν να γίνουν ανεπαρκείς σε σύγκριση με τις προσπάθειες μιας ενταίας-επιχείρησης.
Μέσα σε μια ενιαία επιχείρηση υπάρχει συχνά ένας πρωταρχπ<:ός στόχσς για τη νέα τεχνολογία. Σε μια προσπάθεια πολυ-επιχείρησης, κάθε συμμετέχων μπορεί να έχει διαφορετικά, ίσως ακόμη και ανταγωνιστικό στόχο. Ακόμη και με τους σύγχρονους τρόπους ανταλλαγής πληροφοριών, όπως το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, οι αλληλεπιδράσεις ομάδας είναι ακόμα πιθανό να είναι πιο αποδοτικές μέσα σε μια ενιαία οργάνωση σε όλη την ομάδα που αποτελείται από πολλές οργανώσεις (ειδικά όταν εκείνες οι οργανώσεις είναι γεωγραφικά διαφορετικές, όπως συμβαίνει για τα μέλη των SIG - τηλεφωνικών κλήσεων, παραδείγματος χάριν, πρέπει να λάβουν υπόψη το γεγονός ότι οι σχετικοί άνθρωποι κατοικούν σε ζώνες με ίδια τοπική ώρα, με ελάχιστη ή καμία επικάλυψη των τυπικών ωρών εργασίας [ ή ακάμα και ξυπνήματος ]). Για να υπερνικήσουν μερικά από αυτά τα πιθανά μειονεκτήματα, τα SIG σκόπιμα δημιουργήθηκαν με έναν μικρό αριθμό επιχειρήσεων στη γρήγορη ανάπτυξη της προδιαγραφής που ήταν πρόθυμες να χρησιμοποιήσουν τους απαραίτητους πόρους για να το ολοκληρώσουν.
Πρόοδος SIG
Δεδομένου ότι η προδιαγραφή εξελίχθηκε και η ουνειδητοποίηση της τεχνολογίας και των SIG αυξήθηκε, πολλές άλλες επιχειρήσεις συμμετείχαν στη SIG. Οι συμμετέχοντες έχουν δικαίωμα σε προνομιακή άδεια για να παραγάγουν τα προϊόντα ασύρματης επικοινωνίας Bluetooth που σχετίζονται με την προδιαγραφή. Σήμερα υπάρχουν περισσότερα από 2.400 μέλη των SIG, αντιπροσωπεύοντας τον ακαδημαϊκό κόσμο και τις βιομηχανίες όπως τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, αυτοκίνητα, τηλεπικοινωνίες και πολλούς άλλους. Ο αρχικός στόχος των SIG ήταν να αναπτυχθεί, όσο το δυνατόν γρηγορότερα, μια ανοικτή προδιαγραφή που ήταν αρκετά πλήρης για να επιτρέψει τις εφαρμογές. Οργανώνοντας προσεκτικά τη SIG και χρησιμοποιώντας τις συχνές προσωπικές συνεδριάσεις που συμπληρώθηκαν από ακόμη και τις συχνότερες κλήσεις διασκέψεων και τις ανταλλαγές ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, τα SIG παρήγαγαν μια λεπτομερή προδιαγραφή (μαζί, τον τόμο 1 προδιαγραφής πυρήνων και τον τόμο 2 σχεδιαγράμματα πάνω από 1.500 σελίδες) περίπου στο ενάμιση χρόνο (η έκδοση 1.0 της προδιαγραφής, συμπεριλαμβανομένων των σχεδιαγραμμάτων, δημοσιεόθηκε τον Ιούλιο του 1999). Αρχικά, η SIG οργανώθηκε σε διάφορες ομάδες εργασίας, κάθε ένας με μια εστίαση σε ένα συγκεκριμένο μέρος της
τεχνολογίας ή σε κάποια ενισχυτική υπηρεσία. Αυτές οι ομάδες εργασίας περιλάμβαναν:
- ομάδα εργασίας εναέριων διασυνδέσεων, η οποία εστίασε στα στρώματα βασικής μπάντας (base band) και βασικών ζωνών - ομάδα εργασίας λογισμικού, η οποία ανέπτυξε την προδιαγραφή για
τη λίστα πρωτοκόλλου
- ομάδα εργασίας διαλειτουργικότητας, η οποία εστίασε στα σχεδιαγράμματα
- ομάδα εργασίας συμμόρφωσης, που καθόρισε τη δοκιμή, τη συμμόρφωση και τη διαδικασία πιστοποίησης
- νομική ομάδα εργασίας, η οποία διαχειρίστηκε τα Νομικά Θέματα των SIG όπως οι συμφωνίες ιδιότητας μέλους και πνευματικής ιδιοκτησίας και
- εμπορική ομάδα εργασίας, η οποία προώθησε την τεχνολογία και βοήθησε να παραγάγει τις απαιτήσεις μάρκετινγκ που η προδιαγραφή επρόκειτο να εξετάσετ
Μερικές από τις μεγαλύτερες ομάδες εργασίας, όπως η ομάδα εργασίας λογισμικού, διαιρέθηκαν περαιτέρω σε στρατιωτική δύναμη που εστιάζει σε ένα ιδιαίτερο στρώμα της λίστας πρωτοκόλλου Bluetooth. Ο συντονισμός όλων αυτών των ομάδων εργασίας και η κυβέρνηση των γενικών SIG ήταν μια διαχειριστική επιτροπή προγράμματος που αποτελείται από τους ψηφίζοντες αντιπροσώπους από κάθε μια από τις διαφημιζόμενες επιχειρήσεις. Κατά τη διάρκεια ενάμιση έτσυς που τα SIG ανέπτυσσαν την προδιαγραφή έκδοσης 1.0, οι ομάδες εργασίας και η στρατιωτική δύναμη διεύθυναν την επιχείρησή τους και μαζί και χωριστά. Οι πλήρεις συνεδριάσεις της ομάδας εργασίας (και μερικές φορές πλήρης SIG) πραγματοποιούνταν κάθε λίγες εβδομάδες και συχνά φιλοξενούνταν από τις επιχειρήσεις υποστηρικτών στις θέσεις όπου εργάστηκαν πολλά μέλη από το προσωπικό τους. Περιλάμβαναν τη Ericsson's Lund, τη Sweden facility, την Intel's Chandler, το εργαστήριο λογισμικού της Αριζόνα, στο ερευνητικό πάρκο της IBM, βόρεια Καρολίνα και Hawthorne, Νέα Υόρκη και της Nokia στο Tampere στη Φινλανδία. Οι περισσότερες ομάδες εργασίας και η στρατιωτική δύναμη επίσης κράτησαν τις εβδομαδιαίες κλήσεις διασκέψεων. Επιπλέον, οι κατάλογοι διανομής ηλεκτρον^ού ταχυδρομείου χρησιμοποιήθηκαν γενναιόδωρα και ήταν στην πραγματικότητα μια αρχική μέθσδος για την επιχειρησιακή αμάδα εργασίας. Αόγω της γεωγραφυ<ής ποικιλομορφίας των σχετιζόμενων ανθρώπων, ήταν δύσκολο να βρεθούν αμοιβαία κατάλληλοι χρόνοι για τις συχνές συνομιλίες, κατά συνέπεια το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο έγινε γρήγορα ένας κατάλληλος και ευρέως χρησιμοποιημένος τρόπος επικοινωνίας (από πολλές απόψεις επέτρεψε την ανάπτυξη προδιαγραφών ευιοσιτέσσερεις ώρες το εικοσιτετράωρο). Πράγματι, η επίσημη επυ<όρωση των τελικών εκδόσεων της προδιαγραφής, των σχεδιαγραμμάτων και των τυπογραφικών λαθών διευθύνθηκε χρησιμοποιώντας τους ανακλαστήρες ηλεκτρονικού ταχυδρομείου.
Τον Δεκέμβριο τοο 1999, τέσσερις νέες επιχειρήσεις υποστηρικτών (3Com Corporation, Lucent Technologies Inc., η εταιρία της Microsoft και η Motorola, μερικές από τις οποίες είχαν τις συνεισφορές στην αρχική προδιαγραφή ως θετές επιχειρήσεις) (τομπεριλήφθηκαν στη SIG. Εκείνη την περίσδο που η SIG αναδιοργανωνόταν, προσθέτοντας ένα επίπεδο ιδιότητας μέλους αποκαλούμενο «συνδυαζόμενο μέλος», καθώς επίοπ|ς και τυποποιώντας τη δομή της SIG και της διαδικασίας ανάπτυξης προδιαγραφών. Σήμερα η SIG έχει διάφορες ομάδες εργασίας, κάθε μια με το χάρτη της, μαζί με ένα συμβούλιο επιθεώρησης αρχιτεκτσντκής Bluetooth (BARB) που επιτηρεί την ανάπτυξη προδιαγραφών και την υποστήριξη της διαδικασίας. Η ομάδα παραμένει πολό ενεργός σήμερα στη διατήρηοπ| της υπάρχουσας τεκμηρίωσης και στη δημιουργία των αυξήσεων οτην προδιαγραφή, μαζί με τα νέα σχεδιαγράμματα. Μπορεί εύκολα να γίνει αντιληπτό ότι κατέβαλε μια τεράστια προσπάθεια να αναπτυχθούν πάνω από 1.500 σελίδες των σύνθετων και αναλυτικών πληροφσριών ακριβώς κατά τη διάρκεια ενός χρόνσυ. Για πολλσύς στη SIG αυτό έγινε η πλήρης απασχόληση και εργασία τους ή τουλάχιστον μια αρχική ευθύνη. Τα ζητήματα, και τεχνικά και μη τεχνικά, προέκυψαν αναπόφευκτα και αντιμετωπίστηκαν μέσω της συζήτησης και της ψηφοφορίας όταν χρειαζόταν, αλλά γενικά η ανάπτυξη και ο καθαρισμός των σχεδιαγραμμάτων πρσχώρησαν κατά τρόπο υποδειγματικό.
Το όνομα Bluetooth και η ιστορία.
Το Bluetooth είναι ξεχωριστό στη βιομηχανία υψηλής τεχνολογίας από διάφορες απόψεις, αλλά ειδικότερα το όνομά του συγκεντρώνει πολλή προσοχή. Οι περισσότερες νέες πρωτοβουλίες βιομηχανίας είναι γνωστές από ένα όνσμα που περιγράφει τη σχετική τεχνσλογία τους ή την εφαρμογή τους και συχνά γίνσνται γρήγορα γνωστοί από ένα ακρωνύμιο περιγράφοντας το πλήρες όνομα. Γιατί η τεχνολογία δεν αποκαλέιττηκε, παραδείγματος χάριν, ασύρματη εκπομπή και λήψη, ή SRWR, ή κάποιο άλλο περιγραφικό όνομα; Η απάντηση βρίσκεται στην κληρονσμιά των αρχικών εφευρετών. Υπάρχουν πολυάριθμες ιστορίες και απολογισμοί του ονόματος Bluetooth και πώς εκείνο το όνομα ήρθε να επιλεχτεί. Η γενικά αποδεκτά ιστορία και τα γεγονότα αναιρέρονται εδώ.
Ο Harald Blatand ήταν βασιλιάς της Δανίας περίπσυ από το 940 έως 985 Μ.Χ.. Κατά τη διάρκεια της βασιλείας του ο βαιηλιάς Harald διέταξε να ενωθεί η Δανία και η Νορβηγία και να παρουσιαστεί ο χριστιανισμός στη Σκανδιναβία. Προφανώς ο Blatand μεταφράοτηκε, τουλάχιστον αόριστα, σε
"Blue Tooth." Η προέλευση αυτού τοο ονόματος είναι αβέβαιη, αν και ήταν σχετικά κσινό κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου για τους βασιλιάδες να υπάρχει ένα ιδιαίτερο όνομα. (Μερικές ιστορίες λένε ότι το όνομα αποδίδεται οτη σκοτεινή χροιά Harald's. Μερικοί απολογισμοί ακόμη δείχνουν ότι ο βασιλιάς Harald ήταν γνωστός για τα δόντια ενός γαλαζωπσύ χρώματος ως αποτέλεσμα της όρεξής του για τα βατόμουρα, αν και αυτό είναι πιθανώς λαογραφία.) Για μια τεχνολογία με την προέλευσή της στη Σκανδιναβία,
φάνηκε σωστό για τσος ιδρυτές SIG να ονομαστεί η οργάνωση που προορίστηκε να ενοποιήσει τις πολυεθνικές επιχειρήσεις μετά από έναν Σκανδιναβικό βασιλιά που ένωσε τις χώρες. Κατά συνέπεια γεννήθηκε το όνομα Bluetooth, το οποίο ήταν αρχικά ένα ανεπίσημο κωδικό όνομα για την εργασία αυτή αλλά σήμερα έχει γίνει το εμπορικό σήμα (όνομα) της τεχνολογίας και της SIG.
Η ασύρματη επυ^οινωνία Bluetooth έχει προκαλέσει το τεράστιο ενδιαφέρον από τότε που αναγγέλθηκε ο σχηματισμός της SIG. Τα άρθρα σε πολλές κύριες δημοσιεύσεις του τύπου υπολογιστών και σε κάμποσους των επικρατούντων μέσων, έχουν εμφανιστεί συχνά. Πολλοί αναλυτές όπως η ομάδα Cahners In-Stat και η ομάδα Gartner DataQuest περιλαμβάνουν τώρα τις ασύρματες επικοινωνίες Bluetooth στις μελέτες και τις προβλέψεις τους.
Μεταξύ του Νοεμβρίου του 1998 και του Ιουνίου του 2000 τουλάχιστον εννέα σημαντικές διασκέψεις υπεύθυνων για την ανάπτυξη Bluetooth έγιναν στις πόλεις Ατλάντα, Τόκυο, Λονδίνο, Άμστερνταμ, Τενεόη, Λος Άντζελες και Μόντε Κάρλο. Η διάσκεψη SIG τον Δεκέμβριο του 2000 στο Λος Άντζελες προσέλκυσε πάνω από 3.000 συμμετέχοντες, συμπεριλαμβανομένων των υπεύθυνων για την ανάπτυξη, των αναλυτών, των πελατών και άλλων από διαφορετυιές τοποθεσίες και βιομηχανίες.
4^ΚΕΦΑΛΑΙ0 2 Βασικά τεχνολογίας
Η επικοινωνία μπορεί να πάρει πολλές μορφές -ακουστική, οπτική, γραπτή, ηλεκτρονική και τα λοιπά. Στη σφαίρα της ηλεκτρονικής, οι αναλογικές και ψηφιακές επυιοινωνίες είναι τόσο κυρίαρχες στη σύγχρονη κοινωνία που λαμβάνονται κατά ένα μεγάλο μέρος ως δεδομένες. Η ανταλλαγή των δεδομένων που χρησιμοποιούν αυτές τις μορφές επικοινωνίας έχει οδηγήσει στη χρήση των όρων, όπως βιομηχανία της πληροφορίας Από τα τηλέφωνα στους υπολογιστές και τις τηλεοράσεις, η επικοινωνία από πολλές απόψεις κάνει τον κόσμο να προχωρά. Η ασύρματη τεχνολογία Bluetooth είναι μια μορφή ηλεκτρονικής επυιοινωνίας, και θα εξετάσουμε μερικά από τα θεμελιώδη και συγκεκριμένα χαρακτηριστικό της, συμπεριλαμβανομένων των σχέσεων σε άλλες μσρφές επικσινωνίας.
Αρχίζσυμε με μια συνοπτική γενική συζήτηση των ασύρματων επικσινωνιών και έπειτα της πρσόδσυ μέσω των πιο συγκεκριμένων μορφών, σχετυ<ών με την τεχνολογία Bluetooth. Υπάρχουν πολλοί άλλοι τύποι ασύρματων επικσινωνιών, η πρόθεσή μας εδώ είναι να αγγίξουμε εκείνα που παρέχουν το υπόβαθρο της τεχνολογίας Bluetooth αντί να παρουσιάσουμε τις ασύρματες τεχνσλογίες γενικά.
Βασικά Χαρακτηριοττχκά Bluetooth:
Μέση ακτίνα εκπομπής:
Ενισχυμένη ακτίνα εκπομπής:
Μέση ισχύς:
Ενισχυμένη ισχύς:
Συχνότητα λειτουργίας:
Ρυθμός μετάδοσης δεδομένων:
Κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε κατάσταση αναμονής:
Κατανάλωση ηλεκτρυα^ς ενέργειας σε μη ενεργό κατάσταση:
Μέγιστη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας:
10m 100m ImW lOOmW 2,4GHz IMB/s
50mA 300mA 30mA
Ενσύρματες και ασύρπατες επικοινωνίες
Πολλά δεδομένα μεταφέρονται μέσω ενσύρματων δπςτύων. Πολλά τηλέφωνα, ομοαξονικά συστήματα καλωδίων, τα δίκτυα τοπικής περιοχής και τα μέρη του Διαδυιτύου επικοινωνούν μέσω των καλωδίων. Πολλές τηλεοράσεις συνδέονται με το σύστημα καλωδίων, οι περισσότεροι δπιτοωμένοι υπολογιστές συνδέονται με τις τηλεφωνπιές γραμμές ή τα συνδεμένα με καλώδιο δίκτυα όπως τα δίκτυα Ethernet, ακόμη και τα ασύρματα και κινητά τηλέφωνα στηρίζονται σε ενσύρματα τηλεφωνικά συστήματα. Η επικοινωνία χωρίς καλώδια δεν είναι μια νέα έννοια. Το ραδιόφωνο και η τηλεόραση είναι δύο κοινά παραδείγματα των ασύρματων εππιοινωνιών, άλλα περιλαμβάνουν τους δορυφόρους, τα ασύρματα και κυψελοειδή τηλέφωνα και τις μακρινά ελεγχόμενες τηλεοράσεις, το άνοιγμα πορτών γκαράζ και οι κλειδαριές πορτών αυτοκινήτων, τα περισσότερα από αυτά τα παραδείγματα χρησιμοποιούν την επικοινωνία μέσω των ραδιοκυμάτων, αλλά η χρήση των υπέρυθρων ακτινών, ένα αόρατο qraopa φωτός, είναι επίσης σχετικά κοινή. Η ασύρματη επικοινωνία Bluetooth υιοθετεί τεχνολογία ραδιοσυχνότητας (ή RF), χρησιμοποιώντας τα ραδιοκύματα που επικοινωνούν μέσω του αέρα κατά τρόπο πλήρως παρόμοιο με το ραδιόφωνο ή την τηλεόραση.
Ασύοπατες επικοινωνίες ραδισσυγνότητας
Οι τεχνολογίες RF χρησιμοποιούν τις συσκευές αποστολής σημάτων και τους δέκτες πσυ συντονίζονται για να παραγάγουν και να
καταναλώσουν, αντίστοιχα, τα ραδιοκύματα ενός δεδομένου φάσματος συχνότητας. Η υψηλή παραγωγή δύναμης μετάδοσης χρησιμοποιείται για τις μεγάλης ακτίνας επικοινωνίες όπως η τηλεόραση, ενώ οι περιορισμένου φάσματος επικοινωνίες απαιτούν γενικά πολύ λιγότερη δύναμη κατά συνέπεια οι τεχνολογίες που έχουν ως σκοπό να επικοινωνήσουν μόνο σε μερικούς μετρητές θα μπορούσαν να υιοθετηθούν στις μικρές, κινητές με μπαταρίες συσκευές.
Ένα άλλο χαρακτηριστικό που είναι σχετικό για τις εφαρμσγές επικοινωνίας είναι η δυνατότητα των ραδιοκυμάτων να διαπερνούν πολλά αντικείμενα. Τα εμπόδια αντανακλούν τα φωτεινά κύματα που χρησιμοποιούνται στις τεχνολσγίες όπως οι υπέρυθρες ακτίνες, αλλά τα ραδιοκύματα που χρησιμοποιούνται στις τεχνολογίες RF γενικά, μπορούν (με ορισμένους περιορισμούς) να διαπεράσουν πολλά εμπόδια (αν και σε μερπιές περιπτώσεις τα ραδιοκύματα μπορούν να προξενήσουν περίθλαση ή να πάνε γύρω από τα αντικείμενα επίσης).
Κατά συνέπεια οι τεχνολογίες RF μπορούν να διαπεράσουν πολλά εμπόδια όπως τα ρούχα, ανθρώπινους οργανισμούς, τοίχους, πόρτες και άλλα. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει καμία απαίτηση σε μια οπτική ευθεία μεταξύ της συσκευής απσστολής σημάτων και του δέκτη. Οι τεχνολογίες RF διαμορφώνουν μια παράμετρο ενός μεταφορέα συχνότητας, όπως το εύρος, τη συχνότητα ή τη φάση, για να παραγάγσυν τα ραδιοκύματα μέσα σε ένα ορισμένο φάσμα συχνότητας, τα οποία κωδικοποιούν τις πληροφορίες και μπορούν να παρεμποδιστούν από τους δέκτες που συντονίζονται στην αντίστσιχη συχνότητα.
Το FM (που αντιπροσωπεύει τη διαμόρφωση συχνότητας) οι ραδιομεταδόσεις, παραδείγματος χάριν, λειτουργούν σε 88 megahertz (MHz) σε φάσμα συχνότητας 108 ΜΗζ, μερικά ασύρματα τηλέφωνα λειτουργσύν σε φάσμα συχνότητας 900 ΜΗζ Οι ασύρματες επικοινωνίες Bluetooth και άλλες τεχνολογίες λειτουργούν σε φάσμα 2,4 gigahertz (ή GHz, ένα gigahertz είναι ίσο με ένα δισεκατομμύριο κύκλους ανά δευτερόλεπτο). Επειδή το χρησιμοποιήσιμο διάστημα ραδισσυχνότητας είναι πεπερασμένο, οι περισσότερες κυβερνήσεις ρυθμίζουν τη χρήση του, χωρίζοντας τα ιράσματα συχνότητας και χορηγεί άδειες για να διαβιβάζουν σε συγκεκριμένες συχνότητες σε διευκρινισμένα επίπεδα ισχύσς.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, παραδείγματος χάριν, απαιτείται μια ομοσπονδιακή άδεια για να μεταδώσει στο ςκτσμα ραδιοσυχνότητας FM εκτός από εξαιρετικά χαμηλά επίπεδα ισχύσς που περιορίζεται η ακτίνα σε λιγότερο από περίπου 30 μέτρα. Μερικές συχνότητες είναι διατηρημένες για τη χρήση χωρίς μια άδεια υπό ορισμένους όρους. Παραδείγματος χάριν, στις Ηνωμένες Πολιτείες η χωρίς άδεια λειτουργία επιτρέπεται, με μερυ^ούς περιορισμός, στα 900 ΜΗζ και 2,4 φάσμα συχνότητας GHz (όπου λειτουργεί η ασύρματη επικοινωνία Bluetooth). Στην πραγματικότητα, μέσω της πολυεθνπα|ς συμφωνίας, το φάσμα των 2,4 GHz δεν απαιτεί καμία άδεια για τη χρήση του οπουδήποτε στον κόσμο. Τα SIG μαζί με άλλες οργανώσεις όπως το ieee 802.11 σώμα προτύπων, λειτουργούν με τις ρυθμιστικές αρχές σε μερυ^ές χώρες για να ακολσυθήσουν την εναρμόνιση των αναθέσεων συχνότητας για
τη χωρίς άδεια χρήση μέσα στο φάσμα 2,4 GHz και της διαδικασίας έγκρισης για τις ασύρματες επικοινωνίες. Γενικά το επιλεγμένο φάσμα συχνότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνολικά χωρίς άδεια εφ' όσον ακολουθούνται οι κανόνες για μέσα σε αυτό το ιράσμα.
Επικοινωνίες RF στο φάσηα συγνότιιτας των 2,4 GHz
Αν και το φάσμα των 2,4 GHz είναι συνολικά χωρίς άδεια, υπάρχουν ρυθμιστικές απαιτήσεις και άλλες εκτιμήσεις για τη χρήση του. Αυτές περιλαμβάνουν τα εξής:
- Το φάσμα διαιρείται σε 79 κανάλια. Νωρίς στην ανάπτυξη της προδιαγραφής Bluetooth, υπήρξαν μερικές χώρες, όπως η Ισπανία και η Γαλλία, όπου μόνο 23 κανάλια ήταν διαθέσιμα για τη χρήση στο έτος 2000. Η Ιαπωνία άρχισε χρησιμοποιώντας και τα 79 κανάλια το 2000. Γενικά, τέτοιοι περιορισμοί σχεδόν σε όλες τις χώρες έχουν αφαιρεθεί ή αφαιρούνται.
- Το εύρος ζώνης περιορίζεται σε 1 ΜΗζ ανά κανάλι - Οι επικοινωνίες φάσματος πρέπει να χρησιμοποσ|θούν
- Η παρέμβαση πρέπει να προσδοκάτε και να αντιμετωπίζεται κατάλληλα.
Αλλες τεχνολογίες επυ<οινωνιών RF χρησιμοποιούν επίσης αυτό το φάσμα.
Ξεχωριστό μεταξύ τους είναι οι HomeRF (μια ανοικτή προδιαγραφή βιομηχανίας για τις επικοινωνίες RF στα οικογενειακά περιβάλλοντα δείτε http://www.homerf.org') και το ίδρυμα προδιαγραφής ηλεκτρικών και μηχανικών ηλεκτρονικής (ieee) 802.11 για τα ασύρματα δίκτυα τοπυιής περιοχής (δείτε http: / / www.ieee.org). Οι φούρνοι μικροκυμάτων λειτουργούν επίσης μέσα σε αυτό το φάσμα συχνότητας. Επειδή αυτή η ακτίνα είναι χωρίς άδεια, οι νέες χρήσεις για αυτό πρέπει να αναμένονται (παραδείγματος χάριν, μια νέα γενεά των ασύρματων τηλεφώνων χρησιμοποιεί επίσης τη συχνότητα 2,4 GHz) και καθώς το φάσμα γίνεται ευρύτερα χρησιμοποιημένο, η ράδιο παρέμβαση είναι πιθανότερη. Κατά συνέπεια, η απαίτηση να προσδοκηθεί και να εξεταστεί η παρέμβαση στη σειρά 2,4 GHz είναι σημανττκή για όλες τις τεχνολογίες που λειτουργούν σε αυτήν. Κάθε τεχνολογία που χρησιμοποιεί αυτό το φάσμα έχει κάνει τις επιλογές σχεδίου μέσα στους περιορισμούς εμβέλειας που βελτιστοποιούν εκείνη την τεχνολογία για τις εκάστοτε εφαρμογές ή τις περιοχές. Η ασύρματη επικοινωνία Bluetooth σχεδιάζεται για να αξιοποιήσει το μέγιστο του διαθέσιμου καναλιού εύρους ζώνης και για να ελαχιστοποιήσει την παρέμβαση RF και τα αποτελέσματά της, λειτουργώντας στην πολύ χαμηλή ισχύ.
Επικοινωνίες φάσματος RF
Μέσα στις επυ^οινωνίες RF, το φάσμα αναφέρεται στη διαίρεση του διαθέσιμου φάσματος βασισμένου οτη συχνότητα, το χρόνο, ένα σχέδιο κωδπιοποίησης ή κάποια άλλη μέθοδο. Τα μηνύματα που στέλνονται
διαιρούνται έπειτα σε διάφορα μέρη (πακέτα) ποο διαβιβάζονται πέρα από το διαιρεμένο φάσμα. Η μέθοδος που υιοθετείται με την ασύρματη επικοινωνία Bluetooth, διαιρεί το φάσμα σε διαφορετικές συχνότητες, ή κανάλια. Ένα ενιαίο πακέτο μηνυμάτων μεταδίδεται σε ένα επιλεγμένο κανάλι, κατόπιν τα ραδιοκύματα επιλέγουν ένα νέο κανάλι (μια διαδικασία ποο καλείται
"hopping” σε μια νέα συχνότητα) για να μεταδώσει το επόμενο πακέτο, και η διαδικασία επαναλαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο διαδίδοντας το μήνυμα πέρα από το διαθέσιμο ιράσμα συχνότητας.
Κάθε τεχνολογία διευκρινίζει τη μέθοδό της για το οχέδιο περιόδευσης (hopping) συχνότητας. Προφανώς ο δέκτης του μηνύματος πρέπει να ξέρει το σχέδιο hopping για να oovToviaiTi στα σωστά κανάλια στη συνέχεια για να λάβει κάθε πακέτο και να συγκεντρώσει το πλήρες μήνυμα. Αυτή η διαδικασία καλείται περιόδευσης (hopping) συχνότητας φάσματος, ή FHSS. Η FHSS εισάγει την πρόσθετη πολυπλοκότητα σε σύγκριση με τη χρησιμοποίηση μιας ενιαίας επιλεγμένης συχνότητας, όμως παρέχει επίσης μερικά οφέλη.
Κατ' αρχάς, η παρέμβαση RF μπορεί να μειωθεί εξαιτίας όλων των radios hop (συχνά τυχαία και γρήγορα) από τη μία συχνότητα στην άλλη. 'Οταν όλοι οι συμμετέχοντες στο φάσμα υιοθετούν FHSS, η παρέμβαση που προκαλείται από τις συγκρουόμενες μεταδόσεις στην ίδια συχνότητα είναι λιγότερο πιθανή από ότι θα ήταν εάν κάθε ραδιοκύμα χρησιμοποιούσε ένα ενιαίο κανάλι κατά μια μακροχρόνια διάρκεια.
Επιπλέον, όταν εμφανίζονται οι συγκρούσεις, τα αποτελέσματά τους ελαττώνονται, δεδομένου ότι μόνο ένα ενιαίο πακέτο χάνεται και εκείνο το πακέτο μπόρεσε να αναμεταδσθεί σε μια νέα συχνότητα, όπσυ πάλι είναι λιγότερο πιθανό να αντιμετωπίσει παρέμβαση. Δεύτερον, FHSS μπορεί να παρέχει έναν βαθμό ασφάλειας για τις επικοινωνίες δεδομένου ότι μόνο ένας δέκτης ποο ξέρει το hopping σχέδιο συχνότητας μπορεί να λάβει και να συγκεντρώσει όλα τα πακέτα ενός μηνύματος. Επειδή το hopping σχέδιο για ένα δεδομένο φάσμα μπόρεσε να κατασκευαστεί με διάφορους τρόπους, θα μπορούσε να είναι δύσκολο να συναχθεί και να ακολουθηθεί ένα άγνωστο hopping σχέδιο, ειδικά όταν είναι τα qxiopaTa βαριά με ραδιοκύματα. Κατά συνέπεια FHSS μπορεί να υιοθετηθεί για να εμποδίσει υποκλοπές. Στην πραγματικότητα, αυτό το τελευταίο χαρακτηριστικό που οδήγησε στην εφεύρεση FFISS, που αποδίδεται συνήθως στον George Antheil και τη Hedy Lamarr (η τελευταία είναι διάσημη Αμερυιανίδα ηθοποιός. Το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του 1942 της έννοιας της περιοδικής συχνότητας παρακινήθηκε από μια προσπάθεια να βρεθεί μια επικοινωνία μυστικών συστημάτων χρησιμοποιώντας τα ράδιο κύματα για να ελέγξει τις τορπίλες κατά τη διάρκεια του δευτέρου παγκόσμιου πολέμου. Όπως προηγουμένως σημειώνεται, η χρήση του φάσματος διάδοσης ποο απαιτείται στα 2,4 GHz, για να ελαχιστοποιήσει κατά ένα μεγάλο μέρος τα προβλήματα παρέμβασης επειδή το φάσμα είναι χωρίς άδεια. Το οχέδιο για ασύρματη επικοινωνία με Bluetooth υιοθετεί σχετικά γρήγορη περίοδο συχνότητας (ονομαστυιά 1.6ΘΘ φορές ανά δευτερόλεπτο).
Το RF δεν είναι η μόνη μορφή ασύρματης επικοινωνίας. Η υπέρυθρη τεχνολογία χρησιμοποιείται με συσκευές όπως φσρητοί υπολσγιστές και οι ηλεκτρονικοί τηλεχειρισμοί. Η υπέρυθρη ασύρματη επικοινωνία χρησιμοποιεί το αόρατο φάσμα του φωτός ακριβώς πέρα από το κόκκινο στο ορατό φάσμα. Ειδικότερα, μια τυποποιημένη μέθοδος για την υπέρυθρη επικοινωνία διευκρινίζεται από την υπέρυθρη ένωση στσιχείων (IrDA δείτε http://www.irda.org). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως με τα κινητά τηλέφωνα τα σημειωματάρια και τους φορητούς υπολογιστές. Η IrDA τεχνολογία είναι σχετική κατά τη συζήτηση της τεχνολογίας Bluetooth επειδή η IrDA σχεδιάζεται επίσης για τις περιορισμένου φάσματος, χαμηλής ισχύος χωρίς άδεια επικοινωνίες. Η IrDA καθορίζει επίσης ένα φυσικό στρώμα και μια λίστα πρωτοκόλλου λογισμικού με σκοπό να προωθήσει τις διαλειτουργυ^ές επικοινωνίες, όπως η προδιαγραφή Bluetooth. Παρά τις διαφορές μεταξύ IrDA και των ασύρματων επικοινωνιών Bluetooth, όπως οι ταχύτητες μετάδοσης στοιχείων και οι πορείες σημάτων (η υπέρυθρη ακτίνα απαιτεί κατά ένα μεγάλο μέρος τις πορείες οπτικής επαφής ενώ το RF μπορεί να διαπεράσει πολλά αντυ^είμενα), οι ομοιότητες είναι τέτοιες που τα SIG διοργάνωοαν συζητήσεις με την IrDA στην ανάπτυξη της προδιαγραφής.
Επειδή υπάρχει επικάλυψη στα διαστήματα εφαρμογής IrDA και των ασύρματων επικοινωνιών Bluetooth, η προδιαγραφή περιλαμβάνει ένα στρώμα διαλειτουργικότητας IrDA στο οποίο μερυ<.ά πρωτόκολλα από IrDA ενσωματώνοντατ Αυτό βοηθά στη διαλειτουργικότητα μεταξύ των ασύρματων εφαρμογών χωρίς να παίζει ρόλο η μεταφορά επυτοινωνιών που χρησιμοποιείται.
Η λύση επικοινωνιών Bluetooth RF
Η προηγούμενη συζήτηση αποτελεί τη βάση για το σχέδιο Bluetooth, το οποίο:
- ανήκει στα χαμηλότερα κέντρα στρωμάτων γύρω από τις ασύρματες επικοινωνίες RF στο φάσμα 2,4 GHz
- βελτιστοποιείτατ για την περιορισμένσυ φάσματος επυ<;οινωνία, έχει μυ<ρή κατανάλωση ισχύος και χαμηλότερο κόστος και
- στα υψηλότερα στρώματα σι επαναχρησιμοποπ]σεις μεταφέρουν και τα πρωτόκολλα εφαρμογής που ανατττύχθηκαν ήδη για τις παρόμοιες περιοχές όπως εκείνες που χρησιμοποιούνται με την υπέρυθρη ασύρματη επυ^οινωνία.
Το αποτέλεσμα είναι μια ασύρματη τεχνολογία επικοινωνιών που είναι κατάλληλη για την αντικατάσταση καλωδίων και για τη χρήση με τις φορητές συσκευές στις κυρίαρχες εφαρμογές υπολογιστών.
Υπέρυθρη ασύρηατη επικοινωνία
Ρόλοι αφέντη και σκλάβου (master / slave)
Στο επίπεδο ζωνών βάσης, όταν εγκαθιστούν δύο συσκευές μια σύνδεση Bluetooth, κάποιος ενεργεί στο ρόλο του κυρίου και άλλος οτο ρόλο του σκλάβου. Ο όρος επιτρέπει σε οπσισδήποτε Bluetooth να υποθέσει καθέναν ρόλο, και μια συσκευή μπορεί να ενεργήσει ως αφέντης για μια σύνδεση επικοινωνίας και ως σκλάβος για μια άλλη σύνδεση. Ο ρόλσς του κυρίου δεν υπονοεί τα ειδικά προνόμια ή την άδεια, αλλά κυβερνά το συγχρονισμό της επικοινωνίας FHSS μεταξύ των συσκευών. Η κύρια συσκευή καθορίζει την περίοδο συχνότητας και τη φάση για την περισδική ακσλουθία (βασισμένη στσ ρολόι του). Όλοι οι σκλάβοι που επικοινωνούν με έναν δεδομένο κύριο έχουν την ίδια περίοδο μαζί ομόφωνα με τον αφέντη. Ο κύριος ρόλος γενικά αποδίδεται στη συσκευή που αρχίζει την επικοινωνία.
Ένας δεδομένος αφέντης μπορεί να επικοινωνήσει με πολλούς σκλάβους - έως 7 ενεργούς σκλάβους και μέχρι 255 "σταθμευμένους" σκλάβους (οι ενεργοί και σταθμευμένοι σκλάβοι περιγράφονται λεπτομερέστερα αργότερα). Όλοι οι σκλάβοι που επικοινωνούν με έναν ενιαίο κύριο δημιουργούν αυτό που η προδιαγραφή καλεί piconet (επίσης που περιγράφεται λεπτομερέστερα αργότερα). Μπορεί να υπάρξει μόνο ένας κύριος σε ένα ενιαίο piconet. Η master - slave σχέση είναι απαραίτητη στις χαμηλού επιπέδου επικοινωνίες Bluetooth αλλά γενικά οι συσκευές λειτουργούν ισότιμα. Όταν μια συσκευή εγκαθισιά μια από σημείο σε σημείο σύνδεση με μια άλλη συσκευή, ο ρόλος που κάθε ιπισκευή υποθέτει (κύριος ή σκλάβος) είναι συχνά ασήμαντος και είναι άσχετος στα πρωτόκολλα πιο υψηλού επιπέδου και στο χρήστη της συττκευής. Σε μερικά σενάρια χρήσης μπορεί να είναι συμιρέρον ή ακόμα και απαραίτητο για μια δεδομένη συσκευή να υποτεθεί ένας ιδιαίτερος ρόλος, αλλά σε πολλές περιπτώσεις δεν είναι κρίσιμη για να καθιερώσει έναν ενιαίο συγκεκριμένο ρόλο για κάθε συσκευή μερυιά σενάρια λειτουργούν εξίσου καλά με τους ρόλους συσκευών που αντιστρέφονται. Είναι σημαντικό να γίνει κατανοητή η master-slave σχέση για τις χαμηλού επιπέδου επικοινωνίες συγχρόνως καταλαβαίνοντας ότι γενικά οι συσκευές λειτουργούν ιοότιμα η μια ιπην άλλη.
Τρόποι ζωνών βάσης και ενέονεια-ουντήριιση τ γνωρισμάτων
V γαρακτηριοτικών
Όπως σημειώνεται νωρίτερα, ένα piconet μπορεί να περιλάβει μέχρι επτά ενεργούς σκλάβους και πολλούς περισσότερους σταθμευμένους σκλάβους. Η προδιαγραφή περιλαμβάνει έναν καθορισμό για αυτόν τον σταθμευμένο τρόπο ζωνών βάσης, καθώς επίσης και για άλλους τρόπους αποκαλοόμενους sniff και hold. Τους διάφορους τρόπους ζωνών βάσης διευκολύνει η ενεργειακή συντήρηση με την άδεια των ραδιοκυμάτων για να εισέλθουν στα χαμηλής ισχύος μέρη. Αυτοί οι χαμηλής ισχύος τρόποι είναι ακριβώς τρεις διαφορετικές μέθοδοι για εισαγωγή και έξοδο από ένα χαμηλής ισχύος τόπο, και ο τρόπος ισχύει για μια δεδομένη σύνδεση Bluetooth (παρά στη συσκευή συνολυ«;ά). Αυτοί οι τρόποι ζωνών βάσης επιτρέπουν επίσης σε έναν μεγαλύτερο αριθμό συσκευών να συνδυαστούν στην ίδια σφαίρα
