the bluetooth protocol

Universitatea Politehnica Bucureşti - Facultatea de Automatica si Calculatoare

Mai 2009 Protocoale de comunicaţie – Prezentări Laborator 1

IEEE 802.15.1 – Bluetooth

Vlad-Ştefan PETRE

321CB

[email protected]

http://twitter.com/vladpetre88

http://linkedin.com/in/vladpetre88


Protocoale de comunicaţie – Prezentări Laborator 2

• Cuvântul Bluetooth reprezintă traducerea în limba engleză a numelui regelui Harald I Blatand al Danemarcei şi Norvegiei, din secolul al X-lea. Acesta a unit triburile scandinave, creând un mare regat. De aici şi analogia: Bluetooth se doreşte a fi un protocol de comunicaţie universal între dispozitive diferite.

• Designul logoului reuneşte două litere din alfabetul german vechi echivalente cu literele H şi B (de la Harald Bluetooth).

Originea numelui şi a logoului

Mai 2009



• Specificaţia Bluetooth a fost formulată pentru prima dată de către Sven Mattisson şi Jaap Haartsen, amândoi angajaţi ai diviziei mobile Ericsson.

• În 1998 este înfiinţat Bluetooth Special Interest Group (SIG) de către 5 companii: Ericsson, Intel, IBM, Toshiba si Nokia.

• În 2002, IEEE aprobă specificaţia 802.15.1.

• În prezent, SIG are peste 10000 companii afiliate şi are rolul de a licita firmelor tehnologia Bluetooth precum şi rolul de a dezvolta şi urmări evoluţia acestei tehnologii.

• Versiunea curentă a Bluetooth-ului este 2.1.

Istoria Bluetooth

Mai 2009



• Este un protocol de comunicaţie bazat pe unde radio pentru o reţea wireless personala (PAN – personal area network).

• Frecvenţa la care operează este 2.4 GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical).

• Raza de acoperire variază între 1 şi 100 metri.

• Este un protocol point-to-point sau point-to-multipoint.

• Suportă transfer de voce şi date la viteaza de 2.1 Mbit/s (informaţie utilă).

• Este implementat în dispozitive precum: telefoane mobile, calculatoare, console, mouse, imprimante, căşti, GPS, ochelari, etc.

Elemente cheie

Mai 2009



Stiva de protocoale Bluetooth

Mai 2009



• Operează pe banda liberă ISM 2.4 GHz.• Permite alegerea între 79 de canale de comunicaţie, fiecare

având o lăţime de 1MHz (identice cu cele ale standardului 802.11), cu schimbarea lor de până la 1600 ori pe secundă.

• Viteza de transfer a datelor de până la 3 Mbit/s (2.1 Mbit/s pentru informaţie utilă).

• Tehnici de corectare a erorilor precum: FEC (forward error correction) sau ARQ (automatic repeat request).

• Configuraţia de bază foloseşte o modulaţie GFSK (Gaussian Frequency-Shift Keying).

• Control automat al puterii de emisie/recepţie.• Trei clase de emisie:

– I : putere maximă : 100mW (20dBm) => 100 metri– II : putere maximă : 2.5mW (4dBm) => 10 metri– III : putere maximă : 1mW (0dBm) => 1 metri

1. Nivelul radio

Mai 2009



• Permite crearea unui piconet (o reţea dispersată), ce oferă posibilitatea partajării unui canal fizic mai multor dispozitive.– Până la 7 dispozitive slave pot fi conectate la unul master.

2. Nivelul bandă de bază

Mai 2009



3. Nivelul LMP (Link Manager Protocol)

• Este responsabil cu iniţializarea legăturii între dispozitive.

• Oferă elemente de securitate precum:– Autentificare– Criptare

• Negociază dimensiunea pachetelor benzii de bază.

• Controlează starea conexiunii.

• Gestionează diferite moduri de putere a transmisiei.

Mai 2009



4. Nivelul HCI (Host/Controller Interface)

• Asigură o comunicaţie standard între softul gazdă (de pe calculator, telefon mobil) şi controller (circuitul integrat Bluetooth). Acest standard permite softului gazdă sau controller-ului integrat să fie schimbat cu modificări minore.

• Asigură o interfaţa unică de comunicaţie cu controller-ul Bluetooth.

• Nu este folosit pentru comunicaţia între dispozitive.

Mai 2009



5. Nivelul Logical Link Control and Adaptation

• Acceptă pachete de până la 64 KB de la nivelurile superioare şi le sparge în cadre pentru transmisie. La final, cadrele sunt reambalate în pachete.

• Multiplexează şi demultiplexează pachete provenite de la diverse surse. Când un pachet este reamblat, nivelul L2CAP determină cărui protocol superior îi este adresat.

• Garantează calitatea servicilor cerute, atât în timpul realizării conexiunii cât şi în timpul operaţiilor obişnuite. De asemenea, la configurare, este negociată şi cantitatea maximă de informaţie utilă permisă (pentru a putea fi gestionată

de către ambele dispozitive).

Mai 2009



6. Service Discovery Protocol (SDP)

• Permite dispozitivelor să descopere ce servicii suportă fiecare dintre ele, precum şi ce parametrii să folosească la interconectare.

• Are o bază de date în care se regăseşte fiecare serviciu cu parametrii lui.

• Interacţiune client-server.

• Este responsabil cu stabilirea profilului folosit.

Mai 2009



7. Cable replacement and telephony

• RFCOMM : este un protocul de înlocuire a cablului.– Crează o cale seriala virtuală pentru comunicaţie.– Emulează o conexiune RS-232 (EIA-232) atât în materie de

control, cât şi în materie de semnale, peste banda de bază.– Pune la dispoziţia nivelurilor superioare o metodă de transport a

datelor (spre exemplu: OBEX – Object Exchange Protocol).

• TCS BIN : Telephony Control Protocol-Binary.– Defineşte modul de semnalizare a controlului pentru apel, pentru

a se stabili apeluri de date sau voce între dispozitive Bluetooth.

Mai 2009



8. Protocoale adoptate

• Point-to-Point Protocol (funcţionează peste RFCOMM).

• TCP/UDP/IP : permite comunicarea cu orice alt dispozitiv conectat la Internet.

• OBEX : permite schimbul de obiecte într-o manieră simpla şi spontană (dezvoltat de către IrDA).

• WAP : permite crearea de porţi (gateways) pentru aplicaţii.

Mai 2009



Profile

• Reprezintă un set de instrucţiuni ce specifică cum se implementează un serviciu.

• Defineşte functionalitatea pe care un dispozitiv trebuie să o pună la dispoziţia aplicaţiilor.

• Patru profile generice:– Generic Access Profile (GAP);– Service Discovery Aplication Profile (DSAP);– Serial Port Profile (SPP);– Generic Object Exchange Profile (OBEX).

• Alte profile: Fax, File Transfer, Hands-free, LAN Access, Headset, Cordless Telephony, Intercom, Dial-up Networking, Object push, Syncronization, Basic Printing, A/V Remote Control, Common ISDN Access, Sim Access, A2DP (pentru căşti stereo), etc.

Mai 2009



Etapele stabilirii unei conexiuni

• Căutare de dispozitive.

• Conectare la un dispozitiv.

• Stabilirea parametrilor legăturii.

• Descoperirea serviciilor pe care le oferă fiecare.

• Canalul L2CAP.

• Canalul RFCOMM.

• Securitate.

• PPP/TCP/IP.

Mai 2009



Planuri de viitor pentru Bluetooth

• Implementarea unui canal de broadcast.

• Management al topologiei piconet-ului.

• Îmbunataţiri aduse QoS-ului.

• Mai puţină putere utilizată.

• Viteză mai mare (~480 Mbit/s).

• Următoarea versiune: Bluetooth 3.0 (Seattle).

Mai 2009



Alternative la Bluetooth

• Infrarosu IrDA (WPAN – Wireless Personal Area Network)– Mai puţin flexibilă decat Bluetooth;– Viteză comparabilă.

• Wi-Fi (WLAN – Wireless Local Area Network)– Viteză şi lăţime de bandă net superioare Bluetooth-ului;– Consum de energie mult mai mare;– Costuri mai mari pentru implementarea infrastructurii.

Mai 2009



Concluzii

• Beneficiile Bluetooth-ului:– Sincronizarea rapidă a informaţiilor.– Opţiune de trimitere către tipărire.– Folosire de căşti/dispozitive mâini-libere.– Securitate.– Uşor de folosit.– Este implementat în milioane de dispozitive.

• Dezavantaje:– Precum orice tehnologie wireless, Bluetooth este periculos pentru

sănătate, chiar daca mai puţin decât altele.

Mai 2009



Referinţe

• http://www.bluetooth.com

• http://www.bluetoot.org

• http://opengroup.com/bluetooth

• http://palowireless.com/bluetooth

• http://palowireless.com/infotooth/tutorial.asp

• http://www.wirelessnetwork.info

• http://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth

• http://ro.wikipedia.org/wiki/Bluetooth

• “Specification of the Bluetooth sytem”, Bluetooth SIG (05/11/2003)

• “Reţele de calculatoare”, ediţia a 4-a, Andrew S. Tanenbaum

Mai 2009



Vă mulţumesc!

• Întrebări

• …

Mai 2009

the bluetooth protocol

Technology