- Походження назви Bluetooth
- З чого почався Bluetooth?
- Основні положення технології Bluetooth
- Принцип роботи Bluetooth
- Структурна схема архітектури Bluetooth
- Link Manager
подробиці
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 і 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.
Логотип Bluetooth
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 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.
Мал. 1 Чіп Bluetooth
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 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).
Мал. 2 Bluetooth -чіпом і сірник поруч
Чіп Bluetooth реалізований з урахуванням усіх сучасних тенденцій. Розмір чіпа (рис. 2) - 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.
Принцип роботи Bluetooth
Технологія Вluetooth передбачає два види зв'язку: синхронну - SCO (Synchronous Connection Oriented) і асинхронну - ACL (Аsynchronous Connectionless). Перший вид, SCO, розрахований на встановлення симетричного з'єднання "точка - точка" і служить переважно для передачі мовних повідомлень. Швидкість передачі інформації SCO дорівнює 64 Кіт / с. Другий, ACL, призначений для пакетної передачі даних. Він підтримує симетричні і асиметричні з'єднання типу "точка - багато точок". Швидкість передачі пакетної інформації при ACL складає близько 721 Кбіт / с. Пакети даних мають фіксований формат. На початку блоку знаходиться 72-біт на введення пароля. Він може застосовуватися, зокрема, для синхронізації пристроїв. За ним слідує 54-біт заголовок пакета, що містить контрольну суму пакета і інформацію про його параметри (наприклад, про повторну передачу блоку даних). Замикає пакет область, безпосередньо містить пересилається інформацію. Розмір цієї області варіюється від 0 до 2745 біт.
Основоположним принципом побудови систем Bluetooth є використання методу розширення спектра при стрибкоподібному зміні частоти (FHSS - Frequency Hop Spread Spectrum). Весь виділений для Bluetooth-радіозв'язку частотний діапазон 2,402-2,480 ГГц розбитий на N частотних каналів. Смуга кожного каналу 1 МГц, рознос каналів - 140-175 кГц. Для кодування пакетної інформації використовується частотна маніпуляція.
Для США і Європи N = 79. Виняток становлять Іспанія і Франція, де для Bluetooth застосовується 23 частотних каналу. Зміна каналів проводиться по псевдослучайному закону 1600 разів в секунду. Постійне чергування частот дозволяє радіоінтерфейсу Bluetooth транслювати інформацію по всьому діапазону ISM і уникнути впливу перешкод з боку пристроїв, що працюють в цьому ж діапазоні. Якщо даний канал зашумлений, то система перейде на інший, і так буде відбуватися до тих пір, поки не виявиться канал, вільний від перешкод.
Мал. 3. Частотно-часова діаграма роботи модулів Bluetooth
На рис. 3 показана частотно-тимчасова площину, що ілюструє одночасну роботу трьох Bluetooth-модулів. Модулі працюють тактами (слотами), тривалістю 625 мкс. Кожному модулю в межах кожного такту призначається відповідний частотний канал і режим передачі або прийому.
Коли пара будь-яких Bluetooth-пристроїв з'єднується, то вони утворюють пікомережа (рис. 4).
Одне з них, яке виконує функції ведучого пристрою, формує сигнали синхронізації частоти і її зміни. Зазвичай провідним є той модуль, який розміщений в найбільш потужному пристрої, такому, як персональний комп'ютер. Всі інші пристрої є веденими.
Мал. 4 пікомережі
Пікомережа є фундаментальною формою комунікації в технології Bluetooth. Пікомережа може містити до 7 активних ведених пристроїв. Крім того, в околиці (зоні впевненого прийому) провідного пристрою можуть перебувати неактивні ведені пристрої, які також синхронізовані на загальні годинник і загальну послідовність зміни частот, але не можуть обмінюватися даними до тих пір, поки ведучий пристрій НЕ активує їх. Якщо в мережі виявляється більше 8 пристроїв, то буде сформована друга пікомережа і так далі. Кілька (до 10) незалежних і навіть не синхронізованих між собою пікомереж, між якими можливий обмін інформацією, можуть об'єднуватися в так звану велику мережу Scatternel. Для цього кожна пара пікомереж повинна мати як мінімум одну спільну пристрій, який буде головним в одній і підпорядковується в інший. Таким чином, в межах окремої Scatternet може бути одночасно пов'язано максимум 71 пристрій.
Структурна схема архітектури Bluetooth
Мал. 5 Архітектура Bluetooth
Важливою частиною архітектури (рис. 5) є Host to Controller інтерфейс (HCI), що забезпечує взаємодію софтової підсистеми Host із залізною підсистемою Controller. Все взаємодія верхніх рівнів Bluetooth системи з її апаратною частиною відбувається через HCI-команди, що ініціюються драйвером.
Основні блоки архітектури:
RF
Блок Radio займається перетворенням бітової послідовності в радіо сигнали. Питання модуляції, спектральних характеристик і фізики процесів забезпечення бітової швидкості - все це вирішується на нижньому рівні моделі.
Baseband Layer = Link Controller + Baseband Manager + Device Manager
Рівень baseband представлений у вигляді трьох блоків, спільна задача яких полягає в управлінні фізичними каналами, поверх яких встановлюються фізичні з'єднання. Bluetooth-адресація, синхронізації генераторів пристроїв, управління кодами доступу до фізичних каналах, пошук пристроїв і встановлення фізичного каналу між ними - все це завдання Baseband-рівня.
Link Manager
Після того, як два нижніх рівні забезпечили нас фізичним з'єднанням між пристроями, справа стає за організацією логічних каналів, які згодом і стануть базою для передачі трафіку додатків. Link Managerв відповіді за встановлення, зміну і звільнення логічних з'єднань між пристроями, а так само за оновлення параметрів фізичних з'єднань. Для цих цілей Link Manager використовує Link Management протокол (LMP).
L2CAP Layer = Channel Manager + L2CAP Resource Manager
Це високорівнева блок Bluetooth Host, окупований L2CAP рівнем. Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) - протокол, який працює поверх створених логічних з'єднань, що забезпечує сегментацію і відновлення пакетних даних від всіх вище додатків.
Скачков Максим Костянтинович
Читайте також:
Канал про технології та відомих людей "ТНД". Підписуйтесь!
Відео про 5G простою мовою. Лекції по мобільному зв'язку п'ятого покоління (5G)
Bluetooth: порівняння з іншими технологіями
Нова книга по мобільному зв'язку "Мобільний зв'язок на шляху до 6G"
Загальні відомості про ZigBee
Структура мережі WiMAX
Ієрархія бездротових мереж
Все про поточний стан і перспективи розвитку мереж мобільного і бездротового зв'язку на Міжнародному З'їзді провідних фахівців галузі телекомунікацій TELECOMTREND. Приєднуйтесь!
{jcomments on}