Архитектура и логическая структура сети Bluetooth
Своим появлением спецификации Bluetooth обязан компаниям Ericsson, IBМ. Intel, Toshiba и Nokia, которые в феврале 1998 года для разработки стандарта персональной БСПИ организовали специальную рабочую группу SIC (Special Interest Group). Название новой технологии связан с именем короля Харольда I Блаатанда (в поздней транскрипции — Bluetooth, Синезуб), объединившего Данию с Южной Швецией и Южной Норвегией в единое Датское Королевство.
Уже 2000 год к Bluetooth SIG входили 1883 фирмы (на порядок больше, чем в группе HomeRF). Новую технологию поддержали производители элементной базы, программного обеспечения, портативных компьютеров, сотовых телефонов, звуковоспроизводительной аппаратуры и др. Видимо, имя короля-объединителя принесло свои плоды. Сегодня стандарт Bluetooth признай всем мировым сообществом. Между Bluetooth S1G и IEEE было достигнуто соглашение, в соответствии с которым спецификации Bluetooth вошла в стандарт IEЕЕ 802.15.1 (опубликован 14 июня 2002 года) «Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical layer (PHY) Specifications for Wireless Personal Area Networks (WPANs)» (Спецификации контроля доступа к беспроводному каналу и физического уровня беспроводных персональных сетей).
Спецификация Bluetooth описывает пакетный способ передачи информации с временным мультиплексированием. Радиообмен происходит в полосе частот 2400-2483,5 МГц (в США и ряде других стран — безлицензионный диапазон). В радиотракте применен метод расширения спектра посредством частотных скачков и двухуровневая частотная модуляция с фильтром Гаусса (binary Gaussian Frequency Shift Keying).
Метод частотных скачков подразумевает, что вся отведенная для передачи полоса частот подразделяется на определенно»’ количество подканалов шириной 1 МГц каждый. Канал представляет собой псевдослучайную последовательность скачков по 79 иди 23 радиочастотным подканалам (табл. 4). Каждый канал делится на временные сегменты продолжительностью 625 мкс, причем каждому сегменту соответствует определенная несущая (подканал). Передатчик «перескакивает: с несущей на несущую синхронно с приемником в последовательности, определяемой номером канала. За секунду может происходить до 1600 частотных скачков. Такой метод обеспечивает конфиденциальность и некоторую помехозащищенность передач. Последний обусловлена чем, что если переданный по какому-либо подканалу пакет не был принят, то приемник сообщает об этом, и передача пакет повторяется на одном из следующих подканалов, уже на другой частоте.
Разделение полосы частот на подканалы в стандарте Bluetooth
Архитектура Bluetooth
Основу Bluetooth составляет пикосеть (piconet), состоящая из одного главного узла и нескольких (до семи) подчиненных узлов, расположенных в радиусе 10 м. В одной и той же комнате, если она достаточно большая, могут располагаться несколько пикосетей. Они могут даже связываться друг с другом посредством моста (специального узла). Несколько объединенных вместе пикосетей составляют рассеянную сеть (scatternet).
Помимо семи активных подчиненных узлов, один главный узел может поддерживать до 255 так называемых отдыхающих узлов. Это устройства, которые главный узел перевел в режим пониженного энергопотребления — за счет этого продлевается ресурс их источников питания. В таком режиме узел может только отвечать на запросы активации или на сигнальные последовательности от главного узла. Существуют еще два промежуточных режима энергопотребления — приостановленный и анализирующий, но мы их сейчас рассматривать не будем.
Такое решение с главным и подчиненным узлами оказалось очень простым и дешевым в реализации. Поскольку этого и добивались разработчики, такой вариант и был принят. Последствием этого является то, что подчиненные узлы лишь выполняют то, что им прикажет главный узел. В основе пикосетей лежит принцип централизованной системы с временным уплотнением. Главный узел контролирует временные интервалы и распределяет очередность передачи данных каждым из подчиненных узлов. Связь существует только между подчиненным и главным узлами. Прямой связи между подчиненными узлами нет.
Приложения Bluetooth
Большинство сетевых протоколов просто предоставляют каналы связи между коммуникационными единицами и оставляют прикладное использование этих каналов на усмотрение разработчиков. Например, в стандарте 802.11 ничего не говорится о том, что пользователи должны использовать свои ноутбуки для чтения электронной почты, работы в Интернете и т. п. В противоположность этому спецификация Bluetooth называет 13 конкретных поддерживаемых приложений и для каждого из них предоставляет свой набор протоколов. К сожалению, это приводит к сильному усложнению системы. Тринадцать приложений, называемые профилями.
Процедуры управления связью. Профиль общего доступа на самом деле не является приложением. Это скорее та основа, на которой строятся реальные приложения. Его главная задача состоит в обеспечении установки и поддержки защищенной от несанкционированного доступа связи (создании канала) между главным и подчиненным узлами.
Протокол для определения того, какие сервисы могут быть предоставлены другими устройствами. Вся аппаратура системы Bluetooth должна поддерживать два описанных ранее профиля. Все прочие являются необязательными.
Альтернатива кабелю последовательного порта. Это транспортный протокол, который используется большинством других профилей. Он эмулирует последовательный канал и особенно полезен при работе с приложениями, которым требуется этот канал.
Определяет клиент-серверные взаимоотношения при передаче объектов. Профиль общего объектного обмена определяет клиент-серверные взаимоотношения, возникающие при обмене данными. Клиенты инициируют операции, но подчиненная станция может выступать либо в роли клиента, либо в роли сервера. Как и профиль последовательного порта, это один из кирпичиков, из которых строятся другие профили.
Профиль доступа к ЛВС позволяет устройству Bluetooth подсоединиться к стационарной вычислительной сети. Этот профиль является конкурентом стандарта 802.11. Профиль удаленного доступа был
Позволяет ноутбуку получать удаленный доступ посредством мобильного телефона
Позволяет мобильному факсу связываться с мобильным телефоном
Связывает трубку с локальной базовой станцией
Цифровые переносные рации. Позволяет двум телефонам соединяться друг с другом наподобие раций.
Обеспечивает связь hand-free с телефонами
Обеспечивает обмен простыми объектами. Объекты могут представлять собой электронные визитные карточки, изображения или файлы с данными.
Предоставляет легкий способ пересылки файлов
Позволяет PDA синхронизироваться с другим компьютером.