Локальные сети стандарта bluetooth

Персональные беспроводные сети

Персональные беспроводные сети передачи информации обеспечивают обмен информацией между устройствами в радиусе от десятков сантиметров до 10 М (максимум несколько десятков метров). Простейший пример таких устройств — пульт дистанционного управления телевизором, работающий в инфракрасном диапазоне. Несмотря на примитивность выполняемых функций, поддерживаемые этими устройствами протоколы обмена вполне отвечают простейшим требованиям сетевых протоколов. ИК-порты в компьютерах и периферийных устройствах (протоколы IrDA). Однако связь в ИК-диапазоне обладает рядом недостатков, серьезнейший из которых — необходимость прямой видимости между приемником и передатчиком. Поэтому основная область применения ИК-сетей — обеспечение связи между компьютерами и периферийными устройствами.

Стандарты персональных беспроводных сетей

Функционирование персональных беспроводных сетей (WPAN, Wireless Personal Network) осуществляется в соответствии с законами, определенными стандартами из семейства IEEE 802.15х: IEEE 802.15.1. (Bluetooth) IEEE 802.15.2. Описание взаимодействия между устройствами, относящимися к персональным и локальным беспроводным сетям. IEEE 802.15.3. (Разработан для высокоскоростных персональных беспроводных сетей (до 54 Мбит/с), работающих в диапазоне 2,4 ГГц. Обеспечивает поддержку сниженного энергопотребления. Сети, построенные на основе этого стандарта, называются пикосетями ) IEEE 802.15.4. Этот стандарт определяет низкоскоростные персональные беспроводные сети (скорость передачи данных до 250 Кбит/с). Рабочий диапазон частот — 2,4 ГГц (16 каналов), 915 МГц (10 к.) и 868 МГц (1 к.). Область применения — дистанционное управление различными бытовыми приборами.

Помимо семейстна IEEE 802.15х для персональных беспроводных сетей были также разработаны стандарты HomeRF, UltraWideBand и ZigBee. HomeRF ориентирован на использование частотного диапазона 2,4 ГГц. Для передачи данных применяется протокол Shared Wireless Access Protocol (SWAP). Кодирование данных осуществляется с помощью FHSS. ZigBee поддерживает ту же скорость передачи данных и те же частотные диапазоны, что и стандарт IEEE 802.15.4. Оборудование, поддерживающее этот стандарт, обеспечивает дальность связи до 75 м. Предусмотрены эффективные методы экономии электроэнергии. В состав сети могут входить до 254 клиентов, а также одно мастерустройство. UltraWideBand (сверхширокополосный). Интенсивно применяет технологию распределения спектра.

Bluetooth (IEEE 802.15.1.)

Несмотря на всю свою привлекательность и универсальность, технология Bluetooth лишь в исключительных случаях применяется для развертывания сетей. Кроме того, что эта технология еще довольно «сырая», возможно из-за слишком её универсальности. Поэтому в одних приложениях ей недостает скорости обмена (например, передача видеосигнала), в других требуются более простые и дешевые устройства. Наиболее часто она применяется в качестве беспроводной альтернативы соединительному кабелю между двумя устройствами (например, между гарнитурой и сотовым телефоном).

Стандарт Bluetooth рассчитан на работу в диапазоне 2, 4 ГГц, а также использует метод модуляции Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS). Оборудование, поддерживающее стандарты IEEE 802.11b/g, несовместимо с оборудованием, поддерживающим стандарт Bluetooth, и наоборот (нет прямой и обратной совместимости). В сети Bluetooth может находиться практически неограниченное количество сетевых устройств, но проявлять одновременную активность могут не более восьми из них — мастер беспроводной сети и семь ведомых. В настоящее время существует пять версий стандарта Bluetooth, от 1.0 до 2.0+EDR. По уровню излучаемой мощности все устройства Bluetooth делятся на три класса. К первому классу относятся устройства, уровень излучаемой мощности которых не превышает 100 мВт, ко второму классу — устройства с мощностью излучения до 2,5 мВт, а к третьему классу относятся устройства, уровень излучаемой мощности которых не превышает 1 мВт.

Профили Bluetooth

Для подключения к Bluetooth-соединению устройство должно быть совместимым с одним из профилей Bluetooth . Тип применяемого профиля определяет функциональные свойства Bluetooth-соединения. Ниже приведен перечень профилей, одобренных группой разработчиков Bluetooth SIG: Advanced Audio Distribution Profile (A2DP), Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP), Advanced Image Printing, Automatic Archive, Basic Imaging Profile (BIP), Image Push, Image Pull, Basic Printing Profile (BPP), Common ISDN Access Profile (CIP), Cordless Telephony Profile (CTP), Device ID Profile (DID), Dial-up Networking Profile (DUN), Fax Profile (FAX), File Transfer Profile (FTP), General Audio/Video Distribution Profile (GAVDP), Generic Access Profile (GAP), Generic Object Exchange Profile (GOEP), и т. д.

К преимуществам Bluetooth можно отнести простоту настройки и сниженное

энергопотребление. К недостаткам — низкую скорость передачи данных (от 720 Кбит/с до 2,1 Мбит/с в стандарте Bluetooth 2.0+EDR), а также потенциальную «помехоопасность» для сетей стандарта IEEE 802b/g.

Пикосети

Стандарт IEEE 802.15.3 описывает работу малой беспроводной персональной сети, которая называется также пикосетью . Речь идет о сети типа Ad Hoc, в которой несколько независимых устройств могут непосредственно взаимодействовать друг с другом. Размеры пикосетей обычно не превышают 10 м. При формировании пикосетей но главу угла ставятся следующие требования: достаточно высокая скорость передачи данныхпростая инфраструктуралегкость установления соединения и подключения к сети средства защиты данных и предоставление для определенных типов данных (гарантия качества обслуживания).

Пикосеть может объединять несколько устройств, одно из которых выполняет функции сетевого координатора (PNC, piconet coordinator), вследствие чего полной аналогии с сетями Ad Hoc все же не получается.

PNC

Типичная пикосеть

В пикосети допускается обмен как асинхронными, так и изохронными (потоковыми) данными. Обмен данными в пикосети происходит с помощью суперфреймов.

Глобальные беспроводные сети

Благодаря глобальным беспроводным сетям обеспечивается широкополосный беспроводный доступ к сетевым ресурсам и к Интернету. При этом каждый пользователь получает возможность высокоскоростного подключения и доступа к ключевой информации в любое время. глобальными беспроводными сетями являются (WWLAN), 3G, WiMAX.

Источник

Персональные сети и технология Bluetooth Особенности персональных сетей

Персональные сети (Personal Area Networks, PAN) предназначены для взаимодействия уст­ройств, принадлежащих одному владельцу, на небольшом расстоянии, обычно в радиусе 10 м. Такими устройствами могут быть ноутбук, мобильный телефон, принтер, карманный компьютер PDA (Personal Digital Assistant), телевизор, а также многочисленные бытовые приборы, например холодильник.

Персональные сети должны обеспечивать как фиксированный доступ, например, в пределах дома, так и мобильный, когда владелец устройств перемещается вместе с ними между помещениями или городами.

Персональные сети во многом похожи на локальные, но у них есть и свои особенности.

• Многие из устройств, которые могут входить в персональную сеть, гораздопроще, чем традиционный узел LAN — компьютер. Кроме того, такие устройства обычно имеют небольшие габариты и стоимость. Поэтому в стандартах PAN требуется учитывать, что их реализация должна приводить к недорогим решениям, потребляющим небольшую энергию.
• Область покрытияPANменьше области покрытияLAN, для взаимодействия узлов PAN часто достаточно нескольких метров.
• Высокие требования к безопасности. Персональные устройства, путешествуя вместе со своим владельцем, попадают в различное окружение. Иногда они должны взаимодействовать с устройствами других персональных сетей, например, если их владелец встретил на улице своего знакомого и решил переписать из его устройства PDA в свое несколько адресов общих знакомых. В других случаях такое взаимодействие явно нежелательно, так как может привести к утечке конфиденциальной информации. Поэтому протоколы PAN должны обеспечивать разнообразные методы аутентификации устройств и шифрования данных в мобильной обстановке.
• При соединении малогабаритных устройств между собой желание избавиться от кабелей проявляется гораздо сильнее, чем при соединении компьютера с принтером или концентратором. Из-за этого персональные сети в гораздо большей степени тяготеют к беспроводным решениям, чем локальные.
• Если человек носит PAN-устройство постоянно с собой и на себе, то оно не должно причинять вред его здоровью. Поэтому такое устройство должно излучать сигналы небольшой мощности, желательно не более 100 милливатт (обычный сотовый телефон излучает сигналы мощностью от 600 мВт до 3 Вт).

Сегодня самой популярной технологией PAN является Bluetooth, которая обеспечивает взаимодействие 8 устройств в разделяемой среде диапазона 2,4 ГГц со скоростью передачи данных до 723 Кбит/с.

Стандарты персональных беспроводных сетей

Функционирование персональных беспроводных сетей (WPAN, Wireless Personal Area Network) осуществляется в соответствии с законами, определенными стандартами из семейства IEEE 802.15х:

■ IEEE 802.15.1. Этот стандарт также называется Bluetooth.

■ IEEE 802.15.2. Этот стандарт описывает взаимодействие между устройства­ми, относящимися к персональным и локальным беспроводным сетям.

■ IEEE 802.15.3. Данный стандарт разработан для высокоскоростных персо­нальных беспроводных сетей (до 54 Мбит/с), работающих в диапазоне 2,4 ГГц. Стандарт обеспечивает поддержку сниженного энергопотребления, а для передачи данных используется квадратурное кодирование фазовым сдви­гом со смещением (OQPSK, Offset Quadrature Phase Shift Keying). Сети, по­строенные на основе этого стандарта, называются также пикосетями.

■ IEEE 802.15.4. Этот стандарт определяет низкоскоростные персональные беспроводные сети (скорость передачи данных до 250 Кбит/с). Рабочий диа­пазон частот — 2,4 ГГц (16 каналов), 915 МГц (10 каналов) и 868 МГц (один канал). Область применения — дистанционное управление различными бы­товыми приборами.

Источник

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

Источник