Bluetooth

Charakterystyka standardu

dr inż. Artur Klepaczko

[e-mail]

p. 205, tel. [phone]

Projektowanie Interfejsów użytkownika

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

2

Charakterystyka ogólna

●

Technologia łącza radiowego krótkiego zasięgu

–

2.4 GHz

–

10–100 m

●

Dwa rodzaje transmisji

–

synchroniczne do przekazywania głosu

–

asynchoroniczne do przekazywania danych

●

Zastosowanie

–

telekomunikacja (telefonia bezprzewodowa)

–

technologie mobilne

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

3

Topologia sieci

●

Możliwe utworzenie łącza dwu- lub wielopunktowego

●

Kilka podsieci pracujących na wspólnym obszarze tworzy
sieć rozproszoną (scatternet)

●

Poszczególne podsieci nie są ze sobą zsynchronizowane
i pracują na różnych kanałach

Podsieci (ang. piconet)
– zespół urządzeń
pracujących na tym
samym kanale

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

4

Architektura

●

System Bluetooth ma

budowę warstową:

–

specyfikacja łącza
radiowego

–

sterownik łącza oraz
protokoły warstwy
liniowej

–

protokoły wyższych
warstw

●

Specyfikacja łącza:

–

pasmo ISM (industrial,
scientific, medical)

–

79 kanałów o szerokości 1
MHz od 2.402 do 2.480 GHz

–

dla uniknięcia zakłóceń
stosowana jest technika
rozpraszania widma
metodą przeskoków
częstotliwości (FHSS)

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

5

Kanały transmisyjne

●

Kanał transmisyjny reprezentowany jest przez pseudolosową
sekwencję przeskoków częstotliwości

●

Sekwencja określana jest na podstawie adresu stacji
nadrzędnej w danej podsieci

●

Przeskok wykonywany jest 1600 razy na sekundę

●

Kanał podzielony jest na szczeliny czasowe o czasie trwania
równym 625 ms

●

Stacje nadrzędne nadają w szczelinach parzystych, a
podrzędne w szczelinach nieparzystych (Time Division Duplex)

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

6

Prędkość transmisji

●

Łącze asynchroniczne (ACL)

–

asymetryczne: 721 Kbps w kierunku do i 57.6 Kbps
w kierunku przeciwnym

–

symetryczne: 432.6 Kbps w obu kierunkach

●

Łącze synchroniczne (SCO)

–

do trzech kanałów po 64 Kbps w obu kierunkach

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

7

Struktura protokołów

Specyfikacja łącza radiowego, sterownik łącza, protokoły warstwy
liniowej: Link Manager Protocol (LMP), Logical Link Control and
Adaptation Protocol (L2CAP)

Protokoły wyższych
warstw: Service
Discovery Protocol
(SDP), serial line
emulation protocol
(RFCOMM), Telephony
Control Specification
(TCS), Object Exchange
Protocol (OBEX)

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

8

Sterownik łącza

●

Sterownik łącza i pasma transmisyjnego (Baseband and Link Control)
umożliwia fizyczne połączenie urządzeń w podsieci

●

Ponadto, zadaniem sterownika łącza jest także realizacja protokołów
warstwy liniowej

–

zarządzania łączem (LMP),
odpowiedzialnego za konfigurację
połączenia pomiędzy urządzeniami (dot.
funkcji zapezpieczeń, generacji i
wymiany kluczy kodowania,
negocjowania rozmiarów pakietów itp.)

–

sterowania i adaptacji łącza logicznego
(L2CAP), odpowiedzialnego za
zarządzenie połączeniami logicznymi
między urządzeniami na poziomie
warstwy aplikacji

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

9

Protokół poszukiwania usług (SDP)

●

SDP jest wykorzystywany do
rozpoznawania usług i możliwości
urządzeń znajdujących się w
podsieci

●

Wszystkie urządzenia posiadają tzw.
rejestry usług (service records),
które zawierają informacje
niezbędne do identyfikacji i
używania danej usługi

●

Informacja o wykryciu i
zarejestrowaniu usługi jest
przekazywana do całej podsieci

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

10

Protokoły wyższych warstw

●

TCS–BIN — definiuje procedurę sygnalizacji i ustanawiania
połączeń telefonicznych. Protokół ten oparty jest na tzw.
rekomendacji ITU-Q.931

●

RFCOMM — emulacja interfejsu szeregowego RS-232

●

PPP — definiuje procedurę transferu danych między dwoma
bezpośrednio połączonymi ze sobą urządzeniami; w systemie
Bluetooth PPP działa z wykorzystaniem RFCOMM

●

TCP/IP, UDP/IP — umożliwiają komunikację urządzeń Bluetooth
poprzez sieć Internet

●

OBEX — protokół wymiany obiektów binarnych między
urządzeniami; podstawowa funkcjonalność zbliżona do HTTP,
z tym, że HTTP w warstwie transportowej bazuje na TCP/IP,
w Bluetooth na RFCOMM

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

11

Profile Bluetooth (K1–K5)

●

K1 — ogólny profil dostępu GAP (Generic Access Profile): wprowadza definicje
dotyczące podstawowych trybów pracy i procedur dostępu. Określa on zachowanie
urządzenia w stanie oczekiwania i połączenia.

●

K2 — profil aplikacji wykrywania usług SDAP (Service Discovery Application
Profile): umożliwia identyfikację usług realizowanych w innych urządzeniach.

●

K3 — profil dla telefonii bezprzewodowej CTP (Cordless Telephony Profile):
definiuje właściwości i procedury wymagane do współpracy pomiędzy różnymi
elementami telefonu „trzy w jednym”.

●

K4 — profil dla bezprzewodowej komunikacji wewnętrznej IntP (Interkom Profile):
definiuje wymagania dla urządzeń Bluetooth dotyczące połączeń bezpośrednich
pomiędzy telefonami typu „trzy w jednym”, tzw. usługa interkomu.

●

K5 — profil wirtualnego portu szeregowego SPP (Serial Port Profile): opisuje
wymagania związane z realizacją emulowanego radiowego łącza szeregowego

Profile służą zapewnieniu kompatybilności pomiędzy poszczególnymi
urządzeniami i aplikacjami pochodzącymi od różnych prducentów

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

12

Profile Bluetooth (K6–K10)

●

K6 — profil dla bezprzewodowego zestawu słuchawkowego HP (Headset Profile):
umożliwia bezprzewodowe połączenie zestawu i pełnienie przez niego roli
urządzenia wejściowego i wyjściowego dla sygnałów dźwiękowych (audio).

●

K7 — profil usług modemowych DUN (Dial-up Networking Profile): umożliwia
bezprzewodowy dostęp komputera do sieci Internet np. poprzez telefon komórkowy

●

K8 - profil usług telefaksowych FP (Fax Profile)

●

K9 — profil dostępu do sieci lokalnej LA (LAN Access Profile) Definiuje zestaw
procedur zapewniający bezprzewodowy dostęp do sieci LAN.

●

K10 — ogólny profil wymiany danych w postaci obiektów GOEP (Generic Object
Exchange Profile). W ramach usługi transmisji szeregowej wyodrębniono specjalna
grupę profili które precyzują wymagania odnośnie wymiany danych w podstacji
obiektów. Urządzeniami które najczęściej korzystają z tego typu profili są laptopy,
notatniki elektroniczne czy telefony komórkowe. Profil GOEP określa reguły
komunikacji typu „wyślij i pobierz” bazując na architekturze klient–serwer.

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

13

Profile Bluetooth (K11–K13)

●

K11 — profil przesyłania obiektów OPP (Object Push Profile): definiuje trzy
podstawowe rodzaje operacje: 1. przesyłanie jednego lub więcej obiektów
2. pobranie tzw. wizytówki biznesowej 3. wymianę wizytówek, rozumianą jako
następujące po sobie operacje 1. i 2. Dane przesyłane przez aplikacje oparte o ten
profil są zapisywane w formatach: vCard, vCalendar, vMessage, vNote.

●

K12 — profil przesyłania plików FTP (File Transfer Profile): FTP umożliwia
przesyłanie danych w łączu bezprzewodowym. W ramach profilu FTP zdefiniowano
następujące rodzaje operacji: a) wybór serwera FTP z listy dostępnych serwerów
tzn. pozostających w zasięgu radiowym urządzenia; b) przeglądanie zasobów
serwera c) kopiowanie; d) kasowanie plików lub folderów oraz zakładanie nowego
folderu na serwerze.

●

K13 — profil synchronizacji danych SP (Synchronization Profile): SP umożliwia
synchronizację aplikacji typu PIM (Personal Information Manager)

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

14

Modele aplikacji

●

Transfer plików

●

Telefon 3-w-1

●

Synchronizacja

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

15

Zagadnienia bezpieczeństwa

●

Szyfrowanie za pomocą algorytmu Secure And Fast
Encryption Routine (SAFER+)

●

SAFER+ umożliwia stosowanie kluczy 128- bitowych

●

Na poziomie połączenia, bezpieczeństwo zapewnia
procedura autentykacji, polegająca na weryfikacji
numerów PIN

●

Dodatkowo, po autentykacji, urządzenia mogą
utworzyć wspólny poufny klucz połączenia i ponownie
wykonać autentykację z nowym kluczem (parowanie)

28.10.07

Projektowanie interfejsów użytkownika

16

Inne technologie bezprzewodowe

●

IrDA

●

Wi-Fi

●

Wireless USB

●

Wireless Firewire