Bluetooth and IEEE 802.15 463
Enlaces físicos
Orientado a la conexión síncrona (SCQ): Asigna un ancho de banda fijo entre una conexión punto a punto que involucra al maestro y un esclavo único. El maestro mantiene el enlace SCO utilizando ranuras reservadas a intervalos regulares.
Sin conexión asíncrona (ACL): un enlace de punto a mUltiPOint entre el maestro y todos los esclavos en la piconet. En las ranuras no reservadas para enlaces SCO, el maestro puede intercambiar paquetes con cualquier esclavo por ranura, incluido un esclavo ya comprometido en un enlace SCO.
Los enlaces ACL proporcionan un estilo de conexión de paquetes conmutados. No es posible la reserva de ancho de banda y la entrega puede garantizarse a través de la detección y retransmisión de errores.
Error de corrección
Usa 3 esquemas de corrección.
• 1/3 de tasa FEC (corrección de errores hacia adelante)
• 2/3 de tasa FEC
• ARQ (petición de repetición automática)
El FEC de 113 velocidades se usa en el encabezado del paquete de 18 bits y también para el campo de voz en un paquete HVI.
La FEC de 2/3 se utiliza en todos los paquetes DM, en el campo de datos del paquete DV, en el paquete FHS y en el paquete HV2.
El esquema ARQ se utiliza con paquetes DM y DH y el campo de datos de DV los paquetes.
El esquema es similar a los esquemas ARQ utilizados en el control de enlace de datos.
Detección de errores: el destino detecta errores y descarta los paquetes que tienen errores.
Acuse de recibo positivo: el destino devuelve un acuse de recibo positivo a los paquetes recibidos con éxito y sin errores.
Retransmisión después del tiempo de espera: la fuente retransmite un paquete que no se ha confirmado después de un período de tiempo predeterminado.
Canales lógicos
• Usuario síncrono (US): lleva datos de usuario síncronos. Este canal se transmite a través del enlace sca.
• Usuario isócrono (UI): lleva datos de usuario isócronos. Este canal normalmente es transmitido a través del enlace ACL, pero puede ser transportado en un paquete DV en el enlace sca.
Usuario asíncrono (UA): lleva datos de usuario asíncronos. Este canal normalmente se transmite a través del enlace ACL, pero se puede llevar en un paquete DV en el enlace SCO.
Administrador de enlaces (LM): Transporta información de administración de enlaces entre participantes.
• Control de enlace (LC): se utiliza para administrar el flujo de paquetes a través de la interfaz de enlace. El canal LC se asigna al encabezado del paquete.
Control de canal
Estacionamiento: cuando un esclavo no necesita participar en la piconet pero aún debe conservarse como parte de la piconet, puede ingresar al modo de estacionamiento, que es un modo de bajo consumo con muy poca actividad.
En espera: el estado predeterminado. Este es un estado de bajo consumo en el que solo se ejecuta el reloj nativo.
Conexión: el dispositivo está conectado a una piconet como maestro o esclavo.
Se utilizan para agregar nuevos eslavos a una piconet. Para pasar de un estado a otro, se usan comandos del administrador de enlaces Bluetooth
Página: El dispositivo ha emitido una página. Utilizado por el maestro para activar y conectarse a un esclavo.
Exploración de página: el dispositivo está escuchando una página con su propio DAC.
Respuesta maestra: un dispositivo que actúa como maestro recibe una respuesta de página de un esclavo
Respuesta esclava: un dispositivo que actúa como esclavo responde a una página de un maestro.
Audio bluetooth
DM en una salida binaria se convierte en una función de escalera que rastrea la forma de onda original lo más cerca posible.
Para la codificación, ocurre lo siguiente: La entrada al codificador es PCM de 64 kbps.
Puede usar cualquiera de los dos esquemas de codificación de voz: modulación de código de pulso o modulación delta de pendiente continuamente variable
Para la transmisión, estos números están representados por el bit de signo (los números negativos se asignan a binario 1; los números positivos se asignan a 0). La salida b (k) se usa para producir la magnitud del siguiente paso en la escalera
ESPECIFICACIÓN DE ENLACE GERENTE
El protocolo implica el intercambio de mensajes en forma de PDUs LMP entre las entidades LMP en el maestro y el esclavo.
Los mensajes siempre se envían como paquetes de una sola ranura con un encabezado de carga útil de 1 byte que identifica el tipo de mensaje y un cuerpo de carga útil que contiene información adicional pertinente a este mensaje.
Los procedimientos definidos para LMP se agrupan en 24 áreas funcionales, cada una de las cuales implica el intercambio de uno o más mensajes.
. La PDU aceptada incluye el código de operación del mensaje que se acepta.
LMP admite varios servicios de seguridad con mecanismos para administrar la autenticación, el cifrado y la distribución de claves. Estos servicios incluyen:
Autenticación: la autenticación se define en la especificación de banda base, pero implica el intercambio de dos PDU LM
Emparejamiento: este servicio permite a los usuarios autenticados mutuamente establecer automáticamente una clave de cifrado de enlace.
• Cambiar clave de enlace: si dos dispositivos están emparejados y usan una clave de combinación, entonces esa clave se puede cambiar.
Cifrado: LMP no está directamente involucrado en el cifrado de enlaces, pero proporciona servicios para administrar el proceso de cifrado.
Solicitud de compensación de reloj: cuando un esclavo recibe el paquete FRS, la diferencia se calcula entre su propio reloj y el valor del reloj del maestro incluido en la carga útil del paquete FRS.
Información de desplazamiento de la ranura: un dispositivo iniciador puede transmitir un mensaje que describe las diferencias de tiempo
LMPversion: permite que cada entidad LMP determine la versión de LMP implementada en la otra.
Control de enlace lógico y protocolo de adaptación.
• Servicio sin conexión: este es un estilo de servicio de datagramas confiable.
• Servicio en modo conexión: este servicio es similar al ofrecido por RDLC
Sin conexión: admite el servicio sin conexión. Cada canal es unidireccional.
Este tipo de canal se usa normalmente para transmitir desde el maestro a varios esclavos.
Orientado a la conexión: admite el servicio orientado a la conexión. Cada canal es bidireccional (full duplex).
Señalización: Proporciona el intercambio de mensajes de señalización entre entidades L2CAP.
Para el servicio sin conexión, el formato del paquete consta de los siguientes campos:
Longitud: Longitud de la carga útil de información más campos PSM, en bytes.
ID de canal: Un valor de 2, que indica el canal sin conexión o Multiplexor de protocolo
Carga útil de información: datos de usuario de capa superior.
IEEE 802.15.3
Para redes de área personal inalámbricas (PAN) se formó para desarrollar estándares para PAN inalámbricas de corto alcance (WPAN).
Los dispositivos en una PAN pueden incluir dispositivos portátiles y móviles, como PC, asistentes digitales personales (PDA), periféricos, teléfonos celulares, buscapersonas y dispositivos electrónicos de consumo.
IEEE 802.15.3
El grupo de tareas 802.15.3 se ocupa del desarrollo de una alta velocidad de datos WPANs.
• Conexión de cámaras fotográficas digitales a impresoras o quioscos.
• Conexión de portátil a proyector.
• Conexión de un asistente digital personal (PDA) a una cámara o PDA a una impresora
• Altavoces en un sistema de sonido envolvente 5: 1 que se conecta al receptor
• Distribución de video desde un decodificador o cable módem
• Envío de música desde un reproductor de CD o MP3 a auriculares o parlantes
• Pantalla de la cámara de video en la televisión.
• Buscadores de visión remotos para video o cámaras fotográficas digitales.
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS:
• Corto alcance: del orden de 10m.
• Alto rendimiento: más de 20 Mbps para admitir video y / o audio multicanal.
• Bajo consumo de energía: para ser útil en dispositivos portátiles alimentados por batería
IEEE 802.15.3a
El Grupo de Tareas de PHY Alternativo de Tasa Más Alta de WPAN está autorizado a redactar y publicar una nueva norma que proporcionará una enmienda de la PHY de mayor velocidad 110 Mbps o más.
IEEE 802.15.4
El Grupo de tareas de baja tasa de WPAN está constituido para investigar una solución de baja tasa de datos con una batería de varios meses a varios años y una complejidad muy baja, su espectro de propagación de secuencia directa es 868 MHz a 915 MHz,
Las aplicaciones inalámbricas de baja velocidad de datos se han ignorado en gran medida hasta hace poco debido a la falta de estándares y tecnología apropiada.
Salto de frecuencia
El uso de TDD evita las interferencias entre las transmisiones en el radio transmisor, lo cual es esencial si se desea una complementación de un chip.
El término canal Salto de frecuencia no se usa en los documentos de Bluetooth, pero se le presenta: para mayor claridad.
El ancho de banda total es d: dividido en 79 canales físicos (casi todos los países), cada uno de ancho de banda 1 MHz.
La tasa de salto es de 1600 saltos por segundo, por lo que cada canal físico está ocupado por una duración de 0.625 ms.
Proporciona una forma de acceso múltiple entre dispositivos ubicados en diferentes piconets.
Proporciona resistencia a interferencias y efectos multitrayecto.
INTERNET DE LAS COSAS
El desarrollo de la tecnología se está produciendo en muchas áreas. No es sorprendente que la investigación sobre redes inalámbricas se esté llevando a cabo y de hecho se ha realizado desde hace bastante tiempo, pero bajo títulos anteriores como la computación móvil, la omnipresente de computación, redes de sensores inalámbricos y sistemas ciberfísicos. Se han desarrollado muchas propuestas y productos para protocolos de baja potencia, seguridad y privacidad, direccionamiento, radios de bajo costo, esquemas de eficiencia energética para una larga duración de las baterías, y fiabilidad para redes de nodos poco fiables e intermitentes
En el futuro, la Internet contará con un gran número de objetos que utilizan arquitecturas de comunicaciones estándar para prestar servicios a los usuarios finales. Se prevé que decenas de miles de millones de esos dispositivos se interconectarán en unos pocos años. Esto proporcionará nuevas interacciones entre el mundo físico y la informática, el contenido digital, el análisis, las aplicaciones y los servicios.
Especificación de banda base
Uno de los documentos más complejos de Bluetooth es la especificación de la banda base. En esta sección ofrecemos una visión general de los elementos clave.
FRANCIA: 2.44 a 2.47 GHz
ESPAÑA:2.44 a 2.47 GHz
JAPON: 2.47 A 2.49 GHz
US mas usado para Europa y otros Continentes:2.4 a 2.48 GHz
Radio Especificación
La modulación para Bluetooth es Gaussian FSK, con una binaria representada por una desviación de frecuencia positiva y un cero binario representada por una desviación de frecuencia negativa de la frecuencia central
La desviación mínima es de 115 kHz.
Es un documento breve que brinda los detalles básicos de la transmisión de radio para dispositivos Bluetooth.
Un aspecto de la especificación de radio es una definición de tres clases de transmisores basados en la potencia de salida
Clase 3: la potencia más baja. La salida nominal es de 1 mW.
Clase 2: Salidas 2.4 roW (+4 dBm) como máximo, con un mínimo de 0.25 mW (-6 dBm). El control de potencia es opcional.
Clase 1: Salidas de 100 mW (+20 dBm) para el rango máximo, con un mínimo de 1 mW (0 dBm).
Piconets y Scartternets
A medida que aumenta el número de piconets en un área, aumenta el número de colisiones y el rendimiento se degrada. En resumen, la zona física y el ancho de banda total son compartidos por el scatternet.
La ventaja del esquema piconet / scatternet es que permite que muchos dispositivos compartan la misma área física y hagan un uso eficiente del ancho de banda.
Las piconets, en diferentes canales lógicos, utilizan la misma frecuencia hepática al mismo tiempo. A medida que aumenta el número de piconets en un área, aumenta el número de colisiones y el rendimiento se degrada.
Como se mencionó, la unidad básica de redes en Bluetooth es una piconet, que consiste en un maestro y de uno a siete dispositivos esclavos activos
Modelos de uso
Es un conjunto de protocolos que implementan una aplicación particular de Bluetooth. Cada perfil define los protocolos y las características del protocolo que admiten un modelo de uso particular.
•Auriculares: los auriculares pueden actuar como dispositivos de entrada y salida de audio remotos e interfaz de salida.
•Teléfono tres en uno: Pueden actuar como un teléfono inalámbrico que se conecta a una estación base de voz, es un dispositivo de intercomunicación para conectarse a otros teléfonos y como teléfono celular.
•Sincronización: este modelo proporciona una sincronización de dispositivo a dispositivo de información, como la información de la guía telefónica, el calendario, los mensajes y las notas.
•Acceso a LAN: este modelo de uso permite que los dispositivos en una piconet accedan a una LAN. Como si estuviera directamente conectado a la LAN.
•Puente de Internet: con este modelo de uso, una PC se conecta de manera confiable a un teléfono móvil o inalámbrico proporcionando capacidades de conexión.
•Transferencia de archivos: el modelo de uso de transferencia de archivos admite la transferencia de directorios, archivos, documentos, imágenes y formatos de medios de transmisión.
Arquitectura de protocolo
Bluetooth se define como una arquitectura de protocolo en capas que consta de protocolos centrales, reemplazo de cable y protocolo de control de telefonía.
•Protocolo de descubrimiento de servicios (SDP): se puede consultar la información del dispositivo el establecimiento de una conexión entre dos o más dispositivos Bluetooth.
•Control de enlace lógico y protocolo de adaptación: adapta los protocolos de la capa superior a la capa de banda base.
•Protocolo de administrador de enlaces (LMP): responsable de la configuración de Link entre dispositivos Bluetooth y la administración continua de enlaces.
•Banda base: Preocupada por el establecimiento de la conexión en una piconet.
•Radio: Especifica detalles de la interfaz aérea, incluyendo. la frecuencia, el uso del salto de frecuencia
Aplicaciones Bluetooth
Bluetooth proporciona soporte para tres aplicaciones generales que usan conectividad inalámbrica de corto alcance:
•Conexión en red ad hoc: un dispositivo equipado con una radio Bluetooth puede establecer una conexión instantánea con otra radio
•Reemplazo del cable: Bluetooth elimina la necesidad de accesorios de cable, a menudo patentados
•Puntos de acceso de datos y voz: Bluetooth facilita las transmisiones de voz y datos en tiempo real al proporcionar una conexión inalámbrica
Bluetooth está diseñado para funcionar en un entorno de muchos usuarios.
