MAPAS MENTALES
MOTIVACIÓN Y DESCRIPCIÓN GENERAL DE BLUETOOTH
Bluetooth es una conexión de radio de corto alcance siempre activa que reside en un microchip
Fue desarrollado inicialmente por el fabricante sueco de teléfonos móviles Ericsson en 1994 como una forma de permitir que las computadoras portátiles hicieran llamadas a través de un teléfono móvil.
Publicado originalmente como estándares IEEE 802.15.1, ahora un consorcio de la industria conocido como Bluetooth SIG (grupo de interés especial) publica los estándares de Bluetooth.
Documentos de estándares de Bluetooth
Los estándares de Bluetooth presentan un volumen formidable: más de 2500 páginas, divididas en dos grupos: núcleo y perfil.
Se cubren temas relacionados, como la interoperabilidad con tecnologías relacionadas, los requisitos de prueba y una definición de varios temporizadores de Bluetooth y sus valores asociados.
La ventaja del esquema piconet/scatternet
Un sistema Bluetooth utiliza un esquema de salto de frecuencia con una separación entre portadoras de 1 MHz.
permite que muchos dispositivos compartan la misma área física y hagan un uso eficiente del ancho de banda.
Aplicaciones Bluetooth
Bluetooth está diseñado para funcionar en un entorno de muchos usuarios. Hasta ocho dispositivos pueden comunicarse en una pequeña red llamada piconet. Diez de estas piconets pueden coexistir en el mismo rango de cobertura de la radio Bluetooth. Para brindar seguridad, cada enlace está codificado y protegido contra escuchas e interferencias.
• Puntos de acceso de datos y voz: Bluetooth facilita las transmisiones de voz y datos en tiempo real al proporcionar una conexión inalámbrica sin esfuerzo de dispositivos de comunicación portátiles y estacionarios.
• Conexión en red ad hoc: un dispositivo equipado con una radio Bluetooth puede establecer una conexión instantánea con otra radio Bluetooth tan pronto como entre dentro del alcance.
Piconets y Scatternets
El radio designado como maestro toma esta determinación utilizando su propia dirección de dispositivo como parámetro, mientras que los dispositivos esclavos deben sintonizar el mismo canal y fase.
la unidad básica de la red en Bluetooth es una piconet, que consta de un maestro y de uno a siete dispositivos esclavos activos.
El concepto detrás de Bluetooth es proporcionar una capacidad inalámbrica universal de corto alcance. Los atributos clave son robustez, bajo consumo de energía y bajo costo.
Utilizando la banda de 2,4 GHz, disponible globalmente para usos de bajo consumo sin licencia, dos dispositivos Bluetooth a menos de 10 m de distancia pueden compartir hasta 2,1 Mbps o 24 Mbps de capacidad.
Los principales usos en orden de volumen son para los siguientes dispositivos [DECU14a]:
• Teléfonos móviles
• Teléfonos de voz
• Auriculares y altavoces estéreo
• Computadoras personales y tabletas
Los siguientes son algunos ejemplos de las capacidades que Bluetooth puede proporcionar a los consumidores:
• Configure redes domésticas para que un adicto a la televisión pueda controlar de forma remota el aire acondicionado, el horno y la navegación de Internet de los niños.
• Llamar a casa desde una ubicación remota para encender y apagar electrodomésticos, programar la alarma y monitorear la actividad.
• Control de periféricos como un teclado, mouse o parlante desde una computadora o tableta.
• Realice llamadas desde un auricular inalámbrico conectado de forma remota a un teléfono celular.
• Controlar la comunicación entre un teléfono inteligente y un sistema estéreo de automóvil.
ESPECIFICACIONES DE BLUETOOTH
Canales L2Cap L2CAP proporciona tres tipos de canales lógicos:
. 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.
• Señalización: Prevé el intercambio de mensajes de señalización entre entidades L2CAP.
Las especificaciones para las diversas capas de la pila de protocolos Bluetooth se analizan a continuación, comenzando con la especificación de radio y avanzando hacia arriba.
La especificación de radio Bluetooth brinda los detalles básicos de la transmisión de radio para dispositivos Bluetooth.
Salto de frecuencia El salto de frecuencia (FH) en Bluetooth tiene dos propósitos:
1. Brinda resistencia a interferencias y efectos multicamino.
2. Proporciona una forma de acceso múltiple entre dispositivos coubicados en diferentes piconets.
Bluetooth consta de opciones de capa PHY de velocidad básica y velocidad de datos mejorada
Protocolo de Adaptación y Control de Enlace Lógico (L2CAP)
L2CAP hace uso de enlaces ACL; no proporciona soporte para enlaces SCO. Usando enlaces ACL, L2CAP proporciona dos servicios alternativos a los protocolos de capa superior:
• Servicio sin conexión: este es un estilo de servicio de datagrama confiable.
• Servicio en modo conexión: Este servicio es similar al que ofrece HDLC. Se establece una conexión lógica entre dos usuarios
Al igual que el control de enlace lógico (LLC) en la especificación IEEE 802, L2CAP proporciona un protocolo de capa de enlace entre entidades a través de una red de medio compartido.
En esencia, una especificación de flujo es un conjunto de parámetros que indican un nivel de rendimiento que el transmisor intentará alcanzar. La especificación de caudal consta de los siguientes parámetros:
• Tasa de token (bytes/segundo), que establece una tasa de datos promedio a largo plazo
• Ancho de banda máximo (bytes/segundo)
• Latencia (microsegundos)
• Variación de retardo (microsegundos)
• Tamaño del depósito del token (bytes), que permite ráfagas en el flujo de tráfico, dentro de los límites
La unidad básica de reserva son dos slots consecutivos (uno en cada sentido de transmisión) por lo que la conexión se considera simétrica.
El maestro puede admitir hasta tres enlaces SCO simultáneos, mientras que un esclavo puede admitir tres enlaces SCO a un solo maestro o dos enlaces SCO a diferentes maestros.
• Orientado a conexión síncrona extendida (eSCO): El eSCO reserva espacios como SCO. Pero estos pueden ser asimétricos.
• Sin conexión asíncrona (ACL): un enlace punto a multipunto entre el maestro y todos los esclavos en la piconet.
• Tipo: Identifica el tipo de paquete.
• SEQN:
• ARQN
• Flujo
• FEC de tasa 1/3
• FEC tasa 2/3
• ARQ
BLUETOOTH DE ALTA VELOCIDAD Y BLUETOOTH INTELIGENTE
Los dispositivos Bluetooth Smart tienen una capacidad especialmente útil en comparación con otras tecnologías de dispositivos de bajo consumo porque también pueden comunicarse con otros dispositivos habilitados para Bluetooth, como dispositivos Bluetooth heredados o teléfonos inteligentes habilitados para Bluetooth.
la capacidad Bluetooth BR/EDRBluetooth Smart también proporciona las siguientes características de diseño:
• Potencia de salida de 10 mW
• Nuevo mecanismo de publicidad para el descubrimiento eficiente de dispositivos
• Alcance de 150 m en campo abierto
Bluetooth inteligente, Bluetooth 4,0
Bluetooth Smart, anteriormente conocido como Bluetooth Low Energy, se introdujo con Bluetooth 4.0.
Bluetooth Smart funciona en las mismas bandas ISM de 2,4 GHz, al igual que Bluetooth BR/EDR, pero utiliza 40 canales separados por 2 MHz (3 de publicidad y 37 de datos) en lugar de 79 canales separados por 1 MHz.
Los dispositivos pueden implementar un transmisor, un receptor o ambos.
Los dispositivos también pueden decidir implementar solo la funcionalidad Bluetooth Smart de modo único o modo dual para tener también la capacidad Bluetooth BR/EDR.
Bluetooth 3.0 + SA
Además de otras mejoras, Bluetooth 3.0 proporcionó un mecanismo para lograr velocidades de datos más altas, hasta 24 Mbps.
Esto se conoce como MAC/PHY alternativo (AMP), que es una capacidad opcional.
Esto permite que se utilicen los modos Bluetooth más eficientes en el consumo de energía, excepto cuando se necesitan velocidades de datos más altas.
Las especificaciones de Bluetooth lograron avances significativos con las versiones 3.0 y 4.0. Bluetooth 3.0 creó una técnica alternativa para lograr una velocidad de datos de hasta 24 Mbps.
. Los chips monomodo se pueden producir a un costo reducido y se pueden integrar en dispositivos compactos.
EL INTERNET DE LAS COSAS
. Además, las áreas de desarrollo también incluyeron brindar a los dispositivos IoT capacidades de redes sociales, aprovechar las comunicaciones de máquina a máquina, almacenar y procesar grandes cantidades de datos en tiempo real y programación de aplicaciones para proporcionar a los usuarios finales interfaces inteligentes y útiles para estos dispositivos y datos.
Muchos han proporcionado una visión para el IoT.
Se han desarrollado muchas propuestas y productos para protocolos de bajo consumo, seguridad y privacidad, direccionamiento, radios de bajo costo, esquemas de eficiencia energética para una batería de larga duración y confiabilidad para redes de nodos durmientes intermitentes y poco confiables
Independientemente del nivel de positividad en la visión que uno tenga del IoT o de las predicciones acerca de qué tan pronto se hará realidad, es ciertamente emocionante considerar este futuro.
La Internet del futuro implicará una gran cantidad de objetos que utilizan arquitecturas de comunicaciones estándar para proporcionar servicios a los usuarios finales.
Esto proporcionará nuevas interacciones entre el mundo físico y la informática, el contenido digital, el análisis, las aplicaciones y los servicios.
El desarrollo tecnológico está ocurriendo en muchas áreas
No es de extrañar que se estén realizando investigaciones sobre redes inalámbricas
Se han desarrollado muchas propuestas y productos para protocolos de bajo consumo, seguridad y privacidad
Este paradigma de red resultante se denomina Internet de las cosas (IoT), que brindará oportunidades sin precedentes para usuarios, fabricantes
Los beneficios para toda la ciudad podrían incluir transporte eficiente, sin demoras, sin semáforos y vehículos de transporte en 3-D.
De manera similar a las formas en que las personas han recibido nuevas formas de acceder al mundo a través de teléfonos inteligentes, IoT creará un nuevo paradigma en la forma en que tenemos acceso continuo a la información y los servicios necesarios.
Los edificios inteligentes no solo podrían controlar la energía y la seguridad, sino también apoyar las actividades de salud y bienestar.
IEEE 802.15
IEEE 802.15.3d
está diseñado para una operación de 100 Gbps para dispositivos de bajo costo y bajo consumo de energía
Siguiendo el estándar 802.15.1
El grupo de trabajo 802.15.3 está interesado en desarrollar estándares para dispositivos que sean de bajo costo y bajo consumo de energía en comparación con los dispositivos 802.11,
El grupo de trabajo IEEE 802.15 para redes de área personal inalámbricas (WPAN) se formó para desarrollar estándares para PAN inalámbricos de corto alcance.
Una PAN es una red de comunicaciones dentro de un área pequeña en la que todos los dispositivos de la red suelen ser propiedad de una persona o quizás de una familia.
IEEE 802.15.3c
No requiere estimación de ángulos de llegada o salida ni de estimación del estado del canal
Siguiendo el estándar 802.15.1.
El grupo de trabajo 802.15.3 está interesado en desarrollar estándares para dispositivos que sean de bajo costo y bajo consumo de energía en comparación con los dispositivos 802.11
IEEE 802.15.3c
Este estándar es el primer estándar 802.15.3 que utiliza la banda de 60 GHz. Los beneficios de la banda sin licencia de 60 GHz se mencionaron en la discusión sobre 802.11ad en el capítulo anterior.
Tales frecuencias, sin embargo, requieren una mayor potencia de transmisión y no penetran bien en objetos, como pisos y paredes.
IEEE 802.15.3
El grupo de trabajo 802.15.3 se ocupa del desarrollo de WPAN de alta velocidad de datos.
• Conexión de cámaras digitales o teléfonos inteligentes a impresoras o quioscos
• Altavoces en un sistema de sonido envolvente 5:1 que se conectan al receptor
• Conexión de la computadora portátil al proyector
IEEE 802.15.4
• Radio de impulsos de banda ultraancha (UWB) que utiliza pulsos muy cortos que tienen un ancho de banda alto pero una densidad espectral baja en cualquier rango de frecuencias de banda estrecha.
• PHY de espectro ensanchado de secuencia directa de 2,4 GHz para admitir 250 kbps.
• PHY de espectro ensanchado de secuencia directa de 868 MHz/915 MHz para admitir velocidades de datos por aire de 20, 40, 100 y 250 kbps.
• IEEE 802.15.5
la cobertura de un área personal, 802.15.5 brinda prácticas recomendadas para la tecnología de red de malla multisalto.
• IEEE 802.15.6:
Las redes de área corporal son redes de sensores miniaturizados altamente confiables que utilizan nodos de sensores livianos