2015-05-10
1665
Тема: Организация беспроводной связи по стандарту BLUETOOTH
Цель: научиться применять устройства Bluetooth для передачи информации: физически устанавливать соединение и программно реализовывать передачу данных.
Средства для выполнения работы:
аппаратные: два компьютера; два устройства Bluetooth.
программные: ОС Windows XP.
Bluetooth – это технология передачи данных по радиоканалам на короткие расстояния, позволяющая осуществлять связь беспроводных телефонов, компьютеров и различной периферии даже в тех случаях, когда нарушается требование прямой видимости.
Первый стандарт Bluetooth 1.0. был выпущен в декабре 1999 г. Технология названа в честь датского короля Гарольда Блатана (пер. с датского «синий зуб» на английский «blue tooth»), объединившего в X веке земли Дании и Норвегии и прославившийся тем, что умел находить общий язык с князьями-вассалами.
Первоначально технология задумывалась как средство простого соединения ПК и телекоммуникационных устройств мобильных телефонов. Но оказалась настолько удачной, что ее развитие видится весьма перспективным.
Специалисты предполагают два направления использования Bluetooth. Первое — домашние сети, включающие в себя различную электронную технику, в частности компьютеры, телевизоры и т. п. Второе — локальные сети офисов небольших фирм, где стандарт Bluetooth может прийти на смену традиционным проводным технологиям.
Расстояние, на которое может быть установлено соединение Bluetooth – невелико и составляет от 10 до 30 м. В настоящее время разработчики пытаются его увеличить хотя бы до 100 м. Зато для Bluetooth не требуется прямой видимости или направленной антенны, соединение может быть установлено через стену, при условии, что она не экранирована.
Главной особенностью интерфейса Bluetooth является то, что поддерживающие его устройства соединяются друг с другом автоматически, стоит им только оказаться в пределах досягаемости.
Основу архитектуры Bluetooth составляет пикосеть (piconet), состоящая из одного главного узла (М) и нескольких (до семи) подчиненных узлов (S), расположенных в радиусе 10 м. В одной и той же комнате, если она достаточно большая, могут располагаться несколько пикосетей.
Рисунок 4. Две пикосети могут, соединившись, сформировать рассеянную сеть
Более того, они могут даже связываться друг с другом посредством моста (специального узла), как показано на рисунке 4.
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 чего 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.
Такое решение с главным и подчиненным узлами оказалось очень простым и дешевым в реализации, несмотря на то, что подчиненные узлы получились неразговорчивыми — они 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.
Большинство сетевых протоколов просто предоставляют каналы связи между коммуникационными единицами и оставляют прикладное использование этих каналов на усмотрение разработчиков. В противоположность этому, например, спецификация Bluetooth V1.1, называет 13 поддерживаемых приложений и для каждого из них предоставляет свой набор протоколов, называемые профилями.
Профиль – основа, на которой строятся реальные приложения. Его главная задача состоит в создании канала между главным и подчиненным узлами.
Довольно общим является профиль определения сервиса, используемый для определения того, какие сервисы могут быть предоставлены другими устройствами. Вся аппаратура системы Bluetooth должна поддерживать два описанных ниже профиля. Все прочие являются необязательными.
Профиль последовательного порта — это транспортный протокол, который используется большинством других профилей. Он эмулирует последовательный канал и полезен при работе с приложениями, которым требуется этот канал.
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.
Следующая группа профилей имеет отношение к сетям. Профиль доступа к ЛВС позволяет устройству Bluetooth подсоединиться к стационарной вычислительной сети. Он позволяет ноутбуку соединяться с мобильным телефоном, имеющим встроенный модем.
Профиль «Факс» позволяет беспроводным факс-машинам отсылать/получать факсы при помощи мобильного телефона.
Три профиля относятся к телефонии. Профиль беспроводной телефонии обеспечивает связь телефонной трубки с базой. Сейчас домашний телефон не может использоваться в качестве мобильного, даже если он не имеет совсем никаких проводов, однако в будущем, эти два устройства обязательно будут объединены.
Профиль Intercom позволяет двум телефонам соединяться друг с другом наподобие раций. Профиль Гарнитура представляет собой приложение, позволяющее устройствам hands-free держать связь с базой (телефоном).
Последние три профиля (Передача объектов, Передача файлов, Синхронизация) предназначены для организации обмена данными между беспроводными устройствами. Объекты могут представлять собой электронные визитные карточки, изображения или файлы с данными.
Пока недостатком технологии Bluetooth является сравнительно низкая скорость передачи данных (720 кбит/с), поэтому она не способна обеспечить передачу видеосигнала.
Начиная с 2001 г. вышло несколько версий Bluetooth. Наиболее существенным изменением в технологии стало введение аутентификации и, как следствие, шифрования передаваемых файлов с целью усиления системы защиты беспроводной сети.
Bluetooth -устройство включает в себя радиоприемник и радиопередатчик, которые работают в диапазоне частот от 2400 до 2483,5 МГц (этот диапазон в большинстве стран мира является открытым и свободным от лицензирования). Используемые частоты определяют возможности Bluetooth по передаче данных. Ширина канала для устройств Bluetooth составляет 723,2 кбит/с в асинхронном режиме.
Прежде чем установить сеанс связи, устройства Bluetooth должны обменяться криптографическим ключами, подтверждающими идентичность устройства и его владельца. Дальнейшие операции разрешаются только при совпадении ключей обеих сторон. При этом используется упрощенный механизм аутентификации, предполагающий, что каждое устройство выполняет в этом процессе роль либо ведущего (master), генерирующего ключ, либо ведомого (slave), осуществляющего проверку ключа.
Выполнение работы:
