Архитектура Bluetooth

Стандарт Bluetooth разработан группой Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest Group), которая была организована по инициативе компании Ericsson. Стандарт Bluetooth также адаптирован рабочей группой IEEE 802.15.1 в соответствии с общей структурой стандартов IEEE 802.

В технологии Bluetooth используется концепция пикосети. Название подчерки­вает небольшую область покрытия, от 10 до 100 м, в зависимости от мощности излучения передатчика устройства. В пикосеть может входить до 255 устройств, но только 8 из них могут в каждый момент времени быть активными и обмени­ваться данными. Одно из устройств в пикосети является главным, остальные — подчиненными (рис. 14.14).

Активное подчиненное устройство может обмениваться данными только с глав­ным устройством, прямой обмен между подчиненными устройствами невозмо­жен. Все подчиненные устройства данной пикосети, кроме семи активных, долж­ны находится в режиме пониженного энергопотребления, в котором они только периодически прослушивают команду главного устройства для перехода в ак­тивное состояние.

Главное устройство отвечает за доступ к разделяемой среде пикосети, которая представляет собой нелицензируемые частоты диапазона 2,4 ГГц. Разделяе­мая среда передает данные со скоростью 1 Мбит/с, но из-за накладных расхо­дов на заголовки пакетов и смену частот полезная скорость передачи данных

в среде не превышает 777 Кбит/с. Пропускная способность среды делится глав­ным устройством между семью подчиненными устройствами на основе техники TDM.

Одно подчиненное устройство (двухточечное соединение)

Фё

Несколько подчиненных устройств (один источник с несколькими приемниками)

:

**

Несколько главных устройств (рассредоточенная сеть)

Главное устройство

^^^ Подчиненное устройство

•

Устройство одновременно является и главным, и подчиненным

Рис. 14.14. Пикосеть и рассредоточенная сеть

Такая архитектура позволяет применять более простые протоколы в устройст­вах, выполняющих функции подчиненных (например, в радионаушниках), и от­дает более сложные функции управления пикосетью компьютеру, который, ско­рее всего, будет главным устройством этой сети.

Присоединение к пикосети происходит динамически. Главное устройство пико­сети, используя процедуру опроса, собирает информацию об устройствах, кото­рые попадают в зону его пикосети. После обнаружения нового устройства главное устройство проводит с ним переговоры. Если желание подчиненного устройст­ва присоединиться к пикосети совпадает с решением главного устройства (под­чиненное устройство прошло проверку аутентичности и оказалось в списке разрешенных устройств), то новое подчиненное устройство присоединяется к сети.

ПРИМЕЧАНИЕ -----------------------------------------------------------------------------------------------------

Безопасность сетей Bluetooth обеспечивается за счет аутентификации устройств и шифро­вания передаваемого трафика. Протоколы Bluetooth обеспечивают более высокий уровень защиты, чем протокол WEP стандарта IEEE 802.11.

Несколько пикосетей, которые обмениваются между собой образуют рассредо-

точенную сеть» Взаимодействие, а пределах рассредоточенной сети осуществляется за счет того* что"один узел (называемый мостам) одновременно является членом нескольких' пикосетей, причем этот узел может исполнять роль, главного устройства одной пикосети и подчиненного устройства другой» ' ';

Для того чтобы сигналы разных пикосетей не интерферировали, каждое главное устройство использует собственную последовательность псевдослучайной пере­стройки частоты. Использование отличающихся последовательностей псевдослу­чайной перестройки частоты затрудняет общение пикосетей между собой. Для преодоления этой проблемы устройство, играющее роль моста, должно при под­ключении к каждой из пикосетей соответствующим образом менять частоту.

Коллизии, хотя и с очень небольшой вероятностью, все же могут происходить, когда два или более устройства из разных пикосетей выберут для работы один и тот же частотный канал.

Как видно из описания, рассредоточенная сеть реализует метод доступа CDMA на основе техники FHSS. Для надежной передачи данных в технологии Bluetooth может выполняться прямая коррекция ошибок FEC, а получение кадра подтвер­ждается с помощью квитанций.

Сети Bluetooth используют разные методы для передачи информации двух ти­пов.

□ Для чувствительного к задержкам трафика (например, голоса) сеть поддер­живает синхронный канал, ориентированный на соединение (Synchronous Con­nection-Oriented link, SCO), работающий со скоростью 64 Кбит/с, Для канала SCO пропускная способность резервируется на все время соединения.

□ Для эластичного трафика (например, компьютерных данных) используется работающий с переменной скоростью асинхронный канал, не ориентирован­ный на соединение (Asynchronous Connection-Less link, ACL). Для канала ACL пропускная способность выделяется по запросу подчиненного устройства или по потребности главного устройства.