BLUETOOTH Y IEEE 802.15

BLUETOOTH Y IEEE 802.15

1. El objetivo detrás de bluetooth es proporcionar una capacidad inalámbrica de rango universal.

   • Hacer llamadas desde un auricular inalámbrico conectado remotamente a un teléfono celular.
     • Eliminar los cables que conectan las computadoras con las impresoras, los teclados y el mouse.
       • Conectar los reproductores de MP3 de forma inalámbrica a otras máquinas para descargar música.
         • Llamar a su casa desde una ubicación remota para encender y apagar los aparatos, configurar la alarma y monitorear la actividad.
           • IEEE 802.15
             • El Grupo de trabajo IEEE 802.15 para redes de área personal inalámbricas (PAN) se formó para desarrollar estándares para PAN inalámbricas de corto alcance (WPAN).
               • IEEE 802.15.3
                 • El grupo de tareas 802.15.3 se ocupa del desarrollo de WPAN de alta velocidad de datos. Los ejemplos de aplicaciones que se adaptarían a un perfil WPAN pero que también requerirían una velocidad de datos relativamente alta incluyen [GILB04]
                   • 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
                   • Cámara de video visualizada en televisión.
                   • Buscadores de visión remotos para video o cámaras fotográficas digitales.
                 • Corto alcance: del orden de 10 m.
                 • 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.
                 • Bajo costo: para ser razonable para dispositivos electrónicos de consumo de bajo costo.
                 • Capacidad de calidad de servicio (QoS): para proporcionar una velocidad de datos garantizada y otras funciones de QoS para aplicaciones sensibles al rendimiento o la latencia.
                 • Entorno dinámico: se refiere a una arquitectura de piconet en la que los dispositivos móviles, portátiles y estacionarios entran y salen de la piconet a menudo.
                 • Conectividad simple: para facilitar la conexión en red y eliminar la necesidad de un usuario técnicamente sofisticado.
                 • Privacidad: para asegurar al usuario que solo los destinatarios pueden comprender lo que se está transmitiendo
               • IEEE 802.15.3a
                 • El Grupo de Tareas de PHY Alternativo de Tasa Más Alta WPAN (TG3a) está designado para redactar y publicar una nueva norma que proporcionará una enmienda de la PHY a la velocidad borrador (P802.15.3) de mayor velocidad (110 Mbps o más). Esto abordará la transmisión de video y otras aplicaciones multimedia. Toe new PHY utilizará el P802.15.3 MAC con modificación limitada. En el momento de escribir este trabajo, este trabajo todavía está en progreso.
               • IEEE 802.15.4
                 • Está constituido para investigar una solución de baja velocidad de datos con batería de varios meses a varios años y una complejidad muy baja. Este estándar especifica dos capas físicas: un PHY de espectro de propagación de secuencia directa de 868 MHz / 915 MHz y un PHY de espectro de propagación de secuencia directa de 2.4 GHz. Los PHY admite velocidades de datos de aire de 20 kbps y 40 kbps. La elección de la capa física depende de las regulaciones locales y de las preferencias del usuario. Las aplicaciones potenciales son sensores, juguetes interactivos, insignias inteligentes, controles remotos y automatización del hogar.
   • Servicios como por ejemplo:

2. Bluethooth Aplicaciones

   • Puntos de acceso de datos y voz
     • facilita las transmisiones de voz y datos en tiempo real al proporcionar una conexión inalámbrica sin esfuerzo de dispositivos de comunicaciones portátiles y estacionarios.
   • Reemplazo del cable
     • Bluetooth elimina la necesidad de accesorios de cable, a menudo de propiedad, para la conexión de prácticamente cualquier tipo de dispositivo de comunicación.
   • Red AD-HOC
     • un dispositivo equipado con una radio Bluetooth puede establecer una conexión instantánea con otra radio Bluetooth en la medida en que esté dentro del alcance.

3. Arquitectura de Protocolo

   • Radio
     • Especifica los detalles de la interfaz aérea, que incluyen la frecuencia, el uso del salto de frecuencia, el esquema de modulación y la potencia de transmisión.
       • Clase 1: El control de potencia es obligatorio, que van de 4 a 20dBm. Este modo proporciona la mayor distancia. Salidas de 100mW (+20dBm)
       • Clase 2: El control de potencia es opcional. Salida de 2.4mW (+4 dBm)
       • Clase 3: La potencia mas baja. Salida de 1mW.
   • Banda Base
     • Preocupada por el establecimiento de la conexión en una piconet, dirección, formato de paquete, temporización y control de potencia.
   • Protocolo de administrador de enlaces (LMP)
     • responsable de la configuración de la línea entre dispositivos Bluetooth y la administración de enlaces en curso.
   • Control de enlace lógico y protocolo de adaptación (L2CAP)
     • adapta los protocolos de la capa superior a la capa de banda base. L2CAP proporciona otros servicios sin conexión y orientados a la conexión.
   • Protocolo de descubrimiento de servicios (SDP)
     • se puede consultar el dispositivo, los servicios y las características de los servicios para habilitar el establecimiento de una conexión entre dos o más dispositivos Bluetooth.
   • Protocolos adoptados
     • Protocolo Punto a Punto (PPP)
       • es un protocolo estándar de Internet para el transporte de datagramas IP a través de un enlace punto a punto.
     • TCP/UDP/IP
       • Estos son los protocolos básicos de la suite de protocolos TCP / IP
     • OBEX
       • proporciona una funcionalidad similar a la de HTTP, pero de una manera más simple. También proporciona un modelo para representar objetos y operaciones.
     • WAE/WAP
       • Bluetooth incorpora el entorno inalámbrico, el entorno de aplicación y el protocolo de la aplicación inalámbrica en su totalidad

4. ESPECIFICACIONES DE BANDA

   • Salto de Frecuencia (FH)
     • El ancho de banda total se divide en 79 canales físicos (en casi todos los países), cada uno de ancho de banda 1 MHz. La FH se produce al saltar de un canal físico a otro en una secuencia pseudoaleatorio. La misma secuencia de salto es compartida por todos los dispositivos en una sola piconet; nos referiremos a esto como un canal FH.
     • Proporciona resistencia a la interferencia y efectos multitrayecto.
     • Proporciona una forma de acceso múltiple entre dispositivos co-ubicados en diferentes piconets.
   • Enlaces Físicos
     • Orientado a la conexión síncrona (SCO)
       • Asigna un ancho de banda reparado entre una conexión punto a punto que involucra al maestro en un esclavo único.
     • Sin conexión asíncrona (ACL)
       • enlace punto a multipunto entre el maestro y todos los esclavos de la piconet.
   • Paquetes
     • Código de acceso
       • se usa para sincronización de tiempo, compensación de compensación, paginación y consulta
     • Encabezado
       • Se utiliza para identificar el tipo de paquete y para llevar información de control de protocolo
     • Carga Útil
       • si está presente, contiene voz o datos del usuario y, en la mayoría de los casos, un encabezado de carga útil
     • Código de acceso
       • Código de acceso al canal (CAC)
         • identifica una piconet (única para una piconet)
       • Código de acceso del dispositivo (DAC)
         • se usa para la paginación y sus respuestas posteriores
       • Código de acceso de consulta (IAC)
         • se utiliza para fines de consulta
   • Error de Correción
     • La velocidad FEC de 1/3 se usa en el encabezado del paquete de 18 bits y también para el campo de voz en un paquete HVl. Esquema simplemente implica enviar tres copias de cada bit.
     • La velocidad 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 que se usa con paquetes DM y DH y el campo de datos de los paquetes DV. El esquema es similar a los esquemas ARQ utilizados en los protocolos de control de enlace de datos
       • Detección de errores: el destino detecta errores y descarta los paquetes que están en error. La detección de errores se logra con un código de detección de errores CRC complementado con el código FEC.
       • Confirmación positiva: el destino devuelve una confirmación positiva a los paquetes recibidos con éxito y sin errores
       • Retransmisión después de un tiempo de espera: la fuente retransmite un paquete que no se ha confirmado después de un período de tiempo predeterminado.
       • Acuse de recibo negativo y retransmisión: el destino retoma un acuse de recibo negativo a los paquetes en los que se detecta un error. La fuente retransmite tales paquetes.
   • Canales Lógicos
     • Control de enlace (LC): se utiliza para administrar el flujo de paquetes a través de la interfaz del enlace. El canal se le asigna al encabezado del paquete. Este canal transporta información de control de enlace de bajo nivel como ARQ, control de flujo y caracterización de la carga útil.
     • Administrador de enlaces (LM): transporta información de administración de enlaces entre las estaciones participantes.
     • 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.
     • Usuario isócrono (UI): lleva datos de usuario isócronos.7 Este canal normalmente se transmite a través del enlace ACL, pero se puede transportar en un paquete DV en el enlace SCO.
     • Usuario síncrono (US): lleva datos de usuario síncronos. Este canal se transmite a través del enlace SCO.
   • Canal de Control
     • En espera: El estado por defecto. Este es un estado de bajo consumo en el que solo se ejecuta el reloj nativo.
     • Conexión: el dispositivo de punta está conectado a una piconet como maestro o esclavo.

5. ESPECIFICACIÓN DEL ADMINISTRADOR DE ENLACES

   • Gestiona varios aspectos del enlace de radio entre un maestro y un esclavo.
     • Autenticación: la autenticación se define en la especificación de banda base, pero implica el intercambio de dos PDU LMP, una que contiene el número aleatorio y otra que contiene la respuesta firmada
     • 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. Un lado genera una nueva clave y la envía al otro lado XORed con la clave de enlace anterior. El otro lado acepta o rechaza la clave.
     • Cambiar la clave de enlace actual: la clave de enlace actual se puede cambiar temporalmente.
     • Cifrado: LMP no está involucrado directamente 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 FHS, la diferencia se calcula entre su propia base y el valor de la base del maestro incluido en la carga útil del paquete FHS.
     • Información de desplazamiento de la ranura: un dispositivo iniciador puede transmitir un mensaje que describe las diferencias de tiempo (diferencia de tiempo entre los límites de la ranura) entre dos piconets adyacentes.
     • Solicitud de información de precisión de sincronización: utilizada por un dispositivo para recuperar la batería. Parámetros precisos del subsistema de temporización de otro dispositivo.

6. CONTROL DE ENLACE LOGICO Y ADAPTACION PROTOCOLO

   • Servicio sin conexión: este es un estilo de servicio de datagramas confiable.
   • Servicio en modo conexión: este servicio es similar al ofrecido por HDLC.
   • Canales L2CAP
     • 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 L2CAP entidades
   • Paquetes L2CAP
     • 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.
     • Multiplexor de protocolo / servicio (PSM): identifica el destinatario de la capa superior para la carga útil en este paquete.
     • Carga útil de información: datos de usuario de capa superior. Este campo puede tener una longitud de hasta 65533 (216 - 3) bytes.
     • Código: identifica el tipo de comando.
     • Identificador: se utiliza para hacer coincidir una solicitud con su respuesta. El dispositivo que solicita el pie establece este campo y el dispositivo que responde utiliza el mismo valor en su respuesta.
     • Longitud: Longitud del campo de datos para este comando, en bytes.
     • Datos: datos adicionales, si es necesario, relacionados con este comando.
   • Comandos de señalización
     • Tipo (1 byte): los 7 bits menos significativos de este byte identifican la opción. Si el bit más significativo se establece en O, la opción es obligatoria y, si no se reconoce, el destinatario debe rechazar la solicitud de configuración. Si el bit más significativo se establece en 1, la opción es opcional y el destinatario puede ignorarlo.
     • Longitud (1 byte): longitud de la carga útil de la opción. Una longitud de O indica que no hay carga útil.
     • Carga útil de la opción: más información sobre esta opción
   • Calidad de Servicio
     • Tipo de servicio
     • Velocidad de token (bytes / segundo)
     • Tamaño del cubo del token (bytes)
     • Ancho de banda máximo (bytes / segundo)
     • Latencia (microsegundos)
     • Variación de retardo (microsegundos)