Национальный исследовательский ядерный университет
«МИФИ»
Факультет автоматики и электроники
Кафедра микро- и наноэлектроники
Курс «Локальные сети ПК»
ОТЧЕТ О ДОМАШНЕМ ЗАДАНИИ №1
Технология Bluetooth
Выполнил: студент гр. А9-09 Безкоровайный И. В.
Преподаватель: доц. Лапшинский В. А.
Москва 2012
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ
2 РАЗВИТИЕ
3 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ BLUETOOTH
4 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ BLUETOOTH
5 СРАВНЕНИЕ BLUETOOTH С АНАЛОГАМИ
6 ПЕРСПЕКТИВЫ ТЕХНОЛОГИИ BLUETOOTH
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
Данная работа посвящена обзору технологии Bluetooth – первой технологии, позволяющей организовать беспроводную персональную сеть передачи данных (WPAN — Wireless Personal Network). Созданная в 1998 году, эта технология остается актуальной и сегодня, несмотря на появление множества других беспроводных технологий. В настоящее время это одна из самых популярных беспроводных технологий. Будут рассмотрены история появления и развития, принцип работы, область применения и перспективы данной технологии.
1 ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ
В начале 1998 года Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia - крупнейшие компании компьютерного и телекоммуникационного рынка - объединились для совместной разработки технологии беспроводного соединения мобильных устройств. 20 мая 1998 года произошло официаль-ное представление специальной рабочей группы (SIG - Special Interest Group), призванной обеспечить беспрепятственное внедрение технологии, получившей название Bluetooth. Вскоре в группу вошли 3COM/Palm, Axis Communication, Motorola, Compaq, Dell, Qualcomm, Lucent Technologies, UK Limited, Xircom. Сейчас группа включает в себя более 1400 компаний, принимающих участие в работе над бесплатной открытой спецификацией Bluetooth. Благодаря простоте и изяществу этой технологии, многие специалисты уверены, что Bluetooth не имеет кон-куренции в области создания небольших локальных сетей и беспроводного объединения устройств в пределах дома, офиса или, скажем, машины[1].
Bluetooth стала конкурентом таким технологиям, как IEEE 802.11, HomeRF и IrDA, хотя последняя и не предназначена для построения локальных сетей, но является самой распространенной технологией беспроводного соединения компьютеров и периферийных устройств.
Название "Bluetooth" ("голубой зуб") произошло от прозвища датского короля Гарольда Блаатанда (Harald Blaatand), жившего в X веке нашей эры. В историю он вошел как человек, который принес христианство в Скандинавию и объединил разрозненные земли Дании и Норвегии. Логотип Bluetooth, которым помечаются устройства, поддерживающие данную технологию, представляет собой руническую запись инициалов короля[2]. Логотип приведен на рисунке 1.
Рисунок 1 – Логотип Bluetooth
2 РАЗВИТИЕ
Развитие технологии Bluetooth не стоит на месте. Консорциумом SIG разработана концепция развития технологии[3], представленная на рисунке 2:
Рисунок 2 – этапы развития технологии Bluetooth
За годы развития Bluetooth было разработано несколько спецификаций этой технологии, хронология выхода которых представлена на рисунке 3:
Рисунок 3 – хронология развития стандарта Bluetooth
3 ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ BLUETOOTH
Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц). В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестрой-кой частоты (англ. Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Метод FHSS прост в реали-зации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование недорого.
Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц, а в Японии, Фран-ции и Испании полоса у́же — 23 частотных канала). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с од-ной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приём-ник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудиосигнал не повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно[4].
Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «point-to-point», но и соедине-ние «point-to-multipoint». Два или более использующих один и тот же канал устройства образуют пикосеть (piconet). Одно из устройств работает как основное (master), а остальные — как подчиненные (slave). В одной пикосети может быть до семи активных подчиненных устройств, при этом остальные подчиненные устройства находятся в состоянии «парковки», оставаясь синхронизированными с основным устройством. Взаимодействующие пикосети образуют «распределенную сеть» (scatternet).
В каждой пикосети действует только одно основное устройство, однако подчиненные устройства могут входить в различные пикосети. Кроме того, основное устройство одной пикосети может являться подчиненным в другой, как показано на рисунке 4.
Рисунок 4 - пикосеть с подчиненными устройствам: а) с одним подчиненным устройством. б) несколькими. в) распределенная сеть
4 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ BLUETOOTH
Технология Bluetooth предназначена для работы в среде со многими пользователями. В маленькую сеть, называемую пикосетью (piconet), могут объединяться до восьми устройств. Десять таких пикосетей могут сосуществовать в одном радиодиапазоне Bluetooth. Для обеспечения безопасности каждый канал связи кодируется и защищается от подслушивания и интерференции. Bluetooth предусматривает поддержку трех основных областей применения с использованием беспроводной связи ближнего действия:
• Точки доступа для ввода данных (в том числе — посредством голоса). Bluetooth способствует передаче в реальном времени данных и речи, обеспечивая удобную беспроводную связь портативных и стационарных аппаратов связи.
• Замена кабеля. При наличии Bluetooth отпадает необходимость в многочисленных кабельных проводках, которые сопровождают практически все устройства связи. Соединение Bluetooth устанавливается мгновенно, причем связываемые устройства не обяза-тельно должны находиться в переделах прямой видимости.
• Организация эпизодических сетей. Устройство, оснащенное чипом Bluetooth, может мгновенно устанавливать связь с другим устройством, находящимся в пределах области охвата.
5 СРАВНЕНИЕ BLUETOOTH С АНАЛОГАМИ
Аналогами Bluetooth являются технологии ZigBee и Wi-Fi, работающие в том же частотном диапазоне ISM.
Ниже будут приведены достоинтсва и недостатки каждой технологии.
Bluetooth
Достоинтсва Bluetooth:
• высокий уровень стандартизации и совместимость между устройствами Bluetooth разных производителей
• защита передаваемых данных
• низкая стоимость
• универсальность и большое разнообразие модулей под разные задачи
Недостатки Bluetooth:
• относительно высокое энергопотребление.
• относительно невысокая скорость обмена данными
Wi-Fi
Достоинтсва Wi-Fi:
• высокая скорость передачи данных
• компактность
• большое разнообразие модулей под разные задачи
• высокий уровень стандартизации и совместимость между устройствами Wi-Fi разных производителей
• защита передаваемых данных
Недостатки Wi-Fi:
• большое энергопотребление
• относительно высокая стоимость (по сравнению с Bluetooth и ZigBee)
ZigBee
Достоинтва ZigBee:
• защита передаваемых данных
• поддержка сложных беспроводных сетей
• ультранизкое энергопотребление
Недостатки ZigBee:
• недостаточно высокий уровень стандартизации и отсутствие единой программно-аппаратной платформы для разработки сложных приложений
• невысокая скорость передачи данных. Большая часть трафика ZigBee тратится на пере-дачу пакетов содержащих адресную информацию, пакеты синхронизации и т.д. Полезная скорость передачи данных составляет около 30 кбит/с
6 ПЕРСПЕКТИВЫ ТЕХНОЛОГИИ BLUETOOTH
В настоящее время технология Bluetooth успешно применяется для беспроводных соеди-нений различных электронных устройств между собой в различных сочетаниях: ноутбуков, мобильных телефонов, телефонных гарнитур, PDA, принтеров, компьютерных клавиатур и мышей, а также цифровых фотоаппаратов и даже видеокамер. Наибольшее распространение получила беспроводная связка «мобильный телефонгарнитура», позволяющая, в частности, водителям использовать мобильные телефоны, не отрывая рук от руля.
Продолжаются дебаты о применении Bluetooth в промышленных системах управления и контроля, в розничных сетях для оплаты товаров и услуг, в больницах для доступа к данным пациентов, в отелях для замещения ключей в виде смарт-карт и т. п. Широкий спектр продук-тов, где применяется эта технология, предоставляющая удобство автоматической связи, предвещает новую эпоху электронных устройств. Однако не все так гладко — в частности, не решены ключевые вопросы, связанные с безопасностью и помехоустойчивостью устройств с модулями Bluetooth.
Немаловажным плюсом для развития Bluetooth является тот факт, что эта технология не подлежит лицензированию, и ее использование не требует выплаты каких-либо лицензионных отчислений (хотя и требует подписания бесплатного соглашения). Такая политика позволила многим компаниям энергично включиться в процесс разработки устройств с интерфейсом Blu-etooth.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе был сделан обзор технологии Bluetooth – была изложена история, раз-витие, анализ практической области применения и сравнение с аналогами, перспективы. Суммируя все имеющиеся на сегодняшний день данные, можно с уверенностью сказать, что эта технология, являясь родоначальником беспроводных сетей, занимает в данное время свою значимую нишу, несмотря на конкуренцию в лице новых технологий - таких как ZigBee и Wi-Fi.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. http://www.world-mobile.net/articles.php?pr1=66 – История Bluetooth
2. http://l-nt.ru/11/bluetooth/1.htm - Беспроводные сети. Современное состояние и перспективы развития. 15.1 ОБЗОР.
3. http://www.wireless-e.ru/articles/bluetooth/2006_1_10.php - Технологии беспроводной передачи данных ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi.
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Bluetooth - Bluetooth – Википедия.
5. Обзор современных технологий беспроводной передачи данных в частотных диапазонах ISM (Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi) и 434/868 МГц – Беспроводные технологии, 2011, №4, с. 6-12 |
