24. Bluetooth Piconetz 24.1 Zielsetzung

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1 "Wireless Personal Area Network". 24. Bluetooth Piconetz 24.1 Zielsetzung Ersatz kabelgebundener Peripheriegeräte: - für Telephon-, PDA-, Kamera- und Computerperipherie... Selbstkonfigurierende ad hoc Netze: - Automatisches Service Discovery Protokoll, - Meist Peer-to-peer Kommunikation, - Maximal 7 aktive Stationen, - N inaktive Stationen. Technische Daten: - Mittlere Geschwindigkeitsklasse (1 Mbit/s), - Leistungsklassen 1,2,3 => 100/10/1 mw, m Reichweite. - Stromsparmodi.

2 24.2 Topologie Piconetz: - nur 1 Master. Scatternet: - 1 Master pro Piconetz. Verkehr evtl. über feste oder mobile Basisstationen: Modulation: - Robust gegenüber HF-Störungen, - Frequenz bei 2,44 GHz (ISM Band), - Frequency Hopping mit 79 Trägern, /3200 Bursts pro Sekunde.

3 24.3 Anwendungsbeispiele Bluetooth Modul für Luftdruckwarner im Reifen Kopfhörer zum Mobiltelefon

4 Drahtloser Festplatten-Anschluss: Bilder versenden ab Kamera:

5 24.4 Geräteklassen/Profile Generic Access Profile: Synchronisierungs- und Anmeldemethoden. Service Discovery Application Profile: Server- & Klienteneigenschaften. Telephonprofile: - CS Telephone Control Specification Serial Port Profile / Netzzugangsprofile: - traditionelle COM-Ports und Streams nachbilden, - Modem, LAN Adapter, Telefax, Kopfhörer. Datenaustauschobjekte: - Services als Abstraktion von Geräten. Generic Access Profile Service Discovery Applic n Serial Port Profile Dial-Up Telefax Headset LAN Access Telephone... Cordless T. Push Intercom Push Generic Object Exchange Object Push Synchronization File Transfer

6 24.5 Protokoll-Stack Die Basisbandpakete werden eventuell über Hostinterface transportiert: - Falls keine Bluetooth-Hardware auf dem Board, - Evtl. per DMA bei synchronen Strömen. Device Schnittstelle gegenüber der Applikation möglichst invariant. Link Level Control and Adaptation (L2CAP): - Dienstequalität (QoS). - Anwendungsnachrichten bis zu 64 Kbyte, - Basisbandpakete maximal 2745 Bits, - Anwenderströme multiplexen. Application Dev. Protokoll L2CAP Host Driver Host-Software Host Interface: USB, PCI, PCMCIA... SCO - Sychron Bluetooth-Firmware Host Comp. Ifc Lk Mg Protokoll Basisband Ebene Radiosteuerung

7 24.6 Luftschnittstelle Fast Frequency Hopping im ISM-Band: - 79 Trägerfrequenzen zwischen 2402 & MHz, /3200 Hops / sec, - kurze Latenzzeiten, - Brutto 1 Mbit/sec. Koexistierende Piconets: - Jeweils eigene FFH-Sequenz/Code, - Kein synchroner Zeitraster, - Master Station... Time Division Duplex: - Gerade Slots z. Master, - Ungerade v. Master. 80 MHz f t ms

8 Paketformat: 24.7 Paketformat Access Code Header Payload 68 / Verschiedene Access Codes: - Dienen zur Erkennung eines Paketanfangs, mit einem Sliding-Window Korrelierer, - Ähnlich einer Training-Sequenz, Präambel oder Midambel, - Enthalten aber auch die Adresse der Zielstation. Daten-In Paketanfang Access- Code Schieberegister Muster Fenster-Korrelierer =? Matchcount Schwellwert >? - Channel Access Codes sind unterschiedlich für jedes Piconet, bzw. dessen Master, - 2 vordefinierte Dedicated Inquiry Access Codes für bestimmte Device Klassen, - 2 vordefinierte General Inquiry Access Codes.

9 24.8 Hop-Sequenzen und Anmeldeverfahren 6 verschiedene Arten von Hop-Sequenzen: - Inquiry, Inquiry Response zum Suchen einer Master Station, - Paging, Paging Response zum Aufbauen einer Verbindung, - Normale Kanal Hop Sequenzen, wenn keine weiteren Piconetze hörbar sind, - Adaptive Kanal Hop Sequenzen mit reduzierter Frequenzauswahl in Scatternets. Inquiry-Prozedur: - Sucht eine verfügbare Master Station, - Vordefinierte Inquiry Access Codes, - Abwechselnd senden und dann hören, - 32(16) Frequenzen pro Sequenz. Inquiry-Scan Prozedur: - Master Station nimmt Anmeldungen entgegen, - Master hört regelmässig auf einer Frequenz für 32(16) Zeitschlitze, - Slave sendet 32 verschiedene Frequenzen (3200 Hops/sec). 79(23) Frequenzen

10 Latenzverhalten: - maximal 10,24 Sekunden für die Anmeldung. - Ganze Sequenz mehrmals wiederholen. Antwort auf Inquiry: - zufällige Zeitverzögerung der Antwort vermeidet Kollisionen mit anderen Stationen - Device Adresse, Master-Clock, Scan-Again. Anschliessend Paging für Connection State : - Übertragung immer via Master Station. Sodann wird ein Link aufgebaut für: - Datagramme oder Streams, - Synchrone Ströme mit 64 kbps, - Asymmetrische bis 723 kbps, - Symmetrische bis 434 kbps.

11 24.9 Verschlüsselung: Konfigurierbar 8 bis 128 Bit Schlüssellänge. Schlüssel verdeckt erzeugen aus: - PIN Nummer, - Device Adresse, - Zufallszahl (Challenge). PIN Nummer pro User. Challenge-Response Verfahren. Zunehmende Zeitschranke bei falscher PIN. Mathematische Sicherheitslücken vorhanden. Vorsicht beim Konfigurieren von Bluetoothgeräten: - Wenn möglich Bluetooth deaktivieren.