Стандарт Bluetooth

Стандарт IEEE 802.15 (Bluetooth) – универсальный радиоинтерфейс, обеспечивающий связь на малых расстояниях нескольких электронных устройств. Используя Bluetooth, легко организовать временное соединение между компьютером и MS, между несколькими компьютерами, включая управляющие и исполнительные устройства.

Аппаратура Bluetooth работает в нелицензируемом диапазоне 2,4….2,483 ГГц, где выделено 79 каналов шириной 1 МГц. Каналы пронумерованы: k = 0….78, центральные частоты каналов определяют по формуле

f_k = 2402 + k (МГц).

Сквозная скорость в радиотракте 1 Мбит/с. При передаче по радиоканалу используют Гауссову ЧММС. По мощности передатчиков устройства Bluetooth делят на 3 класса (табл. 4.1). В устройствах 1-го класса предусмотрена обязательная регулировка уровня мощности от 20 до 4 дБм. Чувствительность приемника не хуже -70 дБм.

Таблица 4.1

Соединения и пикосети Bluetooth построены по иерархическому принципу. В каждой сети есть ведущее устройство – мастер, и одно или несколько ведомых (slave), рис. 4.5

Рис. 4.5. Пикосети с соединением точка-точка (a), точка-многоточие (б) и пример организации распределенной сети (в)

Мастер управляет процессом обмена информацией, устанавливает в сети временную синхронизацию, регулирует мощность передатчиков ведомых устройств. В пикосети к одному мастеру можно подключить до 7 активных ведомых. Вместе с тем, организация соединений в Bluetooth достаточно “демократична”: устройство, инициирующее обмен информацией, становится мастером.

Так как в диапазоне 2,4 ГГц, кроме Bluetooth работают сети стандартов IEEE 802.11b,g, а также разнообразная медицинская, домашняя (СВЧ печи) и другая аппаратура, возникает проблема защиты каналов связи от помех. Для этого в Bluetooth используют передачу с прыгающей частотой, меняющейся по псевдослучайному закону. Информацию в Bluetooth передают пакетами, размещаемыми во временных интервалах (ВИ) длительностью 625 мкс. В каждом активном Bluetooth модуле работает таймер – счетчик ВИ. Полный цикл составляет 2²⁷ ВИ.

Каждый следующий пакет передают на другой частоте в соответствии с часами мастера, под которые подстраиваются все ведомые устройства. Всего за одну секунду происходит 1600 переключений частоты.

Интерфейс Bluetooth поддерживает 2 типа соединений:

- синхронное, ориентированное на соединение, обозначаемое SCO (Synchronous Connection-Oriented),

- асинхронное, не ориентированное на соединение, обозначаемое ACL (Asynchronous Connection-Less).

В синхронном соединении участвуют 2 устройства: мастер и ведомый (рис. 4.5а). Для этого соединения резервируют канальный ресурс. На практике SCO используют для передачи речи, например, между MS и телефонной гарнитурой на голове абонента. На рис. 4.6 приведен пример временных диаграмм при синхронном соединении. Для передачи используют каждый шестой ВИ. Зарезервированный канальный ресурс позволяет организовать дуплексную связь со скоростью 64 кбит/с, что соответствует стандартной скорости передачи телефонии.

Каждый пакет HV3 на рис. 4.6 содержит 30 информационных байт, что поддерживает скорость передачи 30 · 8 / (6 · 625 · 10^-6) = 64 кбит/с. Для улучшения качества связи можно передавать данные с кодовой защитой с R_кода = 2/3 и 1/3. Тогда в одном направлении передачи на рис. 4.6 будет занят каждый четвертый или каждый второй ВИ соответственно. Пакеты, используемые для передачи стандартного речевого сигнала, относят к типу HV (High Quality Voice). Кроме передачи речи, в синхронном соединении можно вести и обмен данными. Для этого используют пакеты типа EV. Характеристики синхронного соединения в Bluetooth приведены в табл. 4.2.

·

Рис. 4.6. Передача пакетов при синхронном соединении

Таблица 4.2

В асинхронных соединениях процессами обмена информацией управляет мастер. При этом можно реализовать режим точка – многоточие и мастер может работать с разделением во времени с 7 активными ведомыми (рис. 4.5б). Ведомое устройство не может самостоятельно выходить на связь; оно отвечает только в следующем ВИ после получения пакета мастера. В ACL соединениях возможна организация симметричных и асимметричных каналов. При симметричной передаче пакеты мастера и ведомого занимают 1 ВИ (DH1: Data-High Rate 1 или DM1: Data-Medium Rate 1), 3 ВИ (DH3, DM3) или 5 ВИ (DH5, DM5). При организации асимметричных каналов только пакеты мастера могут занимать 3 или 5 ВИ, пакеты ведомых всегда ограничены 1 ВИ (рис. 4.7). Характеристики асинхронных соединений приведены в табл. 4.3.

Рис. 4.7. Передача пакетов при асинхронном соединении

Спецификации Bluetooth 2.0 позволяют увеличить скорость передачи данных в 3 раза за счет перехода в радиоканале от ГЧММС (Гауссовской частотной модуляции с минимальным сдвигом фазы) к 8-ОФМ.

Таблица 4.3

Поиск по сайту: