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Bluetooth - aspectos técnicos, Trabalhos de Engenharia Telemática

Um trabalho de faculdade descrevendo aspectos técnicos da tecnologia Bluetooth: tecnologia de transmissão, rede ISM, piconets e Scatternets, pilha de protocolos, pacote de dados, etc.

Tipologia: Trabalhos

Antes de 2010

Compartilhado em 16/12/2008

luiz-rocha-6
luiz-rocha-6 🇧🇷

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Baixe Bluetooth - aspectos técnicos e outras Trabalhos em PDF para Engenharia Telemática, somente na Docsity! CEFET-CE Curso/semestre: Telemática – S4 Disciplina: Antenas de Propagação Prof. Portela Bruna da Rocha Forte Luiz Henrique da Silva Rocha Foraleza, 09/12/08 1 Índice Introdução.............................................................................................................................................3 Desenvolvimento..................................................................................................................................4 Características gerais.......................................................................................................................4 Perfis de Bluetooth...........................................................................................................................4 Hierarquia de Protocolos.................................................................................................................5 Aspectos da transmissão de rádio....................................................................................................6 Aspectos do enlace de dados...........................................................................................................6 Aspectos da rede..............................................................................................................................7 Estados de um dispositivo na rede..............................................................................................7 Estabelecendo uma conexão.......................................................................................................8 Estrutura do quadro Bluetooth.........................................................................................................8 Conclusão.............................................................................................................................................9 Bibliografia.........................................................................................................................................10 2 A camada física de rádio corresponde à camada física nos modelos OSI e 802. Ela lida com a transmissão e a modulação do sinal. Muitas das preocupações aqui estão relacionadas com objetivo de tornar o sistema mais econômico, para que possa vir a ser um item do mercado de massa. A camada de banda base é análoga à subcamada MAC, mas também inclui elementos da camada física. Ela lida com a maneira como o mestre controla os slots de tempo e como esses slots são agrupados em quadros. A camada de enlace de dados (data link layer) conta com um grupo de protocolos até certo ponto inter-relacionados. O gerenciador de enlaces (link manager) cuida do estabelecimento de canais lógicos entre dispositivos, incluindo o de renciamento de energia, autenticação e QoS. O protocolo de adaptação de controle de enlace lógico (Logical link control adaptation protocol, ou L2CAP) isola as camadas superiores dos detalhes de transmissão. Os protocolos de áudio e controle lidam respectivamente com o áudio e o controle. Eles podem ser acessados diretamente pelas aplicações, sem que elas precisem passar pelo protocolo L2CAP. A camada de Middleware contém um grupo de diferentes protocolos. Diferentemente dos outros protocolos desta camada, o LLC do 802 foi inserido aqui pelo IEEE para manter a compatibilidade com as outras redes 802. Sobre o LLC podem ficar protocolos como o TCP e o IP. O protocolo Rfcomm (comunicação por freqüência de rádio) é o protocolo que emula a porta serial padrão encontrada nos computadores pessoais para conectar o teclado, o mouse e o modem, entre outros dispositivos. Ele foi projetado para permitir que dispositivos de tecnologia antiga o utilizem com facilidade. O protocolo de telefonia é um protocolo de tempo real utilizado pelos três perfis orientados para voz. Ele também gerencia a configuração e o encerramento de chamadas. O protocolo de descoberta de serviços, por fim, é usado para localizar serviços na rede. As aplicações e os perfis se localizam na camada superior. Eles utilizam os protocolos das camadas inferiores para cumprir suas funções. Cada aplicação tem seu próprio subconjunto dedicado dos protocolos. Dispositivos específicos, como um fone de ouvido, em geral só contêm os protocolos exigidos por essa aplicação e nenhum outro. Aspectos da transmissão de rádio Como foi dito nas características gerais, a tecnologia Bluetooth usa a banda ISM, de 2,45GHz. Mais precisamente, essa banda inclui a faixa de 400MHz a 2483,5MHz. Essa faixa de 83,5MHz é dividida em 79 canais de 1MHz, numerados de 0 a 78. Nas freqüências extremas são usadas bandas de guarda; nas mais baixas, a banda é de 2MHz; nas mais altas, é de 3,5MHz. 5 A comunicação entre dois dispositivos por Bluetooth é em modo full-duplex, assim a transmissão é alternada entre slots de envio de dados e slots de recepção, um esquema denominado FH/TDD (Frequency Hopping/Time-Division Duplex), onde está incluído o salto de freqüência de espalhamento espectral. Esses slots são canais divididos em períodos de 0,625ms (625 microsegundos). Cada salto de freqüência deve ser ocupado por um slot; logo, em 1 segundo, tem-se 1600 saltos. O alcançe das transmissões varia segundo a potência usada. As potências são bem-definidas e classificam os dispositivos em 3 classes, segundo a tabela abaixo: Aspectos do enlace de dados A tecnologia Bluetooth usa dois padrões para ligar o emissor ao receptor: SCO (Synchronous Connection-Oriented) e ACL (Asynchronous Connection-Less). O SCO estabelece um link sincronizado entre dois aparelhos a se comunicar, onde é feito uma reserva de slots para cada um. Essa técnica é mais apropriada para aplicações de envio contínuo de dados, como voz. O SCO não permite a retransmissão de pacotes de dados perdidos. Quando ocorre perda em uma transmissão de áudio, por exemplo, o dispositivo receptor acaba reproduzindo som com ruído. A taxa de transmissão desse padrão é de 432 Kbps para dados e 64 Kbps para voz. No SCO o enfoque é a performance da transmissão. O ACL, por sua vez, estabelece um link assíncrono entre os dispositivos que se comunicam, e utiliza os slots previamente livres. Diferente do SCO, o ACL permite o reenvio de pacotes de dados perdidos, garantindo a integridade das informações trocadas entre os dispositivos. Assim, acaba sendo útil para aplicações que envolvam transferência de arquivos, por exemplo. A taxa de transmissão do modo ACL é de até 721 Kbps. Percebe-se, por tanto, que enfoque do ACL é a segurança da transmissão. Aspectos da rede A tecnologia Bluetooth permite a formação de redes de até 8 aparelhos ligados simultaneamente. Essa rede recebe o nome de Piconet ou PAN (Personal Area Network, termo introduzido pelo IEEE). Uma piconet é constituída de um mestre e até sete escravos. O mestre é aquele que inicia a formação da rede, cabe a ele gerenciar o sincronismo e a troca de informações entre os dispositivos. O escravo é aquele que atende ao chamado de um mestre para entrar na rede. É possível que duas ou mais piconets se interliguem através de um dispositivo em comum. Através disso, dispositivos de redes diferentes podem acessar serviços e trocar dados uns com os outros. A essa rede de redes dá-se o nome de Scatternet. A figura a seguir ilustra o que foi descrito acima. 6 Estados de um dispositivo na rede Os dispositivos com Bluetooth podem estar em dois estados principais: em Espera (ou standby) e Conexão. Quando em espera, o dispositivo está com o Bluetooth ligado mas não requisita a formação de nenhuma rede. Nesse estado, ele ouve mensagens a cada 1,28ms por 32 freqüências. Quando rebebe uma mensagem de um mestre procurando formar uma rede, ele passa por estados intermediários até chegar ao estado Conexão. O estado Conexão é aquele no qual um dispositivo está quando participa de uma piconet. Ele é dividido em quatro sub-estados: Active, Sniff, Hold e Park. À exceção do Active, esses estados existem para economizar a energia dos dispositivos ociosos da rede. No estado Active, a unidade está participando ativamente do canal. No Sniff, o escravo escuta o canal em taxa reduzida. De todos os estados de economia, este é o menos econômico. O Hold é um modo intermediário de economia de energia. No Park, por fim, o dispositivo apenas mantém sincronismo com o mestre. Este é o modo mais econômico. Estabelecendo uma conexão Novas conexões são estabelecidas através da realização dos procedimentos de pesquisa e de paginação. O procedimento de pesquisa permite que sejam descobertas quais as unidades que se encontram ao alcance do dispositivo fonte (isto é, que inicia o procedimento). Resumidamente, o processo se dá quando a fonte, sob “ordem” do usuário, entra no sub-estado Pesquisa e passa a enviar pacotes de pesquisa em determinadas freqüências, em busca de dispositivos que estejam no estado de escuta de pesquisa. Quando um dispositivo nesse estado responde, eles passam para o processo de paginação, no qual o então escravo fica no (sub-)estado de escuta de chamada e o agora mestre vai para o estado de chamada assim que recebe a referida resposta. Nesse estado, os dois dispositivos trocam mensagens de confirmação e sincronismo, passando por sub-estados de resposta do escravo e resposta do mestre antes de chegar ao estado de conexão. Os primeiros pacotes trocados no estado de conexão contém mensagens de 7
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