Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Drahtlose LANs (3. Teil) 7.0.2 Bluetooth

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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Bluetooth Literatur: J. Bray, C. Sturman: Bluetooth 1.1 Connect Without Cables, Second Edition, 2001, Prentice Hall. Web: www.bluetooth.com (incl. Spezifikation!)www.bluetooth.com King Harald Bluetooth lived in Denmark between 910-940 AD, and was the son of Gorm. Contrary to popular opinion, Bluetooth or "Bltand" as it was in old Viking language had nothing to do with a blue tooth. It means dark complexion he had very dark hair, which was unusual for Vikings. Not only did Harald not fit the classic image physically, he was a rather unusual Viking. That is, if your understanding was that the life of a Viking was all battles and pillage. The good King Harald brought Christianity to Scandinavia and also "united" Denmark and Norway. And while we are destroying long-held beliefs, Vikings did not have horns on their helmets! Zitat: http://www.cellular.co.za/bluetooth_king_harald.htm
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Bluetooth Generelle Idee: - keine Kabel mehr! - Personal Area network (PAN) Charakeristik: - billig: 5 pro Einheit - niedrige Energieaufnahme - kurze Reichweite (5-10 Meter, mehr bei mehr Energie) - relativ geringe Datenrate (
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Bluetooth Consortium Bluetooth Technologie geschtzt durch Patente Bluetooth Name als Trademark geschtz Kann man beides umsonst verwenden wenn: - man dem Bluetooth Consortium beitritt - seine Produkte einen Conformance Test unterzieht Im Jahr 2000 bereits mehr als 1800 Mitglieder www.bluetooth.com
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Bluetooth Anwendungen Anbindung von Peripheriegerten Lautsprecher, Joystick, Kopfhrer Untersttzung von ad-hoc-Netzwerken kleine, billige Gerte Verbindung von Netzwerken e.g., GSM ber Handy - Bluetooth - Laptop Einfacher, billiger Ersatz fr IrDA, eingeschrnkte Reichweite, niedrige Datenraten 7.47.1
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Bluetooth Protocol Stack PHY MAC LLC RS232 Emulation Riku Mettala: Bluetooth Protocol Architecture service discovery
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Bluetooth Radio Frequenz: 2.4 GHz (2.4 2.4835 GHz) Kanle: 79 mit einem Abstand von 1MHz Modulation: Gausian Frequency Shift Keying (GFSK) Sybol Rate: 1Ms/s Frequency Hopping Spread Spectrum Sendeleistung 100mW / 2.5mW / 1mW Sendebereich: maximal: 100m normal: 10m
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Baseband - Allgemein Frequency Hopping Spread Spectrum ber 79 Kanle Zeitschlitze a 0.625 mSec blicherweise wird ein Paket in einem Zeitschlitz bertragen (bei sehr langen Paketen kann ein Paket mehrere Zeitschlitze bentigen) Frequenzsprung nach jedem Paket Time-Division Duplex (TDD) / Time-Division Multiplex (TDM)
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Baseband Master-Slave Bluetooth verwendet sogenannte Pico-Netze mit einem Master und bis zu 7 Slaves. Der Master eines Pico-Netzes bestimmt die hopping-Reihenfolge fr das FHSS. Kommunikation ist NUR zwischen Master und Slave mglich, nicht zwischen zwei Slaves. Die Rollen Master und Slave knnen dynamisch getauscht werden. Scatternet: Ein Slave kann als Master oder Slave in einem anderen Pico-Netz teilnehmen, ein Master kann als Slave in einem anderen Pico-Netz teilnehmen. Fr den Scatternet-Betrieb muss man seinen Aktivitten in einem Pico Netz reduzieren um im anderen mitzumachen.
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Baseband - Beispiel aus der Spezifikation Paketgren: 1 Slot 3 Slot 5 Slot
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Baseband Piconet a) single slave operation b) multi-slave operation c) scatternet operation aus der Spezifikation
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Baseband Physical Links Synchronous Connection-Oriented (SCO): kann zwischen Master und Slave mittels LMP hergestellt werden reserviert bestimmte Zeitschlitze fr die Kommunikation zwischen dem Master und einem bestimmten Slave der Slave darf in den fr ihn reservierten Zeiten senden, ohne vom Master dazu aufgefordert zu werden SCO Pakete werden nicht besttigt wird fr zeitbegrenzte Datenstrme verwendet (z.B. Audiobertragung) typischerweise 64 kBit/s
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Baseband Physical Links Asynchronous Connection-Less (ACL): alle Zeitschlitze, die nicht durch SCO reserviert sind werden fr ACL genutzt dabei empfangen alle Slaves die ACL Pakete des Masters und drfen Senden, wenn dieses Ihre Adresse beinhaltete (polling) ACL Pakete werden besttigt: die Pakete vom Master direkt mit der Antwort des Slaves, die vom Slave beim nchsten Aufruf des Slaves durch den Master bis zu 723.2 kBit/s asymmetrisch (mit 57.6 kBit/s in Rckrichtung) bis zu 433.9kBit/s symmetrisch
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Baseband - Paketformat ZugangscodePaketkopfNutzdaten 72 540-2745Bits MAC-AdresseTypflowARQNSEQNHEC 341118Bits 7.49.2 Zugangscode Synchronisation, abgeleitet vom Master, einzigartig pro Piconetz Paketkopf 1/3-FEC, MAC Adresse (1 Master, 7 weitere Knoten), Nachrichtentyp (unterschiedlich interpretiert fr SCO/ACL), flow fr Flusskontrolle, Alternating-Bit ARQ/SEQ, Prfsumme
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Link Management Das Link Management dient: - dem Finden von Kommunikationspartnern - dem Aufbau und Aufrechterhalten von Verbindungen - dem Management von Energiesparmodi - dem Management des Pico oder Scatternets
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Link Management - Zustnde Standby - Gert inaktiv, kein paging mglich Inquiry - Suche nach Bluetooth fhigen Gerten - verwendet generelle Acess Codes - es muss eine Weile gesucht werden Inquiry Scan - warten auf Inquiry anderer Gerte - wird von den meisten Gerten periodisch durchgefhrt Page - Master mchte Verbindung zu Slave aufnehmen - verwende die Infos aus Inquiry Page Scan - warten auf Page anderer Gerte - wird periodisch durchgefhrt
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Link Management Zustnde Connection Active: - Standardzustand zum Empfang und Senden Connection Hold: - Kein ACL Verkehr mehr um andere Aktivitten durchzufhren (scanning, paging, etc.) - es wird eine Zeitspanne fr Hold zwischen Master und Slave vereinbart - normale SCO Teilnahme Connection Sniff: - es werden gezielte Zeitpunkte zwischen Master und Slave vereinbart - zu den Zeitpunkten lauscht die Station ob sie angesprochen wird - ansonsten hrt sie nicht auf bertragungen
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Link Management Zustnde III Connection-Park: - Station gibt ihre 3 Bit Adresse auf - Station wacht ab und zu auf um sich zu synchronisieren - baut bei Bedarf wieder eine Verbindung zum Master auf - kann bei Bedarf vom Master aufgeweckt werden
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Link Management Protocol (LMP) Steuerfunktionen oberhalb vom Baseband. z.B. Herstellen einer Verbindung, bevor L2CAP Daten bertragen kann (nachdem die Baseband Verbindung hergestellt ist): aus der Spezifikation
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs LMP Aufgaben Verbindungsauf- und -abbau Authentication / Encryption Einrichten eines SCO Links Wechsel zwischen den Connection-Modes (active, park, hold, sniff)
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Logical Link Controll and Adaptation Protocol Verwendet ACL Links des Basebands, erwartet fehlerfreie und verlustfreie bertragung (durch ACL gegeben) Aufgaben: - Protocol multiplexing: ACL hat keinen Identifier fr das Protokoll welches im Datenteil transportiert wird. Dies wird nun durch L2CAP bereitgestellt. - Segmentation & Reassembly: L2CAP erlaubt die transparente bertragung von Datenblcken mit bis zu 64kByte. - Quality of Service: L2CAP erlaubt die Reservierung von Resourcen auf dem Kommunikationspartner um eine gewisse Dienstgte zu garantieren. - Untersttzung fr Gruppenkommunikation: wie knnen Gruppenadressen abgebildet werden auf Pikonetze und deren Teilnehmer.
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs Service Discovery Protocol (SDP) Sowohl Endgerte als auch Diensterbringer (Drucker, etc.) sind mobil wie findet man Dienste? SDP erlaubt es einem Dienstnutzer (SDP-Client) Informationen ber die auf einem Dienstanbieter (SDP-Server) vorhandenen Dienste zu erlangen. SDP wird ber L2CAP verwendet. SDP stellt KEINE Mechanismen bereit, wie sich SDP-Client und SDP-Server finden. SDP geht davon aus, dass bereits eine L2CAP Kommunikationsbeziehung existiert.
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs SDP Architektur aus der Spezifikation
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs SDP Service Record Ein SDP Service Record beschreibt einen Dienst (Service). Ein SDP Service Record besteht aus einer Liste von Service Attributen. Ein SDP Service Record wird durch eine 32 Bit ID identifiziert, diese ist eindeutig auf EINEM SDP Server. Ein Service gehrt zu einer oder mehreren Service Klassen, wenn er zu mehreren Klassen gehrt, dann sind diese in der Regel voneinander abgeleitet (Drucker - PS Drucker - Farb PS Drucker). Service Klassen haben eine global eindeutige 128 bit ID.
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  • Mobilkommunikation: Drahtlose LANs SDP Attribute Ein SDP Attribut beschreibt eine Eigenschaft eines