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Jan Böschow, Michael Golze1. 2 1.Einleitung 2.Geschichte der Bluetooth-Technologie 3.Technische Grundlagen 4.Bluetooth- Architektur Hardware + Software.

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1 Jan Böschow, Michael Golze1

2 2 1.Einleitung 2.Geschichte der Bluetooth-Technologie 3.Technische Grundlagen 4.Bluetooth- Architektur Hardware + Software 5.Kommunikation 6.Anwendungsbeispiele 7.Bluetooth vs. IRDA 8.Zukunftsaussichten 9.Fazit 10.Quellen Inhalt

3 Jan Böschow, Michael Golze3 Überblick Bluetooth: einfache, kostengünstige Möglichkeit, Geräte kabellos zu verbinden Sprach-/Datenübertragung ad hoc (ohne Infrastruktur) mit bis zu 100 m Reichweite möglich Unzählige Anwendungsmöglichkeiten Kostengünstige Integration von Bluetooth-Funktionen International einheitlicher Standard

4 Jan Böschow, Michael Golze4 Geschichte Forschung begann durch Ericsson, Projekt benannt nach dänischem König Gormsen Blauzahn 1998 Gründung der BT-SIG (Special Interest Group) mit Ericsson, Nokia, Toshiba, Intel, IBM 1999 Spezifikation v1.0(a), Standardisierung durch IEEE zu Aktuell ca Mitglieder in SIG, Spezifikation v1.1

5 Jan Böschow, Michael Golze5 Technische Grundlagen I Nutzung des lizenzfreien 2,4-GHz-ISM-Bandes mit 79 Kanälen Kanäle wiederum in 625µs aufgeteilt (sog. Slots) Ständiger Kanalwechsel (Frequency Hops) der Geräte (bis zu 1600 mal je Sekunde) Dadurch minimale Abhörsicherheit, aber hohe Störungsunanfälligkeit Ermittlung der Hopping-Sequenz durch Pseudozufalls- zahlengenerator und 48-Bit-Gerätekennung

6 Jan Böschow, Michael Golze6 Technische Grundlagen II Organisation von bis zu 8 Geräten in Pico-Nets und bis zu 10 Pico-Nets in Scatter-Nets Erstes Gerät (Master) im Pico-Net gibt Hopping-Sequenz vor, Synchronisation anderer Geräte (Slaves) auf Sequenz erforderlich (Anpassung der Slave-Uhr an Master-Uhr) Problem: geringer Datendurchsatz bei vollen Pico-Nets

7 Jan Böschow, Michael Golze7 Technische Grundlagen III Verschiedene Übertragungsarten –Asynchron - symmetrisch und asymmetrisch –Synchron Asynchron für Datenübertragung –Symmetrisch: bis zu 7 Kanäle, max. 432,6 kBit/s –Asymmetrisch: bis zu 7 Kanäle, max. 721/57,6 kBit/s Synchron (leistungsbasiert) für Sprachübertragung –Bis zu 3 Kanäle, 64 kBit/s

8 Jan Böschow, Michael Golze8 Technische Grundlagen IV Energiesparend durch verschiedene Stromspar- mechanismen –Power Control zur Kontrolle der Sendeleistung –Park-, Sniff-, Hold-Modi Sicherheit durch verschiedene Verfahren –Authentication: Ermittlung anderer Geräte –Authorization: Zugriffsberechtigungen –Encryption: Verschlüsselung mit bis zu 128 Bit

9 Jan Böschow, Michael Golze9 Architektur – Hardware I Grundsetzlicher Aufbau von BT-Modulen –HF-/Radio-Teil –Basisband-/Baseband-Controller Baseband- Controller 2,4GHz - HF-Teil Host- System

10 Jan Böschow, Michael Golze10 Architektur – Hardware II Aufgaben des Baseband –Verwaltung von physikalischen und logischen Verbindungen (Adressverwaltung) –Hopping-Algorithmus, Fehlerkorrekturen –Datenübertragung (Senden/Empfangen, (Ent-)Packen) –Durchführung von Sprach-/Audiokommunikation –Datensicherheit, Identifikation, Verschlüsselung RF-Teil –1mW (Klasse 3) bis 100mW (Klasse 1) Sendeleistung

11 Jan Böschow, Michael Golze11 Architektur – Software I Integration der Funktionen aus Sicht des Anwenders Minimale Leistungen für verschiedene Anwendungs- bereiche werden geboten, als Profile bezeichnet Profile sind z.B. Audio-/Video-Übertragung, Dial-Up- Networking, Fax-Funktionen, u.a. In Profilen wird Art der Verbindunsaufnahme, Datenübertragung usw. festgelegt

12 Jan Böschow, Michael Golze12 Architektur – Software II OS-Abstraction-Layer TCP/IPPPP L2CAP, SDP, GAP, SDAP, Security, Management Entity,... HCRP BNEP TCS Binary RFCOMM PAN OBEX GOEP SPP OPFTSyncBPPBIP LANDUNFAX HSHF CTINT Hardware Abstraction Layer

13 Jan Böschow, Michael Golze13 Architektur – Software III Blau markierte Bereiche bieten Schnittstellen und Protokolle für Profile z.B.: –HCI – Host Controller Interface Treiber (für USB,...) –RFCOMM – Emulation einer seriellen Schnittstelle –OBEX – Object Exchange (Dateitransfer) –TCS Binary – Telephony Control & Signaling –SDV – Service Discovery Protokoll –Mgmt. Entity – Connection Device Discovery,... –...

14 Jan Böschow, Michael Golze14 Architektur – Software IV Grün markierte Bereiche stellen Anwendungsprofile dar, z.B.: –PAN – Personal Area Network Profile –FT – File Transfer –BPP – Basic Printing Profile –LAN – LAN Access Profile –DUN – Dial-Up Network Profile –CT – Cordless Telephony Profile –...

15 Jan Böschow, Michael Golze15 Kommunikation

16 Jan Böschow, Michael Golze16 Kommunikation - Piconetz I Verbindungsaufbau im Standby-Modus Abfrage von 32 Kanälen alle 1,28 s (Ländereinschränkung) Verbindungsaufbau von jedem Endgerät Master Initialisierung: Page-Nachricht, wenn Adresse bekannt Inquiry-Nachricht + Inquire-Response(FHS-Paket)+ Page Anforderung, wenn Slave nicht bekannt (Methode benötigt extra Zyklus) Bildung eines Pico-Netzes

17 Jan Böschow, Michael Golze17 Kommunikation - Piconetz II Stromsparmodi Hold Master setzt Slave im Hold-Modus (Slave kann auch Master anfragen Keine Datenübertraung Gerät bleibt im Pico- Netz integriert Sniff Gerät lauscht in programmierbaren Abständen in das Netz.

18 Jan Böschow, Michael Golze18 Kommunikation - Piconetz III Stromsparmodi Park Geräte lassen sich im Netz parken. Gerät verliert seine MAC-Adresse (Media Access Control) im Netz Netzverkehr wird mitverfolgt und Frequenzsynchronisierung mit Master hohe Reaktionszeit erforderlich für Rückkehr

19 Jan Böschow, Michael Golze19 Kommunikation - Piconetz IV

20 Jan Böschow, Michael Golze20 Bluetooth vs. IrDA

21 Jan Böschow, Michael Golze21 Anwendungsbeispiel I Mobiltelefone Bluetooth Geldbörse Schuhsohlen Digitalkameras Notebooks/Computer Festplatten (extern) Universalfernbedienung GPS Antennen …

22 Jan Böschow, Michael Golze22 Anwendungsbeispiel II

23 Jan Böschow, Michael Golze23 Zukunftsaussichten November 2003: Bluetooth- SIG veröffentlicht den Standard 1.2 Datenrate bleibt unverändert, verbessert werden aber Verbindungsaufbau, Störsicherheit und Sprachübertragung (AFH ist die Lösung) Höhere Geschwindigkeit bekommt Bluetooth erst Ende Jahres 2004, wenn der Standard 2.0 herauskommt. Unter den Namen Medium Rate und High Rate plant Bluetooth-SIG Datenübertragungsraten von bis zu 3 beziehungsweise maximal 12 MBit/s.

24 Jan Böschow, Michael Golze24 Fazit Viel versprechende Technik, mit Zukunftsplanung Keine Sichtverbindung nötig transparente Datenübertragung im Hintergrund Bessere Verschlüsselungsmethoden als IEEE Preiswerte Chips, niedriger Energieverbrauch und breite Unterstützung der Hersteller Unbegrenzte Anwendungsmöglichkeiten Profile Erste Geräte verfügbar

25 Jan Böschow, Michael Golze25 Quellen Bluetooth White Paper, ARS Software GmbH, Bluetooth – Gefährdungen und Sicherheitsmaßnahmen, BSI, Bluetooth – Privatfunk, Heise Verlag, html html Bluetooth-Technologie, RFI,


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