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Bluetooth von Thomas Hennig.

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Präsentation zum Thema: "Bluetooth von Thomas Hennig."—  Präsentation transkript:

1 Bluetooth von Thomas Hennig

2 Inhalt Herkunft Funktion Piconetz/Scatternetz Bluetooth Protocol Stack
Verbindungstypen Pakettypen Fehlerkorrektur Ausblick

3 Herkunft Dänischer König Harald Blåtand Nachname bedeutet Blauzahn
Hat große Teile Skandinaviens vereint Bluetooth soll Kommunikation elektronischer Kleingeräte einen Skandinavische Runen der Initialen von Harald Blauzahn sind Ursprung für Logo

4 Bluetooth SIG 1994 Suche bei Ericsson nach Ersatz für Kabel zwischen Mobiltelefon und Zusatzgeräten 1998 Gründung der Bluetooth SIG um Bluetooth als de-facto-Standart etablieren Mittlerweile über 2000 Mitgliedsunternehmen

5 IEEE Ziele: geringe Kosten, flexible Einsatzmöglichkeiten, geringer Energieverbrauch, Störungsunempfindlichkeit und Daten für Multimediale Anwendungen übertragen Inzwischen ist der Bluetooth- Standart von IEEE Arbeitsgruppe für WPANs als IEEE adaptiert worden

6 Funktion 2,4 Ghz ISM Band (lizenzfrei)
Wlan, schnurlose Telefone, Mikrowellen 79 Kanäle 1 Mhz Abstand 2,402 – 2,480 Sicherheitsband am Rand

7 Funktion Frequenz Hopping um unempfindlich gegen Störungen zu sein
1600 mal je Sekunde Je nach Übertragungsart sind bis zu 1 Mbit/s möglich

8 Funktion Übertragung von Daten und Sprache
Fehlerkorrektur nur bei Daten Kommunikation über vordefinierte Profile z.B. FT, Headset, CTP, GAP … Vollduplex über Zeitmultiplex SCO / ACL

9 Funktion Sendeleistung der Geräte: Klasse 1 100mW 100m

10 Funktion Bluetooth Geräte bilden immer ein Ad-Hoc-Netzwerk wenn sie sich verbinden Piconetz mit max. 8 aktiven Teilnehmern und bis zu 255 inaktiven Scatternetz aus mehreren Piconetzen Kollision?

11 Piconetz Netzwerkstruktur aus bis zu 8 Geräten 1 Master 7 Slaves
255 Inaktive Slaves

12 Piconetz Master Slaves
Gerät das die Verbindung aufbaut wird zum Master Alle Slaves synchronisieren sich am Master (eigener Timer + Offset) Gibt die Frequenzwechsel im Piconetz vor Slaves Nehmen verschieden Zustände ein

13 Piconetz Nur der Master kann mit Slaves Daten austauschen
Damit Slave zu anderen Netzteilnehmern senden kann muß er mit Master Rolle tauschen Standartzustand von Slave ist Standby Jedes Gerät hat 48bit Seriennummer

14 Piconetz Hauptzustände
Standby kann nur vom Master mittels Inquiry- oder Page-Scans aufgeweckt werden der Slave scannt dabei alle 1,28 Sekunden 32 reservierte Frequenzen nach eingehenden Nachrichten aus dem eigenen Piconetz

15 Piconetz Hauptzustände
Connection 2 Geräte sind miteinander verbunden und können Daten austauschen nur aus diesem Zustand können Geräte in einen der Stromsparzustände gehen

16 Piconetz Zustände Active Sniff
Slave wartet auf Pakete vom Master um dann selbst senden zu können Sniff Slave wartet nicht auf Pakete kann aber über seine Adresse angesprochen werden Geringerer Stromverbrauch

17 Piconetz Zustände Hold Park
Gerät stellt seine Übertragungen für eine durch den Master definierte Zeit ein Slave kann diesen Zustand selbst erfragen Park Nicht mehr aktiv am Piconetz beteiligt Hält Synchronisation mit Master aufrecht

18 Piconetz Zustände Inquiry Page
Wird bei unbekannten Adressen gesendet um Gerät zu identifizieren Page Wenn Gerät bereits bekannt ist Master sendet Page Nachricht auf 16 reservierten Frequenzen Gerät antwortet nach spätestens 2,56 Sekunden

19 Piconetz Zustände

20 Scatternetz Piconetze können zu einen Scatternetz verbunden werden
Verbindung erfolgt durch ein gemeinsames Gerät, welches Master oder Slave sein kann Wenn Master dann nur in einen Netz

21 Scatternetz

22 Bluetooth Protokoll Stack
Regelt Kommunikation zwischen Geräten Dient zum auffinden von Geräten und deren angebotenen Services Es wurde versucht möglichst viele existierende Protokolle zu integrieren 4 verschiedene Gruppen

23 Bluetooth Protokoll Stack
Bluetooth Core Protocols Baseband, LMP, L2CAP, SDP Cable Replacement Protocols RFCOMM Telephony Control Protocols TCS-Binary, AT-Commands Adopted Protocols PPP, UDP, TCP, IP, WAP, OBEX

24 Bluetooth Protocol Stack

25 Bluetooth Protocol Stack
Bluetooth Core Protocols und Bluetooth Radio werden von jeden Gerät benutzt Rest wird benutzt wenn nötig und stellt Schnittstelle zu den Core Protocols dar Die Protokolle der höheren Schichten wurden möglichst ohne Änderungen übernommen damit Anwendungen ohne Aufwand auch mit Bluetooth betrieben werden könne

26 Bluetooth Radio Schnittstelle die Verbindung über Funkwellen beschreibt Frequenzwechsel mit 1600 Hopps/sec Timeslots zu je 0,625 ms 1 Paket je Timeslot

27 Verbindungstypen Synchronous Connection Oriented
Point to Point mit einen Slave Für zeitkritische Übertragungen wie Sprache weil keine Fehlerkorrektur möglich Master reserviert Timeslots (Bandbreite) für die Übertragung

28 Verbindungstypen Assynchronous Connection Less
Point to Multi-Point (Verbindung mit mehreren Slaves) Verwendet restliche nicht für SCO reservierte Timeslots Bei Paketverlust kann wiederholt gesendet werden

29 Baseband Link Controller über dem Bluetooth Radio
Steuerung der physikalischen Funkverbindung Encoding und Decoding der Datenpakete Festlegen der Hopp Sequenz Fehlerkorrektur Verwaltung der logischen Verbindungen Authentisierung, Autorisation, Verschlüsselung

30 Pakettypen 13 Pakete für Baseband Layer
Höhere Schichten nutzen diese um eigene PDUs zu bauen Access Code: CAC, DAC, IAC

31 Pakettypen SCO und ACL Pakete:
ID Paket - Antwort für Response, Inquiry, Page Null - Übermittelt Information zum Status der Verbindung (keine Empfangsbestätigung) Poll – Wie Null nur mit Empfangsbestätigung Slave muß darauf Antworten FHS – enthält Verbindungsdaten und wird zur Synchronisation genutzt DM1 – Enthält nur Steuerinformationen

32 Pakettypen SCO Pakete Größe fest auf 240 bit
HV1 – 1,25ms Audio (64kBit/s) HV2 – 2,5ms Audio HV3 – 3,75ms Audio DV – Audio und Daten (Datenteil kann erneut gesendet werden)

33 Pakettypen ACL Pakete DM1 18 Byte Payload 16 Bit CRC
AUX1 20 Byte Payload DH1 28 Byte FEC DM3 123 Byte FEC DH3 185 Byte kein FEC DM5 226 Byte FEC DH5 341 Byte kein FEC

34 Fehlerkorrektur FEC Forward Error Correction
Maßnahme gegen Fehler weil Funkverbindungen recht anfällig sind Pakete müssen aber nicht geschützt werden

35 Fehlerkorrektur 1/3 FEC – jedes Bit wird 3 mal gesendet
2/3 FEC – Information wird mittel gekürzten Hamming Codes geschützt Automatic Request Scheme (ARQ) Paket das mit CRC versehn ist wird wiederholt bis es bestätigt wird

36 Bluetooth Audio Übertragung von Sprache schwierig weil synchron sein muß und nicht wiederholt werden kann Pulse Code Modulation Continous Variable Slope Delta Modulation – besser geeignet bei vielen Interferenzen

37

38 Ausblick Bluetooth 2.0 EDR bis 2,2 Mbit/s
Im Moment ist Bluetooth sehr erfolgreich UWB 480Mbit/s (2 m) 110Mbit/s (10 m) Ist Bluetooth also bislang ein weltweiter Erfolg? Ja, wirklich. Wird das auch in einem Jahr noch so sein? Schwer zu sagen. In zwei Jahren? Unwahrscheinlich. Konsumeletronik ist manchmal ein wirklich schmutziges geschäft.

39 Ende

40 Quellen http://de.wikipedia.org/wiki/Bluetooth
https://www.bluetooth.org/spec/


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