Präsentation über BLUETOOTH Von Michael Förster Rudolf – Diesel – Fachschule Nürnberg 2009

Unterschiede zwischen BLUETOOTH und WLAN WLAN: → Verbindung von 2 oder mehreren Rechnern (Netzwerke) → Übertragungsweite ca. 300 Metern (im Freien) → Datenübertragung: Mbits/s BLUETOOTH: → Anschluss von Zubehör- oder Telekommunikations-geräten an den Computer → Übertragungsweite ca. 100 Meter (im Freien) → Datenübertragung: 1 Mbits/s Beides sind Funktechnologien

Warum WLAN eine höhere Datenübertragungsrate hat 2,480 GHz 2,402 GHz BLUETOOTH WLA N

Wo wird BLUETOOTH eingesetzt?

BLUETOOTH - Chip

Woher stammt der Name BLUETOOTH? Abgeleitet von Harald I Blaatand ( Blauzahn) Vikinger - König (940 - t 981) von Dänemark (Er vereinte Norwegen und Dänemark) König oder Anführer „blâ“ für dunkelhäutig „tan“ für großer Mann Blaatand bedeutet:

Wer entwickelte BLUETOOTH? Ablösung von störanfälligen, unkomfortablen Kabelverbindungen und oft auch inkompatiblen Steckverbindungen bekam die schwedische Mobilfunkfirma Ericsson den Auftrag, eine preiswerte und stromsparende Funkverbindung zwischen Handy und Zubehör zu ermitteln. Ziel:

Wer entwickelte BLUETOOTH? 1998 aufgrund der positiven Forschungen Der Standard IEEE wurde festgelegt (2002) 5 Firmen (Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba und Intel) Bildeten die SIG (Special Interest Group)

Die verschiedenen Klassen von BLUETOOTH Klasse 1: sendet mit 100 Milliwatt bis zu 100 Meter Klasse 3: sendet mit 1 Milliwatt bis zu 10 Meter Klasse 2: sendet mit 10 Milliwatt bis zu 50 Meter → Gegenseitiges blockieren von BLUETOOTH – Geräten ist somit fast ausgeschlossen → zudem stehen fast immer freie Übertragungskanäle zur Verfügung → die meisten BLUETOOTH - Geräte arbeiten mit Klasse 3 wegen des niedrigen Stromverbrauchs und weil die Entfernung in der Praxis völlig ausreicht

Entwicklungsstufen Bluetooth 1.0 und 1.0B Bluetooth 1.0 und 1.0B → enthielt Sicherheitsprobleme → enthielt Sicherheitsprobleme → maximale Datenübertragungsrate von 732,2 kb/s → maximale Datenübertragungsrate von 732,2 kb/s Bluetooth 1.1 Bluetooth 1.1 → Höhere Signalstärke hinzugefügt → Höhere Signalstärke hinzugefügt → maximale Datenübertragungsrate von 732,2 kb/s → maximale Datenübertragungsrate von 732,2 kb/s Bluetooth 1.2 Bluetooth 1.2 → weniger empfindlich gegen statische Störer (zum Beispiel WLAN) → weniger empfindlich gegen statische Störer (zum Beispiel WLAN) → maximale Datenübertragungsrate von 1 Mb/s → maximale Datenübertragungsrate von 1 Mb/s Bluetooth EDR (Enhanced Data Rate) = erhöhte Übertragungsrate Bluetooth EDR (Enhanced Data Rate) = erhöhte Übertragungsrate → etwa dreifache Datenübertragungsgeschwindigkeit → etwa dreifache Datenübertragungsgeschwindigkeit → maximal 2,1 Mb/s. → maximal 2,1 Mb/s. → v2.0 + EDR ist abwärtskompatibel → v2.0 + EDR ist abwärtskompatibel → verbesserte Sicherheitsfunktionen → verbesserte Sicherheitsfunktionen Bluetooth EDR (auch Lisbon Release genannt) Bluetooth EDR (auch Lisbon Release genannt) → neue Features wie Secure Simple Pairing, Quality of Service → neue Features wie Secure Simple Pairing, Quality of Service

Kann die Funkübertragung gestört werden? BLUETOOTH-Geräte funken auf dem lizenzfreien 2,4 GHz ISM-Band (Industrial, Scientific, Medical) Bluetooth → 2,402 GHz - 2,480 GHz BLUETOOTH - Maus funktioniert dennoch wegen dem Frequenzsprung - Verfahren Auch WLAN und Mikrowelle

Das Frequenzsprung - Verfahren Aufgrund hoher Kanalauslastung (Duty Cycle) Vorschriften der Regulierungsbehörden Frequenzspreizverfahren Frequenzwechsel bis 1600 mal pro Sekunde Frequenzsprung nach Zeitschlitz (alle 625 µs) BLUETOOTH benutzt ein Frequenz-Spread-Spectrum-Verfahren (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) 79 verschiedene Frequenzstufen

Piconetz & Scatternetz

Erklärung von Pico- u. Scatternetz Wenn nur ein Master in einem Netzwerk vorhanden ist, handelt es sich um ein Piconetz. Wenn der eine Master ausschließlich mit einem Slave im Rahmen einer Punkt-zu-Punkt- Verbindung (Point-to-Point) kommuniziert, wird das Netzwerk im Mono-Slave-Modus betrieben. Der eine Master kann aber auch im Multi-Slave-Modus Punkt-zu-Multipunkt- Verbindungen (Point-to-Multipoint) mit bis zu sieben aktiven Slaves etablieren, wobei weitere Slaves im geparkten Zustand passiv teilnehmen können (247) Ein Scatternetz setzt sich aus mehreren Piconetzen zusammen. Da jedes Piconetz von einem Master verwaltet wird, gibt es im Scatternetz-Modus folgerichtig mehrere Master. Dabei kann eine Station als Slave in mehreren Piconetzen angemeldet sein und nacheinander in diesen Netzen auch aktiv sein. Darüber hinaus kann ein Master eines Piconetzes gleichzeitig auch Slave in einem anderen Piconetz sein

Frequenzfolge im Piconetz Zufallsfolge ist Abhängig von → Geräteklasse → Clock Zustand des Masters Master gibt die Frequenzfolge durch Pseudozufallsfolge an Folge: → Kein Piconetz hat die selbe Frequenzfolge → viele unabhängige Piconetze mit hoher räumlichen Dichte

Frequenzberechnung Die Frequenzen sind im wesentlichen abhängig: → 28 Bit Master Clock CLK → unteren 28 Bit der 48 Bit langen BLUETOOTH MAC Adresse

Übertagungstechniken von BLUETOOTH Geräten ● Synchron (SCO) ● nötig für die Sprachübertragung ● Datenrate von 64 kb/s Symmetrisch 432,6 kBit/s in beide Richtungen ● Asymmetrisch ● Datenübertragungsrate von 706,25 kb/s beim Empfang bei gleichzeitigen 57,6 kb/s beim Senden ● Asynchron (ACL) Datenübertragung ● setzt speicherndes Verhalten des Übertragungsgerätes voraus ● Max. 721 kBit/s in die eine, und 57,6 kBit/s in die andere Richtung

Verbindungsaufbau Gerät 2 Gerät 1 Inquir y Inquiry - Scan Pag e Page - Scan Connectio n 1. INQUIRY Sender sucht Gerät, das in INQUIRY-SCAN Zustand ist. Sender sucht Gerät, das in INQUIRY-SCAN Zustand ist. 2. INQUIRY-SCAN Gerät akzeptiert INQUIRY- Pakete für Verbindungsaufbau. Gerät akzeptiert INQUIRY- Pakete für Verbindungsaufbau. 3. PAGE Master legt Frequency-Hopping Pattern fest, Master legt Frequency-Hopping Pattern fest, versucht Verbindung mit anderen Knoten aufzubauen. 4. PAGE-SCAN Slave wartet auf PAGE -Pakete von Master. Slave wartet auf PAGE -Pakete von Master. Luft

BLUETOOTH Protokoll Stack / HCI

Erklärung zum Bild vorher Der Bluetooth Protocol Stack ist in zwei Komponenten unterteilt, den Host (die Hardware) und den Controller (die Software). Außerdem gibt es das Host-Controller-Interface (HCI), welches die beiden Komponenten verbindet und so die Schnittstelle zwischen Hard- und Software bildet. Bluetooth Radio: legt Frequenz und Sendeleistung für die physikalische Verbindung von Geräten fest. Das Baseband: legt die Mechanismen für den Verbindungsaufbau und die Paketformate fest, ebenso erledigt dieses Protokoll das Frequency Hopping. Das Link Manager Protocol ( LMP ): ist für den Verbindungsaufbau, Authentifizierung, die Verwaltung der Verbindungen sowie die verschlüsselte Übertragung zuständig und ermöglicht die Überwachung der Verbindung. HCI – das Host Controller Interface ist die Schnittstelle zwischen Host und Controller. Das Logical Link Control and Adaption Protocol (L2CAP) ist die unterste Software-Schnittstelle und bietet die Möglichkeit, eigene Protokolle zu definieren. Alle weiteren Protokolle bauen auf L2CAP auf, wie aus der Grafik zu sehen ist, sind jedoch lediglich Datenverbindungen mit dem L2CAP möglich, für Sprachübertragungen muss auf das Baseband zurückgegriffen werden. L2CAP gehört zur Sicherungsschicht des OSI-Modells und ist damit für die Aufteilung der Daten in Pakete verantwortlich und übernimmt auch die Fehlerkorrektur.

Erklärung zum Bild vorher RFCOMM (Radio Frequency Communication Protocol) ist ein Protokoll zur Simulation eines drahtlosen, seriellen Anschlusses, so als wären zwei Geräte physikalisch über ein serielles Kabel miteinander verbunden. Das Object Exchange Protocol (OBEX) ist für den Austausch von Objekten, wie z.B. Dateien oder vCards gedacht und baut auf RFCOMM auf. SDP steht für Service Discovery Protocol, es wird verwendet um bestimmte Bluetooth-Services auf Geräten zu suchen, z. B. Audioübertragung, Druckdienste etc. TCS Binary (Telephony Control Protocol Specification) wird verwendet um Kontrollsignale für Audioservices zu versenden, z. B. wenn der Benutzer am Headset die Verbindung unterbricht oder ein weiterer, eingehender Anruf signalisiert wird. Das Wireless Access Protocol (WAP) dient zur Übertragung von WAP-Seiten, wie sie von Mobiltelefonen her bekannt sein dürften. Andere Protokolle wie TCP, UDP, PPP, IP werden als bekannt vorausgesetzt, auf sie wird hier nicht näher eingegangen.

Ziele für die Zukunft Nach gescheiterten Seattle Release Nach gescheiterten Seattle Release Bluetooth Version 3.0 trug den Codenamen Seattle und sollte die Ultra-Wide-Band- Technologie (UWB) verwenden. Dadurch wären beispielsweise Datenraten von theoretisch bis zu 480 Mbit/s möglich. BLUETOOTH - Technik mit WLAN CHIPS Erzielen von höheren Datenübertragungsgeschwindigkeiten und höheren Reichweiten.

Quellen ➢ ➢ ➢ ➢