Jan Böschow, Michael Golze

Jan Böschow, Michael Golze Inhalt Einleitung Geschichte der Bluetooth-Technologie Technische Grundlagen Bluetooth- Architektur Hardware + Software Kommunikation Anwendungsbeispiele Bluetooth vs. IRDA Zukunftsaussichten Fazit Quellen Jan Böschow, Michael Golze

Jan Böschow, Michael Golze 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 Jan Böschow, Michael Golze

Jan Böschow, Michael Golze 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 802.15 Aktuell ca. 2500 Mitglieder in SIG, Spezifikation v1.1 Jan Böschow, Michael Golze

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 Jan Böschow, Michael Golze

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 Jan Böschow, Michael Golze

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 Jan Böschow, Michael Golze

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 Jan Böschow, Michael Golze

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

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 Jan Böschow, Michael Golze

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 Jan Böschow, Michael Golze

Architektur – Software II OS-Abstraction-Layer PPP TCP/IP OP FT Sync BPP BIP LAN DUN FAX GOEP SPP HS HF CT INT PAN OBEX HCRP BNEP RFCOMM TCS Binary L2CAP, SDP, GAP, SDAP, Security, Management Entity, ... Hardware Abstraction Layer Jan Böschow, Michael Golze

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, ... ... Jan Böschow, Michael Golze

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 ... Jan Böschow, Michael Golze

Jan Böschow, Michael Golze Kommunikation Jan Böschow, Michael Golze

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 Jan Böschow, Michael Golze

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. Jan Böschow, Michael Golze

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 Jan Böschow, Michael Golze

Kommunikation - Piconetz IV Jan Böschow, Michael Golze

Jan Böschow, Michael Golze Bluetooth vs. IrDA Jan Böschow, Michael Golze

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

Anwendungsbeispiel II Jan Böschow, Michael Golze

Jan Böschow, Michael Golze 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. Jan Böschow, Michael Golze

Jan Böschow, Michael Golze Fazit Viel versprechende Technik, mit Zukunftsplanung Keine Sichtverbindung nötig < -- > transparente Datenübertragung im Hintergrund Bessere Verschlüsselungsmethoden als IEEE 802.11 Preiswerte Chips, niedriger Energieverbrauch und breite Unterstützung der Hersteller Unbegrenzte Anwendungsmöglichkeiten Profile Erste Geräte verfügbar Jan Böschow, Michael Golze

Jan Böschow, Michael Golze Quellen „Bluetooth White Paper“, ARS Software GmbH, www.ars2000.com „Bluetooth – Gefährdungen und Sicherheitsmaßnahmen“, BSI, www.bsi.de „Bluetooth – Privatfunk“, Heise Verlag, www.heise.de/mobil/artikel/2003/02/26/privatfunk/default.shtml „Bluetooth-Technologie“, RFI, www.rfi.de Jan Böschow, Michael Golze