Mobile Systeme und drahtlose Netzwerke Vorlesung IV

Gliederung

Ziele der Vorlesung Bluetooth-Details

Bluetooth- Architektur RF Baseband Audio Link Manager LMP L2CAP TCP/IP HID RFCOMM Applications Data Control Application Framework and Support Link Manager and L2CAP Radio and Baseband Host Controller Interface

Class1 bis Class3 Leistungsklasse min. Pegel max. Pegel 1 1 mW (0 dBm) 2 0,25 mW (-6 dBm) 2,5 mW (4 dBm) 3 -

Grundlagen Basisband Protokoll Frame Frame f f f f k k+1 k k+1 1-Slot Paket Master 3-Slot Paket Master 1-Slot Paket Slave 1-Slot Paket Slave 625 us 625 s 1 Slot 1 Slot Spread spectrum frequency hopping radio (FHSS) 79/23 1-MHz Kanäle Springt im Normalfall mit 1600 Hops/s Springt mit jedem Paket Packete sind 1, 3, or 5 Zeitschlitze lang Ein Rahmen besteht aus zwei Paketen Einem Transmit folgt ein Receive

Bluetooth – 1-Slot 625µs 80Mhz Bandbreite f t

Bluetooth – 3-Slot f 625µs t k k+1 k+2 k+3 k+4 k+5 k+6 k+7

Das Piconetz Umgebung mit 5 Bluetooth-Geräten Jedes Bluetooth Gerät hat eindeutige Gerätenummer Alle Geräte in einem Piconetz springen gemeinsam Zur Bildung eine Piconetzes übergibt der Master seine eindeutigen Gerätekennung und seine interne Uhrzeit  an die Slaves Bestimmung der Sprungsequenzen und der Phase Sprungmuster wird durch die Gerätekennung (ID 48-bit) bestimmt Die Phase im Sprungmuster wird durch die Uhrzeit bestimmt Einmalige Parameter verhindern, dass zwei Pikonetze gleiche Sprungsequenzen haben

Das Piconetz sb sb sb sb sb Geräte, die keinem Piconetz angehören, befinden sich im Zustand standby

Inquiry Adressierung im Piconetz: Active Member Address (AMA, 3-bits) sb M sb S S Adressierung im Piconetz: Active Member Address (AMA, 3-bits) Parked Member Address (PMA, 8-bits) oder

Physikalische Verbindung Zwei verschiedene Dienste: Synchrone verbindungsorientierte Asynchrone verbindungslose Synchronous Connection-Oriented link (SCO) symmetrisch, leitungsvermittelt, Punkt-zu-Punkt Asynchronous Connectionless Link (ACL) paketvermittelt, Punkt-zu-Mehrpunkt, Master fragt Stationen ab (polling) Zugangscode Synchronisation, abgeleitet vom Master, einzigartig pro Kanal 3 SCO-Kanäle 1ACL-Kanal

Datenpakete Payload (Nutzdaten) Little Endian 16 Pakettypen 72b 54b 0-2745b access code header payload Payload (Nutzdaten) Sender- und Empfangsadresse Sendeoptionen Synchronisations- u. Sicherungsinformationen Zusätzl. Redundanzen Little Endian 16 Pakettypen

Error Handling Fehlerkorrektur (FEC) Forward-error correction (FEC) 72b 54b 0-2745b access code header payload Fehlerkorrektur (FEC) Forward-error correction (FEC) Paketkopf (Header) wird geschützt mittels 1/3 rate FEC and HEC Nutzdaten können durch FEC geschützt sein 1/3 rate: einfache Bitwiederholung (nur SCO-Pakete) 2/3 rate: (10,15) Gekürzter Hammingcode 3/3 rate: keine FEC ARQ (nur ACL-Pakete ) 16-bit CRC (CRC-CCITT) und 1-bit ACK/NACK 1-bit sequence number

Bluetooth MAC-Schicht Paketkopf 1/3-FEC, MAC Adresse (1 Master, 7 weitere Knoten), Verbindungstyp, Alternating-Bit ARQ/SEQ, Prüfsumme Zugangscode Header Nutzdaten (payload) 72 54 0-2745 Bits AM_ADDR Typ flow ARQN SEQN HEC 3 4 1 8 LSB MSB

Stationsadresse LAP UAP NAP Non Significant Adress part 16 Bit 8 Bit 24 Bit LAP UAP NAP Non Significant Adress part LAP und UAP bilden signifikanten Anteil: max. 232 BT-Geräte weltweit

Datenpakete- Pakete zur Link-Steuerung Werden von SCO und ACL-Link verwendet ID-Paket Null-Paket Werden nicht beantwortet Antwort von Datenpaketen durch Auswertung des Acknowledge und des Flow-Bits Poll-Paket Entspricht Null-Paket Müssen aber vom Empf. bestätigt werden Werden vom Master verwendet, zur Prüfung, ob noch Slaves im Piconet vorhanden FHS-Paket Frequency Hopping Synchronisation DM1-Paket

Datenpakete- Pakete des synchronen Link Nur 1-Slot-Pakete HV-Diagramme (High quality voice) Sprachdaten werden nicht noch einmal gesendet Es gibt reine Sprachdatenpakete DV (Data, voice) Datenpaket für die gemeinsame Übertragung von Sprache und Daten Erzeugung von Redundanz Weil nicht noch einmal gesendet werden darf 2 Verfahren mit FEC 1 Verfahren mit automat. Sendewiederholung 1/3 Rate FEC Drei gleiche Bits werden hintereinander übertragen, zur Übertragung eines Zeichens 2/3 Rate FEC Hohe Hammingdistanz wird erreicht durch Generatorpolynom ARQ-Schema Kontrollierte Sendewiederholung

Datenpakete- Pakete des asynchronen Link 1-Slot-Pakete, 3-Slot-Pakete, 5-Slot-Pakete DMx Mittlere Datenate Da mit FEC 2/3 hohe Datenredundaz x Anzahl der Slots, die zur Verfügung stehen DHx (Data High Rate) Daten werden unverschlüsselt gesendet AUX1 Wie DH1, aber Verzicht auf CRC-Test

Senden und Empfangen von Datenpaketen Zum Senden und Empfangen werden zwei unabhängige Strukturen für synchronen und asynchronen Datenkanal verwendet. ACL: SCO:

Packet Typen / Daten Raten Packet Types Data Rates (Kbps) SEGMENT TYPE SCO link ACL link TYPE symmetric asymmetric DM1 108.8 108.8 108.8 0000 NULL NULL 0001 POLL POLL 1 DH1 172.8 172.8 172.8 0010 FHS FHS 0011 DM1 DM1 DM3 256.0 384.0 54.4 0100 DH1 0101 HV1 DH3 384.0 576.0 86.4 0110 HV2 2 0111 HV3 DM5 286.7 477.8 36.3 1000 DV 1001 AUX1 DH5 432.6 721.0 57.6 1010 DM3 1011 DH3 3 1100 1101 1110 DM5 4 1111 DH5 ASL –Paketorientiert SCO – Leitungsorientiert

HCI