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Tecnologia Bluetooth
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Bluetooth.
Bluetooth si propone come una tecnologia di comunicazione a corto raggio fra dispositivi elettronici che sfrutta onde
radio ( RF radio frequenze ) è un sistema di collegamento Wireless ( senza cavo) oltre alle onde radio i sistemi Wireless
sfruttano gli infrarossi (IR). Nata con lo scopo di sostituire i cavi, supporto economico e affidabile ma ingombrante
nelle connessioni tra dispositivi localizzati in uno spazio intorno a pochi metri quadri.
La tecnologia bluetooth si contrappone allo standard Wireless Lan ( 8002.11 ) denominato anche Wi-fi, quest’ultimo
rispetto al Bluetooth ha un’integrazione a livello di software meno problematica, trattandosi di una variante ethernet.
Per la realizzazione di piccole reti con dispositivi connessi senza cavi PAN (personal Area Network), Bluetooth sembra
più adatto in quanto le potenze trasmissive in gioco sono decisamente minori da 1,2 milliWatt ai 40 mW del Wi-Fi,
inoltre bluetooth integra dispositivi anche non informatici, come ad esempio telefonini.
Lo scenario di utilizzo può essere ricercato in piccole PAN reti che interconnettono dispositivi quali cellulari, PDA (
Personal Digital Assisten ), stampanti, notebook, PDA, impianti HiFi, tv , elettrodomestici, device, computer per
condividere in un sol colpo rubriche telefoniche o agende.
Come si è detto bluetooth si basa su trasmissioni radio, la frequenza portante è compresa nella banda ISM ( Industrial
Scientifical and Medical ), banda disponibile per le applicazioni Wireless, lo spettro di tali frequenze è compreso tra i
2,4 GHz e i 2,48 GHz ( circa ), tali frequenze possono variare da paese a paese.
Paese
USA & EUROPA
Francia
Spagna
Giappone
Frequenze [GHz]
2.4 – 2.4835
2.471 – 2.497
2.445 – 2.475
2.4465 – 2.4835
Canale
2.402 + k
2.473 + k
2.449 + k
2.454 + k
Il modello di trasmissione è di tipo a spettro espanso ( spread spectrum ) i dati trasmessi sono distribuiti su più portanti,
questo riduce le interferenze con altridispositivi operanti nello stesso spettro.
Il tipo di trasmissione spread spectrum impiegata dal bluetooth è la FHSS ( Frequency Hopping Spread Spectrum )
spettro espanso per salti di frequenza, tale metodo garantisce una scarsa protezione agli errori ma un ottimo grado di
sicurezza in trasmissione.
I pacchetti contenenti i dati sono trasmessi attraverso i canali saltando da un canale all’altro ( da una frequenza ad un
altra secondo un algoritmo pseudocasuale.
La perdita di informazioni ( di un pacchetto ) non può essere corretta ma il pacchetto mancante viene richiesto.
La sequenza corretta di salti di frequenza è unica per ogni sessione e conosciuta sola dai dispositivi interessati alla
trasmissione/ricezione, tale tecnica rende difficile l’intercettazione intenzionale fraudolenta da parte di altri dispositivi.
Le portate trasmissive sono funzione della potenza impiegata, le specifiche prevedono tre classi di potenza massima:
•
•
•
0 dbm = 1 mW per le trasmissioni a corto raggio
4 dbm = 2.5 mW
20 dbm = 100 mW per le trasmissioni a lunga distanza.
Tali potenze ridotte sono dettate per limitare il consumo delle batterie ( dispositivi portatili ) e per implementare i
circuiti trasmissivi su un singolo chip.
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Come per tutti i dispositivi connessi alla rete anche nel Bluetooth la comunicazione tra due unità avviene attraverso una
pila di protocolli che vengono attraversati ora in un senso ora nell’altro se si passa dalla trasmissione alla ricezione, la
peculiarità che non va dimenticata è che un dispositivo bluetooth può trasmettere solo dati, segnali audio ( voce ) o
entrambe contemporaneamente, essendo le fonti di informazioni diverse si avranno diversi trattamenti( verrano
utilizzati vari strati della pila ) per ognuna di esse prima di essere trasferite.
Inoltre come ogni dispositivo appartenebte ad una rete deve essere identificato univocamente, gli apparati bluetooth
sono caratterizzati da un indirizzo fisico pubblico denominato BD_ADDR, bluetooth device address.
In un dispositivo Bluetooth possiamo individuare una parte core, la quale si occupa di tutti quegli aspetti che riguardano
la trasmissione e il collegamento tra dispositivi, ed una parte host che sfrutta le funzionalità messe a disposizione dalla
parte core, tramite un opportuno livello di interfaccia HCI Host controller Interface.
• SDP(Servive
Discovery
Protocol),
sistema per condividere servizi fra unità
collegate.
• RFCOMM protocollo di sostituzione
cavo, si occupa di emulare un
collegamento seriale
• TCS-BIN
(
Telephony
Control,
Specification-Binary)
gestisce le
trasmissioni vocali.
• AUDIO, è il canale nel quale transitano i
puri segnali audio.
• HCI Host Controller Interface, mette in
relazione l’host con il core del sistema.
• LMP Link Manager Protocol, protocollo
che si occupa del collegamento tra le
unità.
• ADC – DAC baseband, in questo livello
è concentrata la conversione analogicodigitale e viceversa tra la parte numerica
del sistema e quella analogiga ( RF).
• RF gestisce
la trasmissione
in
radiofrequenza delle onde radio.
Nello schema possiamo individuare:
• uno livello di API ( Apllication Programming Interface) gestite in
ambito software.
• L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol).consente
la trasmissione su un unico collegamento di di voce e dati.
I dispositivi bluetooth sono in grado sia di stabilire collegamenti punto-punto sia punto-multipunto.
Ogni dispositivo è generalmente nella modalità stand-bye,ed esegue un ciclo di scansione alla ricerca di altre
apparecchiature con un intervallo di tempo pari a 1,28 secondi.
Un dispositivo che voglia stabilire una conessione si mette in modalità inquiry e ricerca nell’area di copertura altri
dispositivi che sono in ascolto, modalità scan ( il dispositivo può trovarsi in modalità connectable mode o nonconnectable mode ) , segue la fase page dove il dispositivo richiede una connessione con uno o più dispositivi
individuati dalla inquiry.
E’ chiaro che la fase di inquiry è effettuata solo quando non si conosce l’identificativo del dispositivo con il quale ci si
vuole collegare.
Il dispositivo che ha eseguito la inquiry svolge il ruolo di master ( gli altri sono slave ) e decide le chiavi di cifratura e la
sequenza di FSHH.
Il collegamento tra master e slave può avvenire in due modalità:
• ACL (Asynchronous Connectionless) utilizzato per la trasmissione sincrona dei dati. Si ha a disposizione un
baud rate a 434 Kbps in modalità simmetrica nella modalità asimmetrica sarà pari a 723 Kbps e 57,6 Kbps
nell’altra direzione. Il pacchetto dei dati è così composto:
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•
Il campo Access Code è composto da 72 bit, il campo Header da 54 bit, e il campo playload da 0 a 2754 bits.
SCO ( Synchronous Connection Oriented ) utilizzata per la trasmissione voce e le trasmissioni radio permette
una velocità pari a 64 Kbps.
Un insieme di dispositivi collegati è in una rete bluetooth prende il nome di piconet.
Più piconet possono collegarsi tra loro creando delle scantternet. Due piconet possono comunicare tra loro o perché un
dispositivo slave è legato a due master di due piconet differenti o perché una periferica svolge il ruolo di master in una
piconet e contemporaneamente di slave nell’altra.
I dispositivi presenti in una piconet possono essere o attivi e quindi comunicanti o in stand-by, in una sottorete possono
coesistere fino a 255 slave in modalità stand-by e fino a otto dispositivi attivi per 10 piconet quindi 80 disposistivi
connessi.
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