IrPhy (Infrared Physical Layer Specification) — представляет обязательный протокол самого низкого уровня среди спецификаций IrDa. Соответствует физическому уровню сетевой модели osi
Основные характеристики спецификации IrPHY выглядят следующим образом:
Дальность: не менее одного метра.
Минимальное поддерживаемое отклонение от оси приемника/передатчика: не менее 15°.
Скорость передачи данных: от 2.4 кбит/c до 16 Мбит/c (100 Mбитная версия находится в разработке).
Модуляция: немодулированный сигнал, без несущей.
Волновой диапазон: от 850 до 880 нанометров.
Режим передачи данных: полудуплексный.
Радио интерфейс Bluetooth.
(Синий зуб)
(Bluetooth SIG – Bluetooth Special)
Основные характеристики интерфейса
Класс |
Максимальная мощность, мВт |
Максимальная мощность, дБм |
Радиус действия, м |
1 |
100 |
20 |
100 |
2 |
2,5 |
4 |
10 |
3 |
1 |
0 |
1 |
Компания AIRcable выпустила Bluetooth-адаптер Host XR с радиусом действия около 30 км.
Каждое БТ-устройство имеет радиопередатчик и приемник, работающие в диапазоне частот 2,4 ГГц.
Для БТ используют радио каналы с дискретной частотной модуляцией. Несущая частота каналов 2402 + k (МГц), где k = 0, 78. Кодирование канала простое логической единице соответствует положительная девиация частоты, нулю — отрицательная. Девиация частоты – наибольшее отклонение мгновенной частоты модулированного радио сигнала, при частотной модуляции, от значения его несущей частоты.
Передатчики могут быть трех классов мощности.
До 1, 2,5 и 100 МВт, предусматривается возможность понижения мощности с целью экономии энергии. Передача ведется с перескоком несущей частоты с одного радио канала на другой, что помогает в борьбе с интерференцией и замиранием радио сигнала.
Физический канал связи представляется определенной псевдослучайной последовательностью используемых радиоканалов. Группа устройств разделяющих один канал, то есть знающих одну и ту же последовательность перескоков, образуют ПИКАСЕТЬ, в которую могут входить от 2 до 8 устройств, в каждой ПИКА сети находиться одно ведущее устройство и до 7 активных ведомых устройств . Кроме того, в зоне охвата ведущего устройства в его же пикосети могут находиться «припаркованные» ведомые устройства: они тоже «знают» последовательность перескоков и синхронизируются (по перескокам) с ведущим устройством, но не могут обмениваться данными до тех пор, пока ведущее устройство не разрешит им активность.
Каждое активное устройство пикосети имеет свой временный номер от 1 до 7.
Когда ведомое устройство деактивируется (паркуется) оно отдает свой номер для использование другим. При последующей активации оно может получить другой номер, то есть номер являться временным. Пика сети могу перекрываться зонами обхвата, образуя разбросанную сеть, при этом в каждой пика сети ведущее устройство только одно, но ведомые устройтсва могу входить в несколько пика сетей, используя разделения времени, то есть часть времени устройство работает в одной пикасети часть в другой пика сети.
Ведущее устройство одной пика сети может быть ведомым устройством другой пика сети. Эти пика сети ни как не синхронизированы, каждая использует свой канал и свою последовательность перескоков.
Канал в свою очередь делиться на тайм слоты, длительностью 625 микросекунд, слоты последовательно нумеруются с цикличностью 227. Каждый тайм-слот соответствует одной частоте несущей в последовательности перескоков базового канала (1600 перескоков в секунду). Последовательность перескоков определяется адресом ведущего устройства пика сети. Передачи ведутся пакетами, каждый пакет может занимать от одного до 5 тайм слотов, если пакет длинный, то он весь передается на одно частоте несущей, но отчет слотов по 625 микросекунд продолжается и после длинного пакета следующая частота будет соответствовать очередному номера слота. Ведущие и ведомые устройства ведут передачу поочередному. В чётных слотах передачу ведёт несущее устройство а в нечётных адресованное им ведомое устройство.
Между ведущем и ведомыми устройствами могу устанавливаться физические связи двух типов
1 синхронные
2 асинхронные
1) Иногда их называют изохронные – с установление соединения scolink используются для передачи изохронного трафика. Например, оцифрованного звука.
Эти связи типа точка точка предварительно устанавливают ведущее устройство с выбранными ведомыми устройствами и для каждой связи определяется период в слотах, через который для нее резервируются слоты, связи получаются симметричными двухсторонними, повторная передача пакета в случае ошибок, не производиться.
Ведущее устройство может установить до 3 связей SCO с одним или разными ведомыми устройствами или иметь по одной связи SCO с двумя различными ведущими устройствами. По сетевой классификации связи SCO относятся к связям с коммутации цепей.
2) Асинхронные связи без установления соединения ACL link реализуют коммутацию пакетов точка – множество точек. Между ведущим устройством и всеми ведомыми устройствами пика сети, ведущее устройство может связываться с любым из ведомых устройств пикосети, слотах, не занятых под SCO послав ему пакет и потребовав ответа, ведомое устройство имеет право на передачу, только получив обращенный к нему запрос ведущего устройства. Для большинства типов пакетов предусматривается повторная передача в случае обнаружение ошибки приема. Ведущее устройство может посылать и безадресные широковещательные пакеты для всех ведомых устройств своей ПИКА сети. С каждым из своих ведомых устройств ведущее устройство может только одну связь ASL. При установлении асинхронной связи, информация передаётся пакетами в которой поле данных может иметь длину от 0 до 2745 бит, для связи ASL предусмотрено несколько типов пакетов с защитой CARC кодом в случае обнаружения ошибки предусматривается повторная передача , и один беззащитный – без повторных передач. Для связей SCO данные не защищаются сиарсикодом и следовательно повторной передачи при ошибки не предусмотрено. Защита данных от искажения и контроль достоверности производиться несколькими способами. Данные некоторых типов защищаются СИарсикодом и приемник информации должен подтверждать прием правильного пакета или сообщить об ошибке приема. Для сокращения числа повторов применяется кодирование RSC. В схеме FEC каждый полезный бит передается трижды , что позволяет выбрать наиболее достоверный вариант мажорированием (совпадением двух из трех копий).FEC 2-3 использует код Хэмминга, что позволяет исправлять все однократные и обнаруживать все двукратные ошибки в каждом 10 битном блоке. Каждый голосовой капал SCO обеспечивает скорость по 64 Кбит/с в обоих направлениях. В канале может использоваться кодирование в формате импульсно -кодовая модуляция , или вариант адаптивной дельта-импульсно-кодовой модуляции. Кодирование импульсно-кодовой модуляции допускает компрессию по стандарту G-711 она обеспечивает низкое качество сигнала, 8-битные выборки с частотой 8 к/с (киловыборок в секунду). Кодер CVSD(дельта-имульсно-кодовая модуляция) предлагает более высокое качество — он упаковывает входной РСМ-сигнал с частотой выборок 64 к/с, однако и при этом спектральная плотность сигнала в полосе частот 4-32 кГц должна быть незначительной. Для передачи высококачественного аудиосигнала голосовые (речевые) каналы ВТ непригодны, для них предназначены SCO или изохронные каналы ACL.
Для передачи более качественного аудио сигнала речевые каналы Bluetooth не пригодны, но сжатый сигнал, например поток МП3 можно передавать по асинхронному каналу. Асинхронный канал может обеспечивать макс скорость723.2 кбит/с -асимметричная конфигурация, 433,9 Кбит/с в каждую сторону в симметричной конфигурации.
Аутентификация и шифрования данных на уровне связи в Bluetooth.
Важной частью ВТ является протокол обнаружения сервисов (Service Discovery Protocol, SDP), позволяющий устройству найти «интересного собеседника». В дальнейшем, установив с ним соединение, устройство сможет воспользоваться требуемыми сервисами (например, выводить документы на печать, подключаться к Сети и т. п.).. Стандарт Bluetooth использует протокол RFCOMM он т обеспечивает эмуляцию последовательного порта (9-про- водного RS-232) через L2CAP. С его помощью традиционные кабельные соединения устройств (в том числе и нуль-модемные) могут быть легко заменены радиосвязью без каких либо модификаций ПО верхних уровней.
Протокол позволяет устанавливать и множественные связи (одного устройства с несколькими), в этом случае радиосвязь заменит громоздкие и дорогие мультиплексоры и кабели. Кроме этого протокола в интерфейсе БТ используется бит ориентированный протокол TCS BIN определяющий сигнализацию вызова для связи ВТ-устройств (речевой связи и обмена данными), тоже работает через L2CAP.
Стандарты БТ:
(спецификации) БТ 1.0 1998 год, 1.1 – 1999, 1.2 , 2.0 – 2004, для стандарта 1.2 скорость передачи 721 кбит/с, для стандарта 2.0 – 3 мбит/с, (2,1 ср. скорость)
БТ 3.0 2009 – до 24мбит/с
Совместима со стандартом 802.11 .
В начале 2010 года появился стандарт 4.0, характеризующийся низким энергопотреблением за счет специального алгоритма работы. В основном предназначен для использования в миниатюрных электронных датчиках.
Инициализация БТ соединения
Три этапа
Генерация ключа
Генерация ключа связи link key
Аутентификация
Первые два пункта входят в процедуру паркинга( сопряжения процесс связи двух или более устройств с целью создания единой секретной величины (Kinit)которую в дальнейшем будут использовать для общения). Создание ключа Kinit начинается сразу после того, как были введены PIN-коды.
2) Для создания ключа связи Kab устройства связи обмениваются 128 битными специальными словами генерируемыми случайным образом. Далее следует побитовый XOR с ключом инициализации Kinit. Далее осуществляется обмен полученным значением, и только после этого происходит вычисление ключа связи по алгоритму E21 .После этого паркинг заканчивается и начинается последний этап инициализации БТ - взаимная аутентификация, происходит по схеме вопрос – ответ, одно из устройств становиться верификатором (проверяющим), генерирует случайную величину, и посылает его соседнему устройству, как только предъявитель получает это слово, начинается вычисление специально величины по алгоритму E1, и она отправляется верификатору. Верификатор тоже осуществляет аналогичные вычисления это величины и сравнивает его с ответом отправителя, если все хорошо , устройства меняются местами и процесс повторяется заново.
Радиус работы БТ устройств не превышает 15 метров. Фактически в зоне прямой видимости.
http://studysphere.ru/work.php?id=6190