Раздел 5. Заключение 184

1. Будущее технологии Bluetooth 184

2. Новые рабочие группы и профили 184

3. Радио 2.0 и рабочие группы по совместимости 185

4. Рабочие группы по расширению и усовершенствованию Bluetooth 186

5. Рабочие группы по разработке новых приложений 187

6. Структура беспроводной связи третьего поколения 187

7. Роль Bluetooth в беспроводной связи третьего поколения 188

Сайты некоторых компаний, занимающихся разработкой Bluetooth 189

Английские сокращения 196

Список литературы 202

Раздел 1

ВВЕДЕНИЕ

Настоящая книга посвящена одной из наиболее динамично развивающихся бес­проводных технологий связи, получившей широкую известность в мире как Bluetooth технология. Книга адресована самому разнообразному кругу читателей: «обывателям», желающим понять «проблему», инженерам-проектировщикам, ко­торые найдут в книге конкретные технические характеристики и алгоритмы рабо­ты или будут ориентированы к интересующим их разделам технических требова­ний, а также инженерам-интеграторам, которые используют технологию Bluetooth для создания конкретных технических систем.

1.1. Происхождение Bluetooth

В 1994 году Ericsson Mobile Communications, всемирная телекоммуникационная компания, основанная в Швеции, приступила к исследованию осуществимости ма­ломощного, дешевого радио интерфейса между мобильными телефонами и их ак­сессуарами. Целью исследования было нахождение способа устранения проводных соединений мобильными телефонами и PC-картами, телефонными гарнитурами, настольными компьютерами и другими устройствами. Исследования были частью большого проекта, направленного на разработку радиоинтерфейса, позволяющего различным устройствам связи подключаться к сотовой сети с помощью мобильных телефонов. Специалисты компании пришли к выводу, что связь в таком соединении должна быть радио линией ближнего действия. По мере развития проекта стало яс­но, что приложения для радио линии ближнего действия фактически безграничны.

Разработки Ericsson в этой области привлекли внимание компаний IBM, Intel, Nokia и Toshiba. В мае 1998 года эти компании сформировали специальную рабо­чую группу Bluetooth Special Interest Group (SIG), которая к июлю 2002 года уве­личилась до 3000 компаний, развиваясь быстрее, чем все остальные беспроводные консорциумы. Компании совместно разработали технические требования Bluetooth 1.0, которые были опубликованы в июле 1999 года. С февраля 2001 года действуют технические требования Bluetooth 1.1. Технические требования состоят из двух документов: ядро (Core), которое представляет технические требования на проектирование; и профили (Profiles), которые представляют руководство к взаи­модействию приложений. Документ Core определяет составляющие технических

требований, такие как радио, baseband, протокол управления связью, протокол об­наружения услуг, транспортный уровень и взаимодействие Bluetooth с различны­ми протоколами связи. Документ Profiles определяет протоколы и процедуры, не­обходимые для взаимодействия различных типов приложений Bluetooth.

Для формирования группы учредителей (Promoter group) к пяти компаниям-ос­нователям Bluetooth SIG присоединились компании 3Com, Lucent, Microsoft и Motorola. Группа учредителей обладает привилегией возглавлять работу Bluetooth SIG, создавая форум для усовершенствования технических требований Bluetooth и для проверки взаимодействия [1].

С апреля 2002 года в рабочую группу Bluetooth SIG входит российская компа­ния Kedah Electronics Engineering (KEE) из города Зеленограда (Москва).

1.2. Название

Инженеры фирмы Ericsson назвали новую беспроводную технологию Bluetooth по имени прославленного датского короля викингов. Гаральд Блатан (Harald Blatand) пребывал на троне с 940 по 985 год и ему приписывается роль правителя, объеди­нившего страну.

Blatand вольно переводится на английский язык как Bluetooth («Голубой зуб»). Но это никак не связано с цветом его зубов. Такое прозвище он получил из-за сво­их темных-волос (Ыа — темный) и высокого роста (tan — великий), что было боль­шой редкостью среди викингов [2].

Рис. 1.1. Стилизованный рунический камень, посвященный датскому королю, установленный на территории компании Ericsson в Швеции

Целью беспроводной технологии Bluetooth является обеспечение консолидации и согласованности — а именно, дать возможность различным устройствам связы­ваться без проводов по общепринятому стандарту. Именно так разработчики фир­мы Ericsson объясняют свой выбор названия технологии — «Bluetooth».

1.3. Технология Bluetooth

Технические требования Bluetooth определяют создание законченного решения, содержащего аппаратное и программное обеспечение и требования к взаимодейст­вию с другими устройствами. Набор технических требований Bluetooth, разрабо­танный Ericsson и другими компаниями, отвечает требованиям беспроводной связи ближнего действия для произвольной организации сети. Baseband-протокол Bluetooth определяет коммутацию каналов и коммутацию пакетов, позволяя, та­ким образом, осуществлять передачу голоса и данных.

Беспроводная технология Bluetooth реализована в малогабаритных, недорогих приемопередатчиках ближнего действия, которые интегрированы в существую­щие платы, либо включаются в адаптерные устройства, например PC-карты для ноутбуков, адаптеры для принтеров и т.д. Как определено специальной рабочей группой Bluetooth SIG, при массовом производстве чипсетов, их цена не должна превышать $5.

Беспроводная технология Bluetooth использует общедоступный нелицензируе-мый ISM диапазон частот 2.4 ГГц. ISM диапазон (ISM — Industrial, Science, Medical — диапазон, отведенный для промышленных, научных и медицинских це­лей) включает частотные диапазоны 902-928 МГц и 2.4-2.483 ГГц, которые не тре­буют лицензии для его использования. Использование общего нелицензируемого частотного диапазона означает, что устройства, использующие беспроводную тех­нологию Bluetooth, могут связываться между собой вне зависимости от того, в ка­кой стране мира они находятся [1].

1.4. Типы связи

В технических требованиях Bluetooth определены два типа связи для передачи го­лоса и данных: асинхронная связь без установления соединения (Asynchronous Connectionless — ACL) и синхронная, ориентированная на соединение (Synchronous Connection-Oriented — SCO). ACL связь поддерживает потоки дан­ных на основе «максимальных усилий» (best effort). Это значит, что сетевые ресур­сы выделяются «по возможности», т.е. только те, которые свободны в данный мо­мент времени. Передаваемая информация может быть данными пользователя или управляющими данными. SCO связь поддерживает голосовые и мультимедийные потоки данных в реальном времени, используя отведенную полосу частот. И дан­ные, и голос передаются в форме пакетов. Технические требования Bluetooth пре­дусматривают одновременную поддержку ACL и SCO связи.

Асинхронная связь без установления соединения поддерживает симметричные и асимметричные соединения point-to-multipoint с коммутацией пакетов, которые обычно используются для передачи данных. Для симметричных соединений мак­симальная скорость передачи данных равна 433.9 кбит/сек в обоих направлениях, передачи и приема. Для асимметричных соединений максимальная скорость пере­дачи данных равна 723.2 кбит/сек в направлении передачи и 57.6 кбит/сек в на­правлении приема. Если на принимающем устройстве обнаруживаются ошибки,

уведомление об этом посылается в заголовке возвратного пакета, таким образом, в повторной передаче нуждаются только потерянные или ошибочные биты.

Синхронная связь, ориентированная на установление соединения, поддерживает симметричные соединения point-to-point с коммутацией каналов, которые обычно используются для передачи голоса. Для передачи голоса доступны три синхронных канала, каждый со скоростью передачи 64 кбит/сек. Эти каналы образуются путем использования либо импульсно-кодовой модуляции (Pulse Code Modulation — PCM), либо дельта-модуляции с переменной крутизной (Continuous Variable-Slope Delta modulation — CVSD). PCM является стандартом кодирования речи из анало­говой формы в цифровой формат для передачи по коммутируемой телефонной се­ти общего пользования (Public Switched Telephone Network — PSTN). Стандарт CVSD обеспечивает большую защищенность передаваемых сигналов от интерфе­ренции и таким образом, лучше чем РСМ подходит для передачи голоса по беспро­водному каналу. Требуемая схема кодирования голоса выбирается после согласо­вания с администратором связи (Link Manager — LM) каждого устройства Bluetooth [3].

1.5. Произвольная (ad hoc) организация сети

Технические требования Bluetooth определяют возможность произвольной ор­ганизации сети для передачи данных путем установления быстрой радиосвязи с одним или несколькими устройствами, как только они оказываются в зоне дей­ствия друг друга. Каждое устройство имеет уникальный 48-битный МАС-адрес (MAC — Medium Access Control — управление доступом к среде), совместимый с форматом стандарта IEEE 802.11х для локальных сетей (Local Area Network — LAN). Если мобильный телефон, использующий беспроводную технологию Bluetooth, оказывается в зоне действия другого мобильного телефона Bluetooth, то разговор может происходить по локальной радио линии point-to-point. Так как соединение не требует провайдера услуг связи, то нет платы за использова­ние канала связи [1].

1.6. Голос по Bluetooth

Технические требования Bluetooth позволяют организовывать телефонные соеди­нения тремя различными способами.

Первый — когда телефоны в доме или офисе работают как беспроводные теле­фоны, соединяясь с коммутируемой телефонной сетью общего пользования. Этот сценарий включает в себя звонки через базовую станцию, прямые звонки между двумя терминалами через базовую станцию и получение доступа к дополнитель­ным услугам, которые предоставлены внешней сетью.

Второй — когда телефоны, использующие беспроводную технологию Bluetooth, напрямую соединяют с другими телефонами, работая как переносные радиостан­ции («walkie-talkie») или гарнитуры. При таком сценарии организации двусторон­ней внутренней связи, не придется платить за соединение.

Рис. 1.2. Мобильный телефон Siemens S55 и беспроводная телефонная гарнитура Bluetooth

Третий — когда телефоны работают как мобильные телефоны, соединенные с со­товой инфраструктурой. При этом оплата разговоров производится по тарифу опе­ратора сотовой связи.

Беспроводная технология Bluetooth поддерживает три одновременных голосо­вых канала. Кроме того, для голосовых соединений ближнего действия типа «walkie-talkie», голосовой канал может быть использован для радиосвязи между гарнитурой и мобильным телефоном, позволяя освободить руки, что бывает очень удобно, например, при вождении автомобиля.

Фирмой Siemens разработана телефонная гарнитура со встроенным приемопере­датчиком Bluetooth (рис. 1.2). Радио сигнал служит соединительным звеном между гарнитурой и модулем Bluetooth в мобильном телефоне. Это означает, что в про­цессе разговора можно носить телефон на ремне или отложить его в сторону и на­ходиться поблизости. Для приема входящего звонка нужно просто нажать кнопку на гарнитуре. При исходящем вызове используется голосовой набор. Телефон мо­жет находиться на расстоянии до 10 метров: в портфеле, в кармане пальто или даже в другой комнате.

Технология передачи данных в инфракрасном диапазоне (Infrared) также поддер­живает передачу голоса. В спецификации инфракрасной технологии для связи с по­движными объектами (Infrared for Mobile Communications — IrMC) разработанной ассоциацией передачи данных в инфракрасном диапазоне (Infrared Data Association — IrDA) предусмотрен метод цифровой передачи голоса по инфракрасному каналу свя­зи в реальном масштабе времени (Real-Time CONnection — RTCON). Однако это воз­можно только при условии, что обе стороны канала занимают определенное положе­ние относительно друг друга. Расстояние между устройствами не должно превышать 1 метра, а угол инфракрасного луча не должен отклоняться более чем на 30 градусов.