אינגר משה

אינגר משה2007ינואר

2007ינואר

BluetoothBluetooth

התקנים אלקטרוניים שונים יכולים "לדבר" זה עם זה באופנים שונים כמו: כבלים, רדיו,

אינפרה אדום

ההתקנים השונים הם: מחשבים, מערכות בידוריות, טלפונים ועוד.

חיבור התקנים זה לזה נעשה יותר ויותר מורכב. היא מערכת אלחוטית Bluetoothמערכת ה-

אוטומטית בעלת תכונות מעניינות שיכולות לעשות את חיינו היום יומיים ליותר פשוטים.

תכונות:תכונות:

הספק נמוך

מחיר נמוך

BluetoothBluetooth

תמיכהתמיכה

המערכת תומכת בהעברת נתונים ובהעברת דיבור.

תומכת במכשירים כמו: אוזניות ומיקרופונים, מדפסות ופקסים, סנכרון מחשבונים, קשר עם מחשבים נישאים, טלפונים ניידים ונישאים ועוד.

טווח השידור נקבע לפי התקן:

Class 3 – 1 מטר1 מיליווט מקסימום, רדיוס עד

Class 2 – 2.5 מטר, נמצא בעיקר 10 מיליווט מקסימום, רדיוס עד במערכות ניידות.

Class 1 – 100 מטר, מיועד לצרכים 100 מיליווט מקסימום, רדיוס עד תעשייתיים.

BluetoothBluetoothהבעיההבעיה

כאשר שני התקנים צריכים "לדבר" זה עם זה, הם חייבים להסכים על מספר נקודות לפני שהשיחה מתחילה

נקודה ראשונה היא פיזיקאלית. האם התקשורת תהיה דרך חוטים או אלחוטית? אם היא חוטית אז כמה חוטים נדרשים? אחד?

?. לאחר שנקבע סוג החיבור עולות מספר 25שניים? שמונה? שאלות נוספות.

כמה נתונים משודרים באותו הזמן? לדוגמה: בחיבור טורי מועבר ביט אחרי ביט. בחיבור מקבילי מועברים מספר ביטים בו-זמנית

מהם כללי העברת המידע? )הפרוטוקול(

BluetoothBluetooth

Bluetoothפתרון ה-

מיועד לטווחים קצרים

הספק שידור קטן, חיסכון בסוללות.

Bluetooth הינו תקן לתקשורת הפועל - ברמה הפיזית זהו תקן 1בשתי רמות. - ברמת הפרוטוקול, 2שידור רדיו.

ההתקנים צריכים להחליט מתי משודר המידע, כמה ישודר ביחידת זמן וכיצד

ההתקן שמנגד יהיה בטוח שהמידע שהגיע אליו הוא כפי שנשלח.

BluetoothBluetooth

אלחוטי זול ואוטומטי

תקן Bluetooth 1.0 2003 מגה-ביט לשנייה. הוגדר בנובמבר 1 העביר לכול היותר.

תקן Bluetooth 2.0 מגה-ביט לשנייה3 יכול להעביר עד (EDR Enhance Data Rate ) 2004 תקן זה הוא בעל תאימות לאחור. הוגדר בנובמבר.

?Bluetoothמדוע זה נקרא

Herald Bluetooth-לספירה בצפון אירופה. עלה לשלטון 10 היה מלך שחי במאה ה Scania ואת 936 ואיחד תחת שלטונו את דנמרק בשנת 935בנורבגיה בשנת

לספירה.940הידועה כיום בשם שבדיה )בה פותח תקן זה(. מלך עד

תקן ה-בלוטות' מנסה לאחד בין התקנים כפי שהמלך ניסה לאחד בין המדינות.

BluetoothBluetooth

גיגה-הרץ.2.402 – 2.485תחום שידור הרדיו הוא

תחום זה נשמר הוקצה למטרה זו על ידי הסכמים בינלאומיים לשימוש Industrial, Scientific and Medical devices)תעשייתי, מדעי ורפואי.

ISM)

בתחום שידור זה ניתן למצוא גם מכשירים הפועלים בטכנולוגיות אחרות כמו מערכות לפתיחת דלתות, טלפונים אלחוטיים, ביבי-סיטרים

אלקטרוניים ועוד.

חייבים לדאוג שהמכשירים השונים לא יפריעו זה לזה.

BluetoothBluetooth

מיליווט1למניעת הפרעות, הספק השידור הוא כ-

מטרים בלבד.10טווח השידור הוא כ –

אין צורך בקו ראיה בין המשדר למקלט. תדר זה חודר גם דרך קירות החדר.

ניתן לחבר עד שמונה התקנים בו-זמנית בפיקונט אחד. התקן אחד יכול להיות משויך למספר פיקונטים.

spread spectrum frequencyשיטת השידור היא hopping מה שמאפשר לשדר על אותו תדר ובאותו זמן .

יותר מאשר למכשיר אחד. בשיטה זו ההתקן יכול לבחור 1 תדרים בדילוגים של 79באופן אקראי תדר אחד מתוך

מגה-הרץ, באותו התחום. תדר הבחירה משתנה על פעם בשנייה אחת. מה 1600בסיס קבוע במקרה זה

שמאפשר שימוש למספר מכשירים בו זמנית. הדבר מונע הפרעות ממכשיר למכשיר כי הסיכוי ששני

מכשירים ימצאו באותו התדר ובאותו הזמן הוא קלוש ביותר.

BluetoothBluetooth

מהרץ. 1 דילוגים של 79 ב – 2.480 - 2.402 ספקטרום התדרים

רוחב פס זה מצומצם בחלק מהמדינות בהתאם לחוקים המקומיים

ניתן לשנות את רוחב הפס )מספר הדילוגים( על ידי מיתוג בתוכנת ההתקן.

דילוגים בשנייה.1600 מספר הדילוגים המרבי הוא

מטר.10 ס"מ עד 10 רדיוס הקשר הוא בין

האפנון הוא GFSK )Gaussian Frequency Shift Keying(

0.35 – 0.28 אינדקס האפנון חייב להימצא בין

" 1מתבטא כסטיית תדר חיובית "

" 0.מתבטא כסטיית תדר שלילית "

BluetoothBluetooth

BluetoothBluetooth

BluetoothBluetooth אחד נמצא בתוך תחום הפעולה של השני אזי Bluetoothכאשר התקן

נוצרת תקשורת ביניהם ללא צורך נתינת פקודה או לחיצה על לחצן כלשהו. באופן זה נוצרת רשת תקשורת ללא קשר אם ההתקנים הם מחשבים או

או )Personal Area Network )PAN יוצרת Bluetoothציוד אחר. מערכת . piconetפיקונט

Bluetooth Bluetooth PiconetPiconetפיקו-נט

לצורך דוגמה, אנו נמצאים בחדר בו קיים ציוד אלקטרוני מגוון כמו מערכת סטריאופונית, , מקלט לוויינים, מקלט טלוויזיה, טלפון אלחוטי ומחשב. כל אחד מאלו מכיל DVDנגן

ויוצר פיקונט נפרד בינו לבין הציוד ההיקפי.Bluetoothמערכת

ואחד בנישא (master) אחד בתחנת הבסיס Bluetoothהטלפון האלחוטי מכיל משדר (slave) יצרן המכשיר תיכנת את המוצרים עם כתובת שנמצאת בתחום כתובות .

שמיועדות במיוחד לסוג זה של התקנים.

, היא שולחת אות ליצירת קשר. רק ( master)כאשר תחנת הבסיס מופעלת לראשונה בעל הכתובת הנכונה יצור את הקשר ונוצר הפיקו-נט. המכשירים (slave)המכשיר

האחרים יתעלמו מהאות. המכשירים האחרים בחדר עושים פעולה דומה ויוצרים בנפרד פיקונט משלהם.

.slave בלבד. אין תקשורת ישירה בין יחידות ה- slaves ל- masterהתקשורת נעשית בין

מה שמאפשר מספר שיחות full-duplex ב- 64Kb/sתקשורת טלפוניה נעשית בקצב של בו זמנית.

ו- 721Kb/sבתקשורת אסימטרית, כמו חיבור למדפסת, השידור בכוון המדפסת יהיה 57.6 Kb/s.בכוון השני

בכל כוון.Kb/s 432.6בתקשורת דו-כוונית סימטרית ניתן להגיע לקצב של

BluetoothBluetoothמבנה המנהמבנה המנה 

-payload( 0 תוויםheader( 54 ,) תוויםaccess code( 72 ,)כל מנה מכילה שלשה חלקים: תווים( 2745

Access Code)מיועד לתזמון סנכרון, קיימים שלושה סוגים של קוד גישה. )קוד גישה –

• Channel Access Code )CAC(.מזהה פיקו-נט ייחודי –

•Device Access Code )DAC( מיועד לכריזה – (paging).

•Inquiry Access Code )IAC(.מיועד למטרות בדיקה –

Header – )מכילה מידע על המנה, מספר המנה, כתובת המנה ובדיקת שגיאה של )כותרתהכותרת.

Payload – יכול להכיל שדה דיבור, שדה נתונים או שניהם יחד. אם הוא מכיל שדה נתוניםאזי הוא מכיל גם כותרת נוספת.

Bluetooth Bluetooth EDREDR

(EDR – Enhanced Data Rate) פועל? EDRכיצד

מידע נוספת בעלת אפנון חדש.(packet) מגדיר מנת EDR פרוטוקול •

המידע הוא חלק מהמנה. בתקן, המנה מחולקת לארבעה חלקים:•

• Access Code קוד גישה, היחידה הקולטת משתמשת במידע זה לזיהוי – שידור נכנס.

• Header.כותרת, מגדיר את סוג המנה ואת אורכה –

•Payload מידע הנתונים -

• Inter-Packet Guard Band.מרווח ביטחון, המקלט חוזר לתדר הבא –

BluetoothBluetooth GFSK של כל שלשת הקטעים משתמשים באפנון 1.2התכונות בגרסה

)Gaussian frequency-shift keying ( 160+/-. באפנון זה סטיית התדר kHz ".0" ו – "1כדי לציין "

. למעשה הקצב Mbit/s 1 שהוא גם MSymbol/s 1קצב העברת הנתונים כי נדרש זמן להעברת הכותרת ופס המרווח.kbit/s 723איטי יותר

Bluetooth Bluetooth How EDR Works

. עבור קוד הגישה GFSK עדיין משתמשות באפנון EDR, חבילות 2בגרסה משתמשים באפנון שונה עבור העברת הנתונים: האחד EDRוהכותרת. ב-

הוא המחייב ואחד אופציונאלי. השוני באפנון דורש הכנסת פס מרווח ומערכת סינכרון נוספת בין הכותרת לנתונים.

Bluetooth Bluetooth How EDR Works

The 2-Mbit Improvement

-π/4 משתמש באפנון Mbit/s-2התקן המחייב של העברת נתונים בקצב DQPSK )π/4 differential quaternary phase-shift keying( לפי שם האפנון .

. (135, -45, -45, +135+) אפשרויות 4ברור שתדר הנושא משנה את מופעו ב – מכאן שכל סימבול מתאים לשני ביטים, לכן קצב העברת הסימבולים נשאר אבל

.2Xקצב העברת הנתונים גדל

להגדלת הקצב ל – 3Mb/s עוברים

-8לשיטת אפנון של DPSK במקרה זה כל .

סימבול מייצג שלשה ביטים.

BluetoothBluetooth

אבטחה

Bluetooth מכיל מספר מנגנוני אבטחה כדי למנוע ממידע להגיע למען לא מה שמאפשר trusted devicesרצוי. המשתמש יכול להגדיר את המכשיר כ-

החלפת מידע ללא בקשת אישור. כאשר התקן אחר מנסה ליצור תקשורת לציוד המשתמש, המשתמש צריך להחליט את האפשור.

Service-level security and device-level security פועלים יחד כדי להגן על המכשירים משידורי נתונים לא מורשים. מערכת האבטחה מכילה נוהל

מה non-discoverableאישור וזיהוי. משתמש יכול להגדיר את המערכת כ- אחרת.Bluetoothשימנע התחברות עם מערכת

BluetoothBluetoothהשוואה בין טכנולוגיות דומות

BLUETOOTHמאפייני

תחום חופשי ללא רישיונות בכל העולם.2.56GHz ISM פועל בתדר •

)FHSS )Frequency-hopping spread spectrum פועל בשיטת •

התקנים בפיקו-נט.8 תומך עד •

כלל כיווני. אינו דורש קו ראיה בין המשדר למקלט.•

מטר.10-100 טווח •

מחיר נמוך.•

1mW הספק •

מטר על ידי מגבר הספק חיצוני.100 ניתן להגדיל טווח עד •

Bluetooth Bluetooth vr vr IrDA

IrDA )Infrared Data Association(

בטכנולוגיה זו מוגדר סט של פרוטוקולים להעברת נתונים ופקודות דו-כווני, בתחום האור האינפרא-אדום.

מאפיינים:

מיועד לקשר בין נקודה לנקודה•

ס"מ.30 מטר, בגרסת ההספק הנמוך הטווח הוא עד 1 טווח עד •

שידור/קליטה דו-כווני.•

מעלות.30 זווית קליטה צרה, קונוס קליטה של •

הוא הקובע במקרה זה. speed/cost כאשר הערך 4MB/s ועד 9600b/s מהירות העברת הנתונים בין •

(. CRC-32 ומעל מהירות זו על ידי CRC-16 על ידי 1.152Mb/s )עד מהירות CRC המידע מוגן על ידי •

מיועד למערכות בתשלום, מערכות בקרה ושליטה, סנכרון בין מחשבי כף יד.•

השוואה:

Bluetooth .מאפשר ניידות טובה בתוך הפיקו-נט IrDA.ניידות קשה עד בלתי אפשרית

IrDAדורש קו ראיה בין משדר למקלט

Bluetooth Bluetooth vr vr HOME RF

HOME RF

להעברת RF עובד על פיתוח תקן לתקשורת זולה בתחום ה- ITUהאגוד הבינלאומי לתקשורת נתונים ודיבור.

מטר40 טווח עד •1.2Mb/s קצב העברת נתונים •

. זהו פרוטוקול )SWAP )Shard Wireless Access Protocolקבוצת הפתוח עוסקת גם בפתוח והתקניו הנלווים, טלפון אלחוטי ועוד. תקן PCתעשייתי שמאפשר תקשורת נתונים ודיבור בין

עם הרחבה לתחום הטלפוניה.IEEE 802.11זה דומה ל –

מאפיינים2.45GHz ISM פועל בתחום • מטר50 טווח •(frequency hopping) דילוגי תדר בשנייה 50 • להעברת נתונים.CSMA/CA להעברת דיבור ובו זמנית גם ב- TDMA תומך • צמתים127 הרשת תומכת עד •100mW הספק שידור •4FSK באפנון 2MB/s ו- 2FSK באפנון 1MB/s קצב העברת נתונים • שיחות דו-כווניות בו-זמנית6 תומך עד • ביליון קודים(1 )מעל Blowfish הבטחה בקידוד •LZRW3-A אלגוריתם דחיסה •

Bluetooth Bluetooth vr vr SWAP

 Peak Data Rate RangeRelative CostVoice network supportData network support

IEEE802.112 Mbps50mMediumVia IPTCP / IP

IrDA16 Mbps< 2mLowVia IPVia PPP

Bluetooth1 Mbps< 10m

MediumVia IP and cellularVia PPP

HomeRF1.6 Mbps50mMedium Via IP and PSTNTCP / IP

SWAP vs Bluetoothהשוואה בין הטכנולוגיות

Bluetooth Bluetooth vs 802.11b

השוואה בין הטכנולוגיות

מטר.60 מטר לעומת 10 טווח קטן יותר •

מהירות העברת נתונים נמוכה יותר.•

(Wi-Fi ממחיר 30% רכיבים זולים יותר )•

(Wi-Fi מ- 20% פיזור הספק נמוך יותר, צריכת זרם נמוכה יותר מהסוללה. )•

חברות שעוסקות בפתוח 2000 טכנולוגיה חדשה יותר עם למעלה מ- •מוצרים.

BluetoothBluetooth IEEE 802.11b & 802.11a )Wi-Fi(Bluetooth 

Time Table Standard in 1998, Products in 2000Standard in 2000, products in 2001 and 2002

Frequency Band and bandwidthIEEE 802.11b -  2.4 GHzIEEE 802.11a - 5GHHzIEEE 802.11g - 2.4 

2.4 GHz 

Speed11 Mbps- 54 Mbps  )Effective speed - half of rated speed(

1-2 Mbps )Effective speed - less than 50% rated speed(

Modulation TechniqueSpread SpectrumOFDM 

 

Distance CoverageUp to 300 feet - 802.11bUp to 60 ft - 802.11a

Up to 30 feet now  - efforts to increase coverage and speed 

Number of access points requiredevery 200 feet - 802.11bEvery  50 feet - 802.11a 

Every 30 feet - 25 to 30 times number of Bluetooth access points; 

MaturityMore matured productsLess matured but progressing fast

Market PenetrationQuite widespread Just starting in 2002

Interference with other devices 2.4 GHz band is polluted - significant interference here 

2.4 GHz band is polluted - significant interference here 

Interoperability Current problems  expected to be resolved in future

Problems now but expect resolution soon

CostMuch more expensive than Bluetooth Cost incremental in PDAs and phones - $50; However Bluetooth chips @ <$5 now

VendorsProxim, 3COM, Symbol, Cisco Mostly chip vendors supplying to device manufacturers

BluetoothBluetooth

Ultra-Wideband )UWB(Ultra-Wideband )UWB(

טכנולוגיה לשידור מידע בתחום גדול מאוד של תדרים בהספק נמוך מאוד, •)LAN )wireless local area networkמיועד ל-

מורשה בינתיים בארה"ב בלבד. •

הספק נמוך, מחיר נמוך, מהירות גבוהה. אינו דורש קו ראיה בין משר •למקלט. שימושי ליישומים ביתיים, תעשייתיים ואבטחה.

)OFDM )Multi-band Orthogonal Frequency Division Modulation אפנון •

מטרים, 2 עד למרחק 500Mb/s קיימים שני תקנים להעברת הנתונים: •110Mb/s מטרים.10 עד למרחק

BluetoothBluetoothWi-Fi )IEEE 802.11(

• 802.11a אפנון OFDM 5, פועל בתחוםGHz מהירות העברת נתונים מרבית של ,54Mb/s.

• 802.11b 2.4 פועל בתחוםGHz 11, מהירותMb/s -זהו תקן ה ,Wi-Fi .המקורי

• 802.11g 2.4 פועל בתחוםGHz, OFDM, 54MB/s 802.11, תואם לאחור לתקןb

• 802.11e.תקן זה משפר את איכות השרות

• 802.11h תקן זה מבוסס על גרסה a עבור אירופה. בתקן ספקטרום תדרים אירופאי, טיפול בצריכת הספק, בקרת הספק שידור.

• 802.11i הבטחה משופרת,מכיל תקן הצפנה AES.אינו בעל תמיכה לאחור ,

• 802.11k.נמצא בפיתוח, המטרה טיפול טוב יותר במקורות הרדיו

• 802.11n -5 תקן זה צפוי שיפתח את תחום הGHz, 100Mb/s שיפור בטיפול ,במולטימדיה.

• 802.11p 5.9 פועל בתחוםMHz מיועד לארה"ב, ציועד לתנועה מהירה של כלי ,רכב.

• 802.11r תקן זה ישפר את המעברים בין תחנות בסיס ונקודות גישה (access point)

• 802.11s.נמצא בפיתוח, מיועד לרשתות מאוד מורכבות

BluetoothBluetooth

WiMAX )Worldwide Interoperability for Microwave Access and IEEE 802.16(

)MAN )Metropolitan Area Network טכנולוגית •

.70MB/s ק"מ, מהירות 50 טווח •

, כאשר קיים קו ראיה משדר/מקלט.GHz 10-60 התקן המקורי פועל בתחום •

ואינו דורש קו ראיה בין המשדר למקלט.GHz 2-11 פול בתדרים 802.16a התקן החדש •

בלבד.2.8-3.4GHz באירופה הוקצה תחום התדרים •

קמ"ש. 100 תומך בתנועת כלי רכב עד למעלה מ- •

BluetoothBluetoothWiBro )Wireless Broadband(

תקן צפון קוריאני, תומך בקשר אינטרנטי אלחוטי ממכשיר נייח או •נייד.

.10MHz, רוחב פס 2.3-2.4GHz, OFDM ספקטרום •

קמ"ש.60 מהירות תנועת הרכב עד •

או Dl/Ul=3/1 Kb/s מהירות העברת הנתונים למשתמש •Dl/Ul=512/128 Kb/s

?2006 צפוי להכרזה •

BluetoothBluetooth

Radio Frequency Identification )RFID(

סטנדרטים שונים עבור יישומים שונים.140 קיימים למעלה מ- •

קיימות מערכות פסיביות )ללא מקור מתח( ואקטיביות )כוללות מקור •מתח(

מה"ץ(, תדר 100 תדרי פעולה יכולים להיות בתחום תדר נמוך )פחות מ- •)UHF )868-954 MHz מה"ץ( ובתחום ה- 100גבוה )למעלה מ-

BluetoothBluetooth

802.20תקן

תקן אלחוטי רחב פס, מיועד לניידים.•

.Mb/s 1 מהירות העברת נתונים צפויה •

.3.5GHz פועל בתחום הדורש רישוי •

קמ"ש. 250 תומך בתנועת כלי רכב עד למהירות •

BluetoothBluetooth

ZigBee )IEEE 802.15.4(

,Philips, Honeywell, Mitsubishi, Motorola חברות תומכות בתקן זה, כמו: 9 •Samsung.ועוד

•250 Kb/s @ 2.4 GHz 40 או KB/s @ 915 MHz 20 או Kb/s @ 868 MHz

מטר10-100 טווח •

מיועד לתקשורת אלחוטית ביישומים תעשייתיים.•

מיועד ליישומי בקרה תעשייתיים שאינם דורשים מהירויות גבוהות אבל זולים •מאוד, בעלי הספק נמוך ופשוטים לשימוש.

.2004 התקן הוכרז רשמית בסוף •

BluetoothBluetooth

FeatureHome RF802.11a802.11bBluetoothDECTIrDA

TechnologyRadioRadioRadioRadioRadioOptical

Frequency2.4GHz5GHz2.4GHz2.4GHz1.9GHz850nm

Basic data rate

bits/sec0.8/1.6M54M11M1M552K115K/4M

Range, meters

5015030103003

Max terminals

128128+12881210

השוואה בין הטכנולוגיות השונות

סוףסוף