Tecnologa Bluetooth

Nombre: Jaime Vega

Seccin: 2100

Profesor: Jorge Vctor Jimnez Becerra

Ramo: TECNOLOGA INALMBRICA

ndice

Introduccin ........................................................................................................................................ 3

Qu es Bluetooth? ............................................................................................................................. 4

Funcionamiento .................................................................................................................................. 4

Arquitectura Hardware ....................................................................................................................... 6

Arquitectura de Software .................................................................................................................... 7

Topologa ............................................................................................................................................. 8

Transmisin ......................................................................................................................................... 9

Modelos de Uso ................................................................................................................................ 10

Conclusin ......................................................................................................................................... 11

Introduccin

Bluetooth es un estndar empleado en enlaces de radio de corto alcance, destinado para

reemplazar el cableado existente entre dispositivos electrnicos. La tecnologa empleada permite

a los usuarios conexiones instantneas de voz y datos entre varios dispositivos en tiempo real. El

modo de transmisin empleado, asegura proteccin contra interferencias y seguridad en el envo

de datos.

Entre sus principales caractersticas, pueden nombrarse su robustez, baja complejidad, bajo

consumo y bajo costo.

El radio Bluetooth es un pequeo microchip que opera en una banda de frecuencia disponible

mundialmente. Pueden realizarse comunicaciones punto a punto y punto multipunto.

Qu es Bluetooth?

El sobrenombre bluetooth de la tecnologa que presentamos en este trabajo es un nombre

tomado de un rey Dans del siglo X, llamado Harald BLatand (Bluetooth), que fue famoso por sus

habilidades comunicativas y por logrado el comienzo de la cristianizacin en su cerrada sociedad

Vikinga.

La iniciativa Bluetooth tiene como objetivo aumentar la efectividad de las comunicaciones entre

cortas distancias tanto en el rea de trabajo (Desktop) como en los espacios pblicos.

Bluetooth es una tecnologa que provee un camino fcil para la computacin mvil, para la

comunicacin entre dispositivos y conectarse a internet a alta velocidad sin el uso de cables.

Adems, se busca facilitar la sincronizacin de dato de ordenadores mviles, telfonos celulares,

agendas electrnicas y otros controladores de dispositivos.

La tecnologa Bluetooth es de pequea escala, bajo coste y se caracteriza por usar enlaces de radio

de corto alcance entre mviles y otros dispositivos, como telfonos celulares, puntos de accesos

de red (Access points) y computadores. Esta tecnologa opera en la banda ISM(industrial,

Scientifical and medical), de uso comn de 2.4 GHZ. Tiene la capacidad de atravesar paredes y

otros obstculos, por lo cual es ideal tanto para el trabajo mvil, como para el trabajo en oficinas.

Funcionamiento

Los dispositivos Bluetooth estn compuestos por dos partes principales. Un dispositivo de radio,

encargado de modular y transmitir la seal, y un controlador digital.

El radio Bluetooth es un pequeo microchip que opera en una banda de frecuencia disponible

mundialmente. Pueden realizarse comunicaciones punto a punto y punto multipunto

Bluetooth es una tecnologa de radio-frecuencia que utiliza la banda ISM de 2.4GHz.

Aplicaciones relacionadas incluyen redes de PC y perifricos, computacin escondida, y

sincronizacin de data como en agendas de direcciones y calendarios. Otras aplicaciones pueden

incluir redes caseras y otros electrodomsticos caseros del futuro.

En los Estados Unidos y Europa, el rango de frecuencias es desde 2400 hasta 2483.5 MHz, con 79

canales de frecuencias de radio de 1MHz. En la prctica, el rango es de 2402 MHz hasta 2480 MHz.

En Japn el rango de frecuencias va desde 2472 hasta 2497 MHz, con 23 canales de frecuencia de

radio de 1Mhz

Bluetooth solo soporta 780Kbps, los cuales pueden ser usados como 721Kbps en transferencia

de datos unidireccional (simplex), 57,6Kbps en la direccin de retorno, es decir, realizando una

conexin full duplex, o como 432,6Kbps en transferencia de datos simtrica, es decir, cuando

ambos dispositivos que se comunican estn equidistantes al dispositivo maestro.

Por el hecho de ser una tecnologa basada en medios no guiados, se presenta una fuerte

influencia en los problemas que este tipo de medios acarrean. Uno de estos problemas, sobretodo

presente a este nivel de frecuencia, es la interferencia de la seal emitida. Una de las formas en

que los dispositivos Bluetooth evitan interferir con otros sistemas es mandando seales muy

dbiles de 1 milivatios. En comparacin, los telfonos celulares ms poderosos pueden transmitir

una seal de 3 vatios. El bajo poder limitar el alcance de un dispositivo Bluetooth a unos 10m,

eliminando el chance de interferencias entre un sistema de computacin y un telfono

inalmbrico o un televisor

Con muchos dispositivos Bluetooth diferentes dentro de una misma habitacin, uno pensara

que ellos podran interferir unos con otros, pero es improbable que muchos de los dispositivos

estn en la misma frecuencia, debido a que Bluetooth utiliza una tcnica llamada salto de

amplio espectro de frecuencias (spread-spectrum frecuency hopping). En esta tcnica, un

dispositivo utiliza 79 frecuencias individuales escogidas al azar dentro de un rango designado,

cambiando de una a otra en una forma regular. En el caso de Bluetooth, los transmisores cambian

frecuencias 1600 veces por segundo, significando que ms dispositivos pueden hacer uso

completo de un pedazo limitado del espectro de radio.

Arquitectura Hardware

El hardware que compone el dispositivo Bluetooth esta compuesto por dos partes. Un dispositivo

de radio, en cargado de modular y transmitir la seal; y un controlador digital. El controlador

digital esta compuesto por un CPU, por un procesador de seales digitales (DSP - Digital Signal

Processor) llamado Link Controller (o controlador de Enlace) y de los interfaces con el dispositivo

anfitrin.

El LC o Link Controller est encargado de hacer el procesamiento de la banda base y del manejo de

los protocolos ARQ y FEC de capa fsica. Adems, se encarga de las funciones de transferencia

(tanto asncrona como sncrona), codificacin de Audio y encripcin de datos.

El CPU del dispositivo se encarga de atender las instrucciones relacionadas con Bluetooth del

dispositivo anfitrin, para as simplificar su operacin. Para ello, sobre el CPU corre un software

denominado Link Manager que tiene la funcin de comunicarse con otros dispositivos por medio

del protocolo LMP.

Entre las tareas realizadas por el LC y el Link Manager, destacan las siguientes:

- Envo y Recepcin de Datos.

- Enpaginamiento y Peticiones.

- Determinacin de Conexiones.

- Autenticacin.

- Negociacin y determinacin de tipos de enlace, por ejemplo SCO o ACL

- Determinacin del tipo de cuerpo de cada paquete.

- Ubicacin del dispositivo en modo sniff o hold.

Arquitectura de Software

Buscando ampliar la compatibilidad de los dispositivos Bluetooth, los dispositivos que se apegan al

estndar utilizan como interfaz entre el dispositivo anfitrin (laptop, telfono celular, etc) y el

dispositivo Bluetooth como tal (chip Bluetooth) una interfaz denominada HCI (Host Controller

Interface).

Los protocolos de alto nivel como el SDP (Protocolo utilizado para encontrar otros dispositivos

Bluetooth dentro del rango de comunicacin, encargado, tambin, de detectar la funcin de los

dispositivos en rango), RFCOMM (Protocolo utilizado para emular conexiones de puerto serial) y

TCS (Protocolo de control de telefona) interactan con el controlador de banda base a travs del

Protocolo L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol). El protocolo L2CAP se encarga de

la segmentacin y reensamblaje de los paquetes para poder enviar paquetes de mayor tamao a

travs de la conexin Bluetooth.

La capa radio es la capa ms baja de las definidas en la especificacin. Define los requisitos

que debe seguir el transceptor del dispositivo que opera en la banda de los 2,4 Ghz.

Las capas de banda base y control del enlace permiten el enlace fsico de radiofrecuencia (RF)

entre las unidades Bluetooth. La capa de banda base se encarga de la gestin de los canales y

temporizacin, mientras que la de control del enlace controla el acceso a los canales. Hay dos

tipos diferentes de enlaces fsicos: sncrono orientado a conexin (SCO) y asncrono sin conexin

(ACL). Un enlace ACL est orientado al trfico de paquetes de datos, mientras que un SCO

soporta el trfico de audio en tiempo real. El trfico de audio es dirigido desde y hacia la banda

base a travs de un enlace SCO. Por supuesto, si se est usando un canal de datos (como en

aplicaciones de VoIP), el trfico de audio se transmitir sobre un enlace ACL.

El protocolo de gestin del enlace LMP se responsabiliza del establecimiento y configuracin del enlace entre los dispositivos, gestionando y negociando el tamao de los paquetes de banda base. El protocolo LMP se encarga tambin de los aspectos de seguridad, como la autentificacin y encriptado, generando, intercambiando y comprobando claves. La HCI proporciona una interfaz con el mdulo radio, el controlador de la banda base y el gestor de enlace. De este modo ofrece una interfaz estndar que permite acceder a las posibilidades de la banda base, al estado del hardware, y los registros de control. El protocolo de control del enlace lgico y adaptacin L2CAP abstrae a las capas superiores de los detalles de los protocolos de capas inferiores. Adems realiza la multiplexin entre los distintos canales lgicos creados por las capas superiores. SDP proporciona a las aplicaciones un medio para realizar bsquedas de servicios y de sus caractersticas. En Bluetooth primero se encuentra el dispositivo remoto y despus se buscan los servicios. Adems el conjunto de servicios disponibles puede cambiar mientras el dispositivo est en marcha. De ah que SDP sea bastante diferente de la bsqueda de servicios de las redes tradicionales. RFCOMM ofrece una emulacin de un puerto serie sobre L2CAP proporcionando el mecanismo de transporte a servicios de capas ms altas, permitiendo realizar mltiples conexiones con un dispositivo al mismo tiempo. La especificacin del protocolo de control telefnico, TCS binary, define la sealizacin de control de llamadas para el establecimiento de llamadas de voz y datos entre dispositivos Bluetooth. El protocolo adoptado OBEX est construdo sobre RFCOMM. Adems de stos, el SIG est definiendo nuevos protocolos, pero siempre sobre algunos de los ya mencionados y, en la mayor parte de los casos, sobre L2CAP. Algunos ejemplos de estos protocolos ms recientes son: Hardcopy Control Channel, Hardcopy Notification Channel, Audio/Video Control Transport Protocol y Audio/Video Distribution Transport Protocol. Topologa La topologa de las redes Bluetooth puede ser punto-a-punto o punto-a-multipunto. Los dispositivos, se comunican en redes denominadas piconets. Estas redes tienen posibilidad de crecer hasta tener 8 conexiones punto a punto. Adems, se puede extender la red mediante la formacin de scatternets. Una scatternet es la red producida cuando dos dispositivos pertenecientes a dos piconets diferentes, se conectan. En una piconet, un dispositivo debe actuar como master, enviando la informacin del reloj (para sincronizarse) y la informacin de los saltos de frecuencia. El resto de los dispositivos actan como slaves.

Transmisin

Bluetooth est diseado para usar acuses de recibos (acknowledgement) y saltos de frecuencias (frecuency hopping), lo cual har conexiones robustas. Esto esta basado en paquetes, y saltarn a una nueva frecuencia despus de que cada paquete es recibido, lo cual no solo ayuda a los problemas de interferencia, sino que aade seguridad. La tasa de datos es un megabytes/segundo, incluyendo el encabezado. Una transmisin "full duplex" (ambas direcciones al mismo tiempo) es realizado por multiplexaje de divisin de tiempo. Como se especific previamente, la transmisin de datos puede ser realizada de maneta sncrona o asncrona. El mtodo Sncrono Orientado a Conexin (SCO) es usado principalmente para voz, y el Asncrono No Orientado a Conexin (ACL) es principalmente usado para transmitir datos. Dentro de un "piconet" cada par master-slave pueden usar un modo de transmisin distinto, y los modos pueden ser cambiados en algn momento. La divisin de tiempo "Duplex", es usado para SCO y ACL, y ambos soportan 16 tipos de paquetes, cuatro de los cuales son paquetes de control, que son los mismos en cada tipo . Debido a la necesidad de tranquilidad en la transmisin de datos, los paquetes SCO son entregados en intervalos reservados, esto es, los paquetes son enviados en grupos sin permitir la interrupcin de otras transmisiones. Los enlaces ACL soportan tanto transmisin simtrica como transmisin asimtrica. Las conexiones Bluetooth, son establecidas a travs de la siguiente tcnica: Standby: Los dispositivos en un "piconet" que no estn conectados, estn en modo standby, ellos escuchan mensajes cada 1,28 segundos, sobre 32 saltos de frecuencias. Page/Inquiry: Si un dispositivo desea hacer una conexin con otro dispositivo, ste le enva un mensaje de tipo page, si la direccin es conocida; o una peticin a travs de un mensaje de page, si ste no es conocido. La unidad "master" enva 16 page message idnticos, en 16 saltos de frecuencias, a la unidad "slave". Si no hay respuesta, el "master" retransmite en los otros 16 saltos de frecuencia. El mtodo de Peticin (inquiry) requiere una respuesta extra por parte de la unidad "slave", desde la direccin MAC, que no es conocida por la unidad "master". Active: Ocurre la transmisin de datos. Hold: Cuando el "master" o el "slave" desean, puede ser establecido un modo en el cual no son transmitidos datos. El objetivo de esto es conservar el poder. Sniff: El modo sniff, es aplicable solo para las unidades "slaves", es para conserva el poder. Durante este modo, el "slave", no toma un rol activo en la "piconet", pero escucha a un reducido nivel. Park: El modo park es un nivel ms reducido , que el modo hold. Durante este, el "slave" es sincronizado a la "piconet", por eso no requiere un reactivacin completa, pero no es parte del trfico. En este estado, ellos no tienen direcciones MAC y solo escuchan para mantener su sincronizacin con el "master" y chequear los mensajes de broadcast.

Modelos de Uso Algunas de las aplicaciones que se pueden dar a los dispositivos Bluetooth han sido mencionadas en la especificacin del estndar (versin 1). Entre otras, destacan las siguientes: El Telfono 3-en-1: Se ofrece la posibilidad de utilizar un mismo telfono sin importar donde se encuentra. Puede funcionar como el telfono en su casa, si el dispositivo est en el rango de las bases Bluetooth ubicadas en su casa, como telfono celular-porttil si no se encuentra cerca de las bases de su casa, y como medio de acceso a sus contactos, nmeros de telfono, email, etc. Conexin a Internet: El dispositivo Bluetooth puede conectarse con cualquier medio que est conectado a Internet y que a la vez, posea una interfaz Bluetooth, para as mantenerlo siempre conectado, ya sea a travs de su celular, de su conexin dial-up o a travs de una red cableada a Internet. Dispositivo Manos libres: El uso de este dispositivo permite acceder la informacin de los contactos, enviar correo electrnico y realizar llamadas sin ocupar las manos. Esta funcionalidad est controlada por voz. Laptop como telfono: Se tiene la posibilidad de utilizar el laptop para realizar llamadas de voz tal cul se hara con un telfono.. Sincronizacin automtica: Constantemente, todos sus dispositivos Bluetooth mantienen sincronizada la informacin, de manera que si modifica alguna informacin en su laptop, y la misma estaba tambin almacenada en su PDA o en su celular, el cambio se refleje all tambin. Escritorio Inalmbrico: Bluetooth ofrece la posibilidad de eliminar todos los cables (excepto los de poder) que suelen invadir los escritorios, tanto en los hogares como en las oficinas.

Conclusin En este Trabajo se pudo conocer la tecnologa Bluetooth el cual permite brindar conexin de enlace corto a dispositivos en la frecuencia (banda ISM) 2.4 Ghz pudiendo coexistir junto a la tecnologa wifi gracias a que durante la conexin, los transmisores de radio saltan de un canal a otro utilizando una secuencia pseudoaleatoria. La frecuencia para cada paquete de datos cambia unas 1.600 veces por segundo entre 79 frecuencias diferentes situadas a intervalos de 1 MHz para dar un alto grado de inmunidad a la interferencia. Teniendo en cuenta esta informacin permite la posibilidad de implementar esta tecnologa en alguna infraestructura de redes en donde se requiera bajos requerimientos de tasa de transferencia, adems su bajo costo y energa.