COMUNICAŢIA PRIN BLUETOOTH

1. CONSIDERAŢII GENERALE1.1.Tehnologia Bluetooth

Dezvoltarea într-un ritm alert a reţelelor wireless a venit pe fondul creşterii accentuate a numărului de echipamente mobile de calcul şi a aplicaţiilor care presupun o mobilitate ridicată a utilizatorilor. Necesitatea interconectării facile si rapide a echipamentelor şi rularea în aceleaşi condiţii a aplicaţiilor au determinat o serie de organisme internaţionale si companii din domeniul comunicaţiilor şi tehnicii de calcul să facă demersurile necesare realizării unor noi standarde. Dintre initiaţivele finalizate, se remarcă: standardul 802.11 elaborat de IEEE; standardul Bluetooth dezvoltat de IBM, Intel, Ericsson, Nokia si Toshiba; HiperLan dezvoltat de ETSI (European Telecommunications Standards Institute - Institutul European pentru Standarde în Telecomunicaţii).Pe baza standardului 802.11 pot fi construite două tipuri de reţele wireless:

- reţea ad-hoc: cel mai simplu tip de reţea; devine operativă de îndată ce două dispozitive wireless se află suficient de aproape pentru a se stabili o conexiune între ele;

- reţea bazată pe infrastructură: în acest model, unul sau mai multe puncte de acces (Access Point – AP) joacă rol de intermediar între un client şi o reţea cablată.

Pe baza standardului 802.11, au fost realizate câteva variante, toate acestea formând „familia de standarde 802.11". Pot fi incluse aici: 802.11a (802.11 la 5 GHz), 802.11b (sau 802.11 HR), 802.11g, 802.1X si 802.11i. Primele trei au avut ca obiectiv principal creşterea vitezei de transmitere a datelor. Ultimele două abordează problema stringentă a asigurării unui nivel înalt de securitate în reţelele wireless.

Standardul IEEE 802.11b (WiFi) poate constitui o reţea transparentă wireless, extinzând reţeaua statică pe cablu. Prin aceasta pot fi transportaţi 11 Mb/s de informatie, ceea ce-i permite să intre în competiţie cu reţelele cablate. Acest standard evolueazã prin IEEE 802.11a, existând posibilitatea de a crea legături wireless între dispozitive cu consum redus de energie şi cu costuri justificate, legături ad-hoc şi chiar fără ca utilizatorul să fie conştient de realizarea lor, cu ajutorul unui software de configurare şi un setup iniţial adecvat al dispozitivului. Aceasta este tehnologia Bluetooth.

1.2. Definirea termenului Bluetooth

Termenul Bluetooth se referă la o aşa-numită “open specification”( disponibilă tuturor, larg răspândită şi acceptată) pentru o tehnologie de comunicaţie fără fir pe distanţe scurte, prin intermediul căreia se pot transmite voce şi date. Comunicaţia fără fir de micã distanţă presupune conectarea unei multitudini de dispozitive folosind unde radio de mică putere, înlăturându-se conexiunile prin fir. Unele tehnologii de comunicaţie wireless sunt proiectate să transporte doar voce, pe când altele tratează doar traficul de date. Prin Bluetooth se pot transportă atât date cât şi voce şi în felul acesta este o tehnologie ideală pentru unificarea acestor două elemente, permitând tuturor tipurilor de dispozitive să comunice, ele transportând fie voce, fie date, fie pe amândouă. Banda de frecvenţe din spectrul radio în care operează tehnologia Bluetooth este fãrã licenţă în întreaga lume, echipamentele care folosesc această tehnologie putând lucra fără să necesite modificări, indiferent unde se află utilizatorul echipamentului.

Specificaţia Bluetooth defineşte în mod explicit o modalitate de transport wireless al informaţiei menitã sã înlăture cablurile seriale aşa cum sunt cele folosite pentru modemuri, camere digitale şi PDA-uri. Tehnologia poate fi utilizatã pentru a înlocui şi alte tipuri de cabluri aşa cum sunt cele ce conectează perifericele la un computer (imprimante, scanere, tastaturi, mouse şi altele).

2. FUNDAMENTE TEHNOLOGICE BLUETOOTH 2.1 Comunicatii pe fir si comunicatii fãrã fir

O mare cantitate de informaţie circulă prin intermediul reţelelor ce folosesc ca mediu de transmisiune firele fizice, cablurile, de exemplu: reţele telefonice, sisteme pe cablu coaxial, LAN-uri (reţele locale), chiar şi unele pãrţi din Internet. Multe televiziuni sunt conectate la sisteme de cablu, majoritatea reţelelor de calculatoare sunt conectate la liniile telefonice sau reţele pe cablu, aşa cum e cazul reţelelor Ethenet şi chiar şi telefonia mobilã şi cea cordless se bazeazã tot pe sisteme de telefonie terestre legate prin fire, prin intermediul cãrora apelurile sunt transportate şi dirijate spre destinaţie. Alãturi de mediul radio, comunicaţia se mai poate face printr-o altã metodã la fel de cunoscutã: în infraroşu. În tehnologia Bluetooth comunicaţia se face în radiofrecvenţã, folosind unde radio, la fel ca în cazul radiodifuziunii.

2.2 Comunicaţii RF în banda de frecvenţe de 2,4 GHz.

Reguli pe baza cãrora poate fi utilizatã această bandă: - banda este divizatã în 79 de canale radio; - fiecare canal are o lãrgime de bandã de 1MHz; - este necesară folosirea împrãştierii spectrale în varianta de implementare cu salturi de frecvenţã (frequency hopping spreadspectrum) ca metodã de reducere a puterii perturbatoare provenitã de la alte surse şi pentru reducerea interferenţelor; - interferenţa trebuie anticipatã şi eliminatã prin metode adecvate.

Necesitatea acestei din urmã condiţii apare datoritã faptului cã în aceastã bandã mai opereazã şi alte tehnologii de comunicaţie în radiofrecvenţã, printre care se remarcã HomeRF (destinatã comunicaþiilor RF în mediul privat). Aceastã bandã mai este folositã şi de cãtre cuptoarele cu microunde şi pentru cã nu necesitã licenţã, apar noi utilizatori cum ar fi o nouã generaţie de telefoane cordless. Astfel, cu cât este folositã în comun de mai multe tehnologii, cu atât apare mai ameninţãtoare problema interferenţei radio. Ca urmare, toate tehnologiile care opereazã aici trebuie sã fie capabile sã anticipeze şi sã minimizeze interferenţa. Fiecare tehnologie a fost proiectatã în concordanţã cu constrângerile benzii, astfel încât sã fie optimã pentru anumite aplicaţii ori domenii. Tehnologia de comunicaþie Bluetooth a fost proiectatã pentru a beneficia la maximum de banda disponibilã a fiecãrui canal şi pentru a minimiza efectele interferentei radio, toate acestea în condiţiile operãrii la un nivel foarte scãzut de putere.

2.3 Împrãştierea spectralã în comunicaţiile RF

Prin împrãştierea spectralã în cadrul comunicaţiilor RF se înţelege o diviziune în frecvenţã, în timp sau pe baza unei scheme de codare, a benzii disponibile. Mesajele ce urmeazã a fi transmise sunt împărtite în mai multe pãrţi numite pachete, care vor fi transmise pe anumite segmente ale spectrului divizat. Metoda este folositã de cãtre Bluetooth şi constã în împãrţirea spectrului în diferite frecvenţe sau canale. Conform aceastei metode mesajul conţinut într-un singur pachet este transmis pe un anumit canal, apoi dispozitivul radio selecteazã un alt canal, proces numit salt (sau hopping) cãtre o altã frecvenţă, pentru a transmite urmãtorul pachet. Procesul se repetã în acelaşi mod pânã se transmite întregul mesaj, prin aceasta efectuându-se o împrãştiere a mesajului pe întregul spectru disponibil.

Faţã de cazul în care s-ar alege o singurã frecvenţã fixã penru transmisie, procesul FHSS (Frequency hopping spread spestrum) prezintã o compexitate sporitã, dar oferã anumite avantaje. Primul ar fi reducerea interferenţei radio, devreme ce toate dispozitivele radio efectueazã acest salt de la o frecvenţã la alta în mod aleator sau pseudoaleator şi adesea foarte repede. Chiar dacã toţi participanţii la transmisii în aceeaşi bandã folosesc spectrul împrãştiat cu salt de frecvenţã (FSSH), interferenţa cauzatã de transmisiile pe o aceeaşi frecvenţã este mai puţin probabilã decât dacã fiecare dispozitiv ar folosi un singur canal pe o duratã mai mare de timp. În plus, atunci când apar coliziuni, efectele lor sunt micşorate pentru cã se pierde un singur pachet care poate fi retransmis pe o altã frecvenţã unde este puţin probabil sã interfereze din nou. Al doilea avantaj al metodei FHSS este cã oferã un anumit grad de securitate pentru comunicaţii datoritã faptului cã doar receptorul care cunoaşte codul de împrãştiere poate recepţiona şi asambla apoi toate pachetele dintr-un mesaj. Întrucât

codul de împrãştiere şi salt al frevenţei poate fi construit într-un mare numãr de feluri într-o anumitã bandã, ar fi greu de dedus un model particular, mai ales în cazul unei benzi de frecvenţã intens utilizatã, aşa cum este cea în care opereazã Bluetooth. Din acest motiv FHSS este folositã pentru a împiedica recepţia neautorizată. Tehnologia Bluetooth are un model de schimbare rapidã a frecvenţelor de 1600 de ori pe secundã.

2.4 Bluetooth şi comunicaţia în infraroşu 

Radiofrecvenţa nu este singura modalitate de comunicaţie fãrã fir. Tehnologia de comunicaţie în infraroşu implicatã în comunicaţia dintre dispozitive cum ar fi calculatoare notebook, PDA-uri şi telecomenzi. O metodã standard pentru comunicaţia în infraroşu este specificatã de IrDA (Infrared Data Association), folositã de cãtre telefoanele mobile, notebook-uri şi computere portabile (handheld). Tehnologia IrDA este relevantã în discuţia despre Bluetooth deoarece IrDA este de asemenea proiectatã pentru comunicaţii wireless pe distanţe scurte, cu consum redus de energie, în aceeaşi bandã de frecvenţe fãrã licenţã de utilizare. O altã asemãnare între cele douã tehnologii este cã pentru amândouã sunt definite un nivel fizic şi o stivã de protocoale software pentru a permite interoperabilitatea.

În ciuda deosebirilor dintre IrDA şi Bluetooth în ceea ce priveşte vitezele de transmisie şi calea de propagare a semnalului, comunicaţia în infraroşu necesitã existenţa unui câmp vizual fãrã obstacole între cele douã dispozitive comunicante, pe când undele radio pot penetra majoritatea obiectelor, asemãnãrile sunt de aşa natură încât s-a folosit tehnologia IrDA pentru a crea şi dezvolta tehnologia Bluetooth. Deoarece există o anumitã suprapunere la nivel aplicaţie între cele douã, tehnologia Bluetooth include un nivel pentru interoperabilitatea cu IrDA, în care sunt încorporate unele protocoale definite în aceasta din urmã. Acest fapt conduce la interoperabilitatea dintre aplicaţiile wireless, indiferent ce modalitate de transport ale semnalelor este folositã.

3. PRINCIPIU DE FUNCŢIONARE3.1 Stările master şi slave în Bluetooth

La nivelul numit bandă de bazã (baseband), când douã dispozitive stabilesc o legãturã Bluetooth, unul activeazã în rolul de master, iar celãlalt ca slave. Aceastã specificaţie permite oricãrui dispozitiv Bluetooth sã indeplineasca unul dintre cele douã roluri şi chiar posibilitatea ca un dispozitiv oarecare sã funcţioneze ca master într-o legãturã şi ca slave într-o legãturã cu un alt dispozitiv. Este posibilã deci comunicaţia punct – multipunct. Rolul de master nu conferã unui dispozitiv nici un fel de privilegii sau autoritate. Acest statut se referã la modul de realizare a sincronizãrii comunicaţiei de tip FHSS între dispozitive: masterul este cel care stabileşte atât modelul frequency hopping (pe baza adresei sale de dispozitiv Bluetooth), cât şi faza secvenţei de salt (pe baza frecvenţei sale de tact). Toate slave-urile care comunicã cu un acelaşi master îşi schimbã frecvenţa în acelaşi timp cu masterul. În general, statutul de master este atribuit dispozitivului care a iniţiat comunicaţia. De fapt nu putem spune cã i se conferã acest statut deoarece nu existã un control centralizat prin care sã se atribuie aceste roluri, ci mai degrabã este un rol pe care dispozitivul şi-l asumã printr-o configurare corespunzãtoare.

Unele dispozitive Bluetooth ar putea fi configurate sã activeze într-un singur rol, însã majoritatea îşi pot asuma oricare rol, în funcţie de modelul de utilizare în care este implicat. Aşadar un master poate comunica cu mai multe slave-uri (pânã la 7 dipozitive slave active sau pânã la 255 de dispozitive slave în starea parked). Slave-urile împreunã cu masterul cu care comunicã formeazã ceea ce specificaţia numeşte o picoreţea (piconet). Într-o picoreţea nu poate exista decât un singur master. Relaţia master – slave este necesarã în comunicaţia la nivelurile inferioare Bluetooth, dar în general dispozitivele pot fi considerate “egale”. Atunci când un dispozitiv stabileşte o legãturã punct la punct cu un alt dispozitiv, rolul pe care fiecare dintre cele douã şi-l asumã (master sau slave) este irelevant pentru protocoalele de la nivelurile superioare şi pentru utilizatorii dispozitivelor.

3.2 Funcţionarea la nivelul baseband şi modalităţi de conservare a energiei

Specificaţia Bluetooth foloseşte adresarea directã pentru pânã la 255 de unitãţi slave parcate printr-o adresã a slave-ului parcat (parked slave address) şi prevede o adresare indirectã a acestora prin intermediul

adresei de dispozitiv Bluetooth specificã fiecãruia, fiind acceptate oricâte slave-uri parcate, deşi din punct de vedere practic nu este eficient ca într-o picoreţea sã fie mai mult de 255 de dispozitive slave de acest gen.

Specificaţia cuprinde definiţii pentru modurile de lucru specifice nivelului baseband şi anume: active, sniff, hold şi parked. Diversele moduri de funcţionare ale acestui nivel faciliteazã conservarea energiei, permiţând dispozitivelor radio sã intre în stãrile cu consum redus de putere. Cele trei moduri de consum redus sniff, hold şi parked sunt trei metode de intrare/ieşire în/din starea generic numitã de consum redus. Un dispozitiv se poate afla într-unul din cele 4 moduri de lucru posibile, specifice nivelului baseband (active, sniff, hold sau parked) atunci când acest nivel se aflã în starea “conectat” (connected state); în caz contrar, acest nivel şi împlicit dispozitivul se aflã în stand-by. Stãrile specifice nivelului baseband sunt conectat şi stand-by. În modul activ un slave recepţionează transmisiile efectuate de master. Slave-urile active recepţioneazã pachete prin intermediul cãrora se sincronizeazã cu masterul şi prin care sunt informate despre momentul în care pot trimite şi ele pachete de informaţie înapoi cãtre acesta. În mod normal un slave activ trebuie sã asculte toate pachetele provenite de la master, dar nu este necesar sã urmãreascã în întregime pachetele, ci doar header-urile pachetelor, dacã ştie cã informaţia din pachetele recepţionate nu-i este destinatã lui. Starea activã este caracterizatã de faptul cã timpul de rãspuns este minim, comparativ cu celelalte stãri, dar consumul de putere are valoarea cea mai mare deoarece dispozitivul recepţioneazã în mod continuu pachete şi este oricând pregãtit ca sã transmitã pachete cãtre master.

Modul sniff conferã o modalitate de reducere a consumului de putere: în sniff mode un slave devine activ cu o anumitã periodicitate. Masterul transmite pachete cãtre un slave particular doar în anumite intervale de timp care se succed periodic. În acest fel slave-ul urmãreşte la fiecare perioadã doar începutul acelui interval în care poate primi pachete de la master şi dacă recepţionează pachete continuã sã le recepţioneze. Dacã nu primeşte pachete trece în stand-by pânã la urmãtorul interval. Consumul de putere şi receptivitatea dispozitivelor depind în modul sniff de lungimea intervalului sniff.

În modul hold slave-ul poate înceta complet sã urmãreascã pachetele provenite de la master, pe durata unui interval de timp specificat sau poate înceta sã urmãreascã anumite tipuri de pachete. O pereche master – slave stabileşte durata intervalului hold pe parcursul cãruia comunicaţia este întreruptã, adicã legãtura este neutilizatã (pasivã). În acest timp nu este necesar ca dispozitivul slave sã urmãreascã pachetele trimise de master şi poate face altceva cum ar fi de exemplu sã stabileascã legãturi cu alte dispozitive sau să treacă în stand-by. La sfârşitul intervalului hold slave-ul reîncepe ascultarea pachetelor pe care le trimite masterul.

Un dispozitiv slave “parcat”, sau aflat în modul parked, continuã sã menţinã sincronizarea cu masterul, dar nu mai poate fi considerat activ; slave-urile sunt considerate active atunci când se aflã într-una din stãrile: active, sniff sau hold. Deoarece într-o picoreţea nu pot fi mai mult de 7 slave-uri active la un moment dat, folosirea modului parked permite masterului sã “dirijeze” comunicaţia într-o picoreţea care poate conţine mai mult de 7 dispozitive. Acest lucru este înfãptuit prin schimbarea stãrii dispozitivelor slave, care pot trece dintr-un mod activ în modul parked şi invers, astfel încât în total sã fie în orice moment doar 7 active, restul fiind parcate. Un slave parcat trebuie sã-şi menţinã sincronizarea cu masterul, ascultându-l periodic prin folosirea unei scheme de semnalizare. Modul parked este cel mai puţin receptiv întrucât slave-ul trebuie sã facã tranziţia cãtre starea de membru activ al picoreţelei şi apoi sã reânceapã comunicaţia. Totodatã acest mod permite un nivel sporit de conservare a energiei.

O altã modalitate de conservare a energiei este “puterea adaptivã de transmisie” sau controlul adaptiv al puterii emise. Aceasta permite slave-urilor sã atenţioneze masterul atunci când puterea de transmisie a acestuia nu este potrivitã, urmând ca masterul sã-şi ajusteze nivelul de putere. Acest lucru este util atunci când douã dispozitive se aflã foarte aproape unul de celãlalt şi nu este necesar sã se transmitã la puterea maximă şi situaţia inversã se cere creşterea nivelului puterii de transmisie atunci când valoarea RSSI indicã un semnal slab recepţionat.

4. TOPOLOGIA COMUNICAŢIILOR BLUETOOTH

Modelul reţelei Bluetooth este unul de tipul peer-to-peer, adicã dispozitivele comunicante sunt considerate egale, iar reţelele se formeazã prin simpla apropiere a dispozitivelor unele de altele. Aceasta înseamnã cã atunci când un dispozitiv radio se apropie de un altul deci intrã în “raza de acţiune” a acestuia, ele pot stabili automat o legãturã de comunicaţie. Comunicaţia nu va începe spontan deoarece cele douã dispozitive

se aflã în proximitate, ci dispozitivele Bluetooth pot fi configurate la nivelul baseband astfel încât sã accepte doar anumite conexiuni sau chiar sã nu accepte niciuna.

Distanţa nominalã pe care se poate desfãşura o comunicaţie între dispozitive radio Bluetooth standard la o putere de 1mW este 10m.

Prin faptul cã dispozitivelor Bluetooth le este necesarã o singurã condiţie pentru a putea începe sã comunice între ele, pot lua naştere federaţii de dispozitive personale ca: telefoane mobile, pagere, calculatoare notebook şi PAD-uri care, dacã pot comunica fãrã probleme, utilitatea lor totalizatã sporeşte mult. O altã aplicaţie a acestei facilitãţi de comunicaţie este interactivitatea dintre dispozitivele mobile şi cele fixe (imprimante, puncte de acces la reţea, chioşcuri telefonice, automate pentru vânzare de produse diverse, etc.).

O picoreţea este alcãtuitã dintr-un singur master şi mai multe dispozitive slave aflate în proximitate, care sunt conectate la acel master aflate în comunicaţie cu el. În oricare moment dispozitivele slave se pot afla într-una din stãrile active, sniff, hold sau parked. Toate componentele unei picoreţele sunt sincronizate şi ca urmare îşi schimbã simultan frecvenţa de transmisie. În afara acestor situaţii mai este posibil ca un dispozitiv sã facã parte din mai multe picoreţele în acelaşi timp. Atunci când douã sau mai multe picoreţele se suprapun parþial în timp şi spaţiu, se formeazã o reţea scatternet. Principiile de organizare şi funcţionare ale unei picoreţele individuale se aplicã pentru fiecare picoreţea în parte din componenţa unei scatternet. Un slave poate face parte din mai multe picoreţele pe rând, stabilind conexiuni cu diverşi masteri din proximitate cu care se sincronizeazã. Este posibil ca un acelaşi dispozitiv sã fie slave într-o picoreţea şi sã fie master într-alta. Topologia reţelei scatternet oferã o metodã flexibilã prin care dispozitivele pot întreţine conexiuni multiple, fapt extrem de util în cazul dispozitivelor mobile, care în mod frecvent se apropie şi se depãrteazã de alte dispozitive.

5. STIVA DE PROTOCOALE BLUETOOTH

Partea centralã a specificaţiei Bluetooth cuprinde în cea mai mare parte stiva de protocoale. Potrivit acestor protocoale dispozitivele se pot localiza unele pe altele într-o anumitã suprafaţã, se pot conecta între ele, pot shimba date între ele şi pot desfãşura aplicaţii interoperabile şi interactive. Pentru a oferi o largã paletã de aplicaþii, Bluetooth dispune de mai multe niveluri software.

5.1 Componentele stivei de protocoale

Elementele constituente ale stivei (protocoale, niveluri, aplicaþii) sunt împãrţite din punct de vedere logic în trei grupuri:

- grupul protocoalelor de transport;- grupul protocoalelor de mijloc (middleware);- grupul aplicaţiilor.Grupul protcoalelor de transport este alcãtuit din protocoalele ce permit dispozitivelor Bluetooth sã se

localizeze unele pe altele şi permit crearea, configurarea şi administrarea legãturilor fizice şi logice care oferã posibilitatea protocoalelor de la nivelurile superioare şi aplicaţiilor sã facã schimb de date. Acestea sunt:

- protocolul radio;- protocolul baseband;- administratorul legãturii (link manager);- protocolul de control al legãturii logige şi adaptãrii (L2CAP – logical link control and adaptation

protocol);- host controller interface (HCI). Acesta din urmã nu este propriu-zis un protocol de comunicaţie.În cel de-al doilea grup sunt cuprinse protocoalele de transport suplimentare, necesare aplicaţiilor

existente şi viitoare sã ruleze peste legãturile Bluetooth. În aceastã categorie se includ atât protocoale aferente standardelor industriale, cât şi protocoale specifice comunicaţiei wireless Bluetooth. Din prima categorie fac parte protocoalele specifice arhitecturii Internet (PPP, IP şi TCP) şi protocoale de nivel aplicaţie wireless numite object exchange protocols (OBEX), adoptate din tehnologii ca IrDA, etc. Cea de-a doua categorie include trei protocoale specifice comunicaţiei Bluetooth ce permit unui mare numãr de aplicaţii sã se desfãşoare pe legãturile wireless caracteristice acestei tehnologii.

Nivelurile inferioare pot oferi conexiuni de voce şi pentru transportul datelor între douã dispozitive Blutooth. Pentru a facilita integrarea tehnologiei Bluetooth în aplicaţiile deja existente, unde aceasta vine sã înlocuiascã legãturile pe fir, specificaţia prevede nişte niveluri de mijloc, de adaptare, care încearcã sã înlãture unele aspecte complexe ale comunicaţiei wireless. Împreunã aceste niveluri pot accepta diferite protocoale şi formate de date pe care le pachetizeazã, le multiplexeazã şi le transferã mai departe într-o manierã asemãnãtoare nivelurilor inferioare. Nivelurile corespunzãtoare de la recepţie demultiplexeazã şi depachetizeazã datele. Unul este RFCOMM, care realizează emularea în radiofrecvenţã a porturilor seriale COM ale calculatoarelor PC (emuleazã o comunicaţie serialã de tipul RS232 pe 9 pini, peste un canal L2CAP). Al doilea este un protocol care oferã un control avansat al operaţiunilor telefonice. Cel de-al treilea este SDP (Service Discovery Protocol) care permite dispozitivelor Bluetooth sã “descopere” serviciile oferite de fiecare în parte şi sã obţinã informaţii referitoare la modul în care sã acceseze respectivele servicii.

Din grupul aplicaţiilor fac parte acele aplicaţii care efectiv utilizeazã legãturile Bluetooth. Acestea pot fi fie aplicaţii preluate de la alte tehnologii care cunosc protocoalele de transport din stiva Bluetooth, fie aplicaţii specifice tehnologiei în discutie.              5.1.1 Grupul protocoalelor de transport

Aceste protocoale sunt destinate pentru transportul fluxurilor de date şi audio între dispozitivele comunicante. Ele se ocupã cu modalitãţile de transport al informaţiei între dispozitivele comunicante, dar nu corespund nivelului transport (nivelul 4) din stiva OSI, ci s-ar potrivi cu nivelul legãturã de date şi nivelul fizic (nivelurile 2 şi 1). Acestea constituie un fel de conductã virtualã prin care datele sunt transportate de la un dispozitiv la altul. Toate protocoalele din acest grup sunt absolut necesare pentru desfãşurarea unei comunicaţii.

Protocoalele de transport din stiva Bluetooth sunt adecvate atât transmisiunilor asincrone, pentru comunicaţii de date cât şi celor sincrone, pentru comunicaţii de voce telefonice, cu viteza de 64 Kb/s. Pentru a menţine calitatea superioarã a serviciilor oferite prin intermediul aplicaţiilor audio, traficului de voce i se acordã prioritate maximã. Traficul audio sare peste nivelurile intermediare ca L2CAP şi link manager, trece direct de la nivelul aplicaţie la nivelul baseband care îl transferã sub forma unor pachete mici, direct prin interfaţa Bluetooth.

5.1.1.1 Nivelul L2CAP

Spre deosebire de traficul audio, traficul de date trece mai întâi prin nivelul controlului şi adaptării legãturii logice, L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol), care face ca protocoalele şi aplicaţiile de la nivelurile superioare sã nu necesite cunoaşterea detaliilor, a problemelor specifice protocoalelor de transport inferioare lui L2CAP. Astfel probleme ca modelul de salt al frecvenţelor care are loc la nivelul radio şi baseband sau formatele specifice ale pachetelor de informaţie utilizate pentru transmisiunile prin interfaţa aer, nu au relevanţã pentru activitatea nivelurilor superioare. La nivelul L2CAP se poate face multiplexarea protocoalelor şi aplicaţiilor, permiţând acestora sã utilizeze în comun interfaţa aer. Tot aici se face şi segmentarea pachetelor de informaţie de dimensiuni mult mai mari provenite de la nivelurile superioare, adaptându-le la dimensiunea necesarã transmisiunii la nivelul baseband şi reasamblarea pachetelor la recepţie. Nivelurile L2CAP din douã dispozitive vãzute ca egale, pot decide numãrul de servicii ce pot fi oferite în acelaşi timp şi asigurã menţinerea valorii dorite a acestui parametru, prin negocierea unei valori acceptabile. Nivelul L2CAP cunoaşte valoarea cerutã a acestui parametru, efectueazã controlul admisiei pentru noul trafic de intrare înregistrat şi coopereazã cu nivelurile inferioare în vederea menţinerii unei valori dorite.

5.1.1.2 Nivelul Link Manager

Administratorii legãturii (link managerii) din fiecare dispozitiv negociazã parametrii interfeţei aer prin intermediul protocolului numit Link Manager Protocol (LMP). Una dintre aceste proprietãţi este alocarea benzii necesare pentru asigurarea unui anumit grad de servicii pentru traficul de date şi o rezervare periodicã a benzii necesare transmiterii fluxurilor audio. Autentificarea dispozitivelor comunicante se face de cãtre link managerii corespunzãtori, pe baza unei proceduri de tipul întrebare-rãspuns. Ei supravegheazã menţinerea perechii realizate cu cele douã dispozitive; aceastã pereche presupune crearea unei relaţii de încredere între dispozitive

prin generarea şi pãstrarea unei chei de autentificare necesare pentru autentificãri ulterioare. De asemenea se ocupã cu criptarea datelo transmise. Dacã autentificarea eşueazã, link managerii intrerup legãtura dintre cele douã dispozitive. Nivelul Link Manager se ocupã şi cu controlul puterii de transmisie, negociind modurile de operare caracterizate printr-un consum redus de energie, specifice nivelului baseband. Nivelul de putere la care se face transmisiunea poate fi ajustat, în vederea conservãrii energiei şi link managerul este cel care cere efectuarea acestor ajustãri.

5.1.1.3 Nivelurile Baseband şi Radio

Nivelul Baseband are atribuţii legate de interfaţa aer utilizatã în tehnologia Bluetooth. El defineşte procesul prin care dispozitivele cautã şi localizeazã alte dispozitive aflate în aceeaşi arie de acţiune, precum şi modul în care se conecteazã la acestea odatã ce le-au localizat. Tot la acest nivel sunt definite rolurile de master şi slave pe care dispozitivele şi le pot asuma, dupã cum un dispozitiv este sau nu iniţiatorul procesului de conectare la un alt dispozitiv. Se poate observa faptul cã conceptul de dispozitiv master sau slave nu apare mai sus de nivelul Link Manager. De asemenea nivelul Baseband defineşte modul de alcãtuire a secvenţei de salt al frecvenţei, folositã de cãtre dispozitivele aflate într-o comunicaţie şi regulile de utilizare în comun de cãtre mai multe dispozitive a interfeţei prin care se transmit semnalele, aerul. Aceste reguli se bazeazã pe o procedurã de interogare ciclicã sau schemã polling, dupã care dreptul de utilizare se alocã conform unei metode de diviziune în timp numitã TDD (Time Division Duplex). Nivelul Baseband specificã felul în care coexistã şi strãbat aceeaşi interfaţã traficul sincron şi cel asincron. De exemplu, într-o transmisie sincronã masterul transmite şi/sau interogheazã periodic un dispozitiv slave. Nivelul Baseband defineşte tipurile de pachete suportate de cãtre acestea, precum şi diverse proceduri de prelucrare a informaţiei conţinute în pachete, cum ar fi detecţia şi corecţia erorilor, aleatorizarea datelor, criptarea datelor, transmisia şi retransmisia pachetelor. Se poate efectua transmisia pachetelor de informaţie prin mediul aer doar dacã se folosesc transmiţãtoare şi receptoare radio (transceivere) care sã se potriveascã unul cu celãlalt, sã fie complementare.

5.1.1.4 Nivelul HCI

Nivelul Host Controller Interface (HCI) permite nivelurilor superioare ale stivei, inclusiv aplicaţiilor, sã utilizeze serviciile de transport oferite de nivelurile baseband, link manager printr-o interfaţã standard unicã. Prin comenzile nivelului HCI modulul poate intra în anumite moduri de operare în care poate executa anumite operaţiuni cum ar fi autentificarea. Prin intermediul activitãţilor desfãşurate la acest nivel, nivelurile superioare pot fi informate despre rezultatul operaţiei de interogare a unui dispozitiv, pot citi setãrile codecului audio conţinut la nivelul baseband, pot determina puterea semnalului recepţionat, ş.a.m.d. Atât traficul sincron cât şi cel asincron tranziteazã acest nivel. Nivelul HCI se gãseşte sub nivelul L2CAP. El a fost creat cu unicul scop de a asigura interoperabilitatea între dispozitivele host şi modulele Bluetooth, fiecare dintre acestea putând proveni de la o mare varietate de producãtori. În unele sisteme nivelul HCI poate chiar sã lipseascã ori se poate gãsi în alt loc în stivã, posibil deasupra nivelului L2CAP şi poate avea o altã formã decât cea descrisã în specificaţie.

Între diversele niveluri ale stivei de protocoale pot exista trei tipuri de fluxuri (cãi): o cale audio, o cale de date şi una de control (control path). Aceasta din urmã foloseşte pentru transportul informaţiei de control între niveluri. De exemplu nivelul L2CAP poate înştiinţa link managerul despre cerinţele sale în privinţa parametrilor de calitate a serviciilor (QoS) sau o aplicaţie poate confirma cererea unui utilizator final pentru intrarea dispozitivului într-un mod de consum redus. În mod obişnuit comenzile de control adresate de nivelurile superioare sunt pentru a stabili un mod de operare pentru dispozitiv, care sã se menţinã pânã când este iar modificat printr-o acţiune provenitã de la un nivel superior primului.

5.1.2 Grupul protocoalelor de mijloc

Protocoalele din acest grup folosesc serviciile oferite de nivelurile inferioare de transport, pentru ca sã ofere nivelurilor aplicaţie interfeţe standard prin care sã comunice cu nivelurile de transport. Fiecare dintre nivelurile din acest grup defineşte un protocol standard care oferã un grad sporit de abstractizare pentru comunicaţiile dintre aplicaţii şi nivelurile de transport faţã de cazul în care acestea ar comunica direct unele cu altele.

Protocoalele din acest grup sunt:- RFCOMM – o abstractizare a portului serial;- SDP (Service Discovery Protocol) – folosit pentru descrierea serviciilor disponibile ale unui dispozitiv

şi pentru localizarea serviciilor de care cineva are nevoie;- un set de protocoale dedicate interoperabilitãţii cu tehnologia IrDA, adoptate din aceasta şi prin care

pot fi utilizate aplicaţii specifice IrDA;- TCS (Telephony Control Protocol) – un protocol folosit pentru controlul comunicaţiilor telefonice cu

flux audio sau de date.

5.1.2.1 Nivelul RFCOMM

Deoarece tehnologia Bluetooth urmareste înlocuirea firelor, folosirea sa ca suport pentru comunicaţiile seriale şi alte aplicaţii înrudite reprezintã un subiect important. Ca exemplu de aplicaţii care folosesc în mod curent comunicaţiile seriale putem aminti: transferul de fişiere şi obiecte între dispozitive considerate egale, sincronizarea datelor şi conectarea la reţea prin dial-up.

Pentru a face posibilã desfãşurarea comunicaţiilor seriale peste legãturile wireless oferite de tehnologia Bluetooth, în stiva sa de protocoale este definitã o abstractizare a portului serial, numitã RFCOMM. Acesta constituie un port serial virtual pentru aplicaţii. O aplicaţie poate folosi interfaţa RFCOMM pentru a functiona întocmai ca un port serial standard, legat prin fire, fãrã modificãri semnificative aduse aplicaţiei. RFCOMM a fost modelat de cãtre Institutul European de Standarde pentru Telecomunicaţii (ETSI) sub forma standardului TS07.10. Acest standard se referã la comunicaţiile seriale multiplexate pe o singurã legãturã serialã. Specificaţia Bluetooth adoptã o parte a acestuia, la care adaugã nişte porţiuni de adaptare proiectate special pentru comunicaţiile Bluetooth.

5.1.2.2 Nivelul SDP

Diferã de celelalte niveluri situate mai sus de L2CAP prin faptul cã nu este proiectat ca o interfaţã pentru protocoalele de la nivelurile superioare lui, ci pentru a se ocupa de operaţiuni specifice Bluetooth.

Motivul principal pentru formarea reţelelor este sã permitã dispozitivelor cuprinse într-o astfel de structurã sã comunice între ele şi astfel sã utilizeze serviciile oferite de fiecare dintre ele. În cazul reţelelor dinamice constituite ad-hoc, de genul dispozitivelor Bluetooth, acest tip de configuraţie standard este insuficientã. Oricare douã dispozitive ar putea începe sã comunice sub impulsul momentului şi dacã doresc sã utilizeze fiecare serviciile celuilalt, au nevoie de o modalitate mult mai dinamicã pentru a afla care sunt acele servicii. Dupã ce a fost stabilit canalul de comunicaţie, urmãtorul pas în comunicaţia dintre douã dispozitive este ca cele douã sã afle care sunt serviciile disponibile în fiecare dintre ele. Cu acest lucru se ocupã protocolul numit Service Discovery Protocol (SDP). El defineşte o metodã standard prin care dispozitivele Bluetooth descoperã şi aflã mai multe despre serviciile oferite de alte dispozitive Bluetooth si modalitatea prin care dispozitivele pot descrie serviciile oferite.

5.1.3 Protocoalele de interoperabilitate IrDA

Bluetooth a adoptat mai multe dintre protocoalele IrDA ţinând cont de asemãnãrile dintre cele douã tehnologii de comunicaţie fãrã fir, în ceea ce priveşte unele caracteristici comune, scenarii de utilizare şi aplicaţii. O cerinţã fundamentalã pentru schimbul de date între dispozitive este sã se precizeze formatul datelor, adicã sintaxa şi semantica. Unul dintre protocoalele dezvoltate de IrDA pentru aceste activitãţi este IrOBEX (Infrared Object Exchange). Schimbul de obiecte este una dintre aplicaţiile în care se face apel la acest protocol şi astfel de obiecte sunt considerate cãrţi de vizitã electronice (formatul vCard), e-mail-uri şi alte tipuri de mesaje (formatul vMessage), etc. Un alt protocol IrDA numit Infrared Mobile Comunications (IrMC), permite sincronizarea acestor tipuri de obiecte. Nivelurile de interoperabilitate prezente în stiva Bluetooth au menirea de a asigura interoperabilitatea la nivelul aplicaţie.

5.1.3.1 Nivelurile reţea

Bluetooth foloseşte o topologie de reţea de tipul de la egal la egal (peer-to-peer). Cu toate acestea, tehnologia Bluetooth ţine cont de particularitãţile altor tipuri de reţele atunci când se doreşte conectarea unui dispozitiv Bluetooth la o reţea mai mare, prin dial-up sau printr-un punct de acces la reţea. Apare problema interoperabilitãţii cu un protocol numit Wireless Application Protocol (WAP), creat pentru conectarea wireless la reţele şi folosit de dispozitive ca telefoanele mobile. Pentru conectarea la reţele prin dial-up se face apel la serviciile nivelului de comandã AT din grupul protocoalelor de mijloc al stivei. În cele mai multe cazuri reţeaua accesatã este o reţea IP, adicã o reţea care foloseşte protocolul IP. Dupã ce s-a stabilit conexiunea cu reţeaua IP (prin dial-up), dispozitivul care a iniţiat conexiunea poate folosi protocoalele standard din stiva Internet: TCP,UDP,HTTP,etc. Deasemenea un dispozitiv se mai poate conecta la o reţea IP printr-un punct de acces la reţea, folosind protocolul PPP. În acest caz dispozitivul se conecteazã la punctul de acces la reţea printr-un link Bluetooth şi la rândul sãu acesta se conecteazã la o reţea mai mare. Peste link-ul Bluetooth se foloseşte protocolul PPP din Internet. Ca şi în cazul conectãrii prin dial-up, dupã ce s-a stabilit legãtura prin protocolul PPP, pentru a interacţiona cu reţeaua sunt folosite protocoalele standard din Internet. Accesul la o reţea de tip WAP folosind un gateway de tip WAP se desfãşoarã în mod similar: se stabileşte acelaşi tip de conectare prin PPP la un punct de acces la o reţea IP şi apoi se utilizeazã protocolul WAP.

5.1.3.2 Nivelul TCS şi traficul audio

Protocolul prezentat în continuare şi nivelul în stivã la care el se gãseşte (Telephony Control Specification) sunt special proiectate pentru tratarea problemelor legate de telefonie.

Nivelul TCS se ocupã cu stabilirea parametrilor unui apel telefonic; dupã ce apelul este stabilit, semnalul vocal ce constituie convorbirea telefonicã este transmis printr-un canal audio Bluetooth. TCS poate fi de asemenea utilizat şi pentru stabilirea apelurilor de date (data calls), aşa cum se întâmplã în cazul conectãrii prin dial-up la o reţea, caz în care conţinutul “convorbirii” este transmis sub formã de pachete de date prin intermediul protocolului L2CAP. Protocoalele TCS sunt compatibile cu specificaţia ITU-T Q931. Datoritã faptului cã folosesc o codare binarã, aceste protocoale sunt numite în cadrul specificaţiei – TCS-BIN.Protocolul TCS-BIN este considerat ca un protocol de sine stãtãtor în specificaþie şi pe baza sa au fost create profiluri legate de telefonie; el este folosit în profilurile Telefonie cordless şi Intercom. Chiar dacã comenzile AT nu sunt grupate într-un protocol separat, existã mai multe profiluri în versiunea 1.0, printre care ultimate headset, fax, accesul prin dial-up la reţea, care folosesc comenzile AT peste interfaţa serialã RFCOMM şi nu protocolul TCS-BIN. Acesta din urmã include funcţii de control al apelului, funcţii de administrare (group management functions) şi o metodã pentru schimbul informaţiei de semnalizare între dispozitive, fãrã sã fie stabilitã o legãturã telefonicã între ele.

Problema traficului de voce este abordatã separat în cadrul comunicaţiei Bluetooth. Fluxul de voce este dirijat direct de la şi cãtre nivelul baseband sub forma unor pachete sincrone orientate pe conexiune. Comunicaþiile Bluetooth permit existenţa simultanã a trei canale audio, lãsând o parte din bandã la dispoziţia traficului de date. Comunicaţiile audio Bluetooth se desfãşoarã la un debit de 64 Kb/s, folosind una din cele douã scheme de codare acceptate: modulaţia impulsurilor în cod (MIC sau PCM), modulaţie logaritmicã pe 8 biţi, sau modulaţie delta continuã cu pantã variabilã. Codarea PCM a fost adoptatã de specificaţia Bluetooth datoritã popularitãţii sale în sistemele de telefonie celularã, iar modulaţia delta continuã cu pantã variabilã pentru cã oferã o calitate superioarã a fluxului vocal în medii cu zgomot accentuat. Calitatea audio Bluetooth este aproximativ la fel cu cea obţinutã printr-un telefon mobil GSM, ceea ce înseamnã cã fluxul audio este transmis la o ratã fixã de 64 Kb/s. Canalele audio Bluetooth pot transporta şi alte forme de flux audio cum ar fi scurte clipuri audio sau chiar muzicã. Totuşi, partea audio a acestei tehnologii fiind optimizatã pentru traficul de voce, nu se descurcã bine când vine vorba despre muzicã de calitate CD, pentru care sunt necesare transmisiuni cu un debit de 1411,2 Kb/s; dar cu o tehnicã de compresie potrivitã (de exemplu comprimarea cu MP3 a unui flux audio la 128 Kb/s) se poate folosi o legãturã ACL (asyncronous conectionless).

5.1.4 Grupul aplicaţiilor

Grupul aplicaţiilor se referă la software-ul plasat deasupra stivei definite de SIG. Acest software este furnizat de firme specializate în dezvoltarea de software sau de cãtre producãtorii de dispozitive, creând funcţii speciale pe care sã le îndeplineascã şi de pe urma cãrora sã beneficieze utilizatorii dispozitivelor Bluetooth.

Acest lucru spune cã fiind datã stiva de protocoale Bluetooth pentru un dispozitiv, este necesar sã se scrie software-ul pentru aplicaţii care sã determine acea stivã sã îndeplineascã anumite funcţii: transfer de fişiere, conectare la reţea, etc. O importanţă deosebitã o are realizarea în practicã a scenariilor (profilurilor) Bluetooth.

La acest nivel întâlnim douã tipuri de aplicaţii posibile: unele anterioare momentului apariţiei acestei tehnologii, proiectate pentru a folosi nivelurile de transport din stive ce corespund altor tehnologii, dar care pot fi desfãşurate şi prin linkuri Bluetooth (vezi RFCOMM). În plus este necesar pentru unele platforme sã existe încã un nivel între grupul protocoalelor middleware şi aplicaţiile propriu-zise şi anume un nivel de adaptare a software-ului anterior la stiva Bluetooth. În a doua categorie de aplicaţii sunt cele special create pentru a opera în mediul Bluetooth. În acest caz este adesea avantajos sã se dezvolte pentru aplicaţii common services. Common services sunt considerate serviciile de securizare, de administrare a conexiunii, servicii SDP, etc. Ele pot fi realizate folosind limbaje de cod ca security manager, o consolã Bluetooth pentru management (poate chiar cu o interfaţã pentru utilizatori asociatã, care sã-i permitã unui utilizator sã selecteze dispozitivele şi serviciile dintr-o picoreţea cu care doreşte sã interacţioneze), sau un program client-server obişnuit.

Profilurile conţinute în specificaţie oferă funcţiile necesare acelora care vor sã dezvolte API-uri pentru aplicaţii Bluetooth. Unele profiluri realizeazã acest lucru într-un mod direct. De exemplu profilul Service discovery descrie nişte modele posibile de programare şi defineşte primitivele service discovery care pot duce la API-uri. Dezvoltarea de aplicaţii nu se limiteazã la un software care sã oglindeascã profilurile, ci odatã cu diversificarea dispozitivelor, se lãrgeşte orizontul pentru creatorii de aplicaţii.

6. PRINCIPALII PARAMETRI AI DISPOZITIVELOR BLUETOOTH

6.1 Modulaţia

Este de tipul GFSK. Aceasta este o modulaţie cu deplasare de frecvenţã, pentru care filtrul FTJ folosit pentru limitarea spectrului de frecvenţã, este un filtru Gaussian. Parametrul modulat, în acest caz frecvenţa, ia M valori distincte, unde M este numãrul de niveluri ale semnalului de date în banda de bazã, M = 2m, iar dupã limitarea benzii cu FTJ gaussian frecvenţa va avea valori continue.

Produsul bandã-timp BT este un parametru care descrie calitatea formelor de undã transmise, exprimatã ca produs între banda filtrului de modulaţie (FTJ gaussian) şi perioada unui bit şi este egal cu 0,5. Indicele de modulaţie este între 0,28 şi 0,35. Un “1” binar este reprezentat printr-o deviaţie (deplasare) pozitivã de frecvenţã, iar un “0”binar printr-o deviaţie negativã. Deviaţia minimã este 115 KHz, iar eroarea la trecerile prin zero (diferenţa între perioada de simbol idealã şi momentul mãsurat al trecerii prin zero) va fi mai micã decât ± 118 din perioada de simbol.

Transmisiunea datelor se face la o vitezã de semnalizare de 1 Msimbol/s, ceea ce înseamnã un debit de 1 Mb/s pe un link. Este utilizat un transceiver care efectueazã salturi de frecvenţã pentru combaterea interferenţei şi a fadingului. Tipic efectueazã 1600 de salturi pe secundã, cu un timp de menţinere s. Aşadar fiecare canal este împãrţit în sloturi pentru fiecare frecvenţã de 625 s şi care corespunde unui interval temporal, care au fiecare o lungime de 625; salturile consecutive corespund unor astfel de frecvenţe distincte. Secvenţa de salt este unicã pentru fiecare picoreţea şi este determinatã de adresa de dispozitiv Bluetooth a masterului. Numerele intervalelor pot lua valori între 0 şi 227-1 şi se repetã ciclic, lungimea unui ciclu fiind deci 227.

Pentru mesajele de interogare (inquiries) şi paging se practicã o ratã de frequency hopping de 3200 salturi/s, cu un timp de menţinere de 312,5s.

6.2 Sensibilitatea receptorului

Nivelul de sensibilitate al unui receptor Bluetooth este definit ca nivelul unui semnal de intrare pentru care se atinge o ratã a erorilor pe bit (BER) de 0,1%. Cerinţa este ca aceastã ratã sã fie atinsã pentru un nivel de –70dBm sau chiar mai scãzut. Un receptor trebuie sã atingã acest nivel de sensibilitate pentru semnale de intrare generate de orice transmiţãtor care este în conformitate cu specificaţia.

Puterea transmiţãtorului şi sensibilitatea receptorului au valori stabilite special pentru reducerea costului şi a necesarului de putere pentru dispozitivele Bluetooth. În comparaþie cu aceste valori, într-o reţea localã wireless (WLAN) de tipul IEEE 802.11 se fac transmisiuni la puteri cuprinse între 1 mW (0 dBm) şi 1000 mW (30 dBm), în SUA. Din aceastã cauzã soluţia 802.11 nu este potrivitã pentru unele dispozitive portabile cu

constrângeri legate de puterea emiţãtorului. De asemenea, sensibilitatea receptorului pentru aceastã tehnologie este mai scãzutã decât pentru receptorul Bluetooth şi anume, pentru un receptor IEEE 802.11b cu împrãştiere spectralã în secvenţã directã (DSSS), acest nivel este de –80 dBm pentru o ratã a erorii de cadru de 8%.

6.3 Toleranţele pentru frecvenţele radio

Toleranţele pentru frecvenţele radio:- acurateţea frecvenţei iniţiale, abaterea admisã este de ± 75 KHz;- abaterea admisã pentru frecvenţele centrale la care se transmit efectiv pachetele de informaţie:

- pachete cu lungimea in intervale temporale 1, abaterea admisã este de ± 25KHz;- pachete cu lungimea in intervale temporale 3, abaterea admisã este de ± 40KHz;- pachete cu lungimea in intervale temporale 5, abaterea admisã este de ± 40KHz.

Intervin douã tipuri de interferenţã:- interferenţa co-chanel este interferenţa datoratã utilizãrii în comun a aceluiaşi canal radio, atunci când

douã sau mai multe canale de comunicaţie sunt alocate aceleiaşi frecvenţe şi este fixatã la valoarea raportului Nivel purtãtor/Nivel interferenţã de maximum 18 dBm;

- interferenţa între canalele adiacente situate unele faţã de altele la distanţa de 1 MHz sau 2 MHz, pentru care raportul C/I este 0 dB, respectiv –30 dB.

6.4 Puterea la emisie

Echipamentele se împart în 3 clase:- clasa 1 cu o putere maxima de emisie de 100mW(20dBm);- clasa 2 cu o putere maxima de emisie de 2,5mW(4dBm);- clasa 3 cu o putere maxima de emisie de 1mW(0dBm).

Pentru toate cele trei categorii se sugereazã un control al puterii pânã la –30 dBm. Stabilirea limitei inferioare de –30 dBm este opţionalã, ea alegându-se conform cerinţelor fiecãrei aplicaţii.

7. SCENARII DE UTILIZARE PENTRU DISPOZITIVELE BLUETOOTH

Explicarea conceptului de comunicaţie wireless Bluetooth se axeazã şi se bazeazã pe specificaţia tehnologiei, iar aceasta la rândul ei este întemeiatã pe baza unor modele sau scenarii de utilizare. Acestea au precedat de fapt apariţia specificaţiei fiind conţinute în planul de marketing alcãtuit pentru prezentarea obiectivelor tehnologiei ce avea sã se contureze şi sã se dezvolte şi a cãror parte integrantã sunt de fapt. Scenariile nu au fost prevãzute sã acopere toate funcţiunile posibile ce puteau fi obţinute cu aceastã tehnologie, ci intenţia a fost ca sã stabileascã ţinta, scopul iniţial al specificaţiei.

7.1 Computerul fãrã fir (cordless computer)

Am aflat cã la bazã tehnologia de comunicaţie Bluetooth este un înlocuitor pentru fire, cabluri. Calculatorul desktop are un mare numãr de cabluri incomode şi deci greu de controlat. Multe dintre cablurile de legãturã dintre calculator şi periferice pot fi înlocuite prin legãturi wireless. Tastaturi, mose-uri, joystick-uri, boxe, imprimante, scannere şi altele ar putea folosi în acest scop tehnologia de comunicaţie wireless Bluetooth.Tot în legãturã cu computerul desktop şi tot fãrã fir pot comunica cu acesta PAD-urile, camerele digitale şi de asemenea legãtura la reţeaua din care poate face parte calculatorul este posibil sã fie wireless. În plus faţã de avantajul de a nu avea cabluri, dispozitivele fãrã fir oferã mai multã libertate în ceea ce priveşte plasarea lor în spaþiul disponibil, ca şi în utilizarea lor. Boxele, imprimantele şi scanerele de exemplu, ar putea fi plasate oriunde, în locuri puþin sau deloc incomode pentru utilizator, nerestricţionate de conectori şi lungimi de cablu. Tot aşa dispozitivele pentru interfaţa cu utilizatorul, adicã tastatura, mouse-ul, joystick-ul, le putem aşeza oriunde ne convine, în imediata apropiere a noastrã, a utilizatorilor şi în plus pot fi mutate odatã cu noi, nemaifiind nevoie sã rãmânã fixe într-un loc, constrânse de prezenţa cablului. O importanţã o are utilizarea în comun a dispozitivelor, cunoscutã sub numele de device sharing, cu avantaje evidente în cazul folosirii de cãtre

mai multe calculatoare a perifericelor ca imprimantele şi scanerele. În mod cert aceastã facilitate este preferabilã celei similare conexiunilor prin cablu care se petrece în felul urmãtor: în primul rând calculatorul la care sunt conectate prin cabluri perifericele ca şi restul calculatoarelor fãrã imprimantã şi/sau scaner proprii trebuie sã fie legate într-o reţea, iar primul se va comporta ca un server; atunci când utilizatorul unui alt calculator vrea sã foloseascã perifericele va face acest lucru prin intermediul staţiei host (serverul) la care acestea sunt legate. Incomod, nu? În cazul modelului cordless computer acest inconvenient dispare şi alte dispozitive care comunicã prin Bluetooth pot accesa în mod egal perifericele.

7.2 Dispozitivul headset

Acest dispozitiv alcãtuit dintr-un mic difuzor plasat într-o cascã pentru o singurã ureche şi un microfon este folosit ca suport pentru voce în comunicaţia Bluetooth. Ele sunt evident extrem de utile persoanelor care, la locul de muncã îndeosebi, pot înlocui receptorul telefonului fix. Ne putem imagina diverse situaţii în care dispozitivul headset se foloseşte împreunã cu telefonul mobil. Ceea ce ne-am dorit a fost aşadar sã putem vorbi la telefon fãrã sã avem o mânã ocupatã pentru aceasta. Noutatea introdusã de tehnologia Bluetooth nu este acest dispozitiv, ci faptul cã între el şi telefon nu mai existã cablu.

Un apel telefonic poate fi efectuat folosind claviatura telefonului pentru apelarea partenerului de conversaţie, dupã care convorbirea propriu-zisã este dirijatã prin microfonul şi difuzorul dispozitivului headset. Un mare avantaj al acestui dispozitiv numit ultimate headset este mobilitatea, adicã utilizatorul sãu este liber sã se deplaseze, conexiunea pãstrându-se intactã. Un alt avantaj este acela cã ultimate headset poate fi folosit nu doar în legãturã cu telefoanele, ci şi cu alte dispozitive ca de exemplu un punct de acces la voce fix (voice access point) aşa cum este o staþie de bazã pentru telefonia cordless şi de asemenea poate interacţiona pe cale audio cu calculatoarele, toate acestea fiind posibile datoritã faptului cã specificaţia Bluetooth oferã o interfaţã standard. În viitor vom putea probabil folosi ultimate headset pentru casetofoane, CD playere portabile şi chiar dispozitive de înregistrat voce. Ca şi în cazul modelului de utilizare anterior prezentat, echipamentele cu care ultimate headset interacþioneazã şi care au deci implementatã tehnologia Bluetooth, pot fi plasate dupã bunul plac al utilizatorului, cele mobile putând fi purtate convenabil într-un buzunar sau în servietã. Prin dezvoltarea tehnologiei vorbirii ar putea fi posibil sã nu mai avem nevoie nici mãcar de calviatura telefonului pentru a efectua un apel telefonic ci, folosind recunoaşterea vocii, ultimate headset sã fie tot ceea ce ne trebuie şi ca interfaţã cu utilizatorul.

7.3 Conferinţa interactivã sau transferul de fişiere

Se disting avantajele comunicaţiei wireless, care înlãturã necesitatea cablurilor şi totodatã uşureazã procesul de creare a legãturilor temporare între dispozitivele comunicante, legãturi create cu scopul de a transfera cât mai rapid fişiere şi alte data objects. Pe mãsurã ce porturile de comunicaţie în infraroşu sunt tot mai des utilizate în computere notebook, telefoane mobile şi personal digital assistants este foarte uşor pentru utilizatori sã stabileascã legãturi în infraroşu temporare.

În mod asemãnãtor, acest tip de transfer de fişiere şi obiecte este posibil prin tehnologia de asemenea wireless Bluetooth. Un scenariu pentru exemplificare este acela al sãlii în care se desfãşoarã o conferinţã interactivã şi unde participanţii fac schimb de cãrţi de vizitã şi fişiere. Transferul se poate desfãşura între oricare douã calculatoare, pentru fişiere sau chiar între oricare douã dispozitie cu condiţia ca toate sã fie dispozitive cu Bluetooth, pentru transferul orientat pe obiect. Un avantaj al transferului wireless de fişiere este uşurinþa cu care se face schimbul de date între douã sau mai multe dispozitive, fãrã sã fie nevoie de cabluri, care pe lângã faptul cã sunt incomode sunt adesea şi incompatibile pentru douã dispozitive oarecare. La fel de important este faptul cã nu este necesarã setarea şi configurarea unei reţele complete propriu-zisã care sã uneascã toate aceste dispozitive.

7.4 Pod Internet (Internet bridge)

La acest model de utilizare existã douã metode similare şi în acelaşi timp diferite prin care comunicaţia Bluetooth poate substitui podurile pentru a face legãtura cu reţele ca Internet sau Intranet.

Funcţia descrisã este similarã podurilor clasice şi întocmai ca la acestea este diferitã de funcţia îndeplinitã de ruteri. Prima metodã este conectarea la reţea prin dial-up, folosind un telefon în rolul de modem fãrã fir, iar a doua este accesul direct la o reţea localã (LAN) prin intermediul unui punct de acces la date (data access point). 

7.4.1 Accesul la Internet prin dial-up

Folosirea acestui tip de pod Internet nu se deosebeşte cu mult de metoda clasica care implicã conectarea unui calculator la Internet printr-un modem, folosind un telefon pentru a contacta un furnizor de servicii Internet (ISP). Ceea ce aduce Bluetooth în plus la acest scenariu este posibilitatea realizãrii acestuia fãrã implicarea vreunui fir. Astãzi modelul clasic de conectare prin dial-up necesitã folosirea unui cablu între calculator şi telefon, chiar şi în cazul în care telefonul este mobil. Dar folosind un computer şi un telefon ambele suportând profilul Bluetooth de conectare prin dial-up la Internet sau o altã reţea, legãtura capãt la capãt creatã poate fi în întregime wireless.

7.4.2 Accesul direct (Direct Network Access)

Reţeaua localã accesatã direct reprezintã un gateway cãtre Internet. Accesul direct folosind tehnologia de comunicaţie wireless Bluetooth este posibil prin punctele de acces la date. Un punct de acces la date permite dispozitivelor sã se conecteze la el fãrã fir, apoi acesta se leagã la reţeaua localã. Aceastã procedurã nu diferã funcþional de varianta clasicã realizatã prin cabluri, aşa cum se întâmplã în cazul reţelelor Ethernet tradiţionale unde calculatoarele se conecteazã la punctele de acces la reţea (network access point) folosind cabluri. De asemenea un punct de acces la date, fãrã fir oferã posibilitatea ca mai multe dispozitive sã-l foloseascã în comun. Astfel, mai multe dispozitive aflate în vecinãtatea unui singur punct de acces la date se pot conecta wireless la o reţea, ceea ce este mult mai convenabil decât sã existe o legãturã individualã pentru fiecare dispozitiv. Se remarcã faptul cã punctele de acces la date pot fi proiectate astfel încât sã se integreze perfect în infrastructura deja existentã a reţelelor prin cablu.

7.5 Modelul Speaking Laptop

Conceptul care stã la baza sa este cel potrivit cãruia microfonul şi difuzorul unui computer laptop sau computer notebook pot constitui intrarea şi ieşirea audio pentru o convorbire telefonicã stabilitã printr-un telefon mobil. Pentru a înţelege modul de funcţionare sã ne imaginãm cã o persoanã aflatã într-o şedinţã iniţiazã sau primeşte un apel pe telefonul sãu mobil, iar tema discuţiei telefonice este de interes pentru toţi cei de faţã. Pentru ca toţi aceştia sã poatã lua parte la discuţie, se foloseste un computer laptop sau notebook prin care sã fie rutat fluxul vocal primit de la telefonul mobil. Deci se stabileşte o legãturã de comunicaţie Bluetooth între telefonul mobil şi laptop. Convorbirea se desfãşoarã tot prin reţeaua telefonicã mobilã la care e conectat telefonul, prin care însã doar trece fluxul audio mai departe spre punctul final care este sursã şi receptor (pentru cã are microfonul şi difuzorul), adicã laptopul sau computerul notebook.

Modelul de utilizare speaking laptop este un exemplu de extensie a funcţiilor unui dispozitiv, care îi permite sã împrumute capacitãţile unui alt dispozitiv. Urmând aceastã idee, un telefon mobil care nu dispune de funcţia speakerphone poate fi completat cu un laptop, care prin intrarea şi ieşirea sa audio sã ţinã loc de speakerphone.

7.6 Cartea poştalã instantanee (The instant postcard)

Cartea poştalã instantanee este un alt model de utilizare. Conceptul de bazã în cadrul modelului instant postcard este folosirea unei camere foto digitale, capabilã sã capteze imagini pe care apoi sã le transfere wireless unui alt dispozitiv, de regulã un computer, care la rândul sãu are rolul de a transmite prin e-mail imaginea, cãtre o destinaţie anume. Urmând acest lanţ ia naştere o carte poştalã digitalã. Astãzi pentru acest proces se foloseşte metoda care implicã utilizarea firelor deoarece majoritatea camerelor digitale necesitã legarea la un computer printr-un cablu serial care transportã imaginile digitale în memoria calculatorului. Bluetooth înlãturã necesitatea cablului dintre camera digitalã şi dispozitivul cu care comunicã. În al doilea rând se înlãturã şi necesitatea ca

acest dispozitiv receptor sã fie absolut necesar un calculator, intrucât, fotografiile pot fi transferate direct cãtre un telefon mobil care apoi sã le trimitã prin e-mail cãtre destinaţie. Un al treilea avantaj este cã transferul fotografiilor de la o camerã digitalã cãtre o bazã de date ori bibliotecã poate fi realizat într-o manierã apropiatã de timp real, devreme ce nu se foloseşte nici un cablu pentru transport.

7.7 Formarea reţelelor ad-hoc (Ad-hoc networking)

Reţelele ad-hoc sunt reţele care se formeazã spontan şi atunci când iau naştere între participanþii la o conferinţã de exemplu, pot decurge de aici noi şi aplicaţii: mesagerie instantanee, real-time viewing, etc. Reţelele ad-hoc formate folosind tehnologia de comunicaţie Bluetooth împlicã dispozitive diverse, ceea ce subliniazã superioritatea acestei tehnologii în ceea ce priveşte interoperabilitatea.

7.8 Modelul hidden computing

Hidden computing este una dintre cele mai fascinante aplicaţii ale viitorului pentru tehnologia Bluetooth. Acest model de utilizare include o clasã de aplicaţii în care dispozitive care nu sunt utilizate în mod explicit de cãtre o persoanã pot totuşi sã execute anumite funcţii în beneficiul posesorului dispozitivelor respective. Dispozitivele în care este implementatã tehnologia Bluetooth şi pe care o persoanã le poate ţine în buzunar ori în geantã, pot efectua acţiuni pe cont propriu, fãrã ca cel ce le deţine sã iniţieze aceste acţiuni, deci fãrã ca el sã fie conştient de desfãşurarea lor. Exemplele sunt multiple. Un computer notebook ascuns într-o servietã şi aflat în starea “sleep” ar putea fi configurat sã se activeze periodic pentru a recepţiona e-mail-uri şi a semnala apoi unui telefon mobil primirea lor. Utilizatorul ar putea alege dacã sã citeascã e-mail-ul de pe telefon sau de pe calculatorul notebook. Un telefon mobil de asemenea ar putea fi folosit de cãtre un computer notebook configurat corespunzãtor pentru accesul la o reţea, în maniera descrisã la modelul Internet Bridge în varianta conectare prin dial-up. Odatã conectat la Internet calculatorul notebook se poate sau poate transmite şi recepţiona e-mail-uri, fãrã ca utilizatorul sã conştientizeze acest fapt, deci fãrã sã intervinã în vreun fel în desfãşurarea proceselor.

Un alt scenariu ar fi folosirea unui astfel de dispozitiv care sã controleze parametrii mediului în care o persoanã trãieşte (de exemplu temperatura şi umiditatea camerei, iluminarea, sã porneascã muzica sau televizorul deîndatã ce persoana se întoarce acasã), pe baza preferinţelor utilizatorului.

8. CONCLUZII

Tipurile de scenarii sunt aproape nelimitate ca numãr şi chiar dacã multe nu pot fi încã realizate, tehnologia Bluetooth oferã suportul pentru ca sã devinã posibile.Bluetooth oferã mult mai mult decât renunţarea la cablurile de interconectare, putându-se imagina şi crea scenarii fascinante în care este implicatã aceastã tehnologie. Aşa cum mulţi analişti au prevãzut, Bluetooth va ajunge la un înalt grad de dezvoltare deoarece poate schimba modul în care oamenii privesc şi interacţioneazã cu calculatoarele şi dispozitivele de comunicaţie şi prin aceasta le poate schimba puţin viaţa. Conectând cu uşurinta şi rapid toate perifericele Bluetooth, obţinem o reţea locală personală (PAN), care combină toate instrumentele de muncă esenţiale.Se elimina constrângerile de loc si de timp, iar orice spaţiu este transformat in birou virtual. Perifericele şi alte aparate mobile sunt conectate între ele şi permit angajaţilor mobili să muncească in mod continuu. Confortul moral este grozav şi timpul poate fi organizat mult mai bine.Tehnologia fără fir face ca firma să fie mult mai inteligentă si mai productivă. Angajaţii au mai multă libertate in a-şi alege mediul de muncă şi mai multă uşurinta în a lua decizii.

BIBLIOGRAFIE: * *: Pagina Web a Wi-Fi Alliance, http://www.weca.net/OpenSection/index.asp. Mocanu, St.: Transmiterea datelor pe canale wireless, referat doctorat 2002, AII-215-03. Mocanu, St.: Evoluţia Standardizării în Comunicaţii Wireless. În: Revista Română de Informatică si Automatică, vol. 13, nr.

1, 2003, pag. 39-45. Şerbanescu, D. - Reţele wireless: secrete mici, efecte mari, PC Magazine România, Iunie 2002. Blănaru, M. – Conexiuni la înălţime, Computer Bild, Aprilie 2006. Microsoft Press – Bazele reţelelor de calculatoare, Editura Teora. Larry L. Peterson, Bruce S. Davie – Reţele de calculatoare: o abordare sistemică, Editura Teora.