Comunicații prin bluetooth

1. CONSIDERAŢII GENERALE

1.1.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.