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Lo standard 802.15.4 Bluetooth

This paper explores the Bluetooth standard, protocols, and baseband levels for wireless systems and networks. Learn about Bluetooth topologies, radio frequency bands, logical transports, and link control in this comprehensive guide.

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Lo standard 802.15.4 Bluetooth

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Presentation Transcript

  1. Lo standard 802.15.4Bluetooth Elaborato per Sistemi e Reti Wireless Corso di Laurea Specialistica in Scienze di Internet Denise Mazzini matricola 0000251605

  2. Introduzione • Cos’è Bluetooth? • Tecnologia di comunicazione a breve distanza progettata per le WPAN • Origini storiche del nome Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  3. Topologia delle reti Bluetooth • Piconet • 1 master e (max) 7 slave • Sincronizzazione di clock e FHS • Scatternet • Unione di più piconet Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  4. Bluetooth Protocols Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  5. Il livello Radio (RF) • Banda ISM da 2400 MHz a 2483.5 MHz • 79 canali (1MHz ognuno) • Diverse classi di dispositivi • 3 classi di potenza di trasmissione diversa • Controllo della potenza di trasmissione • 2 modalità di trasmissione • Basic Rate (GFSK) e Enhanced Data Rate (PSK) Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  6. Livello Baseband • Formato dei pacchetti: 2 tipi • Basic Rate • Access Code, Header e Payload • Enhanced Data Rate • Access Code, Header, Guard, Sync, Payload e trailer • Access code • DAC, CAC, IAC Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  7. Livello Baseband • Canali fisici • basic piconet physical channel • adapted piconet physical channel • inquiry scan physical channel • page scan physical channel Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  8. Livello Baseband • Hop selection • inquiry hopping sequence • inquiry response hopping sequence • page hopping sequence • page response hopping sequence • basic channel hopping sequence • adapted channel hopping sequence Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  9. Livello Baseband • Trasporto logico (LT_ADDR) • Synchronous Connection-Oriented (SCO) logical transport • Extended Synchronous Connection-Oriented (eSCO) logical transport • Asynchronous Connection-Oriented (ACL) logical transport • Active Slave Broadcast (ASB) logical transport • Parked Slave Broadcast (PSB) logical transport Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  10. Livello Baseband • Synchoronus Connection Oriented logical transport (SCO) • Collegamento simmetrico point-to-point tra master e slave • Riserva degli slot ad intervalli temporali • Non prevedono ritrasmissione • Extended SCO (eSCO) • Come SCO, ma con finestra di ritrasmissione Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  11. Livello Baseband • Asynchronous Connection-Oriented logical transport (ACL) • Commutazione di pacchetto • Tra master e slave può esserci solo un trasporto logico • Si applica la ritrasmissione per assicurare l’integrità dei dati Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  12. Livello Baseband • Active Slave Broadcast logical transport (ABS) • Traffico unidirezionale dal master agli slave • Trasporta traffico L2CAP • Inaffidabile: ritrasmissione ripetuta del pacchetto • Usato con LT_ADDR con tutti 0 Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  13. Livello Baseband • Parked slave broadcast logical transport • Comunicazione tra master e slave in stato park • Utilizzo di due indirizzi: • PM_ADDR Parked Member Address • AR_ADDR Access Request Address Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  14. Livello Baseband • Logical link • Link Control (LC) • ACL Control (ACL-C) • User Asynchronous/Isochronous (ACL-U) • User Synchronous (SCO-S) • User Extended Synchronous (eSCO-S) Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  15. Livello Baseband • Il Link Controller è responsabile della gestione degli stati dei dispositivi Bluetooth • StandBy • Connection • Inquiry • Inquiry scan • Inquiry response • Page • Page scan • Page response • Slave response • Parked Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  16. Livello Baseband • Stato StandBy • Stato di default, basso consumo • Inquiry • Invio ripetuto del messaggio di inquiry • Inquiry Scan • Attesa di un messaggio di inquiry, va fatto periodicamente • Inquiry response • Invio di un messaggio FHS per ogni messaggio inquiry ricevuto (rischio di collisione – backoff) • Non hanno priorità sul traffico SCO Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  17. Livello Baseband • Lo stato Page scan • Attesa di messaggi di paging • Se non vengono ricevuti, si passa nello stato slave response • Lo stato Page • Emissione del messaggio di page con il DAC • Lo stato Page response • Risposta al messaggio di page ricevuto • Si deve fare la sincronizzazione tra dispositivi Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  18. Livello Baseband • Lo stato connection • Inizia con un POLL da parte del master • Risposta qualsiasi dello slave • Se problemi si ritorna allo stato page/page scan • Sottostati: • Active mode • Hold mode (solo SCO) • Sniff mode (solo ACL) Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  19. Livello Baseband • Lo stato park • Partecipazione non attiva – attività minima • Cede il LT_ADDR per ottenere • PM_ADDR: il master comunica agli slave parked • AR_ADDR: lo slave parked comunica col master • Ascolto per una serie di beacon del master • Per consentire la sincronizzazione Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  20. Link Manager • Gestisce tutti gli aspetti relativi alla connessione avvenuta • Comunicazione attraverso il trasporto logico ACL • Opera per transazioni (PDU con stesso ID) • Tempo tra ricezione di un messaggio e invio di una valida risposta LMP < Response timeout LMP. Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  21. Link Manager • Altre operazioni del LM • Diretto responsabile della connessione • Provvede allo scambio di informazioni • Aggiustamento della potenza di trasmissione • Adapted Frequency Hopping • Supervisione dei collegamenti • Controllo della qualità del canale Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  22. Link Manager • Sicurezza • Autenticazione con challenge e messaggio di risposta con codifica (chiave segreta) • Fase di pairing per concordare la chiave segreta • Criptazione dei messaggi con la chiave segreta Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  23. L2CAP • Multiplexing del protocollo • Gestione di diverse entità a livelli diversi • Segmentazione e riassemblaggio • Migliore gestione dei dati se la lunghezza del PDU è gestita da L2CAP • Controllo di flusso (opzionale) • Controllo degli errori e ritrasmissione • Frammentazione e ricombinazione • Anche i livelli sottostanti possono frammentare ulteriormente il PDU • Controllo della qualità del canale Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  24. RFCOMM • Semplice protocollo di trasporto che emula le porte seriali RS232 sul protocollo L2CAP • 2 categorie di dispositvi • 1) Computer, stampanti etc. • 2) Segmenti di comunicazione (es modem) • Data Link Connection Identifier (DLCI) • Identifica una connessione uscente tra master e slave, 6 bit ma valori da 2 a 61. Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  25. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • MIDlet • un'applicazione Java, scritta per dispositivi con scarse risorse hardware • MIDlet Suite: 2 file principali • .jad :descrittore dell'applicazione • .jar :un file archivio con le classi Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  26. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • MyTris - Classi principali • MyTris.java • NetLayer.java • EndPoint.java • Sender.java • Reader.java • AcceptPlayer.java • AsktoPlayCanvas.java • BTListener.java • Msg.java • NameUI.java • PlayerExit.java • WaitCanvas.java • WaitConfirm.java Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  27. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • javax.microedition.*; • oggetti e i metodi necessari per creare una MIDlet, dagli oggetti grafici come finestre e immagini, ai comandi. • javax.bluetooth.*; • oggetti e metodi per la gestione della connessione Bluetooth. Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  28. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • Maschera di input per dati iniziali • Utilizzo massiccio delle classi grafiche Canvas, Form e Image. Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  29. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • Classe responsabile della connessione • NetLayer • Attende come server se qualche dispositivo è già alla ricerca di un secondo giocatore • Ricerca come client se c’è già un dispositivo in attesa di essere invitato a giocare Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  30. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • Schermate del gioco quando è attivo Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

  31. Scrivere un’applicazione Java+Bluetooth • Strumenti per lo sviluppo • Java Wireless Toolkit v 2.5.1 • Ottimo strumento sia in fase di compilazione e creazione dei package sia in fase di simulazione del gioco Elaborato di Sistemi e Reti Wireless - Lo standard Bluetooth

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