Bluetooth технические требования, практическая реализация

       

Заимствованные протоколы


Технические требования Bluetooth используют несколько существующих протоко­лов, которые применяются для различных целей на высших уровнях [1].

2.3.1. Point-to-Point

Беспроводная технология Bluetooth использует протокол point-to-point (PPP), разработанный проблемной группой проектирования Интернет (Internet Engineering Task Force — IETF). Протокол РРР должен работать «поверх» RFCOMM. Соединения point-to-point служат средством, позволяющим переме­щать IP-пакеты с уровня РРР на уровень локальных сетей. Такие соединения ис­пользуются при получении доступа в сеть Интернет через модем на основе комму­тации, или через маршрутизатор по выделенной линии. Протокол point-to-point имеет три основных составляющих.

Инкапсуляция

Инкапсуляция — это метод, используемый многоуровневыми протоколами, суть которого заключается в том, что каждый уровень добавляет свой заголовок в про­токольную единицу обмена (PDU).

Протокол РРР обеспечивает средство для инкапсулирования дэйтаграмм2 через последовательные линии связи и предоставляет протокол инкапсуляции через бит-ориентированные синхронные линии связи и через асинхронные линии связи с во-вемью битами данных и без контроля на четность. Эти линии связи полнодуплекс-Ные, но могут быть выделенными или с коммутацией каналов. Протокол point-to-point использует высокоуровневый протокол управления линией связи (High-level Data Link Control — HDLC) в качестве основы для инкапсуляции. Инкапсуляция  также предусматривает мультиплексирование различных протоколов сетево-

Дэйтаграмма — это общее название для единиц данных, которыми оперируют протоколы без Установления соединения.


го уровня одновременно через одну линию связи. Это дает общее решение для про­стых соединений между большим количеством хостов, мостов и маршрутизаторов.

Протокол управления линией связи

Протокол управления линией связи (Link Control Protocol — LCP) PPP обеспечи­вает метод для установления, конфигурирования, управления и завершения одно­ранговой связи.
Протокол LCP включает четыре фазы:

Установление связи и согласование конфигурации. Перед тем, как можно бу­
дет поменять любую дэйтаграмму сетевого уровня (например, IP), протокол LCP


должен установить связь и согласовать конфигурирующие параметры. Эта фаза за­
вершается, когда конфигурирующий опознавательный пакет будет отправлен и по­
лучен обратно.

•     Определение качества передачи. Протокол LCP предусматривает фазу опре­
деления качества передачи, следующую сразу за фазой установления связи. На
этой фазе тестируется канал и определяется достаточно ли его качество для работы
протокола сетевого уровня.

•     Согласование конфигурации протокола сетевого уровня. Как только LCP за­
вершает фазу определения качества передачи, могут быть сконфигурированы про­
токолы сетевого уровня из семейства протоколов управления сетью.

•     Прекращение передачи. Протокол LCP может прекратить передачу в любое
время. Это может быть сделано по запросу пользователя, но может также произой­
ти по причине физических нарушений, таких как потеря несущей или отключение
таймера.

Протокол управления сетью

Использование линий связи point-to-point может создать дополнительные пробле­мы с сетевыми протоколами. Например, распределение и управление IP адресами, проблемы даже в среде LAN, особенно сложны по линиям связи point-to-point с коммутацией каналов. Эти проблемы решаются с помощью семейства протоколов управления сетью (Network Control Protocol — NCP).

В беспроводных сетях Bluetooth протокол point-to-point работает «поверх» RFCOMM для обеспечения последовательных линий связи point-to-point, напри­мер, между подвижными устройствами и точками доступа к LAN. Протокол РРР является средством, позволяющим забирать IP пакеты на/из РРР уровень и пере­давать их на LAN, например, для предоставления пользователю доступа к корпора­тивной электронной почте.

2.3.2. TCP/UDP/IP

Протокол управления передачей (Transmission Control Protocol — TCP), протокол передачи дейтаграмм пользователя (User Datagram Protocol — UDP) и Интернет-протокол (Internet Protocol — IP) определены IETF и используются для связи по се­ти Интернет.


Они относятся к числу самых используемых протоколов. Эти протоко-

лы используются многочисленными устройствами, такими как настольные компью­теры, ноутбуки, принтеры, портативные компьютеры, мобильные телефоны и т.д.

Протокол управления передачей

Протокол управления передачей — это ориентированный на соединение протокол сквозной передачи данных, который приспособлен для уровневой иерархии прото­колов, которые поддерживают многосетевые приложения. Протокол TCP отправ­ляет данные, полученные в форме IP-дейтаграмм или пакетов на приемный хост. Кроме того, протокол TCP определяет процедуры для деления потока данных на пакеты, восстанавливая их в правильном порядке для получения исходного потока данных на приемной стороне, и запрашивая повторную передачу для замены про­пущенных или поврежденных пакетов. Так как пакеты обычно доходят по сети Ин­тернет до пункта назначения различными путями, они приходят в разное время и не по порядку. Все пакеты временно сохраняются, пока не придут запоздавшие па­кеты, тогда они могут быть собраны в правильном порядке. Если полученный па­кет поврежден, он отвергается, и в ответ на запрос о повторной передаче повреж­денный пакет высылается повторно.

Протокол передачи дейтаграмм пользователя

Тогда как протокол TCP предполагает гарантированную доставку, протокол UDP только передает отдельные сообщения на IP для передачи на основе максимальных усилий. Так как протокол IP не обладает высокой надежностью, нет гарантии кор­ректной доставки данных. Тем не менее, протокол UDP очень удобен для опреде­ленных типов связи, таких как быстрый поиск баз данных. Например, система имен доменов (Domain Name System — DNS) состоит из набора распределенных баз дан­ных, которые предоставляют услуги, которые проводят соответствие между упро­щенными доменными именами и их IP адресами. Протокол UDP подходит для про­стого обмена сообщениями между приложениями и этими сетевыми ресурсами.

Интернет-протокол

Интернет-протокол доставляет дэйтаграммы между различными сетями через мар­шрутизаторы, которые обрабатывают пакеты при передаче от одной автономной системы (Autonomous System — AS) на другую.


Каждое устройство в автономной системе имеет уникальный IP адрес. Протокол IP добавляет свой собственный за­головок и контрольную сумму для того, чтобы данные были направлены правиль­но. Этот процесс поддерживается наличием направляющих корректирующих сооб­щений, которые хранят таблицы адресов на каждом маршрутизаторе. В зависимос­ти от набора подсетей, включенных в домен управления, используется несколько типов корректирующих сообщений. Таблицы маршрутизации регистрируют раз­личные узлы в подсети, а также маршруты между узлами. Если пакет данных слишком велик для принятия узлом назначения, он будет сегментирован на мень­шие пакеты с помощью высокоуровневого протокола TCP.

Реализация этих стандартов техническими требованиями Bluetooth позволяет организовать связь с другими устройствами, подключенными к сети Интернет. Ус­тройство Bluetooth, будь то сотовая гарнитура или точка доступа к LAN, использу­ется как «мост» в Интернет. Протоколы TCP, IP и РРР используются для всех мо­делей использования «мост в Интернет». Протоколы UDP, IP и РРР также могут выполнять роль транспортного механизма для протокола беспроводных приложе­ний (WAP).

2.3.3. ОВЕХ

IrOBEX (сокращенно — ОВЕХ) является протоколом сеансового уровня, разрабо­танным ассоциацией передачи данных в инфракрасном диапазоне (IrDA). Его це­лью является поддержка простого, поэтапного обмена объектами. Протокол ОВЕХ, обеспечивающий функциональность, сходную с протоколом передачи гипертексто­вых файлов (HyperText Transfer Protocol — HTTP), использует модель клиента-сервера, не зависит ни от транспортного механизма, ни от транспортного API-ин­терфейса. Наряду с самим протоколом — «грамматикой» для ОВЕХ-переговоров между устройствами — ОВЕХ дает также модель для представления объектов и операций. Кроме того, ОВЕХ определяет оглавление папок, которое используется для просмотра содержимого папок, находящихся на удаленных устройствах.

К устройствам, использующим протокол ОВЕХ, относятся мобильные телефо­ны, PDA, портативные сканеры и т.д.


На рис. 2. 48 изображен портативный сканер Capshare 910 компании Hewlett-Packard, который может передавать документы на мобильные телефоны через ОВЕХ, и отправлять их на другие устройства, такие как факсы или устройства для чтения электронной почты.



Рис. 2.48. Портативный сканер Capshare 910 компании Hewlett-Packard

2.3.4. WAP

Протокол беспроводных приложений (WAP) является стандартом для беспровод­ного доступа к информационным и сервисным ресурсам Интернет с цифровых уст­ройств, таких как сотовые телефоны, PDA и т.д. К наиболее распространенным ин­формационным службам, доступных с помощью WAP, относятся новости, курс ак­ции, прогноз погоды, расписание полетов и корпоративные извещения. Специаль­ные Web-сайты, называемые WAP порталами, специально форматированы для пре-

доставления такого рода информации и услуг. Обычно потребителями информации WAP порталов являются пользователи сотовых телефонов, PDA и ноутбуков.

На рис. 2.49 изображен мобильный телефон Sony-Ericsson T68i, поддерживаю­щий протоколы WAP, Bluetooth.



Рис. 2.49. Мобильный телефон Sony-Ericsson T68i

Обычно, эти устройства имеют маленькие экраны, поэтому информация должна быть представлена в формате «no-frills» (без излишеств). Кроме того, пропускная способность ограничивает современные услуги сотовой связи, поэтому информа­ция должна быть оптимизирована для портативных устройств. Для получения ин­формации в такой форме Web-сайты оснащены упрощенной версией языка HTML, которая называется WML (Wireless Markup Language — язык разметки для беспро­водных систем). Язык WML предназначен для создания Интернет страниц с син­таксисом, соответствующим спецификации XML3.

Достоинство WAP заключается в том, что он охватывает многочисленные стан­дарты воздушных линий связи (airlink) и, в соответствие с традициями Интернет, позволяет издателям содержимого и разработчикам приложений не беспокоиться о специальном механизме доставки. Архитектура WAP определена на основе сете­вых протоколов, форматах содержимого и общих служб.


Этот подход приводит к гибкой архитектуре «клиент-сервер», которая может быть реализована различны­ми способами, а также обеспечивает взаимодействие и мобильность в сетевых ин­терфейсах. На рис. 2.50 изображен стек протоколов WAP.

WAP решает проблему использования Интернет-стандартов, таких как HTML, HTTP, TLS и TCP в мобильных сетях. Эти протоколы неэффективны, требуют пе­редачи большого количества преимущественно текстовых данных. Web-содержи­мое, написанный с помощью HTML как правило не может быть эффективно отоб­ражено на малогабаритных экранах миниатюрных мобильных телефонов и пэйд-Жеров.

3 XML - Extensible Markup Language — расширяемая спецификация языка, предназначенного Для создания Интернет страниц



Рис. 2.50. Стек протоколов WAP

Более того, HTTP и TCP не оптимизированы для неустойчивого покрытия, дли­тельных задержек и ограниченной пропускной способности, свойственных беспро­водным сетям. HTTP переводит свои заголовки и команды в неэффективный текс­товый формат, вместо сжатого двоичного формата. Беспроводные службы, исполь­зующие эти протоколы, зачастую медленны, дорогостоящи и сложны в использова­нии. Использование стандарта защиты TLS также проблематично, так как клиент и сервер обмениваются большим количеством сообщений.

WAP оптимизирован для решения всех этих проблем. Он использует двоичную передачу для большего сжатия данных и оптимизирован для длительных задержек и невысокой пропускной способности. WAP-сеансы справляются с неустойчивым покрытием и могут работать по самым различным беспроводным транспортам, ис­пользуя протокол IP где возможно, а другие оптимизированные протоколы, где ис­пользование IP невозможно. Язык WML, используемый при создании WAP-содер-жимого, позволяет оптимально использовать малогабаритные экраны и допускает простое управление одной рукой, без полной клавиатуры; он имеет возможность расширения от двухстрочного текстового дисплея до цветных графических диспле­ев, которыми обладают смарт-телефоны и коммуникаторы.



Существуют две причины, по которым WAP подходит для среды Bluetooth: до­ставка информации и скрытое вычисление (hidden computing). При передаче ин­формации, с использованием беспроводной технологии Bluetooth, WAP клиент об­наруживает наличие WAP сервера, используя протокол обнаружения услуг (SDP). При обнаружении услуг определяется адрес WAP сервера. Когда клиент получает адрес, он устанавливает соединение с сервером и может получать доступ к инфор­мации или услугам, предоставленных этим сервером на основе операций push/pull. Кодирование и аутентификация обеспечиваются протоколом защиты уровня бес­проводной передачи (Wireless Transport Layer Security — WTLS), который служит

д,1Я защиты конфиденциальности приложений электронной коммерции и скрытых вычислений.

Скрытое вычисление — это способность получать доступ и управлять функцио­нальными возможностями компьютера с равноправных мобильных устройств. Скрытые вычисления могут использоваться в таких приложениях как киоски в аэ­ропортах, торговых центрах и других общественных местах, где пользователи пор­тативных устройств могут покупать товары, заказывать билеты и т.д.

2.3.5. WAE

WAP приложения построены в среде беспроводных приложений (Wireless Application Environment — WAE), которая строго следует модели доставки Web-содержимого, но с добавлением функций шлюза. На рис. 2.51 сопоставляются тра­диционная Web-модель и WAE-модель. Все содержимое определено в форматах, подобных стандартным Интернет-форматам, и транспортируется с использовани­ем стандартных протоколов, принятых во «всемирной паутине», наряду с исполь­зованием оптимизированных HTTP-подобных протоколов в беспроводной среде (т.е. WAP). Архитектура разработана с учетом того, что мобильные терминалы имеют ограниченный объем памяти и возможности процессора. Поддержка сетей с низкой пропускной способностью и большими задержками также включена в архи­тектуру. Там где существующие стандарты не подходят вследствие уникальных особенностей малогабаритных беспроводных устройств, WAE модифицирует стан­дарты, не теряя преимуществ Интернет технологии.


Основные элементы модели WAE:

•  Агент пользователя - Эти программные компоненты на стороне клиента
обеспечивают конечному пользователю специальные функциональные возможнос­
ти. Примером агента пользователя является браузер (программа ускоренного про­
смотра), который выводит на экран содержимое, загружаемое из сети Интернет. В
этом случае, агент пользователя интерпретирует содержимое сети, полученное по
унифицированному  указателю  информационного  ресурса  (Uniform  Resource
Locator - URL). WAE включает агентов пользователя для двух основных типов
стандартного содержимого: кодированный язык разметки для беспроводных сис­
тем (WML) и компилируемый WML-скрипт (Wireless Markup Language Script -

WMLScript).

•  Генераторы содержимого - Приложения или услуги на сервере, которые мо­
гут принять форму CGI-скриптов (Common Gateway Interface - общий шлюзовой
интерфейс), которые создают стандартные форматы содержимого в ответ на запрос-
агентов пользователя на мобильном терминале. WAE не определяет какого-либо
определенного генератора содержимого, так как ожидается, что в будущем их коли­
чество сильно увеличится.

•  Стандартное кодирование содержимого — Это кодирование содержимого поз­
воляет агенту пользователя WAE (например, браузеру) легко управлять Web-co-
Держимым. Стандартное кодирование содержимого включает сжатое кодирование



Рис. 2.51. Стандартная модель доставки Web-содержимого (сверху) и модель WAE (снизу)

для WML, кодирование байт-кода (машинно-независимый код, генерируемый Java-компилятором) для WMLScript, стандартные форматы изображений, а также заимствованные форматы деловых и календарных данных (vCard и vCalendar).

• Приложения беспроводной телефонии (Wireless Telephony Applications -WTA) — Этот набор дополнений (предназначенных для телефонии) обеспечивает механизмы управления вызовом и функциональными возможностями, позволяя пользователям получать доступ и взаимодействовать с мобильными телефонами для приложений «телефонная книга» и «календарь».



WMLScript является упрощенным процедурным языком подготовки сценариев, основанным на JavaScript. WMLScript улучшает стандартные возможности про­смотра и презентации WML с поведенческими характеристиками. Например, при­кладной программист может использовать WMLScript для проверки достовернос­ти данных, введенных пользователем, до того, как они отправляются на сетевой

сервер, предоставлять пользователям доступ к возможностям устройств и перифе­рийному оборудованию, и взаимодействовать с пользователем без двукратного об­ращения к сетевому серверу.

Кроме WML и WMLScript, поддерживаются другие форматы содержимого для WAP- Это vCard, vCalendar, vMessage и vNote. Эти и другие компоненты являются частью среды беспроводных приложений.

2.3.6. Форматы содержимого

VCard и vCalendar являются открытыми спецификациями, разработанными орга­низацией Versit Consortium, которые в настоящее время контролируются консор­циумом почты Интернет (Internet Mail Consortium — IMC), а его дальнейшая раз­работка производится проблемной группой проектирования Интернет. Эти специ­фикации определяют формат электронных визитных карточек и содержимого пер­сонального календаря и расписания, соответственно. vCard и vCalendar не опреде­ляют никакого транспортного механизма. Они определяют только формат, в кото­ром передаются данные между устройствами.

vCalendar

Спецификация vCalendar определяет транспортно- и платформо- независимый формат для обмена календарной информацией и информацией о расписании. Фор­мат vCalendar (рис. 2.52) включает информацию о событиях и сообщениях, обычно используемых приложениями, такими как личная информационная система (Personal Information Manager — PIM) и программы группового планирования.

Формат vCalendar обеспечивает совместимый и простой способ обмена инфор­мацией. Базовый набор свойств vCalendar включает такие расширенные свойства как присоединение элементов, звуковые и e-mail напоминания, классификация со­бытий.


К элементам, которые могут быть присоединены к событию, относится эле­ктронная визитная карточка отправителя, называемая vCard. Кроме того, техниче­ские требования vCalendar обеспечивают взаимодействие между различными при­ложениями календаря и расписания для планирования встреч через Интернет или корпоративные сети. С принятием специальной рабочей группой Bluetooth этого протокола, vCalendar может выполнять свои функции внутри пикосети.

vCard

vCard является открытой спецификацией, разработанной организацией Versit Consortium, одновременно с vCalendar. Ответственность за разработку и поддерж-КУ vCard сейчас возложена на консорциум почты Интернет (IMC). vCard исполь­зуется в таких приложениях как Интернет почта, голосовая почта, Web-браузеры, Телефония, центры обработки вызовов, видеоконференции, PIM, PDA, пэйджеры, °фисное оборудование и смарт-карты. Информация vCard не ограничивается про­стым текстом, и может включать такие элементы как картинки, логотипы компа­ний и ссылки на Web-страницы.



Рис. 2.52. Формат vCalendar

vCard содержит в себе важные справочные данные, такие как имя, адреса (рабочий, домашний, электронный), телефонные номера (домашний, рабочий, мобильный), факс, пэйджер, ISDN, голос, данные, видео, ссылки на Web-страницы (рис. 2.53).



Рис. 2.53. Формат vCard

Все vCard могут также содержать графику и мультимедийные данные, включая фотографии, логотипы компании и аудио-клипы. Информация о географических и временных зонах, представленная в vCard, позволяет определить время, когда можно звонить абоненту. vCard также поддерживает большое количество языков.

Спецификация vCard является транспортно- и ОС- независимыми, таким обра­зом, пользователь может установить программное обеспечение для vCard на любом компьютере. Разные программы хранят vCard по-разному. Некоторые позволяют «перетаскивать» пиктограмму vCard в программы, другие требуют, чтобы vCard

была сохранена на диске, а потом импортирована в нужную программу. Формат vCard позволяет обмениваться визитными карточками, передавая информацию по линиям связи Bluetooth.


Все участники деловой встречи смогут автоматически по­лучить необходимую информацию.

vMessage и vNote

Два других формата содержимого, которые передаются протоколом ОВЕХ, — это форматы vMessage («сообщение») и vNote («заметка»). Они также являются от­крытыми стандартами и используются для обмена сообщениями и замечаниями. Они определены в спецификации инфракрасной технологии для связи с подвиж­ными объектами (IrMC). Там же определен формат журнальных файлов, который необходим для синхронизации данных между отдельными устройствами.

2.3.7. Резюме

Протоколы Bluetooth способствуют быстрому развитию различных приложений. Нижние уровни стека протоколов разработаны с целью обеспечения гибкой осно­вы для дальнейшего развития протоколов. Другие протоколы, такие как RFCOMM, заимствованы и незначительно модифицированы для Bluetooth. Про­токолы высших уровней, такие как WAP, используются без изменений. Таким об­разом, существующие приложения могут использоваться для работы с беспровод­ной технологией Bluetooth, не препятствуя взаимодействию.

Целью технических требований Bluetooth является развитие взаимодействую­щих приложений, нацеленных на различные модели использования. Использова­ние беспроводной технологии Bluetooth с возможностями современных компьюте­ров и коммуникационных устройств создает поистине неограниченные возможнос­ти для новых беспроводных приложений.

2.4. Профили

Специальная рабочая группа Bluetooth определила различные модели использова­ния, каждая из которых сопровождается профилем. Профили определяют протоко­лы и функции, которые поддерживают определенные модели использования. Если устройства от различных производителей соответствуют одному профилю, опреде­ленному в технических требованиях Bluetooth, они смогут взаимодействовать.

Профили определяют специальные сообщения и процедуры, используемые для выполнения определенной функции. Функции могут быть обязательными, допол­нительными или условными.


Одинаковые функции одинаково работают в любом устройстве, вне зависимости от производителя.

Четыре общих профиля являются базовыми и применяются для различных мо­делей использования. Это профиль общего доступа, профиль последовательного порта, профиль приложения обнаружения услуг и профиль общего обмена объек­тами. Остальные профили применяются непосредственно для определенных моде­лей использования [17, 18].

2.4.1. Профиль общего доступа

Профиль общего доступа (Generic Access Profile — GAP) определяет общие про­цедуры для обнаружения устройств Bluetooth, а также процедуры управления свя­зью между устройствами. Таким образом, главной целью этого профиля является описание использования нижних уровней стека протоколов Bluetooth — LC и LMP. В этом профиле также определены процедуры, связанные с секретностью, в которых начинают действовать высшие уровни — L2CAP, RFCOMM и ОВЕХ.

Профиль общего доступа описывает работу устройств, находящихся в режиме ожидания (Standby) и соединения (Connection). Это, в свою очередь, гарантирует, что между устройствами Bluetooth всегда могут быть установлены линии и каналы связи. Если устройства работают одновременно в соответствии с несколькими про­филями, GAP описывает механизмы управления всеми ими.

Профиль общего доступа определяет общие процедуры для обнаружения имен, особенностей и основных возможностей устройств Bluetooth, которые поддаются обнаружению. Устройство, поддающееся обнаружению, готово установить соеди­нение и принять запросы на обслуживание от других устройств. Даже если два уст­ройства Bluetooth не имеют общего приложения, они должны быть способны свя­заться друг с другом для определения своих возможностей. Если два устройства от разных производителей имеют общие приложения, установление соединения не будет затруднено только потому, что производители решили по-разному назвать основные возможности Bluetooth па уровне пользовательского интерфейса, или потому что эти изделия выполняют основные процедуры в разной последователь­ности.



Устройства Bluetooth, которые не соответствуют какому-либо другому профи­лю, должны по крайней мере соответствовать GAP. Это гарантирует их взаимодей­ствие и совместимость со всеми устройствами Bluetooth, независимо от того, какие типы приложений они поддерживают. Устройства, которые соответствуют другому профилю Bluetooth, могут использовать адаптации общих процедур так, как это определено этим профилем. Однако они должны быть совместимы с GAP на уров­не общих процедур. На рис. 2.54 изображена связь профиля общего доступа с дру­гими профилями Bluetooth.

2.4.2. Профиль последовательного порта

При использовании беспроводной технологии Bluetooth с целью замены кабеля, для получения канала, ориентированного на соединение, используется профиль последовательного порта (Serial Port Profile — SPP). Этот профиль основан на про­филе общего доступа (GAP) и определяет то, как устройства Bluetooth могут быть настроены для эмулирования последовательного кабельного соединения с исполь­зованием RFCOMM, транспортного протокола, который эмулирует последова­тельный порт RS-232 между двумя равноправными устройствами (рис. 2.55). RFCOMM используется для передачи пользовательских данных, модемных сигна­лов управления и команд задания конфигурации. Сеанс RFCOMM происходит в



Рис. 2.54. Связь профиля общего доступа с другими профилями Bluetooth

канале L2CAP. Подразумевается, что соединение происходит по последовательно­му кабелю, который эмулируется с помощью этого профиля.

Любое устройство может использовать для связи с другим устройством вирту­альный последовательный порт с передачей управляющих сигналов интерфейс с RS-232 вместо физического последовательного кабеля.




Рис. 2.55. Модель эмуляции последовательного кабельного соединения


При простой конфигурации последовательного порта, в которой два компьютера соединены эмулированным последовательным кабелем (рис. 2.56), одно устройст-



Инициатор

Рис. 2.56. Два компьютера, один из которых выполняет роль инициатора, а другой роль получателя при установлении последовательного кабельного соединения



во берет инициативу создания соединения с другим устройством. Такое устройство называется инициатором, а другое получателем. Когда инициатор начинает уста­новление связи, выполняются процедуры обнаружения услуг для установления эмулированного последовательного кабельного соединения.

Согласно этому профилю, поддерживаются скорости передачи данных до 128 кбит/сек. Хотя технические требования Bluetooth описывают соединение двух устройств с помощью эмулированного последовательного порта в конфигурации point-to-point, ничто не препятствует многократному одновременному использова­нию SPP на одном устройстве для создания нескольких соединений. В таких слу­чаях устройства могут выступать даже в двух различных функциях (инициатора и получателя) одновременно. В этом профиле не определяется фиксированных ро­лей мастер/подчиненное устройство, так как предполагается, что устройства рав­ноправны.

Поддержка функций секретности авторизации, аутентификации и кодирования необязательна. Однако устройство должно поддерживать соответствующие проце­дуры секретности, если этого требует равноправное устройство. Соединение в про­филе последовательного порта используется не явным образом, поэтому поддержа­ние связи не обязательно.

2.4.3. Профиль приложения обнаружения услуг

Профиль приложения обнаружения услуг (Service Discovery Application Profile SDAP) описывает процедуры и функции, используемые для обнаружения услуг, зарегистрированных на других устройствах Bluetooth, а также для получения ин­формации об этих услугах. Стандартные процедуры помогают пользователям обна­ружить и идентифицировать услуги, которые могут быть предоставлены устройст­вами Bluetooth.

В этом профиле используются только каналы, ориентированные на соединение. Кроме того, не используется широковещание L2CAP. До того как какие-либо два устройства Bluetooth смогут обмениваться информацией друг с другом, они долж­ны быть включены и инициализированы. Инициализация может требовать предо-




ставления персонального идентификационного номера (PIN) для создания ключа связи, необходимого для авторизации устройства и кодирования данных. После ус­тановления линии связи может потребоваться обнаружение BD_ADDR другого модуля Bluetooth посредством процедур запроса (inquiry) и вызова (paging).




Рис. 2.57. Стек протоколов Bluetooth для профиля приложения обнаружения услуг


Протокол обнаружения услуг, включенный в стек протоколов, используется для обнаружения услуг, которые могут предоставить устройства Bluetooth, на­ходящиеся в зоне действия, а также услуг, доступных через эти устройства. По-с ме создания линии связи, услуги могут быть обнаружены, и одна или несколько из них могут быть выбраны через интерфейс пользователя. Хотя протокол обна­ружения услуг не непосредственно включен в организацию доступа к опреде­ленной услуге, он облегчает доступ путем привлечения локального стека Bluetooth для доступа к требуемой услуге. В отличие от других профилей, где обмен данными по обнаружению услуг происходит из-за необходимости переме­щать услугу, этот профиль требует, чтобы обнаружение услуг было затребовано пользователем.

 





2.4.4. Профиль общего обмена объектами

Профиль общего обмена объектами (Generic Object Exchange Profile — GOEP) оп­ределяет модели использования обмена объектами, включая профиль передачи файлов, профиль помещения объекта в стек и профиль синхронизации. Самые рас­пространенные устройства, которые используют эти модели, это ноутбуки, PDA, с март-телефоны и мобильные телефоны, использующие беспроводную технологию

Bluetooth.

Профиль GOEP обеспечивает полное взаимодействие для прикладных профилей, использующих протокол ОВЕХ и определяет требования к взаимодействию нижних уровней стека протоколов (т.е. Baseband и LMP) для прикладных профилей.

Профиль GOEP определяет использование клиент-серверного протокола ОВЕХ, заимствованного у IrDA, который позволяет приложениям обмениваться данными непосредственно, без использования протокола IP.



Протокол ОВЕХ предоставляет услуги обмена объектами, подобно протоколу передачи гипертекстовых файлов (HTTP), который используется в сети Интернет. Однако ОВЕХ работает для многих устройств, которые не могут предоставить не­обходимые ресурсы, требуемые HTTP-сервером. Главное преимущество ОВЕХ за­ключается в поддержке приложений «Push» запись в стек, и «Pull» записи из стека, что позволяет установить своевременную и эффективную связь между портатив­ными устройствами в динамической среде.

ОВЕХ не ограничен быстрыми сценариями «соединение-передача-разъедине­ние». Возможны длительные сеансы связи, при которых соединение поддерживает­ся даже когда в этом нет необходимости. Это значит, что ОВЕХ может использо­ваться для выполнения сложных задач, таких как передача баз данных и синхрони-




Рис. 2.58. Обычный сценарий обнаружения услуг, в котором компьютер посылает запросы услуг различным удаленным устройствам. Компьютер получит назад ответы на запросы услуг от SDP сервера одного или нескольких устройств

Протокол SDP поддерживает запросы следующих услуг:

•     Поиск по классу услуги

•     Поиск атрибутов услуг

•     Просмотр услуг

Первые два типа запросов используются при поиске определенных услуг и предоставлении пользователю ответов на следующие вопросы: «Доступна ли ус­луга X?» или «доступна ли услуга X с характеристиками 1 и 2?» Просмотр услуг используется для поиска общих услуг и предоставляет пользователю ответы на следующие вопросы: «Какие услуги доступны?» или «Какие услуги типа X до­ступны?» При совершении какого либо из этих запросов услуг необходимо, что­бы устройства сначала были обнаружены, чтобы была установлена линия связи, и только потом запрашиваются услуги, которые поддерживаются этими устрой­ствами.

Рис. 2.59. Протоколы и объекты, используемые в профиле общего обмена объектами

зация. Он спроектирован для обеспечения межплатформенного взаимодействия.


Протокол ОВЕХ компактный, гибкий, открытый (наращиваемый), минимизирует нехватку ресурсов небольших устройств.

Профили для моделей использования

Далее описаны профили, имеющие модели использования. Специальная рабочая группа Bluetooth SIG определила различные модели использования, каждая из ко­торых поддерживается определенным профилем, который определяет протоколы и функции, необходимые для реализации каждой модели использования.

2.4.5. Профиль внутренней связи

Профиль внутренней связи (InterCom Profile — ICP) поддерживает модели ис­пользования, которые требуют прямой линии связи для передачи речи между устройствами Bluetooth, например, сотовыми телефонами. Даже при прямом ;оединении телефонов (phone-to-phone) с использованием только беспровод-*ой технологи Bluetooth, линия связи должна быть установлена с использова- сигнализации, основанной на телефонии. Используемый голосовой кодек  быть как импульсно-кодовой модуляцией (РСМ), так и дельта-модуля-щей с переменной крутизной (CVSD). Согласование качества услуг (QoS) нео­бязательно.



'ис. 2.60. Профиль внутренней связи зависит от профиля общего доступа

На рис. 2.60 показана зависимость профиля внутренней связи от профиля обще-о доступа. В модели профиля внутренней связи, интерфейсы, помеченные на не. 2.61 буквами А, В и С, используются для следующих целей:



Рис. 2.61. Блок-схема модели профиля внутренней связи

Элемент управления вызовом (СС) использует интерфейс А для управления синхронизацией речи и для соединения и разъединения речевых каналов. Интер­фейс В доставляет сообщения TCS на L2CAP канал, ориентированный на соедине­ние (point-to-point). Интерфейс С используется элементом СС непосредственно для управления администратором связи с целью установления и разъединения SCO линий связи. Он также непосредственно управляет элементами LC/Baseband для введения режимов запроса, вызова, ожидания запроса и ожидания вызова.

На рис. 2.62 изображена типичная конфигурация устройств, которые использу­ют профиль внутренней связи.


Так как модель использования внутренней связи полностью симметрична, в ней нет определенных ролей для каждого устройства. Устройства, поддерживающие профиль внутренней связи, как правило, относятся к терминалам (Terminal TL).



Сотовый телефон                                           Сотовый телефон

Рис. 2.62. Конфигурация системы двух устройств, использующих профиль внутренней связи

Когда терминал осуществляет вызов другого терминала по внутренней связи (intercom call) имеют место несколько взаимодействий. Если инициатор вызова по внутренней связи не имеет Bluetooth-адреса получателя, он должен получить его, используя процедуру обнаружения устройства, которая описана в профиле GAP. Профиль внутренней связи не подразумевает определенного режима защиты, по­этому для создания защищенного соединения могут быть выполнены процедуры аутентификации и кодирования, определенные в профиле общего доступа.

Линия и канал связи устанавливаются инициатором также согласно профилю общего доступа. Когда вызов по внутренней связи установлен, может осуществ­ляться двусторонняя связь между пользователями терминалов, например для пере­дачи речи.

2.4.6. Профиль беспроводной телефонии

Профиль беспроводной телефонии (Cordless Telephony Profile — СТР) определяет процедуры и функции, связанные с установлением вызова через базовую станцию и созданием прямых внутренних вызовов между двумя терминалами. Он также мо­жет использоваться для доступа к дополнительным службам, предоставленным внешней коммутируемой телефонной сетью общего пользования. Этот режим ра­боты позволяет сотовым телефонам использовать беспроводную технологию Bluetooth как однонаправленный канал передачи данных ближнего действия для доступа к службам PSTN через базовую станцию беспроводного телефона, который относится к устройствам, которые могут работать как «шлюз» к PSTN.

Для выполнения этих функций профиль беспроводной телефонии использует протокол Baseband, протокол управления связью, L2CAP, протокол обнаружения услуг и протокол управления телефонией.


Как видно из рис. 2.63, профиль беспро­ водной телефонии зависит от профиля общего доступа.

В профиле беспроводной телефонии, интерфейсы, обозначенные на рис. 2.61 буквами A-G, используются для следующих целей:

Как и в профиле внутренней связи, элемент управления вызовом (СС) исполь­зует интерфейс А для управления синхронизацией речи, для соединения и разъе­динения внутренних речевых каналов. Интерфейс В используется шлюзом для от­правления, а терминалом — для приема широковещательных сообщений TCS. Та-



Рис. 2.63. Зависимость профиля беспроводной телефонии от профиля общего доступа

ким образом, интерфейс В используется для доставки всех сообщений TCS, кото­рые посылаются по SCO L2CAP каналу point-to-point. Интерфейс D используется элементом СС для непосредственного управления администратором связи (LM) с



Рис. 2.64. Типичная конфигурация системы шлюза и терминальных устройств по профилю беспроводной телефонии

 




целью установления и разъединения SCO линий связи. Интерфейс Е используется процедурами группового управления для управления функциями LM в процессе инициализации и для основных целей обработки. В профиле беспроводной теле­фонии интерфейс F не используется. Интерфейс G используется процедурами группового управления для непосредственного управления LC/Baseband с целью введения режимов запроса, вызова, ожидания запроса и ожидания вызова.

2.4.7. Профиль гарнитуры

Профиль гарнитуры (Headset Profile HP) определяет протоколы и процедуры для модели использования, называемой «головной телефон», или «гарнитура». Эта мо­дель использования может быть реализована такими устройствами, как сотовые те­лефоны и персональные компьютеры (рис. 2.67). Гарнитура может работать как ау­дио интерфейс ввода/вывода устройства, который обеспечивает свободу передви­жения пользователя при поддержании конфиденциальности вызова. Гарнитура мо­жет посылать АТ-команды и получать ответ. Это позволяет владельцу гарнитуры отвечать на входящие вызовы и завершать их без физического манипулирования телефонной трубкой.






Рис. 2.65. Профиль гарнитуры зависит и от профиля последовательного порта и от профиля общего доступа


На рис. 2. 65 показана зависимость профиля гарнитуры от профиля последова­тельного порта и профиля общего доступа. На рис. 2.66 показаны протоколы и объ­екты, которые используются в профиле гарнитуры. Baseband соответствует физи­ческому уровню модели взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection OSI), a LMP и L2CAP соответствуют канальному уровню. Прото­кол RFCOMM является адаптацией глобальной системы мобильной связи (Global

Аудио шлюз                                                                     Гарнитура

Рис. 2.66. Протоколы и объекты, используемые в профиле гарнитуры

System for Mobile communications GSM) TS 07.10 в технических требованиях Bluetooth для эмуляции последовательного порта, a SDP — это протокол обнару­жения услуг Bluetooth. Для всех этих протоколов/объектов, профиль последова­тельного порта является основным стандартом; при этом выполняются все требо­вания, определенные профилем последовательного порта, кроме тех, где профиль гарнитуры явно определяет отклонения.




Рис. 2.67. Модель использования профиля гарнитуры


Объект «управление гарнитурой» (рис. 2.66) отвечает за передачу сигналов уп­равления гарнитурой, и основан на АТ-командах. В этом профиле предполагается, что объект «управление гарнитурой» имеет доступ к некоторым процедурам ниж-

них уровней, таким как установление SCO линии связи. Уровень эмуляции аудио порта является объектом, который эмулирует аудио порт на сотовом телефоне и персональном компьютере, а аудио драйвер является программным драйвером в гарнитуре.

Устройства, определенные профилем гарнитуры могут выполнять две функции: аудио шлюз и гарнитура. Аудио шлюз (Audio Gateway AG) является аудио шлюзом для ввода и вывода. Типичными устройствами, работающими как аудио шлюзы, являются сотовые телефоны и персональные компьютеры. Гарнитура работает как механизм удаленного ввода/вывода аудио-шлюза.


Профиль гарнитуры требует, чтобы оба устройства поддерживали SCO линии связи.

2.4.8. Профиль коммутируемого выхода в сеть

Профиль коммутируемого выхода в сеть (Dial-Up Networking Profile DUNP) опре­деляет протоколы и процедуры, используемые устройствами, такие как модемы и сотовые телефоны, для реализации моделей использования «мост в Интернет» (рис. 2.68). Среди возможных сценариев для этой модели — использование сотово­го телефона в качестве беспроводного модема для соединения компьютера с серве­ром коммутируемого доступа в Интернет, или использование сотового телефона или модема компьютером для приема данных.



Рис. 2.69. Профиль коммутируемого выхода в сеть зависит от профиля последовательного порта и профиля общего доступа



Интернет

Рис. 2.68. Модель использования профиля коммутируемого выхода в сеть, которая называется «мост в Интернет»

На рис. 2.69 изображена зависимость профиля коммутируемого выхода в сеть от профиля последовательного порта и профиля общего доступа. На рис. 2.70 изобра­жены протоколы и объекты, использующиеся в профиле коммутируемого выхода в сеть. Baseband соответствует физическому уровню модели OSI, LMP и L2CAP со­ответствуют канальному уровню. Протокол RFCOMM является адаптацией гло­бальной системы мобильной связи (GSM) TS 07.10 в технических требованиях Bluetooth, a SDP — это протокол обнаружения услуг Bluetooth. Коммутация и уп-

равление являются командами и процедурами, которые используются для автома­тической коммутации и управления по асинхронной последовательной линии свя­зи, предоставленной нижними уровнями.



Рис.2.70. Протоколы и объекты, используемые в профиле коммутируемого выхода в сеть

Уровень эмуляции модема — это объект, эмулирующий модем, а драйвер моде­ма — это программный драйвер в информационном терминале. Для всех этих про­токолов/объектов, профиль последовательного порта является основным стандар­том; при этом выполняются все требования, определенные в профиле последова­тельного порта, кроме тех, где профиль коммутируемого выхода в сеть явно опре­деляет отклонения.


Этот профиль подразумевает, что прикладной уровень имеет доступ к некоторым процедурам нижних уровней, таким как установление SCO линии связи.

В профиле коммутируемого выхода в сеть для устройств определены две функ­ции: шлюз и информационный терминал. Шлюзом (Gateway — GW) является уст­ройство, которое обеспечивает доступ к сети общего пользования. Типичными уст­ройствами, которые могут работать как шлюз, являются сотовые телефоны и моде­мы. Информационный терминал (Data Terminal — DT) — это устройство, которое использует dial-up-услуги (услуги коммутации) шлюза. Типичными устройствами, которые работают как информационные терминалы, являются настольные ПК, но­утбуки и PDA.

2.4.9. Профиль факса




Рис. 2.71. Профиль факса зависит от профиля последовательного порта и профиля общего Доступа


Профиль факса определяет протоколы и процедуры, необходимые для реализации модели использования, которая называется «точки доступа к данным, глобальные сети (Wide Area Network WAN)». Сотовый телефон или модем, использующий беспроводную технологию Bluetooth, может использоваться компьютером в каче-



Рис. 2.72. Протоколы и объекты, использующиеся в профиле факса

стве беспроводного факс-модема для отправления и приема факсимильных сооб­щений. Как показано на рис. 2.71, профиль факса зависит от профиля последова­тельного порта и профиля общего доступа.

На рис. 2.72 показаны протоколы и объекты, которые используются в профиле факса. Baseband соответствует физическому уровню модели OSI, a LMP и L2CAP соответствуют канальному уровню. RFCOMM является адаптацией глобальной системы мобильной связи (GSM) TS 07.10 в технических требованиях Bluetooth, a SDP — это протокол обнаружения услуг Bluetooth. Для всех этих протоколов/объ­ектов, профиль последовательного порта является основным стандартом; при этом выполняются все требования, определенные в профиле последовательного порта, кроме тех, где профиль факса явно определяет отклонения.

Уровни коммутации и управления определяют команды и процедуры для авто­матической коммутации и управления асинхронной последовательной линией свя­зи, предоставленной нижними уровнями.


Уровень эмуляции модема является объ­ектом, ответственным за эмуляцию модема, а драйвер модема является програм­мным драйвером в информационном терминале. Этот профиль подразумевает, что прикладной уровень имеет доступ к некоторым процедурам нижних уровней, та­ким как установление SCO линии связи.

Две функции, определенные для устройств в профиле факса, такие же как и в профиле коммутируемого выхода в сеть. Шлюзом является устройство, которое предоставляет услуги факсимильной связи. Типичными устройствами, которые могут работать как шлюзы, являются сотовые телефоны и модемы. Информацион­ный терминал — это устройство, которое использует услуги факсимильной связи

 





шлюза. Типичными устройствами, которые работают как информационные терми­налы являются ноутбуки, PDA и настольные ПК.

2.4.10. Профиль доступа к локальной сети

Профиль доступа к локальной сети определяет процедуры, с помощью которых ус­тройства Bluetooth могут получать доступ к услугам LAN, используя протокол point-to-point «поверх» RFCOMM, а также использовать одинаковые РРР-меха-низмы для объединения в сеть двух устройств Bluetooth. В этой модели многочис­ленные информационные терминалы используют точку доступа к LAN (LAN Access Point — LAP) для беспроводного подключения к локальной сети. Подклю­чившись, информационные терминалы работают так, как если бы они были под­ключены к локальной сети через коммутируемый выход в сеть и могут получать доступ ко всем услугам, предоставленным локальной сетью.

Протокол point-to-point является стандартом проблемной группы проектирова­ния Интернета (IETF), который широко используется как средство доступа к сети. Он предоставляет протоколы аутентификации, кодирования и сжатия данных. Хо­тя протокол point-to-point поддерживает различные сетевые протоколы (например, IP, IPX и другие), профиль доступа к локальной сети не требует использования ка­кого-либо определенного протокола. Профиль доступа к локальной сети определя­ет, как протокол point-to-point используется для доступа к локальной сети для од­ного устройства Bluetooth, доступа к локальной сети для многочисленных уст­ройств Bluetooth и беспроводной связи компьютеров через эмуляцию последова­тельного кабеля.






Рис. 2.74. Профиль доступа к локальной сети зависит от профиля последовательного порта и профиля общего доступа



Рис. 2.75. Протоколы и объекты, используемые в профиле доступа к локальной сети

Как показано на рис. 2.74, профиль доступа к локальной сети зависит и от про­филя последовательного порта и от профиля общего доступа.

На рис. 2.75 изображены протоколы и объекты, использующиеся в профиле до­ступа к локальной сети. Baseband соответствует физическому уровню модели OSI, a LMP и L2CAP соответствуют канальному уровню. Протокол RFCOMM является адаптацией глобальной системы мобильной связи (GSM) TS 07.10 в технических

требованиях Bluetooth, a SDP — это протокол обнаружения услуг Bluetooth. В этом профиле определен объект управления (Management Entity — ME), который координирует процедуры в процессе инициализации, конфигурирования и управ­ления соединением. Организация сети по протоколу point-to-point позволяет отда­вать/забирать IP пакеты в/из РРР уровня и выдавать их в локальную сеть. Необ­ходимый для этого механизм не определен в профиле доступа к локальной сети, но такую функцию имеет сервер удаленного доступа (Remote Access Server — RAS).

В профиле доступа к локальной сети для устройств определены две функции: точка доступа к локальной сети и информационный терминал. Точка доступа к ло­кальной сети предоставляет доступ к таким сетям как Ethernet4, Token Ring5 и Fibre Channel6. Точка доступа к локальной сети предоставляет услуги РРР сервера. Со­единение point-to-point происходит «поверх» протокола RFCOMM, который ис­пользуется для транспортировки РРР пакетов и управления РРР потоком данных. -

Информационный терминал является устройством, которое использует услуги точки доступа к локальной сети. Типичными устройствами, которые могут рабо­тать как информационные терминалы, являются портативные компьютеры, ноут­буки, настольные персональные компьютеры и PDA. Информационный терминал является РРР клиентом. Он устанавливает РРР соединение с точкой доступа к ло-





Рис. 2.76. Модель использования профиля доступа к LAN

4 Ethernet — стандарт организации локальных сетей, описанный в спецификациях IEEE и дру­гих организаций; наиболее популярная реализация Ethernet — локальная сеть lOBaseT и 100BaseT.

3 Token Ring — (маркерное кольцо) спецификация локальной сети кольцевой топологии, в кото­рой кадр управления (supervisory frame) называемый также маркером (token) последовательно передается от станции к соседней; станция, которая хочет получить доступ к среде передачи, должна ждать получения кадра, и только после этого может начать передачу данных.

Fibre Channel — волоконнно-оптический канал (стандарт, интерфейс и архитектура рассредо­точенного хранения данных с использованием высокоскоростных оптических каналов).

кальной сети с целью получения доступа к LAN. Этот профиль предполагает, что и точка доступа к LAN и информационный терминал оснащены беспроводной техно­логией Bluetooth.

2.4.11- Профиль передачи файлов

Профиль передачи файлов поддерживает передачу информационных объектов (data objects) от одного устройства Bluetooth к другому. К этим устройствам обыч­но относятся персональные компьютеры, смарт-телефоны или PDA. Типы инфор­мационных объектов обычно включают *.exl (файлы Microsoft Excel), *.ppt (файлы PowerPoint), *.wav (аудио файлы), *.jpg, *.gif (файлы изображения) и *.doc (файлы Microsoft Word). Модель использования «передача файлов» также дает возмож­ность просматривать содержимое папок, которые находятся на удаленном устрой­стве. Возможно создание новых папок и удаление старых. Между устройствами могут передаваться целые папки и директории.

Как показано на рис. 2.77, профиль передачи файлов зависит и от профиля по­следовательного порта и профиля общего доступа, но он использует профиль об­щего обмена объектами как основной профиль для взаимодействия приложений.




Рис. 2.77. Профиль передачи файлов зависит от профиля последовательного порта и профиля общего доступа, но использует профиль общего обмена объектами как основной профиль





На рис. 2.78 изображены протоколы и объекты, используемые в профиле переда­ чи файлов. Baseband соответствует физическому уровню модели OSI, a LMP и L2CAP соответствуют канальному уровню. Протокол RFCOMM является адапта­цией глобальной системы мобильной связи (GSM) TS 07.10 в технических требо­ваниях Bluetooth, a SDP — это протокол обнаружения услуг Bluetooth. OBEX яв-

 





Рис. 2.79. Модель использования профиля передачи файлом




ляется Bluetooth-адаптацией протокола инфракрасного объектного обмена, стан­дартизованного Ассоциацией передачи данных в инфракрасном диапазоне (IrDA). В профиле передачи файлов для устройств определены две функции: клиент и сервер. Устройство-клиент инициирует отправку объектов на сервер и получение объектов от сервера (т.е. выполняет операции Push и Pull). Устройство-сервер яв­ляется удаленным устройством, которое представляет собой сервер объектного об­мена и дает возможность просмотра папок, используя ОВЕХ-формат записи папок. Сервер поддерживает папки и файлы, предназначенные только для чтения (read­only), что позволяет ограничивать удаление и создание папок и файлов.

Клиент                                                                                                                     Сервер

Рис. 2.78. Протоколы и объекты, используемые в профиле передачи файлов

Профиль поддерживает аутентификацию и кодирование на канальном уровне, а также аутентификацию ОВЕХ. Профиль передачи файлов не гарантирует того, что сервер или клиент введут режим «поддающийся обнаружению» или «готов к со­единению» автоматически, даже если они способны сделать это. Для начала пере­дачи файла на стороне клиента обычно требуется вмешательство конечного поль­зователя.

2.4.12. Профиль помещения объекта в стек

Профиль помещения объекта в стек (Object Push Profile OPP) определяет реализа­цию модели использования помещения объекта в стек между устройствами Bluetooth. Профиль использует GOEP для взаимодействия протоколов, необходи­мых для приложений.


К самым распространенным устройствам, которые использу­ют модель использования помещения объекта в стек, относятся ноутбуки, PDA и мобильные телефоны.



Рис. 2.80. Профиль помещения объекта в стек зависит от профиля последовательного порта и профиля общего доступа, но использует профиль общего обмена объектами как основной профиль

Профиль помещения объекта в стек позволяет устройству Bluetooth помещать объект в папку «Входящие» другого устройства Bluetooth. Объект может быть ви­зитной карточкой или текстовым сообщением. Устройство может также принять объект от другого устройства Bluetooth. Два устройства Bluetooth могут обмени­ваться объектами друг с другом.

Как показано на рис. 2.80, профиль помещения объекта в стек зависит и от про­филя последовательного порта и от профиля общего доступа, но использует про­филь общего обмена объектами как основной профиль для взаимодействия прото­колов, необходимых для приложений.

На рис. 2.81 изображены протоколы и объекты, используемые профилем поме­щения объекта в стек. Baseband соответствует физическому уровню модели OSI, а LMP и L2CAP соответствуют канальному уровню. Протокол RFCOMM является адаптацией глобальной системы мобильной связи (GSM) TS 07.10 в технических требованиях Bluetooth, a SDP — это протокол обнаружения услуг Bluetooth. OBEX является адаптацией протокола инфракрасного объектного обмена, стандартизо­ванного Ассоциацией передачи данных в инфракрасном диапазоне (IrDA).



Push-клиент                                                                                                            Push-сервер

Рис. 2.81. Протоколы и объекты, используемые в профиле помещения объекта в стек

В профиле помещения объекта в стек для устройств определены две функции: РшЬсервер и Риэпклиент. Pushcepeep является устройством, которое предоставля­ет сервер обмена объектами. РивИклиент является клиент-устройством, которое помещает объекты на PushcepBep и получает их от него.

В этом профиле требуется поддержка аутентификации и кодирования на ка­нальном уровне.


Аутентификация ОВЕХ не используется. Профиль помещения объекта в стек не гарантирует того, что сервер или клиент введут режим «поддаю­щийся обнаружению» или «готов к соединению» автоматически, даже если они способны сделать это. На стороне РизЬклиента для начала помещения объекта все­гда требуется вмешательство конечного пользователя.

2.4.13. Профиль синхронизации

Профиль синхронизации определяет протоколы и процедуры, используемые прило­жениями, которые выполняют модель использования «синхронизация». К самым распространенным устройствам, выполняющим эту модель использования, отно­сятся ноутбуки, PDA, мобильные телефоны. Эта модель обеспечивает синхрониза-



Рис. 2.82. Профиль синхронизации зависит и от профиля последовательного порта и от профи­ля общего доступа, но использует профиль общего обмена объектами как основной профиль



Рис. 2.83. Протоколы и объекты, используемые в профиле синхронизации

цию данных между устройствами. Обычно это телефонные и календарные данные, сообщения и другая информация, предназначенная для передачи и обработки уст­ройствами, которые используют общий протокол и формат. Эта модель также вклю­чает автоматическую синхронизацию данных между компьютером и мобильным те­лефоном или PDA, когда эти устройства попадают в зону действия компьютера.



Рис. 2.84. Модель использования профиля синхронизации

На рис. 2.82 показано, что профиль синхронизации зависит и от профиля после­довательного порта, и от профиля общего доступа, но использует профиль общего обмена объектами как основной профиль для взаимодействия протоколов, необхо­димых для приложений.

На рис. 2.83 представлены протоколы и объекты, используемые в профиле син­хронизации. Baseband соответствует физическому уровню модели OSI, a LMP и L2CAP соответствуют канальному уровню. Протокол RFCOMM является адапта­цией глобальной системы мобильной связи (GSM) TS 07.10 в технических требо­ваниях Bluetooth, a SDP — это протокол обнаружения услуг Bluetooth.


Протокол ОВЕХ является адаптацией протокола инфракрасного объектного обмена, стандар­тизованного Ассоциацией передачи данных в инфракрасном диапазоне (IrDA).

В профиле синхронизации для устройств определены две функции: IrMC-кли­ент и IrMC-сервер. Устройство IrMC-клиент содержит механизм синхронизации, а также помещения данных на IrMC сервер и получения их от него. Обычно, устрой­ство IrMC-клиент является настольным или портативным компьютером. Однако, в связи с тем, что устройство IrMC-клиент должно также обеспечивать прием ко­манд инициализации для начала синхронизации, оно также может временно рабо­тать как сервер. Устройство IrMC-сервер представляет собой сервер обмена объек­тами. Обычно, это устройство является мобильным телефоном или PDA. Если уст­ройство IrMC-сервер позволяет начинать процесс синхронизации, оно также вре­менно работает как клиент.

В профиле синхронизации и IrMC-клиент, и IrMC-сервер могут инициировать ус­тановление линии и канала связи, потому что они могут временно выполнять функ­ции либо клиента, либо сервера, и таким образом, создавать физическую линию свя­зи между собой. Профиль синхронизации не гарантирует того, что сервер или клиент введут режим «поддающийся обнаружению» или «готов к соединению» автоматиче­ски, даже если они способны сделать это. Это значит, что для начала синхронизации может понадобиться вмешательство конечных пользователей обоих устройств.

Раздел 3

ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ

3.1. Обзор технологии и архитектуры построения Bluetooth систем

Технология Bluetooth задумывалась как технология, замещающая кабельное со­единение всевозможных устройств передачи данных и голоса. По существу, она яв­ляется аналогией технологии беспроводных локальных сетей (WLAN). Ключевы­ми особенностями, учитываемыми при разработке технологии Bluetooth, являются [20]:

•     надежность;

•     невысокая сложность реализации;

•     низкое потребление;



•     низкая цена;

•     работа в условиях помеховой обстановки.

Широкое применение этой технологии связи и перечисленные выше особеннос­ти накладывают отпечаток при практической реализации устройств.

Спецификацией предусматривается, что для построения Bluetooth-системы не­обходимы:

•     антенна;

•     приемопередатчик;

•     baseband-контроллер (контроллер связи) и микроконтроллер (MCU) для ис­
полнения программного обеспечения LC;

•     управляющее устройство.

На рис. 3.1 представлена структура устройства Bluetooth.На данный момент су­ществует несколько вариантов построения Bluetooth-чипов: некоторые производи­тели предлагают либо только Bluetooth baseband-микросхемы (в большинстве сво­ем включающие микроконтроллер), либо только приемопередатчики. Другие про­изводители предлагают частично или полностью интегрированное в один чип ре­шение, которое включает baseband-контроллер, приемопередатчик, микроконтрол­лер и внешнюю или интегрированную flash-память. Обзор модулей Bluetooth от различных фирм изготовителей приведен в разделе 3.5.

Следует отметить, что при разработке аппаратного решения Bluetooth-системы, т.е. микросхемы или набора микросхем, включающих какое-либо микроконтрол-

лерное ядро, необходима полноценная разработка программного обеспечения для этого ядра, либо применение распространенного микроконтроллерного ядра с воз­можностью использования программного обеспечения, реализующего стек Bluetooth, от третьих фирм (чаще всего стек протоколов Bluetooth написан на ANSI и Java языках, и, поэтому, является платформонезависимым). Существуют также решения, при которых функции baseband-контроллера и верхних уровней реализуются полностью программным способом на специализированном микро­процессоре.

Также следует отметить, что на аппаратном уровне, т.е. на уровне chipset'oB, разде­ления на базовое/клиентское оборудование не существует.


Построение архитектуры база/ клиент осуществляется на более высоких уровнях программного обеспечения и реализуется, как было показано в разделе 2, через соответствующий «профиль».

Стек протоколов Bluetooth и их взаимодействие приведены на рис. 2.2 (раздел 2).

Все протоколы условно можно разделить на группы, приведенные в таблице 3.1 [15J.

Ключевыми являются уровни Radio, Baseband, LMP, L2CAP, SDP.

Уровень Bluetooth Radio является самым нижним. Он определяет требования к приемопередатчику, которые подробно рассмотрены в разделе 2.

Baseband уровень является физическим уровнем технологии Bluetooth. Он уп­равляет физическими каналами и соединениями, выполняет коррекцию ошибок, скремблирование, выбор частоты передачи и приема (формирование последова­тельности перестройки частоты), шифрование. Baseband-уровень расположен над уровнем Bluetooth Radio в стеке Bluetooth. Baseband-протокол реализуется как контроллер связи, который взаимодействует с протоколом LMP для инициализа­ции канала передачи данных и управления мощностью. Baseband-уровень также управляет синхронными и асинхронными соединениями, выполняет процедуру по­иска устройств Bluetooth в радиусе действия и вхождения с ними в связь.

Схема построения Bluetooth-устройства приведена на рис. 3.1 [15].

Таблица 3.1

Группа протоколов

Протоколы в стеке

Корневые протоколы

Radio, Baseband, LMP, L2CAP, SDP

Протокол замены кабеля

RFCOMM

Протокол управления телефонией

TCS Binary, АТ-команды

Заимствованные протоколы

PPP, UDP/TCP/IP, OBEX, WAP, vCard, vCal, IrMC, WAE

Модуль Bluetooth применяет схему дуплексной передачи с временным разделе­нием. Временное окно (слот) составляет 625 мксек. Обмен информацией между устройствами происходит посредством пакетов. Каждый пакет передается на своей частоте и может занимать 1, 3 или 5 временных слотов. Два и более (до 7) уст­ройств образуют пикосеть, в которой все устройства синхронно изменяют частоту передачи и приема.






Рис. 3.1. Различные функциональные блоки Bluetooth-устройства

физический канал представляет собой псевдослучайную последовательность перестройки частоты по 79 или 23 радиоканалам, шириной 1 МГц. Последователь­ность перестройки частоты уникальна для каждой пикосети и определяется адре­сом и часами мастера. Мастер — это выделенное устройство в пикосети,), которое управляет трафиком. Остальные устройства являются подчиненными. Временные слоты нумеруются в соответствии с внутренним счетчиком мастера, образующего пикосеть.




Рис. 3.2. Реализация нижних уровней протокола Bluetooth


Мастер и подчиненные устройства передают поочередно. Мастер должен начать передачу и потом передавать только в четных слотах (начиная с нулевого), а под­чиненные устройства только в нечетных.

Спецификацией определен интерфейс хост-контроллера (HCI), который осу­ществляется посредством USB, RS-232, UART (и других) протоколов передачи данных, между хост-процессором, на котором программно реализуются верхние уровни протокола Bluetooth, и аппаратным модулем (устройством, платой, чипом), на котором программно-аппаратным способом реализуются нижние уровни прото­кола Bluetooth (рис. 3.2).

Программно-аппаратное обеспечение HCI реализует HCI-команды для Bluetooth устройства посредством baseband-команд, LM-команд, регистров состоя­ния, контрольных регистров и регистров событий.

3.2. Архитектура аппаратного модуля

Аппаратный модуль Bluetooth (рис.3.3) состоит из аналоговой части — Bluetooth Radio, и цифровой части — хост-контроллера. Хост-контроллер содержит аппарат­ный блок цифровой обработки — baseband-контроллер (который еще называется контроллером связи), процессорное ядро (CPU) и интерфейс передачи данных.



Рис. 3.3. Аппаратная архитектура Bluetooth

Верхние уровни Bluetooth

Протокол L2CAP реализует передачу и преобразование данных от верхних уров­ней к baseband-уровню. Информационная часть пакетов формируется только из данных, передаваемых от уровня L2CAP.Уровень L2CAP определен только для ACL-связи.

Протокол обнаружения услуг предназначен для поиска определенного класса устройств, предоставляющих какую-либо услугу.

Протокол RFCOMM является эмулятором последовательного порта и основан на спецификации ETSI 07.10. Он эмулирует сигналы RS-232 через baseband-уро­вень Bluetooth для предоставления услуги последовательного порта стандартным протоколам передачи данных.

Протоколы TCS Binary и АТ-команды предназначены для использования в уст­ройствах передачи голосовых данных и данных, передаваемых по голосовому кана­лу (факс, модем). Протокол TCS Binary основан на рекомендации ITU-T Q.931 (применительно к симметричному каналу, Annex D в рекомендации Q.931). АТ-ко­манды основаны на рекомендации V.250 ITU-T и рекомендации ETSI 300 916 (GSM 07.07).



Содержание раздела