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-
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.
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].
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
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
 |
|||
|
|||
 |
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-
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
 |
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-
Рис.2.70. Протоколы и объекты, используемые в профиле коммутируемого выхода в сеть
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
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 |
 |
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.
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-
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 |
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.
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).
