Osnovi računarskih mreža 2 Bežične telekomunikacione mreže i IoT dr Marija Antić, marija.antic@rt-rk.uns.ac.rs Predavanje X

Bluetooth i IEEE 802.15.1 standard Tehnologija je razvijena u Eriksonu u prvoj polovini devedesetih Radi na 2.4 GHz Prva verzija pretvorena u IEEE 801.15.1 standard Bluetooth SIG (Special Interests Group) održava standard danas i sprovodi sertifikaciju uređaja Dva tipa: BR/EDR (Basic Rate / Enhanced Data Rate) LE (Low Energy)

Bluetooth i OSI model Slojevi postoje, ali ne prate OSI

Frekvencijski kanali 79 kanala širine 1 MHz, za BR/EDR Postoji preklapanje sa WiFi i Zigbee kanalima

Modulacija Koristi se FHSS GFSK za BR (basic rate) Brzina 1 Mb/s Kombinacija GFSK i DPSK za EDR (enhanced data rate) Brzina 2 Mb/s, mapiraju se dva bita podatka na fazu simbola Brzina 3 Mb/s, mapiraju se tri bita podatka na fazu simbola Koristi se FHSS Skače se iz kanala u kanal po nekoj pseudoslučajnoj sekvenci

Topologija mreže Scatternet Point-to-point veza dva uređaja Više piconet mreža spojenih u jednu Spoj ide preko slave uređaja, a može i master iz jedne piconet mreže biti slave u drugoj Uređaji na spoju koriste TDM kako bi pristupili obema mrežama Raspored FHSS kanala je karakterističan za svaki piconet Point-to-point veza dva uređaja Point-to-multipoint (piconet) Jedan uređaj je master, ostali su slave Do 7 slave uređaja Jedan uređaj može biti master samo u jednom piconet-u

Adresiranje uređaja OUI (Organizationally Unique Identifier) LAP UAP Dodeljuje ga IEEE Karakterističan za proizvođača LAP Jedinstvena identifikacija uređaja Koristi se u sinhronizaciji uređaja u Bluetooth mreži UAP Koristi se u raznim drugim Bluetooth algoritmima NAP (Non-significant Address Part)

Format paketa BR EDR Payload čine podaci sa zaštitnim CRC kodom Zaštitni interval Sinhronizaciona sekvenca Podaci i zaštitni kod Završni biti

Format paketa – pristupni kod 72 ili 68 bita, služi sinhronizaciji Tipovi pristupnog koda: CAC (Channel Access Code) Normalan rad, prenos podataka IAC (Inquiry Access Code) Otkrivanje uređaja DAC (Device Access Code) Povezivanje uređaja Sastoji se od preambule, sinhronizacione reči, i završnih bita Završni biti se ne koriste kod takozvanih ID paketa, koji nemaju zaglavlje i podatke

Format paketa – pristupni kod Preambula (4 bita) Niz nula i jedinica Sinhronizaciona reč (64 bita) Formira se od 24 bita LAP dela adrese, primenom blok koda i PN sekvence Za CAC se koristi LAP mastera Za IAC se koristi rezervisani LAP Za DAC se koristi LAP slave uređaja Završni biti (4 bita)

Format paketa – zaglavlje Logička transportna adresa (LT_ADDR) 3 bita Adresa dodeljena uređaju u pikonetu Tip paketa (TYPE) 4 bita Implicitno određuje i dužinu paketa Kontrola toka (FLOW) 1 bit Omogućava da se privremeno prekine prenos podataka Potvrda prijema (ARQN) 1 bit Može biti ACK ili NACK Sekvenca (SEQN) 1 bit Kontrolni biti (HEC – Header Error Check) 8 bita Ukupna dužina podataka je 18 bita, ali se primenjuje zaštitno kodovanje prostim ponavljanjem podatka. Kodni količnik je 1/3, tako da zaglavlje ima ukupno 54 bita.

Osnovni tipovi paketa ID paket NULL paket POLL paket FHS paket Sadrži samo DAC ili IAC kod Dužina 68 bita NULL paket Nema podatke, samo zaglavlje i pristupni kod Dužina 126 bita POLL paket Kao i NULL, samo zahteva potvrdu prijema FHS paket Kontrolni paket koji sadrži adresu uređaja, sinhronizacione parametre, itd. DM1 paket Prenosi podatke Postoji još tipova paketa koji prenose podatke, ali je ovaj osnovni

Fizički kanal Kanal je određen: Tipovi kanala: FHSS sekvencom Pristupnim kodom (Access Code) Slotom paketa Tipovi kanala: Osnovni pikonet kanal Adaptirani pikonet kanal Kanal za otkrivanje uređaja Kanal za povezivanje uređaja Kanal za sinhronizaciju Uređaji kombinuju različite kanale koristeći TDM

Osnovni pikonet kanal Definiše ga master FHSS sekvenca zavisi od standardom definisane pseudoslučajne sekvence, kao i adrese mastera Vremenski dupleks - kanal je podeljen na vremenske slotove od 625 μs, master uvek započinje slanje na parnom slotu Paket može trajati do 5 slotova

Osnovni pikonet kanal Frekvencija se ne menja tokom slanja jednog paketa, čak i kada on traje više slotova Pseudoslučajna sekvenca je dugačka i prolazi kroz svih 79 mogućih radio kanala 1600 promena frekvencije u sekundi

Adaptirani pikonet kanal Koristi se N ≥ 20 kanala, ne svih 79 Slave odgovara masteru na frekvenciji sa koje je primio paket

Otkrivanje uređaja Promena frekvencije 3200 puta u sekundi Master šalje ID paket dva puta tokom slota Sekvenca frekvencija je određena IAC kodom (rezervisan LAP), ponavlja se više puta Slave odgovara FHS paketom, a ako je potrebno šalje kasnije i paket sa kontrolnim podacima

Otkrivanje uređaja Slave odgovara uvek 625 μs nakon prijema ID paketa Uređaji koji žele da budu otkriveni periodično ulaze u stanje slušanja Sluša se na jednom kanalu dovoljno dugo, tako da se može primiti ID paket sa 16 različitih frekvencija Zatim se prelazi na drugi kanal, prema sekvenci određenoj adresom uređaja koji osluškuje

Neki uređaji mogu da ne odgovore na ID paket Otkrivanje uređaja D A 10 metara H M N L P O Q B C F K J G I E Neki uređaji mogu da ne odgovore na ID paket Po završetku ove procedure, uređaj zna ko je sve u njegovoj okolini

Priključivanje uređaja Brzina skokova 3200 u sekundi Master šalje ID paket, na koji slave odgovara ID paketom Master zatim zaustavlja skakanje frekvencije i šalje FHS paket, na koji slave opet odgovara ID paketom Po prijemu ID paketa, master dodeljuje slave-u logičku adresu, i nastavlja skakanje Posle toga su master i slave povezani, i prvi paket koji se šalje je POLL od mastera ka slave-u, kako bi se veza potvrdila.

Priključivanje uređaja D E F H G I K J C M N L P O Q B A 10 metara

Formiranje mreže

Prenos podataka Sinhroni prenos podataka SCO (Synchronous Connection- Oriented) Namenjen za prenos audio/video signala Koriste se garantovani vremenski slotovi Nema retransmisije paketa Do tri linka od mastera ka slave uređajima u pikonetu istovremeno Asinhroni prenos podataka ACL (Asynchrounous Connetionless) Namenjen prenosu podataka Ne održava se stalna veza, već se podaci šalju prema potrebi Ispravnost prenosa se poboljšava zaštitnim kodovanjem i retransmisijom paketa Jedan ACL link između master i slave uređaja

Pikonet i sketernet mreža Do 7 aktivnih slave uređaja i 1 master u pikonetu Svaki uređaj može biti master, master je onaj koji inicira povezivanje Svi uređaji u pikonetu su sinhronizovani, i koriste istu FHSS sekvencu Jedan uređaj može biti u dva pikoneta (ali samo u jednom kao master) Više pikoneta čini sketernet U sketernetu nema sinhronizacije uređaja

Stanje uređaja Osnovna stanja uređaja: Stanje veze može biti: Mirovanje (Standby) Stanje veze (Connection) Stanje veze može biti: Aktivno (Active Mode) Osluškivanje (Sniff Mode) Pauza (Hold Mode)

Aktivna veza Master proziva slave uređaje (polling) i na taj način kontroliše ko koristi kanal Ako slave nije prozvan u nekom slotu, on može da se povuče (na osnovu tipa paketa koji je master poslao može zaključiti koliko dugo se povlači)

Veza u stanju osluškivanja Uređaj nije aktivan u svim slotovima, već se periodično budi i osluškuje Master zna period sa kojim se uređaj aktivira, i samo tad ga proziva ukoliko je potrebno

Veza u stanju pauze Slave uređaj zadržava logičku adresu, ali se povlači iz pikoneta kako bi uštedeo bateriju, obavio skeniranje mreže, ili aktivno učestvovao u drugom pikonetu Uređaj može i dalje ostvarivati SCO prenos podataka, ali ne i ACL Po isteku vremena pauze, uređaj se vraća u aktivno stanje