Личные сети на технологии Bluetooth

Bluetooth — это технология передачи данных по радиоканалу на малые расстояния для осуществления связи между беспроводными телефонами, компьютерами и другими устройствами, обладающими соответствующим модулем. Еще при разработке этой технологии (1994 г., компания Ericsson) ставка была сделана на невысокое энергопотребление и низкую стоимость. С другой стороны, основным предназначением представлялась совместная работа телефона и гарнитуры, но со временем стали очевидны и другие варианты использования этой технологии.

Как известно, свое название технология Bluetooth («синий зуб») получила от английского прозвища датского короля Гарольда, объединившего Данию и Норвегию в X веке. Разработчики технологии пошли еще дальше и собираются объединить посредством Bluetooth все электронные устройства, начиная от телефонов и компьютеров и заканчивая бытовой техникой (музыкальные центры, холодильники и даже кофеварки). Причем ставка делается не на парное соединение двух устройств, а на создание сети. Сразу хотим заметить, что сеть Bluetooth является только одним из нескольких способов организации беспроводного взаимодействия. Возникшая на заре рождения мобильности и беспроводности, она стала прообразом «ближней связи».

Самым распространенным современным стандартом для построения беспроводных локальных сетей является Wi-Fi (IEEE 802.11). Bluetooth, в силу своих характеристик, не претендует на глобальные масштабы (хотя оба эти стандарта работают в одном и том же частотном диапазоне 2,4 ГГц), но, тем не менее, является хорошей основой для создания так называемых личных сетей — Personal Area Networks (PAN). Этот вид беспроводных сетей распространен не столь широко, в последнее время чаще всего используются Wi-Fi сети, но, учитывая довольно немалую стоимость их создания и серьезные требования к настройке, это, скорей, корпоративный вариант. Если же речь идет о создании небольшой сети в пределах квартиры или небольшого офиса, то это стихия Bluetooth PAN.

Устройства в Bluetooth-пикосети.

В поисках оптимума

Для чего нужна беспроводная сеть, думаем, объяснять не нужно. Вы только взгляните на «кабельный беспредел» позади системного блока компьютера либо на связку «телевизор-видеомагнитофон». Провода, провода... Понадобилось что-либо перенести с одного устройства на другое — приходится либо задействовать совместимые носители информации (их еще поискать надо в некоторых случаях), либо снова возвращаться к проводам. Заколдованный круг, не правда ли? А производители все расширяют функционал своих устройств, и сегодня понятие мультимедиа неизвестно разве что холодильнику (пока что). А о том, что будет через год-два, догадаться несложно.

Вот так незаметно мы подкрались к идее создания небольшой сети, образно говоря, личного характера. Поговорим о ее критериях. В первую очередь сеть должна быть беспроводной и универсальной, в противном случае не стоит и кашу заваривать. Немаловажное значение имеет и стоимость решения, которая косвенно влияет и на сложность обслуживания. Странное умозаключение, но практика подтверждает, что чем дороже и функциональнее сетевое оборудование, тем большей квалификацией должен обладать пользователь, и больше времени уходит на настройку сети. К тому же мы решили сделать личную сеть, в которой многие навороченные функции могут оказаться невостребованными (думается, для вас не столь принципиально, за какое время «сбросится» фильм с DVD-плеера на жесткий диск компьютера, важен сам факт).

Что касается радиуса действия, то, учитывая небольшой размер нашей сети, нескольких десятков метров должно хватить. Меньше дальность — меньше энергопотребление, а это для нас тоже важно, поскольку помимо стационарных устройств будут и мобильные, где активный «пожиратель» энергии может стать причиной преждевременного истощения аккумулятора компактного устройства. Проблему безопасности передаваемой информации на данном этапе мы затрагивать не будем, надеемся, что у хакеров и без нас хватает «охотничьих угодий», но все же впоследствии уделим внимание и этому вопросу.

Вот, в общем, все предварительные критерии, осталось выбрать кандидатов. Ветеран беспроводных коммуникаций IrDA еще держится на плаву, и ряд его характеристик выглядит заманчиво (хорошая скорость передачи, дешевизна реализации), но необходимость нахождения приемопередатчиков в зоне прямой видимости навевает аналогию с проводами (виртуальными, то бишь световыми). Да и что это за сеть из двух узлов? О HomeRF только упомянем, нет сейчас этого стандарта, хотя задумка была неплохая, да и ориентировалась она на домашние сети, 127 узлов в сети — это до пенсии хватит. Wi-Fi? Теоретически можно, но он тяжеловат для личной сети. Отличная технология, обладающая потрясающими характеристиками и развивающаяся бешеными темпами, способная создать действительно современную высокоскоростную, высоконадежную беспроводную сеть, но запускать этого монстра у себя дома, по меньшей мере, неразумно.

Остается Bluetooth, который и является идеальным вариантом решения нашей проблемы. Цена небольшая, радиус действия 10 метров (при необходимости есть и 100-метровые решения), экономичность выше всяческих похвал. Единственной серьезной проблемой является возможное отсутствие поддержки этого стандарта в устройствах, которые вы собираетесь объединить в сеть. Если с сотовыми телефонами, КПК, ноутбуками и настольными ПК проблем нет, нужно только заранее предусмотреть встроенную поддержку либо возможность расширения (слот для карт памяти, USB-разъем и т. п.), то с остальными устройствами ситуация не столь радужная. Придется серьезно попотеть, чтобы найти цифровую камеру либо телевизор со встроенным модулем Bluetooth. Но зачастую эти поиски стоят того.

Bluetooth-мышьодин из самых доступных компонентов Bluetooth PAN.

Мир пикосетей

Основной ячейкой Bluetooth PAN является пикосеть (piconet), которая может состоять из двух и более устройств. Происхождение этого термина неясно, но можно предположить, что использование приставки «пико» (1012) должно указывать на миниатюрный характер сети. Это касается как радиуса действия сети (о нем мы говорили выше), так и количества устройств, образующих сеть. Их может быть не больше восьми: одно основное (Master) и до семи подчиненных, или ведомых (Slaves). Правда, здесь требуется уточнение — до семи активных подчиненных, поскольку общее число подчиненных устройств не ограничивается. Остальные устройства могут находиться в так называемом состоянии «парковки» (то есть они синхронизированы с мастер-устройством, но временно бездействуют — ждут своего часа). Устройство в состоянии «парковки» (Sniff) как бы «спит», но в заранее определенные периоды времени обращается в эфир.

А вот дальше начинается самое интересное. В каждой пикосети может быть только одно основное устройство, однако подчиненные могут входить сразу в несколько сетей (разумеется, работать одновременно в обеих они не могут). Что касается основного устройства, то оно для «родной» сети является главным, и в то же время может быть подчиненным для другой сети. В общем, структура сети может быть самой замысловатой и разнообразной в зависимости от требований к ней, а возможность пикосетей взаимодействовать между собой и служит основой для формирования так называемой распределенной сети (Scatternet). Главным преимуществом такой сети является возможность объединения любого количества Bluetooth-устройств и создания любых логических связей между ними. Получается, что структура личной сети всецело во власти пользователя, и ее можно в любой момент изменить.

Несмотря на кажущуюся сложность такой реализации, процесс организован достаточно просто: каждая пикосеть имеет свой канал связи, то есть работает на своих частотах (для Bluetooth выделен хоть небольшой, но диапазон частот — 2,402-2,480 ГГц) и подчиняется своему закону смены частот. Способность Bluetooth-чипа быстро переходить с одной частоты на другую (1600 раз в секунду), известная как Frequency Hopping, делает риск взаимных помех для разных каналов минимальным. К тому же такой подход является залогом помехозащищенности сети по отношению к посторонним устройствам, использующим эту же частоту (Wi-Fi-сеть, СВЧ-печь и т. п.), и конфиденциальности.

Что касается безопасности Bluetooth-соединений, то здесь применим следующий постулат: спасение утопающих — дело рук самих утопающих. В технологии предусмотрено несколько способов обеспечения безопасности, и применять их или нет, целиком зависит от пользователя. Так, например, передаваемые данные могут шифроваться ключом с эффективной длиной от 8 до 128 бит (если этого недостаточно, то никто не запрещает использовать шифрование не на уровне протокола передачи, а на уровне приложений). Но для большинства применений вполне хватает встроенной системы аутентификации.

Печать документов по технологии Bluetooth — это не проблема.

О ложках дегтя в бочке меда

Впрочем, говоря о преимуществах Bluetooth PAN, мы как-то забыли о том, что эта технология обладает рядом изъянов, не позволяющих считать ее идеальным решением. Да, мы сказали, что система является сравнительно недорогой и экономичной. К этим характеристикам можно относиться по-разному. Конечно, если сравнивать с сетями Wi-Fi, то перевес однозначно на стороне PAN. Однако сравнение с ИК-технологиями будет явно не в пользу «синего зуба». Мы думаем, что эпоха IrDA уже на закате и будущее за радиоинтерфейсами, так что эта позиция имеет чисто факультативный интерес. Но все равно стоимость современных Bluetooth-устройств нам кажется несколько завышенной, по непонятным причинам производители упорно не желают снижать ценовую планку. Как следствие, нет взрывного роста этой технологии, несмотря на обещанный еще в 2003 году спурт.

Вторым серьезным недостатком, сдерживающим распространение личных сетей, является невысокая пропускная способность. Предельная скорость передачи информации не превышает 721 кбит/с, чего достаточно для функционирования низкоскоростных устройств (клавиатуры, GPRS-модемы и т. д.), но эра мультимедиа выдвигает более высокие требования к этому параметру. Не секрет, что значительную часть сетевого трафика сегодня составляют медиаданные — музыка, видеоролики, цифровые фотографии и т. п., и здесь узкая полоса пропускания сети является «ахиллесовой пятой». В этой связи хочется упомянуть об анонсированной недавно спецификации Bluetooth Core Specification Version2.0 + EDR, призванной увеличить скорость беспроводного соединения в три раза (идет речь даже о десятикратном увеличении для некоторых случаев). Первые тесты новой спецификации показали, что она обеспечивает трансляцию звука CD-качества, печать документов на высокоскоростных лазерных принтерах и т. д.

Несколько лет назад серьезным препятствием в развитии технологии являлась несовместимость Bluetooth-оборудования от различных производителей; наличие около двух десятков профилей в спецификации Bluetooth порождало множество вариантов организации связи. Сегодня данная проблема не стоит столь остро, хотя в ряде старых устройств еще можно с этим столкнуться.

Попутно заметим, что в настоящее время ориентирами совершенствования технологии также являются повышение степени конфиденциальности передаваемой информации и еще меньшее энергопотребление (ставится цель обеспечить работу Bluetooth-сенсоров от одного элемента питания в течение нескольких лет). Еще одним средством, позволяющим расширить возможности Bluetooth-сети, должны стать средства управления качеством сервиса (QoS), которые позволят эффективно управлять трафиком и выставлять приоритеты для различных устройств в зависимости от их назначения. В планах развития также увеличение числа элементов пикосети с 8 до 256 и возможность одновременной передачи данных на несколько устройств. Хотя эти замечания больше относятся к будущему Bluetooth PAN.

Опутанные Bluetooth-сетью

В настоящее время Bluetooth Personal Area Networks могут охватывать достаточно широкий спектр устройств. В первую очередь это, конечно, персональные компьютеры всех видов и мастей, периферия (мыши, клавиатуры, микрофоны, динамики, принтеры и т. д.) и мобильные устройства. Кстати, появление большого количества «синезубых» адаптеров для принтеров и выделенных принт-серверов позволяет осуществлять печать на домашнем либо офисном принтере с любого устройства (сотовый телефон, КПК и др.) и даже с любого места через интернет посредством протокола IPP. Ради спортивного интереса упомянем и кофеварку от Stolmann, которая по запросу выдает любому устройству сети информацию об уровне воды и ее температуре (у богатых свои причуды).

С другой стороны, самым желанным компонентом сети сегодня многие видят бытовые аудио- и видеоустройства, и при помощи Bluetooth PAN идея создания единого мультимедийного комплекса выглядит вполне реальной. Существуют адаптеры самых различных форм-факторов, помимо USB есть даже для подключения к разъему SCART. Впрочем, наиболее реальным использованием нам представляются личные сети, которые призваны обеспечить мобильность пользователя в пределах своего рабочего места. По крайней мере, уже сегодня существуют готовые решения, где кабели используются только для подключения к сети питания. Ну и, конечно же, нельзя обойти стороной доступ в интернет через одну точку доступа для всех обитателей квартиры или сотрудников офиса.

Элементами Bluetooth-сети могут быть любые устройства, которые обладают необходимой информацией или нуждаются в ней, поэтому перечислить все возможные применения этой технологии невозможно. Но в любом случае очевидны удобства ее использования: это отказ от уже отживших свой век кабелей и, самое главное, создание единой сети, в которой могут быть объединены устройства, о «сетевой» полезности которых вы даже не предполагали.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.