BLUETOOTH: ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ.

В. Кессених, Е. Иванов, З. Кондрашов

BLUETOOTH: ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Bluetooth - это технология передачи данных по радио на короткую дистанцию, позволяющая осуществлять связь беспроводных телефонов, компьютеров и различной периферии при отсутствии прямой видимости.

Разработку Bluetooth начала компания ERICSSON ещ╦ в 1994 году. Первоначальной целью было получение нового радиоинтерфейса с низким уровнем энергопотребления и невысокой стоимостью, который позволил бы устанавливать связь между сотовыми телефонами и беспроводными гарнитурами. Кроме того, согласно концепции ERICSSON, новый интерфейс предназначался для передачи данных и речевых сообщений, прич╦м из любой точки мира. Для обеспечения более широкой поддержки молодой технологии в таких секторах рынка, как настольные системы, карманные компьютеры и мобильные телефоны, ERICSSON в феврале 1998 года организовала консорциум по разработке и продвижению новой технологии под названием Bluetooth SIG (Special Interest Group). Ныне в него входит более 2000 различных фирм, в том числе такие крупные, как 3СOM, NOKIA, INTEL, NATIONAL SEMICONDACTOR и так далее.

В Bluetooth-технологии сфокусированы лучшие на сегодняшний день достижения современной микроэлектроники как в области аппаратуры (Hardware), так и в программном обеспечении (Software). Bluetooth-системы относятся к классу взаимодействующих открытых систем. Bluetooth-устройства физически представляют собой микросхемы, обеспечивающие связь в диапазоне 2,4 ГГц. Этот диапазон в большей части европейских стран и США относится к полосе для приборов промышленного, научного и медицинского применения - ISM (Industrial, Ssientific, Medical). Его эксплуатация не требует лицензирования. Применяемая частота означает, что площадь кристаллов в Bluetooth-устройствах не превышает квадратного сантиметра, а потребляемая мощность весьма мала (1┘2,5 мВт ). Устройства обеспечивают связь на расстояния до 10 метров. При увеличении мощности до 100 мВт Bluetooth-устройства станут более "дальнобойными" (до 100 м).

Технология Bluetooth полностью открыта. Любая компания, подписавшая лицензионное соглашение, может войти в состав Bluetooth SIG и начать создавать продукты на е╦ основе. Для исключения появления несовместимых устройств разработаны подробные спецификации, включающие детальное описание методов использования нового стандарта и характеристики протоколов передачи данных. Упрощ╦нная блок-схема Bluetooth-связи представлена на рис. 1.

Рисунок 1. Bluetooth-связь между хостами - программное обеспечение; - встроенное программное обеспечение, - аппаратура

На примере Bluetooth-связи по типу "точка - точка" показано информационное взаимодействие двух хостов. Каждый Bluetooth-модуль содержит формирующую и при╦мно-передающую аппаратуру, а также встроенное или "зашитое" программное обеспечение (Firmware). К последнему относится интерфейс хост-контроллера (HCI), менеджер связи (Link Manager), а также контроллер несущей частоты (Baseband).Связь модуля с хостом на физическом и канальном уровнях осуществляется с помощю шин USB, UART, PC Card и соответствующего встроенного ПО. К физическому уровню относится также радиолиния между модулями.

Модуль поддерживает при╦м - передачу данных и речевых сигналов. Связь между модулем и хост-контроллером производится с помощью высокоскоростного USB-интерфейса или UART/PCM-интерфейса. Когда используется USB-интерфейс, модуль является USB-ведо мым прибором и поэтому не требует ресурсов персонального компьютера.

Интерфейс хост-контроллера (ИХК) в модуле является командным интерфейсом. Хост через ИХК направляет команды, а в ответ принимает от модуля сообщения об их выполнении. Менеджер связи устанавливает необходимую конфигурацию ИХК.

Технология Вluetooth предполагает два вида связи: синхронную - SCO (Synchronous Connection Oriented) и асинхронную - ACL (Аsynchronous Connectionless). Первый вид, SCO, рассчитан на установление симметричного соединения "точка - точка" и служит преимущественно для передачи речевых сообщений. Скорость передачи информации SCO равна 64 Кит/с. Второй, ACL, предназначен для пакетной передачи данных. Он поддерживает симметричные и асимметричные соединения типа "точка - много точек". Скорость передачи пакетной информации при ACL cоставляет порядка 721 Кбит/с. Пакеты данных имеют фиксированный формат. В начале блока находится 72-бит код доступа. Он может применяться, в частности, для синхронизации устройств. За ним следует 54-бит заголовок пакета, содержащий контрольную сумму пакета и информацию о его параметрах (например, о повторной передаче блока данных). Замыкает пакет область, непосредственно содержащая пересылаемую информацию. Размер этой области варьируется от 0 до 2745 бит.

Основополагающим принципом построения систем Bluetooth является использование метода расширения спектра при скачкообразном изменении частоты (FHSS - Frequency Hop Spread Spectrum). Весь выделенный для Bluetooth-радиосвязи частотный диапазон 2,402┘2,480 ГГц разбит на N частотных каналов (рис. 2а). Полоса каждого канала 1 МГц, разнос каналов - 140┘175 кГц. Для кодирования пакетной информации используется частотная манипуляция (рис. 2б).

Рисунок 2. Частотный диапазон Bluetooth (а) и способ кодирования пакетной информации (б)






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.