Jste zde

Osobní sítě - Bluetooth a IEEE 802.15

Redakce HW serveru, 30. Červen 2003 - 0:00

Vedle probraných bezdrátových lokálních sítí WLAN WiFi, existují také bezdrátové osobní sítě určené

pro komunikaci na krátkou vzdálenost mezi pevnými i pohyblivými komunikačními zařízeními v rámci osobního prostoru =

cca 10m. Typickým reprezentantem je Bluetooth, ale existují i jiné. Všechny se vyznačují malými nároky na napájení a

také nižší přenosovou rychlostí.

Bezdrátové sítě s malým dosahem lze rozdělit podle užití na :

  • bezdrátové lokální sítě (Wireless Local Area Network, WLAN)
  • osobní sítě (Wireless Personal Area Network, WPAN).

WLAN byly vymýšleny spíše pro podnikové využití a osobní sítě naopak pro domácnosti. S tím měly souviset i potřebné náklady na instalaci sítě, ale první WPAN nakonec zdaleka levné nebyly, takže se místo nich i v domácím prostředí a domácích kancelářích začaly uplatňovat WLAN.
V současné době se karta trochu obrací, takže není vyloučen ani opačný postup: použití osobních sítí v kancelářích.

 

WPAN - osobní sítě

Osobní prostor (Personal Operating Space, POS), tedy rozsah osobní bezdrátové sítě WPAN, činí asi 10 metrů v průměru, proto se WPAN řadí k bezdrátovým sítím s malým dosahem.

První bezdrátovou osobní sítí byl rádiový systém Bluetooth. Vývojem Bluetooth se zabývá od roku 1998 Bluetooth SIG (Special Industry Group- www.bluetooth.com), kterou jako neziskové průmyslové sdružení založily firmy Ericsson, IBM, Intel, Nokia a Toshiba.

Název technologie je odvozen od přezdívky dánského krále Haralda II - Blatand ("modrý zub", prý podle jeho mimořádné záliby v borůvkách a ostružinách), který během 10. století sjednotil skandinávský lid. A technologie Bluetooth má také za cíl sjednotit osobní komunikační a výpočetní zařízení.

Jméno technologie, původně zvolené pouze dočasně, nakonec zůstalo, a tak se dostalo i do povědomí uživatelů. Mezi nejvýznamnější prosazovatele Bluetooth, jakožto levné bezdrátové technologie s krátkým dosahem, dnes patří vedle zakladatelů SIG společnosti 3Com, Agere, Microsoft a Motorola.


Specifikace Bluetooth (první verze z roku 1999) :

  • Nízké nároky na napájení
  • Spolupráce s malými koncovými zařízeními.
  • Rychlost na fyzické vrstvě dosahuje 1 Mbit/s
  • Skutečná propustnost dat se maximálně cca 720 kbit/s.
  • Bluetooth = až tři hlasové kanály.
  • Bluetooth (stejně jako WLAN 802.11b) v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz.
     
  • Na rozdíl od 802.11b Bluetooth = rozprostřené spektrum s přeskakováním kmitočtů (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) - 79 kanálů o šířce 1 MHz (1600 skoků za sekundu).
     
  • Veškerou komunikaci v síti Bluetooth řídí hlavní stanice (master) prostřednictvím protokolu výzvy.
    Podřízená stanice (slave) může komunikovat s ostatními výhradně prostřednictvím hlavní stanice.
     
  • Komunikace mezi hlavní stanicí a podřízenou stanicí je asynchronní bez spojení (asynchronous connectionless).
    Hlavní stanice alokuje časové úseky podle potřeb pro každý typ komunikace (synchronní nebo asynchronní) prostřednictvím mnohonásobného přístupu s časovým dělením (Time Division Multiple Access, TDMA).
     
  • Bluetooth používá stejné kmitočty pro vysílání a příjem s využitím Time Division Duplexing (TDD), které také umožňuje, aby jedna stanice sítě byla současně podřízenou i hlavní stanicí.
     
  • Různorodé služby prostřednictvím zabudované podpory kvality služeb (Quality of Service, QoS)
     
  • Bluetooth volitelně nabízí až tři hlasové kanály o 64 kbit/s (tento volitelný typ spojení je synchronní se spojením, synchronous connection-oriented).
     
  • Bluetooth pro zabezpečení používá stejný protokol jako WLAN, protokol WEP (Wired Equivalent Privacy), ale s 128bitovým klíčem.
     
  • Malý dosah sítě řádově do deseti metrů je s ohledem na bezpečnost velkou výhodou ve srovnání se sítěmi 802.11, kde se lze do sítě nabourat až stovky metrů daleko.

 

Nové specifikace Bluetooth

Stávající stabilní specifikace Bluetooth má označení 1.1. Bluetooth SIG sice již dva roky vyvíjí další verze specifikace s výhledem na kapacitu 2 a 10 Mbit/s, ale jejich dokončení, neřku-li uvedení do praxe, není v dohledu. Zatím se tedy SIG snaží prosadit stávající jednotnou specifikaci do různých druhů zařízení.

 

Aplikace Bluetooth

Prvotní zamýšlená aplikace Bluetooth/802.15.1 byla pro domácí sítě: komunikace mezi mobilními komunikačními zařízeními (PDA, telefon apod.) a periferními zařízeními (zejména tiskárnami) či počítači pro sdílení a přenos souborů, tisk, elektronickou komunikaci. Kromě komunikačních a výpočetních systémů lze Bluetooth využít i pro komunikaci se spotřební elektronikou a domácími spotřebiči.

Bluetooth má však ještě další želízko v ohni, pokud jde o jeho budoucí uplatnění. Stává se totiž podstatnou součástí telematických systémů v automobilech, které začínají sloužit na cestách nejen jako prostředky navigace, asistence a přístupu k potřebným informačním zdrojům (včetně přístupu k Internetu), ale i jako vnitro-automobilová komunikace mezi osobními elektronickými zařízeními i elektronickým vybavením automobilu.
Všichni víme, že právě nasazení v Automobilech bylo to, co komerčně prosadilo CAN i přes jeho nesporné kvality.

Technologie Bluetooth měla mít předpokládaný nástup ve velkém v roce 2001 (zejména jako vestavěná podpora v nových mobilních telefonech), ale nestalo se tak, přestože stovky nejrůznějších zařízení byly schváleny do konce loňského roku.

Jedním z důvodů pozdějšího průniku na masový trh je cena. Bluetooth je příliš drahý, aby se uplatnil ve větší míře u více předmětů denní potřeby.
Orientační cena pro reálné použití Bluetooth (únor 2003) je cca 65 – 85 euro za komunikační modul pro 100 ks!

 

Shrnutí vlastností Bluetooth

  • Jestliže topologie (konfigurace) WLAN je realizovaná především s návazností na síťovou infrastrukturu, v případě WPAN se primárně jedná o ad hoc (náhodné) seskupení komunikujících zařízení, což znamená, že se zařízení může snadno připojit nebo odpojit od sítě a nepočítá se stabilní infrastrukturou.
     
  • Někdy se tento princip budování sítě nazývá Spontaneous Networking. Současně je však možné využít připojení k přístupovému bodu (Access Point, AP) jako ve všech typech WLAN.
     
  • Bluetooth podporuje jak dvoubodovou, tak mnohabodovou komunikaci. Pokud je více stanic propojeno do ad hoc sítě, tzv. pikosítě (piconet), jedna rádiová stanice působí jako hlavní (master) a může simultánně obsloužit až 7 podřízených (slave) zařízení.
     
  • Bezdrátové lokální sítě WLAN (IEEE 802.11) a hlavně osobní sítě WPAN (Bluetooth a IEEE 802.15) se řadí k technologiím nenáročným na napájení, s malým dosahem a malou prostorovou kapacitou.
     
  • Obecně to lze logicky shrnout, že Bluetooth je oproti IEEE 802.11 méně náročný na napájení, ale má nižší přenosovou rychlost na kratší vzdálenost.

 

 
Jan Řehák
Rehak@ HW.cz

Použitá literatura, DOWNLOAD & Odkazy

Hodnocení článku: