تبلیغات
به جای آنکه به دنبال قهرمانان بگردید،خودتان یکی از آنها باشید! - بلو توث

این را به یاد داشته باشیدکه فقط: (بزرگان بزرگانند)
تاریخ:شنبه 23 مهر 1390-06:44 ب.ظ

بلو توث

سال 1998 شركت ال . ام . اریكسون علاقمند شد تا گوشی تلفنهای همراه تولیدی او بتوانند بصورت بی سیم به ابزارهای دیگر ( مثل PDA ) وصل شوند . اریكسون و چهار شركت دیگر (آی بی ام .اینتل. نوكیا و توشیبا) یك <گروه SIG > تشكیل دادند تا استانداردی بی سیم برای اتصال ایزارهای مخابراتی / رایانهای و ابزارهای جانبی آنها طراحی كنند كه بردی كوتاه ، مصرف توان و پائین و قیمتی ارزان داشته باشد . نام این پروپه ، بلوتوث انتخاب شد كه برگرفته از نام < هوالدبلاتاند دوم > ( مشهور به Bluetooth ) ، یكی از پادشاهان وایكینگ

در است (981-940 ) كه دانمارك و نروژ را با هم متحد كرد .

اگر چه تفكر سال 1998 شركت ال . ام . اریكسون علاقمند شد تا گوشی تلفنهای همراه تولیدی او بتوانند بصورت بی سیم به ابزارهای دیگر ( مثل PDA ) وصل شوند . اریكسون و چهار شركت دیگر (آی بی ام .اینتل. نوكیا و توشیبا) یك <گروه SIG > تشكیل دادند تا استانداردی بی سیم برای اتصال ایزارهای مخابراتی / رایانهای و ابزارهای جانبی آنها طراحی كنند كه بردی كوتاه ، مصرف توان و پائین و قیمتی ارزان داشته باشد . نام این پروپه ، بلوتوث انتخاب شد كه برگرفته از نام < هوالدبلاتاند دوم > ( مشهور به Bluetooth ) ، یكی از پادشاهان وایكینگ اصلی ، رهایی از شر كابلهای مابین دستگاه های دیجیتالی بود ولی به سرعت در حوزه های دیگر نیز گسترش یافت و به تدریج در حیطه شبكه های محلی بی سیم نیز وارد شد. اگر چه گسترش و رشد این استاندارد، روز بروز كاربرد آنرا بیشتر می كرد ولی در عوض چالشهائی بین این استاندارد و 802.11 پدید آورد . نقطه شدت این چالش آنجاست كه این دو سیستم از لحاظ الكتریكی با یكدیگر تداخل فركانسی دارند. اشاره به این نكته مهم است كه شركت هیولیت پاكارد چندین سال قبل از آن شبكه ای مبتنی بر نور مادون قرمز برای وصل بی سیم دستگاه های جانبی كامپیوتر عرضه كرده بود، ولی استقبال چندانی از آن نشد.

فارغ از همه اینها ، در ژولای 1999 گروه طراح بلوتوث ، مشخصات هزار و پانصد صفحه ای از نسخه 1 آن یعنی V1.0 را منتشر نمود . به فاصله كوتاهی ، گروه استاندارد سازی IEEE كه در اندیشه تدوین استاندارد 802.15 برای شبكه های شخصب بی سیم بودند مستندات استاندارد بلوتوص را به عنوان مبنای كار خود برگزیدند و شروع به پلایش و تكمیل آن نمودند . اگر چه ایتاندارد سازی چیزی كه مشخصات تفضیلی و مشروح آن در اختیاراست و پیاده سازی و هماهنگی داشته باشد) عجیب به نظر میرسد ولی تاریخ نشان داده كه وجود یك استاندار باز كه توسط سازمانی بی طرف مصل IEEE تدوین و مدیریت می شود عموماً كاربری یك تكنولوژی را ترویج و ترغیب خواهد كرد . اگر بخواهیم اندكی دقیقتر سخن بگوئیم باید اشاره كنیم كه توصیف استاندارد بلوتوث برای سیستمی كامل تدوین شده كه از لایه فیزیكی تا لایه كاربرد را در بر می گیرد در حالیكه كمیته IEEE 802.15 فقط لایه های فیزیكی و پیوند داده را استاندارد سازی كرده و باقیمانده پشته پروتكلی خارج از برنامه این استاندارد است.

هر چند IEEE اولین استاندارد (PAN ) را در سال 2002 با عنوان 802.15.1 به تصویب رساند ولی هنوز كنسرسیوم بلوتوث فعال و سر گرم بهبود و توسعه آنست . اگر چه نسخه استاندارد عرضه شده توسط كنسرسیوبلوتوث و IEEE ایمنی نیستند ولی انتظار می رود بزودی به یك استاندارد واحد همگرا شوند.


 


 

در سال 1998 شركت ال . ام . اریكسون علاقمند شد تا گوشی تلفنهای همراه تولیدی او بتوانند بصورت بی سیم به ابزارهای دیگر ( مثل PDA ) وصل شوند . اریكسون و چهار شركت دیگر (آی بی ام .اینتل. نوكیا و توشیبا) یك <گروه SIG > تشكیل دادند تا استانداردی بی سیم برای اتصال ایزارهای مخابراتی / رایانهای و ابزارهای جانبی آنها طراحی كنند كه بردی كوتاه ، مصرف توان و پائین و قیمتی ارزان داشته باشد . نام این پروپه ، بلوتوث انتخاب شد كه برگرفته از نام < هوالدبلاتاند دوم > ( مشهور به Bluetooth ) ، یكی از پادشاهان وایكینگ است (981-940 ) كه دانمارك و نروژ را با هم متحد كرد .

اگر چه تفكر اصلی ، رهایی از شر كابلهای مابین دستگاه های دیجیتالی بود ولی به سرعت در حوزه های دیگر نیز گسترش یافت و به تدریج در حیطه شبكه های محلی بی سیم نیز وارد شد. اگر چه گسترش و رشد این استاندارد، روز بروز كاربرد آنرا بیشتر می كرد ولی در عوض چالشهائی بین این استاندارد و 802.11 پدید آورد . نقطه شدت این چالش آنجاست كه این دو سیستم از لحاظ الكتریكی با یكدیگر تداخل فركانسی دارند. اشاره به این نكته مهم است كه شركت هیولیت پاكارد چندین سال قبل از آن شبكه ای مبتنی بر نور مادون قرمز برای وصل بی سیم دستگاه های جانبی كامپیوتر عرضه كرده بود، ولی استقبال چندانی از آن نشد.

فارغ از همه اینها ، در ژولای 1999 گروه طراح بلوتوث ، مشخصات هزار و پانصد صفحه ای از نسخه 1 آن یعنی V1.0 را منتشر نمود . به فاصله كوتاهی ، گروه استاندارد سازی IEEE كه در اندیشه تدوین استاندارد 802.15 برای شبكه های شخصب بی سیم بودند مستندات استاندارد بلوتوص را به عنوان مبنای كار خود برگزیدند و شروع به پلایش و تكمیل آن نمودند . اگر چه ایتاندارد سازی چیزی كه مشخصات تفضیلی و مشروح آن در اختیاراست و پیاده سازی و هماهنگی داشته باشد) عجیب به نظر میرسد ولی تاریخ نشان داده كه وجود یك استاندار باز كه توسط سازمانی بی طرف مصل IEEE تدوین و مدیریت می شود عموماً كاربری یك تكنولوژی را ترویج و ترغیب خواهد كرد . اگر بخواهیم اندكی دقیقتر سخن بگوئیم باید اشاره كنیم كه توصیف استاندارد بلوتوث برای سیستمی كامل تدوین شده كه از لایه فیزیكی تا لایه كاربرد را در بر می گیرد در حالیكه كمیته IEEE 802.15 فقط لایه های فیزیكی و پیوند داده را استاندارد سازی كرده و باقیمانده پشته پروتكلی خارج از برنامه این استاندارد است.

هر چند IEEE اولین استاندارد (PAN ) را در سال 2002 با عنوان 802.15.1 به تصویب رساند ولی هنوز كنسرسیوم بلوتوث فعال و سر گرم بهبود و توسعه آنست . اگر چه نسخه استاندارد عرضه شده توسط كنسرسیوبلوتوث و IEEE ایمنی نیستند ولی انتظار می رود بزودی به یك استاندارد واحد همگرا شوند.


 


 

مزایای استاندارد Bluetooth:

كاربردهای بلوتوث

بیشتر پروتكلهای شبكه فقط كانالی را بین چند مولفه مخابراتی ، ساماندهی و ایجاد می كنند و اجازه می دهند طراحان برنامه های كاربردی به پیاده سازی هر آنچه كه مورد نیاز است بپردازند . به عنوان مثال 802.11 مشخص نكرده كه كاربران باید صرفاً از كاربران باید صرفا از كامپیوتر كیفی خود برای خواندن ایمیل یا جستجو در وب یا هر چیز دیگری بهره بگیرند. برعكس ، در تشریح بلوتوث نسخه V1.1 از 13 كاربرد مختلف كه باید از آنها پشتیبانی شود، نام برده شده و برای هر یك ، پشته پروتكلی متفاوتی ارائه گردیده است . متاسفانه این راهكار به پیچیدگی بسیار زیتد منتهی می شود و ما از آن صرف نظر خواهیم كرد . این سیزده كاربرد كه (پروفایل ) نام گرفته اند در زیر فهرست شده اند با نگاهی اجمالی به پروفایلها ممكن است به آنچه كه كنسرسیوم بلوتوث در پی انجام بیشتر پی ببریم .

پروفایل عمومی دسترسی حقیقتاً یك برنامه كاربردی نیست بلكه بیشتر یك زیر بناست كه بر اساس آن برنامه های كاربرهای حقیقس ساخته و پیاده می شوند . وظیفه اصلی آن ارائه تمهیداتی اسست كه بتوان بین گروه اصلی (Master) و گروه پیرو (Slave) یك كانال مطمئن برقرار و آنرا حفظ كرد.

پروفایل تشخیص خدمات كه آنهم تقریباً عمومی و كلی است توسط دستگاههابرای آگاهی از خدماتی مه دیگر دستگاهها ارائه می دهند ، استفاده می شود. تمام دستگاههای مبتنی بر بلوتوث موظف به پیاده سازی این دو پروفایل هستند .بقیه پروفایلها اختیاریند.

پروفایل درگاه سریال یك پروتكل انتقال است كه بقیه پروفایلها از آن بهره می گیرند . این پروفایل یك درگاه سریال را شبیه سازی می كند و ببطور خاص برای كاربردهای قدیمی كه به خط سریال نیاز دارند، سودمند است.

پروفایل عمومی مبادله شی ء یك ارتباط مبتنی بر مدل مشتری/ سرویس دهنده ، برای انتقال داده ها اعریف كرده است . اگر چه همیشه مشتری ، آغاز كننده عملیات لست ولیكن یك گره پیرو می توان هم سرویس دهنده و هم مشتری باشد . همانند پروفایل درگاه سریال این پروفایل تیز زیر بنای دیگر پروفایلهاست .

گروه سه تائی پروفایلهای بعدی به منظور كاربردهای شبكه ای (Networking) تعریف شده اند . پروفایل دسترسی به LAN اجازه می دهد كه یك دستگاه مبتنی بر بلوتوث به یك شبكه ثابت متصل شود.

این پروفایل رقیب مستقیم 802.11 است پروفایل شبكه مبنب بر شماره گیری (Dialup) انگیزه اصلی كل این پروژه بوده است . این پروفایل اجازه می دهد كه یك كامپیوتر كیفی بتواند به یك تلفن همراه كه دارای مودم داخلی بی سیم است متصل شود.پروفایل دورنگار (FAX) شبیه به پروفایل شماره گیری است با این تفاوت كه اجازه می دهد ماشینهای دورنگار بی سیم از طریق یك دستگاه تلفن همراه و بدون نیاز به سیم ، اقدام به ارسال یا دریافت دورنگار كنند.

سه پروفایل بعدی در خصوص تلفن كاربرد دارند . پروفایل تلفن بی سیم راهی را برای اتصال گوشی یك تلفن بی سیم به دستگاه ثابت است. در حال حاضر تلفنهای بی سیم خانگی را نمی توان به عنوان تلفن همراه به كارگرفت ولی در آینده شاید تلفن بی سیم و تلفن همراه در هم ادغام شوند.

پروفایل Intercom این امكان را فراهم می كند تا دو تلفن ، شبیه به واكی تاكی بهم متصل گردند. نهایتا (پروفایل گوشی –Headset-) امكان ارتباط بی سیم بین گوشی و ایستگاه ثابت (مثل هندزفری Hands Free) را فراهم می كند كه به عنوان مثال برای صحبت با تلفن در حین رانندگی مفید است.

سه پروفایل باقیمانده برای مبادله اشیاء بین دو ابزار تعریف شده است . اشیاء می توانند فایلهای داده ، تصویر یا كارتهای تجاری باشند پروفایل سنكرواسیون برای بار كردن داده در درون كامپیوتر كیفی یا PDA (كامپیوتر های دستی ) در حین ترك منزل و جمع آوری اطلاعات پس از برگشت ، مفید است.

آیا واقعاً نیاز بوده كه تمام این كاربردها به تفصیل تحلیل شوند و برای هر كدام پشته پروتكلی متفاوتی تعریف گردد؟ شاید نه ! اما بخشهای متفاوت این استاندارد را گروه ها بر روی نیازهای خاص خود متمركز بودند ، درنتیجه هر یك پروفایل مورد نظر خود را پدید آوردند.

برای توجیه این موضوع به قانون كانوی بیندیشید.(در یكی از شماره های مجله Datamation در آوریل 1968، ملوین كانوی مشاهدات خود را بدین نحو منتشر كرد كه اگر n شخص را به نوشتن یك كامپایلر بگمارید، آنچه كه بدست خواهید آورد یك كامپایر n-pass است {یعنی كامپایلری كه در آن تعداد مراحل ترجمه یك برنامه ،n گذر می باشد.} بعبارت عام ساهتار نهائی یك نرم افزار آیینه تمام نمای تركیب گروهی است كه آن را تولید كرده اند . شاید می شد كه جای سیزده پشته پروتكلی به دو پشته كلی بسنده كرد: یكی برای انتقال فایل و دیگری برای انتقال بی درنگ جریان اطلاعات.



 


پشته پروتكلی بلوتوث

استاندارد بلوتوث پروتكلهای متعددی دارد كه بطور ناموزون در چند لایه گروه بندی شده اند. ساختار لایه ها از مدل OSI ، مدل TCP/IP ، مدل 802 یا هر مدل شناخته شده دیگر تبعیت نمی كند . با این وجود IEEE در حال اصلاح بلوتوت است تا با مدل 802 سازگارتر شود . معماری پروتكل بلوتوث كه توسط كمیته 802 اصلاح شده در شكل زیر مشاهده می شود .


لایه زیرین (لایه رادیو فیزیكی) است كه تقریبا متناظر با لایه فیزیكی از مدل
OSI یا مدل 802 می باشد این لایه با انتقال رادیوئی و مدولاسیون سركار دارد . بسیاری از ملاحظاتی كه در طراحی این لایه باید مورد توجه قرار می گرفت آن بود كه سیستم ارزان قیمت باشد و بطور انبوه در بازار عرضه شود.

(لایه باند پایه ) از جهاتی شبیه به زیر لایه MAC است ولیكن مولفه هائی از لایه فیزیكی را نیز در بر می گیرد. این لایه با مسائلی مثل چگونگی نظارت گروه اصلی (Master) بر برشهای زمانی و چگونگی گروه بندی این برشهای زمانی در قالب فریمها، سركار دارد.

سپس لایه ای شامل یك گروه از پروتكلهای مرتبط با هم ، تعریف شده است. مدیر لینك (Link Manager)عملیات ایجاد كانالهای منطقی بین دستگاهها ، شامل (مدیریت توان مصرفی) ، (احراز هویت) (Authentication) و كیفیت خدمات (QoS) را بر عهده دارد. پروتكل تطبیق كنترل لینك منطقی (كه اغلب L2CAP گفته می شود) وظیفه دارد لایه هایی را از درگیری با جزئیات ارسال ، راحت كند.این لایه مشابه با استاندارد زیر لایه 802LLC است ولی از لحاظ مسائلی فنی با آن متفاوت است. دو پروتكل (كنترل) و (صدا) همانگونه كه از نامشان بر می آید با مسائل انتقال صدا و عملیات كنترل سروكار دارند. برنامه های كاربردی می توانند.بدون نیاز به L2CAP ، مستقیماً این دو پروتكل را به خدمت بگیرند.

لایه بعدی یك لایه میانی است و تلفیقی از پروتكلهای متفاوت را در می گیرد.

در این لایه از پروتكل IEEE 802 LLC ، بمنظور سازگاری با دیگر شبكه های سری 802 استفاده شده تست.

پروتكلهای RF comm. , Telephony و Service Discovery صرفا مرتبط با بلوتوث هستندRF comm. (Radio Frequency Communication) ، پروتكلی جهت شبیه سازی استاندارد درگاه سریال (Serial port) است كه تمام pc ها از آن برای اتصال صفحه كلید ، موس و امثال آن استفاده می شود. این پروتكل برای آن طراحی شده تا بتوان از دستگاههای قدیمی بسهولت استفاده كرد .

پروتكل تلفنی پروتكلی بی درنگ است كه برای سه پروفایل مبتنی بر انتقال صدا بكار می آید. این پروتكل همچنین تنظیم و قطع ارتباط را برعهده دارد. نهایتاً پروتكل تشخیص خدمات (Service Discovery) برای كشف و تشخیص اناع خدماتی كه درون شبكه عرضه می شود ، كاربرد دارد.

بالاترین لایه ، محل قرار گرفتن انواع برنامه های كاربردی و پروفایلها است . این لایه برای انجام كار از خدمات پروتكلهای موجود در لایه های زیر بهره می گیرد. هر برنامه كاربردی ، و پروفایلها است . این لایه برای انجام كار از خدمات پروتكلهای موجود در لایه های زیر بهره می گیرد . هر برنامه كاربردی، زیر مجموعه ای از پروتكلهای مختص به خود را به خدمت می گیرد. ایزارهای ویژه ای مثل گوشی بی سیم بسته به نوع برنامه كاربردی آنها فقط به برهی از پروتكل ها نیازمندند.

در بخشهای بعدی سه لایه پائینی از پشته پروتكلی بلوتوث را بررسی خواهیم كرد چرا كه تقریباً متناظر زیر لایه های فیزیكی و MAC است.

لایه رادیوئی در بلوتوث

لایه رادیوئی بیتها را از گروه اصلی به گره پیرو و بالعكس ، منتقل می كند. این لایه ، سیستمی با توان كم و برد ده متر است كه در باند فركانسی 2.4GHz ISM عمل مب كند . این باند به 79 كانال یك مگاهرتزی تقسیم می شود. مدولاسیون به كاررفته FSK و هر هرتز (هر سیكل) معادل یك بیت است كه جمعاً نرخ یك مگابیت بر ثانیه را در اختیار می گذارد ولی بیشتر این پهنای باند به دلیل سرباز تلف می شود.

برای تخصیص مناسب این كانالها از روش پرش فركانس در طیف گسترده با نرخ پرس Dwell time ,1600 hops/sec معادل 625 میكروثانیه بهره گرفته شده است .

چون بلوتوث و 802.11 هر دو باند 2.4GHz ISM و دقیقا در همان 79 كانال كار می كنند لذا با یكدیگر تداخل فركانس خواهد داشت . از آنجایی كه پرش فركانس در بلوتوث چون 802.11 و 802.15 هر دو استانداردهای IEEE هستند لذا IEEE به دنبال راه حلی برای این مشكل می گردد ولی حل این مشكل چندان ساده نیست چرا كه هر دو سیستم ، بدلبل مشابهب از این باند فركانسی بهره گرفته اند : زیرا برای استفاده از این باند فركانسی به اخذ هیچ مجوزی نیاز نیست . استاندارد 802.11a از باند دیگر ISM (باند 5GHz) استفاده می كند ولیكن برد كمتری نسبت به 802.11b دارد (دلیل ماهیت فیزیكی امواج رادیوئی این باند ) لذا استفاده از 802.11a ره حل مناسبی نخواهد بود. برخی از شركتها این مشكل را با ممنوعیت استفاده از بلوتوث حل كرده اند. راه حل بازاری این مشكل آنست كه صبر كنیم مقابل بخواهد تا استاندارد خود را برای حل مشكل تداخل ، اصلاح نماید. در این خصوص مطالبی در مرجع (Lansford et al. ,2001 ) ارائه شده است.



 


 

لایه باند پایه در بلوتوث

لایه باند پایه شبیه ترین بخش بلوتوث با زیر لایه MAC است . این لایه ، دنباله بیتهای خام را به فریمها تبدیل می كند و بدین منظور چندین قالب مهم فریم تعدیف نموده است . در ساده ترین حالت ، گروه اصلی در هر پیكونت دنباله ای از برشهای زمانی 625 میكروثانیه ای Spread Spectrum (Time Slot) تولید می كند ، با این توصیف كه ارسال داده های گره اصلی در برشهای زمانی با شماره زوج انجام می شود و گره های پیرو (Slaves) در برشهای زمانی فرد ارسال می نمایند . این روش مشابه با روش تسهیم زمانی (TDM ) معمولی است كه در آن گره اصلی نیمی از برشهای زمانی را در اختیار دارد و بقیه گره ها (حداكثر هفت گره) در نیم دیگر سهیم هستند . ارسال هر فریم می تواند 1،3 یا 5 برش زمانی طول بكشد.

در هر پرش فركانسی 250 تا 260 میكروثانیه طول خواهد كشید تا مدار رادیوئی بتواند پایداری سریعتر نیز از هر پرش فركانسی ، 366 بیت از كل 625 بیت باقی خواهد ماند . از این مقدار 126 بیت به كد دسترسی (Access Code) و سر آیند اختصاص دارد و 240 بیت برای داده ها باقی می ماند . وقتی پنج برش زمانی به هم ملحق می شوند {برای ارسال فریمها ئی به طول 5 برش}تنها به یك زمان پایداری نیاز خواهد بود و طبعاً زمان كوتاهتری برای زمان پایداری ، تلف می شود و 3125=625*5 بیت در پنج برش زمانی ارسال می گردد كه از این مقدار 2781 بیت برای ارسال داده در اختیار لایه باند پایه خواهد بود . بنابر این در بلوتوث فریمهای طولانی كار آمدتر از فریمهای كوچك هستند.

هر فریم بر روی یك كانال منطقی كه اصطلاحاً لینك بین گروه پیرو نام دارد ارسال خواهد شد. دو نوع لینك وجود دارد : لینك اول ACL است كه برای ارسال داده ها در برشها زمانی نامنظم كاربرد دارد. این داده ها از لایه L2CAP می شوند. ترافیك داده های ACL مبتنی بر روش بیشترین تلاش (Best Effort) ارسال می شود ولی هیچ تضمینی در تحویل آنها نیست . فریمها می توانند گم شده یا از بین بروند، بدون آنكه ارسال مجدد شوند. هر گره پیرو فقط می تواند یك لینك ACL با گره اصلی داشته باشد.

لینك دیگر ،  SCO نام دارد كه برای ارسال داده های بی درنگ ، مثل ارتباط تلفنی كاربرد دارد. این نوع كانال با تخصیص برشهای زمانی مشخص در هر دو جهت ، ایجاد می شود. بدلیل آنكه لینكهای SCO نسبت به زمان حساس هستند فلذا فریمهای ارسالی بر روی این لینك هرگز ارسال مجدد نخواهند شد، در عوض از روش تصحیح مستقیم خطا استفاده شده تا اطمینان بیشتری داشته باشد. ارسال مجدد فریمهای هراب بر عهده لایه بعدی است و در این لایه در صورت امكان به تصحیح خطا بسنده می شود-م هر گره پیرو می تواند حداكثر سه لینك SCO با گره اصلی داشته باشد. هر لینك SCO می تواند یك كانال صدا مبتنی بر PVM با نرخ 64000 بیت بر ثانیه را حمل كند.

لایه L2CAP در بلوتوث

لایه L2CAP سه دسته عملیات مهم را بر عهده دارد: اول آنكه بسته هائی با طول حداكثر 64 كیلوبایت را از لایه های بالائی پذیرفته و آنها را جهت انتقال ، به فریمهای كوچكتری می شكند. در سمت مقابل این فریمها مجدداً به بسته اصلی بازسازی خواهد شد.

دوم آنكه این لایه عمل جمع آور و توزیع بسته هائی كه از چندین مبداء آمده ( یا به چندین مقصد می روند) را بر عهده دارد . وقتی یك بسته بازسازی می شود لایه L2CAP تعیین خواهد كرد كه باید به كدام پروتكل در لایه بالاترتحویل شود.

سوم اینكه این لایه ، عملیات تامین كیفیت خدمات را بر عهده دارد چه در هنگام ایجاد لینك و چه در خلال عملكرد طبیعی . همچنین در زمان ایجاد لینك ، بر سر اندازه حداكثر و مجاز طول داده ، توافق صورت می گیرد تا ابرازهائی با طول بسته بزرگ از ارسال چنین بسته ای به ابزارهائی با طول بسته كوچك اجتناب كنند. از آنجایی كه تمام ابزارهای مبتنی بر بلوتوث نمی توانند بسته هائی با طول 64 كیلوبایت را بپذیرند فلذا به این ویژگی نیاز است .

ساختار فرم در بلوتوث

چندین نوع قالب فریم در بلوتوث وجود دارد كه مهمترین آنها در شكل زیر نشان داده شده است . این فریم با فیلد كد دسترسی، 141شروع می شود كه عموما هویت یك گره اصلی Master را مشخص خواهد كرد تا بدینگونه یك گره پیرو كه در برد رادیوئی دو گره اصلی قرار دارد، گیرنده حقیقی ترافیك داده ها را مشخص نماید .

سپس یك سرآیند 54 بیتی آمده كه شامل فیلدهای معمولی زیر لایه MAC است . سپس فیلد داده قرارگرفته كه حداكثر 2744 بیت را برای انتقال در پنج برش زمانی در بر می گیرد. در فریمهائی كه تنها در یك برش زمانی ارسال می شوند.قالب فریم همین است با این تفاوت كه فیلد داده آنها حداكثر 240 بیت است.

حال اجازه بدهید به فیلدهای سرآیند ، نگاهی سریع بیندازیم . فیلد آدرس هویت گیرنده فریم را از بین هشت دستگاه فعال در هر پیكونت مشخص می كند . فیلد Type اولا نوع فریم را از بین انواع ACL,SCO,POLL یا NULL ثانیاً روش تصحیح خطای داده ها را و ثانیا تعداد برشهای زمان كه ارسال فریم جاری بدان نیاز دارد را مشخص می نماید .بیت Flow توسط گره های پیرو و زمانی تنظیم فعال می شود كه بافر آنها پرشده باشد و نتواند داده بیشتری دریافت كنند. این بیت شكل ابتدائی كنترل جریان داده ها ، به حساب می آید .


 

بیت Acknowledgement بدین منظور است تا دریافت صحیح یك فریم از طرف مقابل ، در فریم ارسالی جاسازی و اعلام شود (یعنی فرآیند Piggybacking) . نظم بیتی برای شماره گذاری فریمهاست تا بسته های تكراری كشف شوند . در بلوتوث پروتكل ارسال مجدد روش توقف و انتظار است و طبعاً یك بیت برای شاره گذاری فریمها كفایت می كند . در ادامه فیلد هشت بیتی Checksum برای كشف خطای احتمالی در سرآیند تعریف شده است . كل این سرآیند 18 بیتی سه بار تكرار می شود تا سرآیند 54 بیتی نشان داده شده در شكل بالا بوجود آید .

در سمت گیرنده با یك مدار ساده سه نسخه تكراری هر بیت بررسی می شود . اگر هر سه بیت مثل هم بودند ، آن بیت پذیرفته می شود در غیر اینصورت ، بیتی كه بیشترین تكرار را دارد قبول می شود . بدین ترتیب برای ارسال یك سرآیند 10 بیتی ظرفیتی معادل 54 بیت صرف می شود. دلیل آ« این بوده كه برای ارسال مطمئن داده ها در محیطی سرشار از نویز و با ابزاری ارزان قیمت و توان ناچیز 2.5mW و قدرت پردازش پائین ، یه افزونگی بسیار زیادی نیاز خواهد بود.

برای فیلد داده در فریمهای ACL قالبهای متفاوتی تعریف شده است . فریمهای SCO ساده تر هستند : فبلد داده همیشه 240 بیتی است . سه گزینه دیگر نیز تعریف شده كه در آنها مقدار واقعی داده ها 80 ،160 یا 240 بیتی است و باقیمانده بیتها برای تصحیح خطا به كار می آیند . در مطمئن ترین نسخه (یعنی داده 80 بیتی ) بهش داده همانند سرآیند، سه بار متوالی تكرار می شود.

از آنجا یی كه پیرو Slave تنها می تواند از برشهای زمانی با شماره فرد استفاده نماید فلذا در هر صانیه 800 برش زمانی بدست خواهد آورد بدین ترتیب با فیلد داده 80 بیتی ، ظرفیت كانال از سمت گره پیرو به سمت گره اصلی معادل 64000 بیت بر ثانیه خواهد بود (ظرفیت كانال از گره اصلی به گره پیرو نیز 64000 بیت است ) لذا این كانال دقیقاً برای یك كانال صوتی دو طرفه مبتنی بر pcm كافی است . (دلیل انتخاب نرخ 1600 Hops/sec برای تغییر فركانس همین بوده است.)

 این اعداد و ارقام بدین معنا هستند كه یك كانال صوتی دو طرفه PCM با نرخ 64000 بیت بر ثانیه ، در حالت مطمئن {یعنی وقتی داده های 80 بیتی با سه بار تكرار ارسال می شوند كل پهنای باند موجود در پیكونت را (علیرغم پهنای باند 1Mbps آن ) اشباع خواهد كرد .با گزینه نامطمئنتر (یعنی 240 بیت در هر برش زمانی بدون هیچگونه افزونگی یا تكرار) می توان از حداكثر سه كانال صوتی همزمان حمایت كرد و به همین دلیل حداكثر سه لینك SCO برای هر گره پیرو مجاز شمرده شده است.

معماری بلوتوث

اجازه بدهید بررسی سیستم بلوتوث را با مروری سریع بر دستاوردها و اهداف آ« آغاز نمائیم . واحد پایه در سیستم بلوتوث یك پیكونت است كه از یك گروه و حداكثر هفت گره پیرو فعال به فاصله حداكثر هفت گرو پیرو فعال (Active Slave Node) به فاصله حداكثر ده متر ، تشكیل شده است.در یك فضای بزرگ و واحد می توان چندین پیكونت داشت و حتی می توان آنها را از طریق یك گروه كه نقش پل (Bride) ایفا می كند به هم متصل كرد(به شكل زیر نگاه كنید ) به مجموعه ای از پیكونتهای متصل بهم اصطلاحا شبكه متفرق / پراكنده گفته می شود .

 

 

در یك پیكونت علاوه بر هفت گروه فعال پثرو ، می تواند تا 255 گروه غیر فعال وجود داشته باشد . اینها دستگاه هائی هستند كه گروه اصلی آنها را در خالت استراحت و كم توان وارد كرده تا مصرف باطری آن كاهش باید.

یك ایستگاه در حالت غیر فعال هیچ كاری نمی توان انجام بدهد به جز آنكه به سیگنال فعال سازی خود یا سیگنال Beacon كه از گروه اصلی می رسد ، پاسخ بدهد . به غیر از این حالات ، دو حالت میانی در مصرف توان به نامهای حالت Hold و Sniff نیز وجود دارد كه در اینجا بدان نخواهدیم پرداخت .

 

دلیل طراحی اصلی /پیرو  آن بود كه طراحان آن در نظر داشتند قیمت كل سیستم بلوتوث پیاده سازی شده بر روی تراشه ، زیر پنج دلار باشد. نتیجه این تصمیم گیری آنست كه گروه های پیرو {مثل صفحه كلیدها ، موس ، چابگر} تقریباً غیر همشمند و ساده هستند و اساسا آنچه را كه گروه اصلی (Master ) به آنها دستور بدهد اجرا می كنند . یك پیكونت سیستمی مینی بر TDM متمركز  است كه در آن هسته مركزی (یعنی گروه اصلی یا Master) بر سیگنال ساعت نظارت دارد و تعیین می كند كه چه دستگاههی و در كدام برش زمانی (Slot) مخابره داشته باشد . تبادل اطلاعات صرفاً بین گره مركزی و گروه های پیرو انجام می شود و ارتباط مستقیم دو گره پیرو { مثلاً دو صفحه كلید یا دو چاپگر} ممكن نیست.






عینک پلیس اورجینال مدل S8180