apresentação bluetooth

BLUETOOTH

Acadêmicos:Diego Adriano SievesPaulo Luis SteinhauserAmauri Cunha

CENTRO UNIVERSITÁRIO PARA O DESENVOLVIMENTO DO ALTO VALE DO ITAJAÍPró-reitoria de Pós-graduação, Pesquisa e ExtensãoLatu Sensu – Redes de Computadores e Segurança de SistemasArquitetura de Redes de ComputadoresProfa. Dra. Michelle S. WanghamData: 10/04/2010.

Por que o nome bluetooth?

Não, o nome não tem nada Não, o nome não tem nada a ver com dente azul!a ver com dente azul!

Origem do nome

• O nome Bluetooth é uma homenagem ao rei da Dinamarca e Noruega Harald Blåtand - em inglês Harold Bluetooth (traduzido como dente azul, embora em dinamarquês signifique de tez – pele - escura).

• O logotipo do Bluetooth é a união dos símbolos nórdicos (Hagall) e (Berkanan) correspondentes às letras H e B

no alfabeto latino.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Dinamarca

O Logotipo

História do bluetooth

• A história do Bluetooth começa em meados de 1994, através de estudos da empresa Ericsson. Projeto MCLink.

• Em 1998, cinco empresas, a Ericsson, a Nokia, a IBM, a Intel e a Toshiba, formaram o consórcio denominado Bluetooth SIG.

História do bluetooth

• Objetivo de expandir e promover a tecnologia Bluetooth e estabelecer um novo padrão industrial.

• O consórcio Bluetooth SIG já conta com a participação de mais de 10.000 empresas de todo o mundo.

O que é o bluetooth• Especificação aberta (royalty-free) de uma

tecnologia padrão para comunicação sem fio ad hoc;

• Possibilidade de conectar uma ampla variedade de dispositivos;

• As especificações do Bluetooth foram desenvolvidas e licenciadas pela Bluetooth Special Interest Group.

O que é o bluetooth

• Os dispositivos Bluetooth anunciam todos os serviços que eles suportam e podem fornecer, e por isso, faz com que o uso de serviços seja simples pela falta da necessidade de configurar endereços de rede ou permissões como em outras tecnologias.

O que é o bluetooth

• Por solicitação do SIG o IEEE adotou as especificações do Bluetooth como um standard IEEE 802.15 para "Wireless Personal Area Network (WPAN)"

Freqüência e Comunicação

• Dispositivos Bluetooth operam na faixa ISM (Industrial, Scientific, Medical) centrada em 2,45 GHz - variações que vão de 2,4 GHz à 2,5 GHz.

• Esquema de comunicação FH-CDMA.• Esquema FH/TDD.

Características do Bluetooth

• Tecnologia sem fio voltada a aplicações de voz e dados;

• Funciona no espectro de 2,4GHz, faixa ISM (Industrial, Scientific, Medical);

• Taxa de dados na versão 2 chega a 3Mbps;• Capaz de penetrar objetos sólidos;

Características do Bluetooth

• Tecnologia omni-direcional;• Segurança é uma prioridade, sendo que a

tecnologia oferece 3 modos de segurança;• Baixo consumo de energia;• Baixo custo de implantação;• Utilização da técnica de pooling.

Comparativo com Wi-Fi (IEEE 802.11)

• A tecnologia Bluetooth custa 1/3 da implementação com Wi-Fi;

• Utiliza 1/5 da energia;• Menor alcance;• Taxas de transferências menores.

Comparativo de áreas de alcance

Usos

• Bluetooth é um protocolo padrão de comunicação primariamente projetado para baixo consumo de energia com baixo alcance, baseado em microchips transmissores de baixo custo em cada dispositivo.

ClassePotência máxima

permitida(mW/dBm)

Alcance (Aproximadamente)

Classe 1 100 mW (20 dBm) até 100 metros

Classe 2 2.5 mW (4 dBm) até 10 metros

Classe 3 1 mW (0 dBm) ~ 1 metro

Versões

VersãoTaxa de

transmissão

Versão 1.2

1 Mbit/s

Versão 2.0 + EDR

3 Mbit/s

Versão 3.0

24 Mbit/s a.m.m.Mudança da Faixa de Transmissão para 802.11

Lista de aplicações

• Controle sem fio e comunicação entre celulares e fones de ouvido sem fio ou sistemas viva voz para carros;

• Comunicação sem fio entre PCs;• Comunicação sem fio entre PCs e dispositivos de

entrada e saída;• Transferência de arquivos entre dispositivos; • Para controles onde o infravermelho era

tradicionalmente utilizado;• Consoles de videogames da nova geração

Lista de aplicações

Sistema viva-voz para carros

Redes Bluetooth

• Topologia (c):

Redes Bluetooth

• Sistema de rádio ad hoc;• Os dispositivos Bluetooth se comunicam entre

si e formam uma rede denominada piconet;• Várias piconets independentes e não-

sincronizadas podem se sobrepor ou existir na mesma área, formando um scatternet.

Redes Bluetooth

Tipos de redes formadas entre dispositivos Bluetooth

Redes Bluetooth

• Redes Bluetooth suportam conexões ponto-a-ponto e ponto-a-multiponto entre o dispositivo mestre e os escravos.

Compartilhamento de Canal

• O compartilhamento de canal do Bluetooth é possível através da multiplexação do tempo, onde o tempo é dividido em slots, cada um durando 625s.


• É importante ressaltar que a unidade master transmite seus dados nos slots de tempo pares, enquanto que as demais transmitem nos slots ímpares;

• Os slots são numerados de acordo com o relógio da master.


• Quanto a transmissão e a recepção de pacotes, que é feita de forma alternada no tempo, é conhecida como TDD (Time Division Duplex).

• O número máximo de canais é 79, que vai do canal 0 ao 78, com espaço entre eles de 1MHz, iniciando em 2.402GHz

Controle de Acesso ao Meio

• O Bluetooth foi otimizado para permitir que um número elevado de comunicações não coordenadas ocorram dentro da mesma área.

• Um canal (FH Bluetooth Channel) está associado a uma piconet e é identificado pela seqüência de freqüências e pelo relógio do dispositivo mestre.

Estabelecimento de Conexões

• Os dispositivos devem ser identificados;• Podem ser dinamicamente conectados e

desconectados de uma piconet a qualquer hora;

• Mensagens do tipo INQUIRY;• Mensagem do tipo PAGE;• Estado de STANDBY;• Estado de SCAN.

Estados Possíveis

•STANBY•Inquiry•Inquiry Scan•Page•Page Scan

Modos de Operação

• Active Mode dispositivo participa ativamente do canal;

• Sniff Mode modo econômico onde há redução de tempo de escuta do canal;

• Hold Mode dispositivo slave fica em estado de espera;

Modos de Operação

• Park Mode consumo baixíssimo de potência. Slave utiliza endereço global e em tempos regulares, o dispositivo escuta o canal para verificar eventuais transmissões

Tipos de Links

Uma vez conectado a uma piconet, um dispositivo pode se comunicar através de dois tipos de links:

• Sinchronous Connection Oriented (SCO) link;• Asynchronous Connectionless (ACL) link.

Comunicação entre piconets

• Técnica de time division multiplexing (TDM);• Estado de HOLD;• Bridge.

Perfis Bluetooth

• Especificação de interface para comunicações entre dispositivos baseadas em Bluetooth;

• Os perfis proveêm padrões que os fabricantes devem seguir para permitir dispositivos a usarem o Bluetooth de uma maneira compatível.

Principais perfis (controle de mídia)

• Advanced Audio Distribution Profile (A2DP);• Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP;• Video Distribution Profile (VDP);• Basic Imaging Profile (BIP);• Basic Printing Profile (BPP);

Principais perfis (controle de sistemas de comunicações)

• Device ID Profile (DID);• Dial-up Networking Profile (DUN);• Fax Profile (FAX);• Hands-Free Profile (HFP);• Headset Profile (HSP);• LAN Access Profile (LAP);• Personal Area Networking Profile (PAN);

Principais perfis (outros)

• File Transfer Profile (FTP);• Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP);• Object Push Profile (OPP);• Human Interface Device Profile (HID);• Phone Book Access Profile (PBAP);• Serial Port Profile (SPP);• Service Discovery Application Profile (SDAP);• SIM Access Profile (SAP, SIM);• Synchronisation Profile (SYNCH).

Arquitetura Bluetooth

• As características técnicas da arquitetura Bluetooth está definida no Core (núcleo) e nos Profiles (perfis).

• Essas definições são dadas pelo Bluetooth SIG (Special Interest Group).


• No núcleo é definido como o sistema funciona, em se tratando de protocolos, camadas, especificações técnicas...

• Os perfis determinam como os elementos que compõe o sistema podem ser empregados para realizar das funções desejadas.


• Na parte inferior da pilha de protocolos, se localiza a camada de rádio, que no modelo OSI, corresponderia a camada física. Esta camada é responsável pela transmissão de dados via rádio frequência (RF) e sua modulação.

• A Baseband, é responsável pelo protocolo de controle e por rotinas de enlace.


• O LMP (Link Manager Protocol) é utilizado na configuração e controle do enlace.

• O HCI (Host controller Interface) provê as camadas superiores do modelo, uma interface padronizada de acesso ao Controlador e ao Gerenciador de Enlace.


• O L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol ou Protocolo de Adaptação e Controle do Enlace Lógico), faz a segmentação e montagem de pacotes, bem como a multiplexação e demultiplexação desses pacotes. Cuida também dos requisitos de qualidade de serviço.


• O protocolo RFCOMM emula uma porta serial convencional, o que facilita a incorporação de outros dispositivos ao sistema.

• Já o SDP (Service Discovery Protocol) permite descobrir quais os serviços disponíveis nos dispositivos Bluetooth, e ainda, quais as suas características

Pacote de Dados Bluetooth

• Um pacote de dados Bluetooth é composto em geral pela seguinte estrutura:– Código de Acesso ao Canal: é o código de acesso

do canal físico;– Cabeçalho do Pacote: inclui o identificador do

transporte lógico e do protocolo de controle do enlace;

Pacote de Dados Bluetooth

– Cabeçalho do Payload: identificador do enlace lógico;

– Payload: Dados de usuário, mensagens ou frames, mensagens de gerenciamento;

– CRC: Código de erro.

Cabeçalho do pacotes de dado

Exemplo prático do funcionamento da tecnologia

Exemplo de aplicação

• Acesso de email através de um dispositivo portátil (PDA, laptop...) através de uma rede bluetooth segue basicamente os passos:

• Inquiry: O dispositivo bluetooth realiza um processo conhecido como inquiry, onde ele fica sabendo quais os pontos de acesso que estão próximos, e os mesmos respondem com seu endereço físico.


• Paging: o processo conhecido como paging é iniciado. Neste processo, o dispositivo móvel tenta sincronizar com o ponto de acesso;

• Estabelecimento de link: é estabelecido um link assíncrono (ACL) pelo LMP (Link Manager Protocol).


• Procura por Serviços: Depois de estabelecer o link físico, o dispositivo móvel tenta descobrir quais os serviços disponíveis no ponto de acesso através do SDP (Service Discovery Protocol).

• L2CAP: através das informações obtidas pelo SDP, é criado um canal L2CAP que possibilita a comunicação entre os dois dispositivos.


• RFCOMM: Um canal RFCOMM é criado sobre o canal L2CAP. O canal RFCOMM emula uma interface serial que permitirá a transmissão dos dados entre os dispositivos.

• Segurança: Na hipótese do ponto de acesso restringir o acesso, realiza-se um processo de autenticação (necessidade de saber o PIN). Caso os dois dispositivos operem no modo seguro, os dados serão encriptados.


• PPP (Point-to-Point Protocol): O PPP, geralmente é executado a partir de um link serial, como nos modens dial-up. Como no Bluetooth temos o canal RFCOMM que emula um link serial, o PPP será executado nesse link. Isso possibilita que os outros protocolos utilizados na internet possam ser executados normalmente e a partir daí pode-se acessar o e-mail.

Referências:

• BILLO, Eduardo Afonso. Uma pilha de protocolos Bluetooth adaptável à aplicação. Disponível em: < http://www.lisha.ufsc.br/teaching/theses/billo.pdf>. Acesso em: 08 de abr. 2010

• BLUETOOTH SIG. How Bluetooth Technology Works. Disponível em: < http://www.bluetooth.com/English/Technology/Works/Pages/default.aspx>. Acesso em: 08 de abr. 2010

• ELETRÔNICA.ORG. Bluetooth - Soluções Sem Fio . Disponível em:< http://www2.eletronica.org/artigos/eletronica-digital/bluetooth-solucoes-sem-fio/>. Acesso em: 08 de abr. 2010.

Referências:

• IEEE. IEEE 802.15 WPAN Task Group 1 (TG1) . Disponível em: <www.ieee802.org/15/pub/TG1.html>. Acesso em: 08 de abr. 2010.

• UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA. Bluetooth. Disponível em: <http://www.ucb.br/prg/professores/maurot/RC-I-Mat/RCI-Mat_arqs/bluetooth/bluetooth.htm>. Acesso em: 08 de abr. 2010.

• WIKIPÉDIA. Bluetooth. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Bluetooth> Acesso em: 08 de abr. 2010.

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