¿Qué es Bluetooth?
Bluetooth
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Bluetooth, o Bluetooth, es un nuevo protocolo de transmisión inalámbrica Creado inicialmente por Ericsson, el estándar técnico fue desarrollado posteriormente. por el Grupo de Interés Especial de Bluetooth. Se dice que debido a que esta tecnología aún está en su infancia, Bluetooth está registrado comercialmente en Taiwán con la traducción china de "Bluetooth". Sin embargo, según la traducción literal del significado en inglés, "Bluetooth" es más apropiado.
Tecnología de conexión inalámbrica de corta distancia: Bluetooth
Colegio de Radio y Televisión de Zhejiang Lianyiqun
En la última década, el avance continuo de la tecnología microelectrónica ha promovido en gran medida los equipos informáticos y de comunicación. Con la popularización y el rápido desarrollo, las PC, PDA, teléfonos móviles, teléfonos inalámbricos, etc. han entrado en la vida diaria y el trabajo de las personas y se han convertido en una parte indispensable de la vida de las personas. La transferencia de archivos entre estos dispositivos a menudo se realiza mediante cables y requiere algún soporte de software para conectarse. La gente quiere una tecnología de conexión inalámbrica de corto alcance que pueda reemplazar los cables. Surgió la tecnología Bluetooth. La tecnología Bluetooth proporciona una forma de conectarse de forma inalámbrica a distancia sin necesidad de cables.
Qué es la tecnología Bluetooth
La tecnología Bluetooth es una especificación global abierta para comunicaciones inalámbricas de datos y voz. Se basa en conexiones inalámbricas de corto alcance y bajo costo para dispositivos fijos y móviles. El entorno de comunicación establece una conexión especial utilizando tecnología de radio de corto alcance.
Bluetooth utiliza un enlace de radiofrecuencia de corto alcance integrado en un microchip cuadrado de 9×9 mm y opera en la banda ISM (Industrial, Científica y Médica) de 2,4 GHz. La banda de frecuencia está abierta a nivel mundial, lo que significa que, en teoría, los dispositivos que utilizan estas tecnologías de redes inalámbricas se pueden utilizar en cualquier parte del mundo. Su rango de conexión general es de 10 metros y puede alcanzar los 100 metros mediante expansión, no se limita a un rango en línea recta y los dispositivos se pueden vincular entre sí incluso si no están en la misma habitación; de forma punto a multipunto, hasta 7, formando una red de dominio personal.
La tecnología Bluetooth define cómo se comunican las computadoras y los dispositivos de comunicación, y también define cómo asignar una aplicación al hardware para integrarla con la tecnología Bluetooth. La tecnología Bluetooth se puede utilizar para fabricar chips Bluetooth, auriculares inalámbricos para teléfonos móviles y construir redes de área personal. No sólo puede aplicarse a productos electrónicos populares como teléfonos móviles, ordenadores, PDA y cámaras digitales, sino que incluso puede afectar a productos tradicionales como juguetes, electrodomésticos, teléfonos normales y automóviles.
Arquitectura del protocolo Bluetooth
Uno de los propósitos principales de la tecnología Bluetooth es permitir que varios dispositivos que cumplen con la especificación interoperen, lo que requiere que el dispositivo local y el dispositivo remoto utilicen el mismo protocolo. Diferentes aplicaciones pueden usar diferentes pilas de protocolos, pero todas deben usar la capa física y la capa de enlace de datos en la tecnología Bluetooth. Por supuesto, no todas las aplicaciones deben utilizar todos los protocolos y sólo se pueden utilizar algunos protocolos. Por ejemplo, para la comunicación de voz (Audio), sólo se requiere el protocolo de banda base.
El sistema de protocolo Bluetooth se puede dividir en 4 capas:
Protocolo central Baseband, LMP, L2CAP, SDP
Protocolo de sustitución de cable RFCOMM
Protocolo de control telefónico TCS Binario, Comandos AT
Seleccione protocolos PPP, UDP/TCP/IP, OBEX, WAP, vCard/vCal, IrMC, WAE
1. Baseband)
El protocolo de banda base y el protocolo de administración de conexión son responsables de establecer conexiones físicas de radiofrecuencia (Radio Frecuencia) entre múltiples dispositivos Bluetooth para formar una red Pico. Esta capa controla las secuencias de sincronización y salto de frecuencia de los dispositivos Bluetooth y administra los dos tipos de conexión diferentes definidos en Bluetooth: SCO síncrono orientado a conexión y ACL asíncrono sin conexión.
2. Link Manager Protocol LMP (Link Manager Protocol)
LMP es el responsable del establecimiento, liberación y control de las conexiones Bluetooth, el control de los paquetes de datos y la gestión y consumo de modos de energía, estado de los dispositivos Bluetooth, etc. Finalmente, LMP también es responsable de los problemas de contraseñas para autenticación y cifrado.
3. Interfaz del controlador de host HCI (interfaz del controlador de host)
HCI proporciona un método de interfaz unificado para acceder al hardware Bluetooth. Incluye una interfaz de comando para el controlador de banda base y el administrador de conexiones y la entrada al estado del hardware, así como registros de control y eventos.
4. Protocolo de adaptación y control de enlace lógico L2CAP (Protocolo de adaptación y control de enlace lógico)
L2CAP está por encima de la capa de banda base y es la interfaz entre la banda base y los protocolos de nivel superior. Maneja más problemas, como la reutilización de protocolos de alto nivel, la división y reensamblaje de grandes paquetes de datos, la transmisión y la calidad de la información del servicio. L2CAP funciona en paralelo con LMP. La diferencia entre ellos es que cuando los datos no pasan por LMP, L2CAP utilizará tecnología de multiplexación, tecnología de segmentación y reensamblaje, tecnología de extracción de grupos, etc., para proporcionar servicios de datos a la capa superior. Aunque el protocolo de banda base proporciona dos tipos de conexión, SCO y ACL, L2CAP solo admite ACL y permite que protocolos de alto nivel envíen y reciban paquetes de datos a una velocidad de 64K bytes.
5. Protocolo de simulación de puerto serie RFCOMM
RFCOMM es un protocolo de simulación de puerto serie basado en la especificación TS07.10 de ETSI y admite comunicación punto a punto entre dispositivos Bluetooth. Como protocolo de reemplazo de cable, emula las señales de control y datos de RS-232 en la banda base y proporciona servicios para protocolos de capa superior (como OBEX) que utilizan el mecanismo de transmisión por cable en serie.
6. Protocolo de descubrimiento de servicios SDP (Protocolo de descubrimiento de servicios)
SDP funciona sobre la capa L2CAP y se utiliza para descubrir servicios en dispositivos Bluetooth dentro de un rango determinado. El protocolo de descubrimiento de servicios es una parte muy importante del marco de la tecnología Bluetooth y es la base para todos los modos de usuario. Usando SDP, se puede consultar la información del dispositivo y el tipo de servicio, después de lo cual se puede establecer la conexión entre dispositivos Bluetooth.
7. Protocolo de control telefónico
Incluyendo protocolo binario de control telefónico (TCS BIN) y protocolo de control telefónico del conjunto de comandos AT (comandos AT). TCS BIN es un protocolo orientado a bits que define la señalización de control requerida para que los dispositivos Bluetooth establezcan llamadas de voz y datos, y define el proceso de gestión de movilidad para manejar grupos de dispositivos Bluetooth TCS. Los comandos AT son comandos de control telefónico, utilizados para controlar teléfonos móviles y módems, etc., emitidos por SIG en ITU-TQ. Desarrollado sobre la base del 931.
8. Otros protocolos adoptados
PPP es el protocolo básico para las comunicaciones por Internet desarrollado por el IETF. El protocolo punto a punto PPP funciona sobre RFCOMM y se utiliza para implementar conexiones punto a punto. UDP/TCP/IP es también el protocolo básico para la comunicación por Internet desarrollado por el IETF. Estos protocolos se utilizan en dispositivos Bluetooth para comunicarse con dispositivos conectados a Internet. OBEX es la abreviatura de IrOBEX, que es un protocolo de capa de sesión desarrollado por la Asociación de datos infrarrojos (IrDA). Utiliza un modelo cliente-servidor para proporcionar las mismas funciones básicas que HTTP. El formato de intercambio de tarjetas de presentación electrónicas vCard y el formato de intercambio de calendarios electrónicos vCal son especificaciones abiertas desarrolladas por la Internet Mail Association. El protocolo de aplicaciones inalámbricas WAP fue desarrollado por el Foro de protocolos de aplicaciones inalámbricas e integra varias tecnologías de redes inalámbricas de área amplia. Su propósito es transmitir contenido de Internet y servicios de transmisión telefónica a teléfonos celulares digitales u otros terminales inalámbricos. Al elegir WAP, puede aprovechar al máximo el software de aplicación de alto nivel desarrollado por Wireless Application Environment (WAE).
Plan de diseño de hardware Bluetooth
Actualmente, el hardware del producto Bluetooth utiliza un conjunto de chips compuesto por dos chips, uno es un chip de radiofrecuencia y el otro es un chip de control de banda base.
Los W7020 y W7400 de Lucent, UAA3558 y PCD87750 de Philips, etc., son sólo dos chips más un Flash adicional, una antena y un chip de alimentación para formar un módulo Bluetooth, que se utiliza en varios productos Bluetooth.
BlueCoreTM 01 proporcionado por CSR (Cambridge Silicon Radio) integra una unidad de radiofrecuencia y un controlador de banda base en un chip CMOS cuadrado de 8×8 mm siempre que coopere con el Flash que contiene la pila de software Bluetooth. , es decir, proporciona una interfaz Bluetooth totalmente compatible con dispositivos de voz y datos.
El controlador de banda base MT1020 proporcionado por MITEL y el transceptor inalámbrico PH2401 proporcionado por PHILSAR se pueden utilizar juntos para formar un módulo Bluetooth completo de bajo consumo, proporcionando funciones hasta la capa HCI.
Problemas de Bluetooth
Bluetooth funciona en la banda de frecuencia ISM (Industrial, Científica y Médica) de 2,4 GHz. Debido a que la banda ISM es una banda de frecuencia pública y gratuita, algunos protocolos de comunicación y productos electrónicos ya han adoptado esta banda, generalmente como 802.11b y los hornos microondas. Por lo tanto, se diseña especialmente un esquema de confirmación rápida y salto de frecuencia para Bluetooth para garantizar la estabilidad. de la conexión y la confidencialidad de los datos. Con la aplicación y promoción de la tecnología Bluetooth se deben estudiar y solucionar en detalle los problemas existentes entre Bluetooth y otros dispositivos. Esta cuestión está recibiendo una atención sin precedentes. IEEE ha creado un grupo especial para establecer un modelo de interferencia mutua y proponer un mecanismo de supervivencia. La correspondiente organización de estándares Bluetooth también ha creado un grupo de investigación sobre cuestiones existentes.
Dado que la banda de frecuencia ISM en la que funciona Bluetooth es una banda de frecuencia abierta al mundo, su seguridad también ha atraído una gran atención. Para garantizar la seguridad de la comunicación, Bluetooth proporciona mecanismos de seguridad en la capa de enlace y en la capa de aplicación. En la capa de enlace, Bluetooth utiliza 4 parámetros, a saber, la dirección del dispositivo Bluetooth BD_ADDR, la clave privada de autenticación, la clave privada de cifrado y el código aleatorio RAND para garantizar la seguridad de la comunicación. Incluye tres aspectos: gestión de claves, cifrado de información y autenticación de dispositivos. El propósito de los mecanismos de seguridad a nivel de enlace es proporcionar un nivel apropiado de protección de seguridad. Si los usuarios tienen requisitos de confidencialidad de mayor nivel, se pueden utilizar mecanismos de seguridad de capa de transporte y capa de aplicación más eficaces.