Ραδιοσυχνότητες και Εφαρμογές της Τεχνολογίας BLUETOOTH

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Εισαγωγή στην ερευνητική μεθοδολογία ΑΜ0702 (ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ) ΟΠΡΟΓΛΙΔΗΣ ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΑΕΜ Ραδιοσυχνότητες και Εφαρμογές της Τεχνολογίας BLUETOOTH Επιβλέποντες : Αικατερίνη Σιακαβάρα Επίκουρη Καθηγήτρια Τμήματος Φυσικής ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

2 Πρόλογος - Περίληψη Στην πτυχιακή εργασία πραγματοποιείται μελέτη της τεχνολογίας Bluetooth και των εφαρμογών της. Αρχικά, γίνεται αναφορά στις διαφορές της ασύρματης και ενσύρματης τεχνολογίας καθώς και τα πλεονεκτήματα της καθεμίας και ακολουθεί μια εισαγωγή στην τεχνολογία Bluetooth όπου παρουσιάζεται η ιστορία της τεχνολογίας καθώς και τα βασικά δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά της. Γίνεται αναφορά στη χρήση των ραδιοσυχνοτήτων από την τεχνολογία και η διαμόρφωση των piconets που ορίζουν την εμβέλεια δράσης της. Παρουσιάζονται επίσης τα φυσικά και λογικά κανάλια επικοινωνίας, όπως και οι καταστάσεις, υποκαταστάσεις, τα ρολόγια Bluetooth, ο έλεγχος σφαλμάτων και η συμβατότητά της τεχνολογίας με αντίστοιχα ασύρματα δίκτυα επικοινωνίας. Πραγματοποιείται επίσης, συνοπτικά, σύγκριση της τεχνολογίας Bluetooth με άλλες ανταγωνιστικές τεχνολογίες και παρουσιάζονται τα μειονεκτήματα και τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας Bluetooth. Στο τέλος της εργασίας αναλύονται λεπτομερώς πολλά από τα προφίλ-λειτουργίες Bluetooth που εφαρμόζονται στην καθημερινή μας ζωή. Πραγματοποιείται επίσης γενική εκτίμηση για την εξέλιξη και βελτίωση της τεχνολογίας Bluetooth και τη συνέργειά της με ασύρματα συστήματα επικοινωνίας και πληροφορίας(gps, smart antenna systems, URC, κ.λ.π.). Η εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια της κατεύθυνσης Ηλεκτρονικής και Τηλεπικοινωνιών του Τμήματος Φυσικής του Α.Π.Θ. με επίβλεψη της Επ. Καθηγήτριας κ. Αικατερίνης Σιακαβάρα, την οποία ευχαριστώ θερμά για την υπομονή της και τη συνεχή υποστήριξη που μου παρείχε. 2

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Πρόλογος Περίληψη...2 Κεφάλαιο 1 : Εισαγωγή στην Τεχνολογία Bluetooth 1.1 Διαφορές Ασύρματης και Ενσύρματης Τεχνολογίας Πλεονεκτήματα Ασύρματης Τεχνολογίας Πλεονεκτήματα Ενσύρματης Τεχνολογίας Η Δημιουργία του Bluetooth S.I.G. - Ονομασία και Λογότυπο του Bluetooth Διαδικασία Χαρακτηρισμού Προϊόντος Bluetooth Συνδεσιμότητα Μετάδοση Πληροφοριών Χαρακτηριστικά Πλεονεκτήματα Κεφάλαιο 2 : Η Τεχνολογία Bluetooth 2.1 Γενικά για τα Bluetooth Bluetooth Stack Ζεύξεις, Κανάλια και Πρωτόκολλα Ραδιοσυχνότητες Αποφυγή Παρεμβολών με RF Εκπομπές Διευθέτηση Καναλιών και Piconets Baseband Link Controller Link Management Software-Supporting Application Software...18 Κεφάλαιο 3 : Ραδιοσυχνότητες και Bluetooth 3.1 Ασύρματες Μέθοδοι Τηλεπικοινωνιών Καλωδιακός Συγχρονισμός - Ασύρματες Κινητές Συσκευές Είδη basebands Γενιές ασύρματων κινητών

4 3.3 Τηλεπικοινωνίες Ραδιοσυχνοτήτων - Ραδιοκύματα Ημιτονικά Κύματα Σειριακές και Παράλληλες Μεταδόσεις Σύγχρονες και Ασύγχρονες Τηλεπικοινωνίες...26 Κεφάλαιο 4 : Baseband Communications 4.1 Σύγκριση Broadband και Baseband Communications Bluetooth Baseband Φυσικό Κανάλι και Ζεύξεις Λογικά Κανάλια - Πακέτα Δεδομένων Διεύθυνση Συσκευών - Bluetooth Clocks Καταστάσεις και υποκαταστάσεις - Έλεγχος Σφαλμάτων Εγκατάσταση Σύνδεσης Bluetooth Baseband...30 Κεφάλαιο 5 : Σύγκριση τεχνολογίας Bluetooth και άλλων τεχνολογιών 5.1 Κατάσταση Ανάπτυξης της Τεχνολογίας Bluetooth Προβλήματα στην Ανάπτυξη Θέματα Αγοράς Ανταγωνιστικές Τεχνολογίες Περιορισμοί της Τεχνολογίας Bluetooth στον Ανταγωνισμό Πλεονεκτήματα Bluetooth σε Σχέση με τον Ανταγωνισμό Συνύπαρξη...37 Κεφάλαιο 6 : Εφαρμογές Bluetooth 6.1 Bluetooth Working Groups Προφίλ Generic Access Profile (GAP)

5 6.2.2 Serial Port Profile (SPP) Service Discovery Application Protocol (SDAP) Generic Object Exchange Profile (GOEP) Προφίλ Προϊόντων Προφίλ Intercom Προφίλ Ασύρματης Τηλεφωνίας Προφίλ Ακουστικών και Μικροφώνου Προφίλ Δικτύου Dial-Up Προφίλ Fax Προφίλ Πρόσβασης LAN Προφίλ Μεταφοράς Αρχείων Προφίλ Ώθησης Αντικειμένου Προφίλ Συγχρονισμού Προφίλ Hands Free Προφίλ Βίντεο Διάσκεψης Προφίλ Εκτύπωσης Το Μέλλον της Τεχνολογίας Bluetooth...53 Αναφορές Δικτυακές Πηγές

6 Κεφάλαιο 1 : Εισαγωγή στην Τεχνολογία Bluetooth 1.1 Διαφορές Ασύρματης και Ενσύρματης Τεχνολογίας Με την εξέλιξη των φθηνών και απλών ασύρματων συστημάτων, έχουμε πλέον τη δυνατότητα επιλογής μεταξύ ενσύρματων και ασύρματων μέσων επικοινωνίας. Για να επιλέξουμε σωστά ανάμεσα στους παραπάνω τύπους επικοινωνίας, θα πρέπει να εξετάσουμε τις διαφορές ανάμεσα στην ασύρματη και στην ενσύρματη τεχνολογία έτσι ώστε να κατανοήσουμε ποια μέθοδος είναι καλύτερη για μια συγκεκριμένη εφαρμογή Πλεονεκτήματα Ασύρματης Τεχνολογίας Όταν διάφοροι κόμβοι ενός δικτύου επικοινωνίας ενώνονται με καλώδια, είναι προφανές πως η κινητικότητά μας είναι περιορισμένη, ενώ η ασύρματη τεχνολογία ξεπερνάει αυτό το πρόβλημα και διευκολύνει την σύνδεση επιτρέποντάς μας να κινούμαστε ενώ συνεχίζουμε την επικοινωνία μας. Αντιστοίχως, μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα ευρύτερο δίκτυο επικοινωνίας χρησιμοποιώντας την ασύρματη τεχνολογία από διάφορες περιοχές χωρίς την ανάγκη ύπαρξης καλωδίων για το δίκτυο. Επίσης, για να εγκαταστήσουμε ένα ενσύρματο δίκτυο χρειαζόμαστε πολλά καλώδια. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει πολλά προβλήματα, αφού οι τοίχοι, τα πατώματα και οι οροφές ενός κτιρίου θα πρέπει να ανοιχτούν για την εγκατάσταση των καλωδίων. Για παράδειγμα, δεν θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή την μέθοδο σε παλιότερα κτίρια που χρησιμοποιούνται από το δήμο της κάθε περιοχής, αφού αυτά έχουν ιστορική αξία και υπάρχει κίνδυνος καταστροφής τους. Είναι λοιπόν προτιμότερο και πιο λογικό να χρησιμοποιήσουμε την τεχνολογία WLAN (Wireless Local Area Networks). Στα νέα κτίρια μπορούμε να εγκαταστήσουμε ένα δίκτυο καλωδίων LAN ενώ ακόμα αυτά είναι υπό κατασκευή, όμως τα καλώδια μετά από κάποιο χρονικό διάστημα θα ξεπεραστούν λόγω παλαιότητας και θα πρέπει να τα αντικαθιστούμε με νεότερα (και εξελιγμένης τεχνολογίας) καλώδια, κάτι όμως που προϋποθέτει κόστος και επιπλέον εργασία. Τα προβλήματα αυτά μπορούμε να τα ξεπεράσουμε χρησιμοποιώντας την WLAN τεχνολογία, η οποία μπορεί να αναβαθμιστεί με απλή εγκατάσταση λογισμικού και hardware στους υπολογιστές. Το καλώδιο που χρησιμοποιείται για την σύνδεση ενός υπολογιστή με ένα περιφερειακό μπορεί να μας δώσει σημαντικά στοιχεία για την λειτουργία του. Μπορούμε να παρατηρήσουμε τις δύο άκρες του καλωδίου και να ανακαλύψουμε συνδεδεμένες συσκευές που επικοινωνούν μεταξύ τους. Οι σύνδεσμοι στο καθένα σχετίζονται με τον σκοπό χρησιμοποίησης του κάθε καλωδίου και έτσι, εξετάζοντας το καλώδιο και το περιφερειακό που είναι συνδεδεμένο σε αυτό μπορούμε να γνωρίζουμε το hardware και το λογισμικό που χρειαζόμαστε για να έχουμε πρόσβαση στο περιφερειακό. Βεβαίως, το σύνηθες αποτέλεσμα είναι ότι ένα καλώδιο χρειάζεται για κάθε περιφερειακό, οπότε όλα τα καλώδια μαζί μπερδεύονται και δημιουργούν μια σπαγγέτι καλωδίων. (Εικόνα 1). Στην ασύρματη σύνδεση το φυσικό μέσο είναι μόνο ο αέρας και έτσι οι δυνατότητες σύνδεσης είναι περισσότερες και ευπροσάρμοστες χωρίς να δημιουργούμε ακαταστασία στο πίσω μέρος της κεντρικής μας μονάδας. Εικόνα 1 : Η ενσύρματη σύνδεση μπορεί να είναι δύσχρηστη. Η τεχνολογία Bluetooth μπορεί να αντικαταστήσει όλα τα καλώδια εκτός από τα καλώδια ισχύος 6

7 1.1.2 Πλεονεκτήματα Ενσύρματης Τεχνολογίας Παρόλα τα σημαντικά μειονεκτήματα που έχει, η ενσύρματη τεχνολογία πιθανώς να παραμείνει βιώσιμη για αρκετούς λόγους. Το καλώδιο παρέχει ένα μοναδικό, ήρεμο κανάλι και έτσι αυξάνεται η αξιοπιστία. Επίσης, η εξασθένηση ανάμεσα στην πηγή και τον προορισμό είναι πολύ μικρή κατά μήκος ενός καλωδίου και έτσι μπορούμε να διαδίδουμε και να δεχόμαστε πληροφορίες. Αυτό όμως δεν σημαίνει πως μπορούμε να στείλουμε πολλές πληροφορίες μαζί διαμέσω του καλωδίου. Συγκεκριμένα, έχουμε αποστολή ενός σήματος για να καταλάβουμε αν κάποια άλλη πληροφορία διαδίδεται εκείνη την στιγμή πριν την διάδοση της δικιάς μας. Αν έχουμε διάδοση τότε έχουμε μπλοκάρισμα του σήματός μας. Τότε και το διαδιδόμενο, εκείνη τη στιγμή, σήμα σταματάει να διαδίδεται έτσι ώστε να έχουμε μείωση του χρόνου όπου βρισκόμαστε σε κατάσταση μπλοκαρίσματος. Τα ασύρματα σήματα παρουσιάζουν σημαντική εξασθένιση κατά την διάδοσή τους από τον δέκτη στον πομπό και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα, όταν ο πομπός λειτουργεί, ο δέκτης είναι ανενεργός και δεν έχουμε την χρησιμοποίηση μπλοκαρίσματος. Έτσι, έχουμε μεγάλες καθυστερήσεις και απώλεια της τηλεπικοινωνιακής απόδοσης. Επίσης, αυτή η εξασθένιση έχει και σαν αποτέλεσμα η πιθανότητα λάθους στα bit (bit error probability ή bit error rate BER-) να είναι πολύ μεγαλύτερη στα ασύρματα συστήματα σε σχέση με τα ενσύρματα. Η μεταφορά ενός αρχείου σε ένα δίκτυο είναι γίνεται συνήθως χωρίς λάθη, οπότε στο αρχείο προστίθενται επιπλέον bits για έλεγχο του λάθους. Ακόμα, μειώσεις στον δείκτη BER μπορούν να γίνουν μειώνοντας την ταχύτητα μετάδοσης πληροφοριών έτσι ώστε να μειωθεί η υψηλή εξασθένιση. Τέλος, γενικά ένα ενσύρματο δίκτυο μπορεί να στείλει δεδομένα 10 φορές πιο γρήγορα από ένα ασύρματο. Η ασφάλεια είναι ένα περίπλοκο θέμα για τις ασύρματες συσκευές επειδή οι εκπομπές τους δεν περιορίζονται μόνο σε ένα καλώδιο. Τα ασύρματα σήματα είναι πιο εύκολο να υποκλαπούν, να διακοπούν και να δεχτούν παρεμβολές και για αυτόν το λόγο χρειάζονται μέτρα τα οποία τις περισσότερες φορές δεν είναι αναγκαία όταν χρησιμοποιούμε την ενσύρματη τεχνολογία. Μπορεί διαβάζοντας τα παραπάνω να είναι κάποιος σε θέση να αντιστρέψει την γνώμη του για τα ασύρματα δίκτυα, όμως στην εποχή μας υπάρχουν καινούριες ασύρματου τύπου τεχνολογίες, όπως είναι και το Bluetooth, οι οποίες μετριάζουν όλα τα προαναφερθέντα μειονεκτήματα που παρουσιάζει η ασύρματη τεχνολογία. 1.2 Η Δημιουργία του Bluetooth Το Bluetooth είναι μια αναδυόμενη τεχνολογία για τις ασύρματες συνδέσεις. Καθορίζει ένα σύστημα που περιλαμβάνει και hardware και software, με βελτιστοποιημένη κινητικότητα. Με άλλα λόγια, το Bluetooth κυρίως ορίζει μια ασύρματη τεχνολογία που στοχεύει στους χρήστες κινητών συσκευών στην παγκόσμια αγορά. Καθώς οι κοινωνίες άρχισαν να χρησιμοποιούν όλο και περισσότερο φορητές συσκευές, οι καταναλωτές συνεχίζουν να αναζητούν ακόμα καλύτερες τεχνολογίες, εφαρμογές και συνδεσιμότητα στην διάθεσή τους. Το κινητό τηλέφωνο ήταν πιθανώς ο καταλύτης για την επέκταση των δυνατοτήτων των φορητών συσκευών και συνεχίζει να είναι αυτό που δείχνει στους καταναλωτές την δύναμη και την συνεχώς εξελισσόμενη τεχνολογία στις ασύρματες επικοινωνίες. Εξετάζοντας λοιπόν την αυξανόμενη ζήτηση στην αγορά των κινητών τηλεφώνων, η σουηδική εταιρεία Ericsson άρχισε την έρευνα με στόχο την παραγωγή ενός ασύρματου μέσου επικοινωνίας το οποίο θα ήταν χαμηλού κόστους και ενέργειας(1994). Οι ερευνητές της Ericsson θεώρησαν ότι οι καλωδιακές συνδέσεις θα μπορούσαν να αντικατασταθούν με ηλεκτρονικά κυκλώματα τα οποία θα επέτρεπαν την επικοινωνία μεταξύ των συσκευών χρησιμοποιώντας ραδιοκύματα. Μια πρωτοποριακή ιδέα ήταν να καταστήσουν επιτρεπτό στους χρήστες επιτραπέζιων υπολογιστών (PC) να εκτελούν κλήσεις από τους υπολογιστές τους στα τηλέφωνα. 7

8 Έτσι, οι ερευνητές της Ericsson κατάλαβαν πως η εφαρμογή ασύρματων συνδέσεων μεταξύ προσωπικών συσκευών είχε προοπτική, παρέχοντας μια σειρά πλεονεκτημάτων : 1. Κατάργηση καλωδιακών συνδέσεων. Το αντικείμενο οποιασδήποτε ασύρματης τεχνολογίας είναι, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, να αντικαταστήσει τα καλώδια με συνδέσεις που βασίζονται στις ραδιοσυχνότητες. Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της ενσύρματης τεχνολογίας τα εξετάσαμε παραπάνω οπότε γίνεται κατανοητή η σημαντικότητα της τεχνολογίας Bluetooth. 2. Παροχή προσωπικού ασύρματου δικτύου με χαμηλό κόστος. Μια από τις σημαντικότερες ιδιότητες της τεχνολογίας Bluetooth, κατά τους κατασκευαστές της, καθώς και τα μέλη εταιρείες του S.I.G., είναι να στηριχτεί αυτή η τεχνολογία σε μικρά, φτηνά και εύκολα κατασκευάσιμα στοιχεία που θα δίνονται στην διάθεση του καταναλωτικού κοινού σε χαμηλές τιμές. 3. Παροχή στιγμιαίων και εύληπτων συνδέσεων. 4. Ένα ακόμα σημαντικό στοιχείο του Bluetooth είναι ότι παρέχει μια μοναδική πλατφόρμα επικοινωνίας για χιλιάδες συσκευές, επιτρέποντας σε αυτές να δουλεύουν μεταξύ τους ταυτόχρονα υπό μια κοινή γλώσσα. 5. Διευκόλυνση του δικτύου ad hoc για φωνητικές λειτουργίες και δεδομένα. Το δίκτυο ad hoc ουσιαστικά δίνει την δυνατότητα στους χρήστες συσκευών να μπορούν να συνδεθούν σε ένα δίκτυο Bluetooth όποτε χρειάζεται, χωρίς να λαμβάνουν υπ όψιν τους το μέρος στο οποίο βρίσκονται. Αρχικά, στόχος ήταν να κατασκευαστεί ένα μικρό και φθηνό chip το οποίο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε φορητούς υπολογιστές, εκτυπωτές, κινητά τηλέφωνα, χωρίς την ανάγκη να υπάρχουν καλώδια για την επικοινωνία μεταξύ τους. Το προβλεπόμενο κόστος κατασκευής ενός τέτοιου chip ήταν περίπου 5 δολάρια και απαιτούσε τόσο μικρή ενέργεια ώστε να μπορούσε να εφαρμοστεί σε συσκευές που βασίζονται στην διάρκεια μιας μπαταρίας S.I.G. Ονομασία και Λογότυπο του Bluetooth Καθώς η ιδέα της Ericsson διαδόθηκε και τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας Bluetooth ήταν πλέον ορατά, άλλες 4 εταιρίες μαζί με την Ericsson συγκρότησαν ένα Special Interest Group (S.I.G.) το 1998, το οποίο αρχικά αποτελούνταν από τις παρακάτω εταιρίες : Ericsson, IBM, Intel, Nokia και Toshiba. Άλλες 4 εταιρίες προστέθηκαν αργότερα (Microsoft, 3Com, Lucent και Motorola) και έτσι σχηματίστηκε ένα group προώθησης της τεχνολογίας Bluetooth (Bluetooth Promoter Group). Από τότε πολλές εταιρίες έγιναν μέρος της επανάστασης αυτής της τεχνολογίας βοηθώντας την να εξελιχθεί ακόμα περισσότερο. Προφανώς λοιπόν κάποιος, αναλογιζόμενος την σημαντικότητα του S.I.G., να υποθέσει ότι αυτό το συμβούλιο βάπτισε την νέα αυτή τεχνολογία. Η αλήθεια είναι ότι το όνομα Bluetooth προέρχεται από την ιστορία της Δανίας και συγκεκριμένα από τον βασιλιά Harald Blatand, ο οποίος ήταν ένας ικανότατος Βίκινγκ πολεμιστής που προσπάθησε να επεκτείνει το βασίλειό του εξουσιάζοντας στα 960 μ.χ. την Νορβηγία και την Δανία. Αργότερα του αποδόθηκε η έλευση του Χριστιανισμού στους Βίκινγκ. Παρότι πιστεύεται ότι ο βασιλιάς Harald είχε ένα μπλε δόντι, το πιθανότερο είναι ότι το όνομα Bluetooth να προέρχεται από το ίδιο το όνομα του βασιλιά Blatand. Το όνομα αυτό επιλέχθηκε από τους δημιουργούς της τεχνολογίας Bluetooth γιατί ήλπιζαν ότι το Bluetooth θα ενώσει, κατά κάποιο τρόπο, τον κόσμο όπως έκανε και ο βασιλιάς Blatand στην αρχαιότητα. Το logo του Bluetooth σχεδιάστηκε από μια σκανδιναβική φίρμα την εποχή που το S.I.G. επισήμως παρουσιάστηκε στο κοινό. Ακολουθώντας την ίδια λογική με το όνομα, το logo αποτελείται από δύο γράμματα που συναντούμε στην ρουνική αλφάβητο, το H, που μοιάζει με αστερίσκο, και το B, που είναι τα αρχικά του Harald Bluetooth. 8

9 Εικόνα 2 : Το λογότυπο του Bluetooth Πρέπει σε αυτό το σημείο να τονίσουμε πως το S.I.G. δεν είναι μια εταιρεία, ούτε επιχείρηση, αλλά ένας ανεξάρτητος οργανισμός τα μέλη του οποίου συγκεντρώνεται ανά τακτά χρονικά διαστήματα για να αξιολογήσουν και να κάνουν μια ανασκόπηση της τεχνολογίας και των προϊόντων Bluetooth καθώς και να συζητήσουν νέες τομές όσον αφορά την τεχνολογία Bluetooth. Το S.I.G. αποτελείται από τρείς ομάδες μελών : οργανωτές (Promoters), εταίρους (Associates) και ακόλουθους (Adopters). Ανάλογα σε ποια ομάδα από αυτές ανήκει, κάθε εταιρεία μπορεί να συμμετέχει σε διάφορα συμβούλια, επιτροπές και ομάδες που ασχολούνται με τα θέματα της συνεχώς αναπτυσσόμενης τεχνολογίας Bluetooth. Ο αριθμός των μελών του S.I.G. διαμορφώνεται ως εξής : Οργανωτές : 9 μέλη Εταίροι : 199 μέλη Ακόλουθοι : 1332 για την 1 η έκδοση και 1349 για την 2 η. Οι οργανωτές του Bluetooth S.I.G. προέρχονται από τις 9 εταιρείες μέλη. Τα μέλη αυτά επιβλέπουν όλα τα επίπεδα δραστηριότητας του οργανισμού από το μάρκετινγκ έως τις πολιτικές που θα ακολουθήσει. Για να αναγνωριστεί κάποιος σαν εταίρος του S.I.G. θα πρέπει αρχικά να έχει υπογράψει συμβόλαιο σαν ακόλουθος για ένα χρονικό διάστημα καθώς επίσης και να πληρώνει ένα χρηματικό ποσό κάθε χρόνο. Αυτή η κατηγορία των μελών απευθύνεται όχι μόνο σε εταιρείες ή οργανισμούς αλλά και σε ατομικό επίπεδο. Οι εταίροι λοιπόν μπορούν να λαμβάνουν μέρος σε πολλά συμβούλια σημαντικά για το τεχνικό μέρος του οργανισμού καθώς και για την αρχιτεκτονική και το μάρκετινγκ. Τα περισσότερα μέλη όμως του Bluetooth S.I.G. είναι ακόλουθοι. Σαν ακόλουθος, μια εταιρεία μπορεί να χρησιμοποιεί την πατέντα του Bluetooth αφού έχει στα χέρια της τις κατάλληλες άδειες για την εκμετάλλευση του ονόματος Bluetooth Διαδικασία Χαρακτηρισμού Προϊόντος Bluetooth Μια από τις κύριες δραστηριότητες των συμβουλίων και ομάδων του Bluetooth S.I.G. είναι ο χαρακτηρισμός, μέσω συγκεκριμένης διαδικασίας, νέων προϊόντων και υπηρεσιών που σχετίζονται με την τεχνολογία Bluetooth. Για αυτό το λόγο υπάρχει μια επίσημη διαδικασία για να εξασφαλίσει πως οι νέες εφαρμογές είναι σύμφωνες με τις προδιαγραφές και τους στόχους που έχει θέσει το S.I.G. Σε γενικές γραμμές αυτή η διαδικασία παρουσιάζεται παρακάτω : 1. Εφόσον ο κατασκευαστής δεν είναι ήδη μέλος ακόλουθος τότε θα πρέπει να γίνει υπογράφοντας την συμφωνία ακολούθων. 2. Ο κατασκευαστής σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να καταθέσει ένα κείμενο συμμόρφωσης στον BQB (Bluetooth Qualification Body), ο οποίος είναι εξειδικευμένος για αυτήν ακριβώς την περίπτωση. Το κείμενο αυτό θα πρέπει να παρουσιάζει πως η σχεδίαση του υποψήφιου προϊόντος τηρεί τις προδιαγραφές. Στη συνέχεια, ο κατασκευαστής καταθέτει μια δήλωση (πρόθυμης) συμμόρφωσης ως προς αυτά που ορίζονται από το S.I.G. καθώς και κάποια άλλα έγγραφα όπως τεχνικά χαρακτηριστικά και οδηγίες χρήσης της συσκευής τα οποία και θα 9

10 αξιολογηθούν από τον BQA (Bluetooth Qualification Administrator). Ο BQA είναι αυτός που επιβλέπει την διαδικασία και εξασφαλίζει πως όλα τα απαραίτητα έγγραφα έχουν κατατεθεί. 3. Ο κατασκευαστής διαλέγει μια διαθέσιμη εγκατάσταση για την δοκιμή του προϊόντος του (Bluetooth Qualification Facility Test BQTF) και το παραδίδει εκεί. 4. Στη συνέχεια, οι υπεύθυνοι της BQTF συντάσσουν μια έκθεση αναφοράς για το δοκιμασμένο, πλέον, προϊόν και το στέλνουν στον ΒQB προς αξιολόγηση. Εάν το προϊόν πληροί τελικά τις απαραίτητες προϋποθέσεις, ο BQB συντάσσει ένα κείμενο όπου γνωστοποιεί την επιτυχία του κατασκευαστή και ενημερώνει την λίστα προϊόντων Bluetooth (Qualified Product List QPL). 5. Αφού όλα τα αιτήματα έχουν ελεγχθεί, ο BQB ειδοποιεί τον κατασκευαστή ότι το προϊόν του πέτυχε στην διαδικασία και βρίσκεται πλέον στην QPL. Εικόνα 5 : Χαρακτηρισμός Προϊόντος Bluetooth Συνδεσιμότητα Μετάδοση Πληροφοριών Χαρακτηριστικά Πλεονεκτήματα Η βασική διαφορά ανάμεσα στην ασύρματη συνδεσιμότητα του Bluetooth και στην αρχιτεκτονική των κινητών τηλεφώνων είναι η εφαρμογή του δικτύου ad hoc. Αντί να βασίζεται λοιπόν σε μεγάλου εύρους ραδιοσυχνότητες, οι οποίες με την σειρά τους προϋποθέτουν τερματικούς σταθμούς και σταθμούς βάσης για την διατήρηση των συνδέσεων στο δίκτυο, το Bluetooth πραγματοποιεί peer to peer συνδεσιμότητα χωρίς την ανάγκη ύπαρξης τερματικών σταθμών ή σταθμών βάσης. Χρησιμοποιώντας λοιπόν αυτού του είδους την συνδεσιμότητα, η τεχνολογία Bluetooth απλοποιεί τις ασύρματες τεχνολογίες, δίνοντας έτσι την δυνατότητα σε πολλές ψηφιακές συσκευές να επικοινωνούν ταυτόχρονα, όπως για παράδειγμα φορητοί υπολογιστές, PDAs, κινητά τηλέφωνα και ψηφιακές κάμερες. Επίσης, επειδή η τεχνολογία Bluetooth υποστηρίζει τις φωνητικές εκπομπές, υπάρχουν και ακουστικά Bluetooth στην αγορά. Η τεχνολογία Bluetooth παρέχει τα παρακάτω πλεονεκτήματα : Τα προσβάσιμα σημεία της φωνής και των δεδομένων επιτρέπουν συνδέσεις φορητών συσκευών με το Internet. Το καλώδιο αντικαθίσταται από ένα Bluetooth chip που μεταδίδει πληροφορίες σε μια συγκεκριμένη ραδιοσυχνότητα σε ένα άλλο, παρόμοιο, Bluetooth chip δέκτη. Το δίκτυο ad hoc επιτρέπει τις προσωπικές συσκευές να ανταλλάσουν αυτόματα πληροφορίες και να συγχρονίζονται μεταξύ τους. 10

11 Εικόνα 4 : Συνδέσεις με Bluetooth Η τεχνολογία Bluetooth επίσης παρέχει γρήγορες και ασφαλείς μεταδόσεις φωνής και δεδομένων. Το εύρος για την συνδεσιμότητα είναι μέχρι 10 μέτρα και δεν απαιτείται ελεύθερο οπτικό πεδίο. Η μονάδα ραδιοφωνικής εκπομπής του Bluetooth συγκεκριμένα : Λειτουργεί ακόμα και σε θορυβώδη ραδιοφωνικά περιβάλλοντα, εξασφαλίζοντας μεταδόσεις ικανές να ακουστούν σε άγριες συνθήκες. Προστατεύει τα δεδομένα χρησιμοποιώντας μεθόδους διόρθωσης λαθών. Παρέχει υψηλό ρυθμό εκπομπής. Κρυπτογραφεί και πιστοποιεί τις πληροφορίες για προσωπική ασφάλεια. Επειδή ο θόρυβος και παρεμβολές από άλλες εκπομπές μπορεί να εμποδίζουν τις εκπομπές του Bluetooth, αυτό θα πρέπει να είναι αξιόπιστο ως προς την διοχέτευση πληροφοριών. Για αυτό το λόγο, το Bluetooth έχει δυο μηχανισμούς διόρθωσης λαθών : το FEC (Forward Error Correction), που χρησιμοποιείται για διόρθωση φωνητικών λαθών και το ΑRQ (Automatic Repeat Request), που χρησιμοποιείται για λάθη σε δεδομένα. Επίσης, λόγω παρεμβολών από εκπομπές του ίδιου μήκους κύματος (όπως εκπομπές από το χειριστήριο ενός γκαράζ ή από φούρνους μικροκυμάτων) το Bluetooth θα πρέπει να είναι σε θέση να εκπέμπει χωρίς να επηρεάζεται από αυτές τις παρεμβολές. Αυτό επιτυγχάνεται με τον συγχρονισμό κάθε δικτύου Bluetooth σε ένα συγκεκριμένο και μοναδικό πρότυπο συχνοτήτων. Σε αυτό το σημείο ήδη γνωρίζουμε πως η τεχνολογία Bluetooth απευθύνεται σε φορητές συσκευές, και κυρίως κινητά τηλέφωνα, καταλαβαίνουμε πως η συσκευή θα πρέπει να ακολουθεί μια αρχιτεκτονική χαμηλής ενέργειας. Έτσι, για παράδειγμα, οι μονάδες Bluetooth καθίστανται σε χαμηλής ενέργειας τρόπο λειτουργίας όταν δεν συμμετέχουν ενεργά στο δίκτυο ενώ η σχεδίαση τους είναι τέτοια που καταναλώνουν μόλις το 3% της ενέργειας που καταναλώνει ένα κινητό τηλέφωνο στον ίδιο χρόνο λειτουργίας. Ακόμα, η αρχιτεκτονική του Bluetooth είναι σύμφωνη με τους παγκόσμιους κανόνες εκπομπής και εκπέμπει στα 2,4GHz, κάτι που εξασφαλίζει την όμοια συνεργασία των συσκευών Bluetooth σε οποιοδήποτε σημείο του πλανήτη και αν είμαστε. Επίσης, η αρχιτεκτονική του Bluetooth ακολουθεί 11

12 και τις οδηγίες των αεροπορικών εταιρειών, καθιστώντας έτσι την χρησιμοποίηση του Bluetooth μέσα σε ένα αεροπλάνο απολύτως ασφαλή. Τέλος, ένα σημείο-κλειδί για το περιβάλλον του Bluetooth είναι και η ιδέα μιας διεθνούς συμβατότητας ανάμεσα στις συσκευές Bluetooth, ανεξάρτητα από τον κατασκευαστή. Αυτό εξασφαλίζει ότι οι ασύρματες συνδέσεις θα είναι διαθέσιμες παγκοσμίως καθώς επίσης και οι συσκευές Bluetooth θα μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους ανεξαρτήτως κατασκευαστή και περιοχής. 12

13 2.1 Γενικά για το Bluetooth Κεφάλαιο 2 : Η Τεχνολογία Bluetooth Ένα ολοκληρωμένο σύστημα Bluetooth χρειάζεται τα παρακάτω στοιχεία : Ένα RF τμήμα για την λήψη και την μετάδοση δεδομένων Μια αυτοτελή μονάδα με έναν μικροεπεξεργαστή βασικής συχνότητας Μνήμη Μια διεπιφάνεια στη συσκευή που τα φιλοξενεί Το βασικό σύστημα πάντως ποικίλει ανάλογα με το αν η αυτοτελής μονάδα είναι ανεξάρτητη ή ενσωματωμένη σε συσκευή. Στην πρώτη περίπτωση το RF τμήμα μπορεί να ενσωματωθεί είτε σαν αυτοτελής μονάδα είτε σαν απλό chip. Η Ericsson διαθέτει μια τέτοια μονάδα που περιλαμβάνει ένα μικρής εμβέλειας δέκτη, μια εξωτερική κεραία και ένα ρολόι για συγχρονισμό. Εάν τώρα έχουμε ενσωμάτωση της αυτοτελούς μονάδας στον host, τότε το κόστος του chip αναγκαστικά θα είναι μεγαλύτερο αλλά το τελικό προϊόν είναι λιγότερο πολύπλοκο και χρησιμοποιεί λιγότερη ενέργεια. Σε αυτή την περίπτωση, η μονάδα Bluetooth μπορεί να υποστηρίξει συνδέσεις USB. Τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά του Bluetooth, αν και πρωτοποριακά, δεν αποτελούν μια εξ ολοκλήρου καινούρια τεχνολογία. Συγκεκριμένα, το Bluetooth έχει πάρει πολλά στοιχεία από τις ραδιοεπικοινωνίες και τις δικτυακές τεχνολογίες που το επιτρέπουν να είναι συμβατό και με άλλες συσκευές που επίσης βασίζονται σε αυτές τις τεχνολογίες. Πολλοί από τους όρους και τις έννοιες που χρησιμοποιούνται για το Bluetooth είναι δανεισμένες, όπως η βασική συχνότητα, οι RF επικοινωνίες και πολλά από τα πρωτόκολλα. Αυτό που κάνει το Bluetooth μοναδικό είναι πως εφαρμόζει τα αποκλειστικά του εξαρτήματα στις υπάρχουσες τεχνολογίες για να ορίσει τον κεντρικό πυρήνα λειτουργίας του Bluetooth Stack Η αυτοτελής μονάδα είναι το hardware που δίνει την δυνατότητα για ασύρματη επικοινωνία ανάμεσα σε συσκευές. Η βάση αυτής της τεχνολογίας είναι το Bluetooth Stack που περιέχει και τα hardware και τα software τμήματα του συστήματος. Το Bluetooth Stack παριστάνεται σχηματικά στην εικόνα 3. Ουσιαστικά, το stack περιέχει ένα πρωτόκολλο φυσικού επιπέδου (Baseband) και ένα πρωτόκολλο επιπέδου ζεύξης (LMP) μαζί με ένα στρώμα προσαρμογής (L2CAP) δίνοντας έτσι την δυνατότητα αλληλεπίδρασης μεταξύ άνω και κάτω στρωματικών πρωτόκολλων. (upper-layer and lower-layer protocols). 13

14 Εικόνα 3 : Το Bluetooth Stack To Bluetooth Stack αποτελείται από τα παρακάτω μέρη : Τμήμα RF για λήψη και εκπομπή. Ένα τμήμα βασικής ζώνης (baseband) με μικροελεγκτή. Μια μονάδα link control που επεξεργάζεται τις εκπομπές δεδομένων. Link Manager που υποστηρίζει τα πρωτόκολλα του κάτω στρώματος. Μια διεπιφάνεια στη συσκευή που τα φιλοξενεί. Έναν επεξεργαστή που υποστηρίζει τα πρωτόκολλα του άνω στρώματος όπως και το L2CAP. που χρησιμοποιείται για την ίδια λειτουργία. Κάποιες άλλες δευτερεύουσας σημασίας μονάδες, όπως OBEX,TCS και άλλες. Όλα τα παραπάνω αναπτύσσονται παρακάτω έτσι ώστε να κατανοήσουμε πλήρως την λειτουργία του Bluetooth Stack και των επιμέρους τμημάτων του. Το RF τμήμα (Radio Frequency) παρέχει την μέθοδο επεξεργασίας του ψηφιακού σήματος του συστήματος και το τμήμα σήματος βασικής ζώνης επεξεργάζεται αυτά τα σήματα. Ο Link Controller χειρίζεται όλες τις λειτουργίες του baseband τμήματος και υποστηρίζει τον Link Manager. Επίσης, στέλνει και δέχεται πληροφορίες, αναγνωρίζει και πιστοποιεί την συσκευή εκπομπής, καθορίζει τον τύπο εκπομπής και τέλος, μπορεί να οδηγήσει τις συσκευές σε λειτουργία ελάχιστης ενέργειας. Ο Link Manager, που βρίσκεται ακριβώς πάνω από τον Link Controller καθορίζει την λειτουργία, χρησιμοποιείται για πιστοποίηση, συνδέει διατάξεις και άλλες λειτουργίες 14

15 των κάτω στρωματικών πρωτόκολλων. Επίσης, μαζί με το baseband, εγκαθιστούν τις συνδέσεις για το δίκτυο. Ο Host Controller Interface (HCI) είναι ο υπεύθυνος για την επικοινωνία των κάτω πρωτόκολλων με την κυρίως συσκευή που για παράδειγμα μπορεί να είναι ένας φορητός υπολογιστής ή ένα κινητό τηλέφωνο. Περιέχει έναν επεξεργαστή, που ονομάζεται L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol), ο οποίος υποστηρίζει τα άνω πρωτόκολλα και είναι υπεύθυνος για την επικοινωνία άνω και κάτω στρωματικών πρωτοκόλλων. Ένα ακόμα στοιχείο στο Bluetooth Stack που σχετίζεται με τις ραδιοεπικοινωνίες είναι το RFCOMM (Radio Frequency [RF]-oriented emulation of the serial COM ports on a PC) που κάνει ακριβώς αυτό που λέει το όνομα του, δηλαδή παρέχει την σειριακή μεταφορά πληροφοριών. Το Service Discovery Protocol (SDP) παρέχει στις εφαρμογές Bluetooth τα απαραίτητα δεδομένα για να ανακαλύψουν τα χαρακτηριστικά των διαθέσιμων υπηρεσιών που είναι μοναδικές του Bluetooth. Άλλα μέρη είναι : o Bluetooth Device Manager, που παρέχει την έρευνα των συσκευών και υπηρεσίες συνδεσιμότητας, το OBEX (Object Exchange Standard), που αναπτύχθηκε από την εταιρείας υπέρυθρης τεχνολογίας (IrDA), χρησιμοποιείται κυρίως για συγχρονισμό κα μεταφορά δεδομένων μεταξύ συνδεδεμένων συσκευών, το PPP (Pointto-Point Protocol) που περιέχει μια μέθοδο αποστολής δεδομένων σε μια διαδικτυακή σύνδεση και το TCSBIN (Telephony Control Protocol Specification Binary), που περιέχει ένα εύρος εντολών για έλεγχο φωνητικής κλήσης και δεδομένων Ζεύξεις, Κανάλια και Πρωτόκολλα Τα κανάλια (channels) και οι ζεύξεις (links) χρησιμοποιούνται για την μετάδοση δεδομένων ανάμεσα σε μονάδες του Bluetooth. Πρώτα εγκαθίστανται οι ζεύξεις. Η τεχνολογία Bluetooth υποστηρίζει δύο ειδών ζεύξεις : Σύγχρονες (SCO Synchronous Connection-Oriented) και τα ασύγχρονες (Asynchronous Connectionless Links). Οι σύγχρονες ζεύξεις χρησιμοποιούνται κυρίως για φωνητικές επικοινωνίες, ενώ οι ασύγχρονες για δεδομένα. Οι συσκευές Bluetooth μπορούν να χρησιμοποιήσουν οποιονδήποτε από τους παραπάνω τύπους ζεύξεων και επίσης έχουν την δυνατότητα να αλλάζουν τον τύπο της ζεύξης ανάμεσα στις εκπομπές, παρότι για την χρησιμοποίηση μιας σύγχρονης ζεύξης θα πρέπει να έχουμε ήδη εγκαταστήσει μια ασύγχρονη. Αφού λοιπόν οι ζεύξεις έχουν εγκατασταθεί, το Bluetooth χρησιμοποιεί πέντε λογικά κανάλια για να μεταφέρει διαφορετικού είδους πληροφορίες ανάμεσα στις συσκευές. 1. Link Control (LC) διαχειρίζεται την ροή πακέτων πληροφοριών πάνω στα links. 2. Link Manager (LM) που μεταφέρει πληροφορίες μεταξύ των συμμετεχόντων σταθμών. 3. User Asynchronous (UA) και User Isonchronous (UI) που μεταφέρουν δεδομένα. 4. User Synchronous (US) που μεταφέρει σύγχρονες πληροφορίες, δηλαδή πληροφορίες από SCO ζεύξεις. Τα πρωτόκολλα Bluetooth είναι μια σειρά κανόνων που καθορίζουν την εκπομπή δεδομένων στα άνω και κάτω στρώματα του συστήματος. Τα κάτω στρωματικά πρωτόκολλα σχετίζονται με εγκατάσταση συνδέσεων, ενώ τα άνω αντιστοιχούν σε συγκεκριμένου τύπου εφαρμογές. 2.2 Ραδιοσυχνότητες Οι ασύρματες συνδέσεις συσκευών μπορούν να γίνουν με διάφορους τρόπους. Το Bluetooth S.I.G. επέλεξε να χρησιμοποιήσει τις ραδιοσυχνότητες εξαιτίας της ευκολίας στην χρήση τους καθώς και την ευελιξία τους. Οι ραδιοσυχνότητες ανήκουν σε μια μη εξουσιοδοτημένη ζώνη συχνοτήτων και παρέχουν χαμηλού κόστους τρόπους επικοινωνίας. Επίσης, το γεγονός ότι το σύστημα επικοινωνίας 15

16 είναι χαμηλής ενέργειας είναι ένα πλεονέκτημα για τις φορητές συσκευές επειδή η ζωή της μπαταρίας είναι ένα σημαντικό πρόβλημα γι αυτές. Το σύστημα επικοινωνίας του Bluetooth είναι μια μικρής εμβέλειας και χαμηλής ενέργειας μονάδα που εκπέμπει στο μη εξουσιοδοτημένο ISM (Industrial, Scientific and Medical) φάσμα των 2,4GHz και λειτουργεί όχι μόνο σαν δέκτης αλλά και σαν πομπός. Τα ραδιοκύματα παράγονται όταν ο πομπός ταλαντώνεται σε μια συγκεκριμένη συχνότητα όσο γρηγορότερη είν αι η ταλάντωση τόσο μεγαλύτερη συχνότητα έχουμε. Μια κεραία είναι αναγκαία για την εκπομπή των ραδιοκυμάτων. Η ισχύς που χρησιμοποιεί η κεραία Bluetooth είναι 0 dbm, και έχει εμβέλεια 10 μέτρων, κάτι που σημαίνει ότι για να επικοινωνήσουν μεταξύ τους οι συσκευές Bluetooth θα πρέπει να βρίσκονται σε απόσταση το πολύ 10 μέτρων. Οι προδιαγραφές του Bluetooth αναφέρουν πως θα μπορούσε να επιτευχθεί εμβέλεια 100 μέτρων εάν αντικαθιστούσαμε την κεραία με μια ισχύος 20 dbm. Για την αποδοχή των σημάτων αυτών, ο δέκτης του Bluetooth θα πρέπει να είναι συντονισμένος στα 2,4GHz. Το σύστημα επικοινωνίας του Bluetooth μεταδίδει πληροφορίες με 1Mbps, αν και το πρωτόκολλο αναφέρει πως ο ρυθμός αυτός είναι λίγο πάνω από 721Kbps. Άλλοι περιορισμοί αφορούν παρεμβολές καθώς και την εμβέλεια, που όπως αναφέραμε είναι 10 μέτρα. Και οι δύο αυτοί περιορισμοί αυξάνουν τον ρυθμό λανθασμένων bit (Bit Error Rate BER) καθιστώντας αναγκαία την επανεκπομπή πακέτων δεδομένων, κάτι που μειώνει περαιτέρω τον επιτεύξιμο ρυθμό μετάδοσης πληροφοριών. Τέλος, αναφέρουμε πως η ζώνη συχνοτήτων ISM είναι ελεύθερης χρήσης και χρησιμοποιείται από πολλές συσκευές όπως : φούρνοι μικροκυμάτων, ασύρματα τηλέφωνα, ασύρματα δίκτυα τύπου , τηλεκοντρόλ για γκαραζόπορτες, ραδιοσυχνότητες για έκτακτες ανάγκες, κυβερνητικές επικοινωνίες στην Ισπανία, στην Γαλλία και στην Ιαπωνία και οικιακής χρήσης δίκτυα ραδιοσυχνοτήτων Αποφυγή Παρεμβολών με RF Εκπομπές Επειδή υπάρχουν τόσες πολλές συσκευές που χρησιμοποιούν την συχνότητα των 2,4GHz, οι παρεμβολές με εκπομπές Bluetooth είναι πιθανές. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, η τεχνολογία Bluetooth χρησιμοποιεί μια τυχαία εναλλαγή - μεταπήδηση συχνοτήτων που αποτελείται είτε από 79 ή από 23 (σε κάποιες χώρες) μεταπηδήσεις που περιλαμβάνουν συχνότητες που απέχουν μεταξύ τους 1MHz. Το πλάτος της διαθέσιμης συχνότητας που συμβαίνει αυτό είναι 83,5MHz, οπότε η ζώνη βασικής συχνότητας στην πραγματικότητα μεταβάλλεται σε ένα κανάλι συχνοτήτων από 2,4GHz έως 2,4835GHz, ενώ ο ρυθμός αλλαγών είναι 1600 το δευτερόλεπτο. Η παραπάνω τεχνική σαν στόχο έχει την μείωση της παρεμβολής όσον αφορά την εκπομπή μιας συσκευής Bluetooth εναλλάσσοντας τις συχνότητες. Εάν σε κάποια συχνότητα υπάρχει όντως παρεμβολή, η συσκευή εκπομπής σταματάει την εκπομπή της μέχρι να γίνει αναπήδηση σε άλλη συχνότητα και μετά ξαναστέλνει τα δεδομένα στην καινούρια συχνότητα. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι η εκπομπή των δεδομένων να ολοκληρωθεί Διευθέτηση καναλιών και piconets Από τη στιγμή που οι συσκευές θα πρέπει να μεταπηδούν σε νέες συχνότητες, θα πρέπει να υπάρχει κάποιου είδους συμφωνία ανάμεσα τους. Η πιο απλή μορφή επικοινωνίας είναι ανάμεσα σε δύο συσκευές Bluetooth και αναφέρεται σαν point to point, όπου η μια συσκευή λειτουργεί σαν master (αφέντης) και η άλλη σαν slave (σκλάβος). Αυτός ο τύπος ad-hoc δικτύωσης ονομάζεται piconet. Ο master είναι η συσκευή Bluetooth που καθορίζει την εναλλαγή συχνοτήτων, ενώ ο slave συγχρονίζεται με τον master ακολουθώντας την 16

17 εναλλαγή αυτή. Μπορεί βεβαίως να υπάρχει και point to multipoint piconet στην περίπτωση όπου πολλοί slaves συνδέονται σε έναν master (Εικόνα 7). Εικόνα 7 : Αριστερά ένα point to point piconet, δεξιά ένα point to multipoint piconet Κάθε συσκευή Bluetooth έχει μια μοναδική διεύθυνση Bluetooth και ένα ρολόι 28-bit. Το baseband τμήμα χρησιμοποιεί έναν ειδικό αλγόριθμο, που υπολογίζει την συχνότητα εναλλαγής - μεταπήδησης από το ρολόι του master και από την διεύθυνση της συσκευής. Επίσης, ο master είναι αυτός που ελέγχει την εκπομπή των slaves χρησιμοποιώντας το TDD (Time Division Duplex). Αυτό που συμβαίνει είναι πως ο master και ο slave εκπέμπουν εναλλάξ. Όπως φαίνεται στην εικόνα 8, η μονάδα του master εκπέμπει σε ζυγές χρονικές υποδοχές, ενώ ο slave σε περιττές. Οι χρονικές αυτές υποδοχές έχουν εύρος περίπου 625μs. Εικόνα 8 : Εκπομπή σύμφωνα με το TDD Οι συσκευές Bluetooth που συνδέονται σε ένα piconet, μπορούν να εισέλθουν σε τρεις διαφορετικές καταστάσεις που ονομάζονται standby, sniff, hold και park. Παρότι αυτές αναφέρονται σαν καταστάσεις χαμηλής ενέργειας, είναι αρκετά χρήσιμες και για διάφορες εφαρμογές, όπως : Επιτρέπουν την δυνατότητα ύπαρξης άνω των 7 σκλάβων σε ένα piconet Δίνουν χρόνο στον master να φέρει και άλλους σκλάβους στο piconet Παρέχουν την δυνατότητα σε μια συσκευή να συμμετέχει σε περισσότερα piconets (scatternet) Εξοικονομούν ενέργεια Οι καταστάσεις χαμηλής ενέργειας είναι οι εξής: 1. Standby : Δεν έχουμε μεταφορά δεδομένων και το ράδιο είναι απενεργοποιημένο. 17

18 2. Hold : Η συσκευή παύει να υποστηρίζει την κυκλοφορία ACL για μια περίοδο χρόνου με σκοπό να απελευθερώσει bandwidth. Αφού περάσει αυτή η περίοδος χρόνου, η συσκευή διατηρώντας την AM διεύθυνσή της συγχρονίζεται με τον master. 3. Sniff : Η συσκευή slave αναμένει την AM διεύθυνση για μια προκαθορισμένη περίοδο χρόνου. Δέχεται κυκλοφορία στη ζεύξη της της μόνο για το χρόνο διάρκειας της υποδοχής και έπειτα απενεργοποιείται μέχρι την επόμενη υποδοχή sniff. 4. Park : Η συσκευή slave είναι ενεργοποιημένη μόνο για περιοδικές μεταδόσεις υποδοχών, διαφορετικά εγκαταλείπει την AM διεύθυνση. Κατά τη διάρκεια της συγκεκριμένης υποδοχής, μπορεί να αιτηθεί την έξοδο από την κατάσταση park ή μπορεί να πάρει εντολή γι αυτό από τον master. 5. Active : Είναι η κανονική κατάσταση. Κατά την εισαγωγή στην κατάσταση σύνδεσης, ο slave αλλάζει το ρολόι του σύμφωνα με αυτό των master Baseband Link Controller Στο περιβάλλον Bluetooth, το baseband είναι εκείνο το κομμάτι του hardware το οποίο μετατρέπει το αναλογικό σήμα που λαμβάνει σε ψηφιακό το οποίο μπορεί να το επεξεργαστεί μια εφαρμογή. Αντίστοιχα, το baseband μπορεί να μετατρέψει ένα ψηφιακό σήμα ή φωνητικά δεδομένα σε format κατάλληλο για επεξεργασία από μια εφαρμογή. Όταν ο master στέλνει δεδομένα στον slave, θα πρέπει να μεταφέρει τα ψηφιακά δεδομένα σε ραδιοφωνικά σήματα. Το baseband συμπιέζει τα δεδομένα, τα οργανώνει σε πακέτα και προσθέτει τις πληροφορίες διεύθυνσης για τα πακέτα. Κάθε πακέτο περιέχει πληροφορίες για την προέλευση του, την συχνότητά του και τον προορισμό του καθώς επίσης και πληροφορίες που αφορούν τον τρόπο με τον οποίο τα δεδομένα συμπιέστηκαν, την σειρά με την οποία τα πακέτα μεταδόθηκαν και την αποτελεσματικότητα της μετάδοσης. Η παραπάνω διαδικασία αντιστρέφεται όταν ο slave στέλνει δεδομένα στον master. Έτσι, ο slave, όταν δεχτεί τα σήματα, θα πρέπει να τα μετατρέψει σε ψηφιακά έτσι ώστε να είναι δυνατή η επεξεργασία των πληροφοριών. Ο link controller χειρίζεται όλες τις λειτουργίες του baseband και υποστηρίζει τον link manager. Συγκεκριμένα : 1. Δέχεται και στέλνει δεδομένα 2. Αναγνωρίζει την συσκευή που στέλνει τα δεδομένα 3. Πιστοποιεί και αποκωδικοποιεί τις λειτουργίες 4. Καθορίζει τα power-modes των συσκευών 2.3 Link Management Software Supporting Application Software Το λογισμικό link management τρέχει σε έναν μικροεπεξεργαστή για να χειρίζεται συνδέσεις μεταξύ συσκευών Bluetooth. Κάθε συσκευή Bluetooth έχει έναν link manager που ψάχνει άλλους κινητούς link managers (LM) και επικοινωνεί με αυτούς. Για να εκτελέσει τις υπηρεσίες του, ο LM βασίζεται στις λειτουργίες που παρέχει το hardware κομμάτι, δηλαδή στον link controller. Η επικοινωνία μεταξύ link managers συμβαίνει μέσω μηνυμάτων ή δεδομένων πρωτοκόλλου μέσω του link manager protocol (LMP). Το λογισμικό, που είναι ενσωματωμένο στην μητρική συσκευή, χειρίζεται μια εφαρμογή πάνω στο Bluetooth Protocol Stack. Η μονάδα Bluetooth μπορεί να συνδεθεί με την μητρική συσκευή μέσω μιας σειριακής διασυνδετικής διάταξης, όπως για παράδειγμα είναι η θύρα USB. Το λογισμικό αυτό ουσιαστικά λοιπόν δίνει το δικαίωμα στην μητρική συσκευή, που μπορεί να είναι ένα κινητό 18

19 τηλέφωνο, PDA, laptop και άλλα, να κάνει τη δουλειά της. Όπως γίνεται κατανοητό, για να έχουμε συνδεσιμότητα, θα πρέπει όλες οι συσκευές Bluetooth να έχουν παρόμοια τμήματα στα Bluetooth Stack τους, κάτι το οποίο ελέγχεται κατά την διαδικασία αναγνώρισης προϊόντων Bluetooth από την ίδια την S.I.G. Οι προδιαγραφές του Bluetooth αναγνωρίζουν διαφόρων ειδών μοντέλα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην τεχνολογία Bluetooth. Καθένα από αυτά τα μοντέλα συνάπτεται σε ένα Bluetooth προφίλ. Ένα προφίλ είναι ένα σετ από πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται για να πραγματοποιούν μια εφαρμογή. Κάθε προφίλ χρησιμοποιεί μόνο ένα μικρό κομμάτι των πάνω στρωμάτων του Bluetooth Stack για να υποστηρίξει μια εφαρμογή. Μερικά από τα προφίλ που χρησιμοποιούνται είναι : i. Προφίλ ενδοσυννενόησης, που υποστηρίζει άμεσες φωνητικές συνδέσεις, όπως για παράδειγμα στα κινητά τηλέφωνα. ii. Ασύρματο προφίλ τηλεφώνου, που καθορίζει τις διαδικασίες για να γίνει μια κλήση μέσω ενός σταθμού-βάσης ή μέσω δυο τερματικών. iii. Προφίλ ακουστικών, που χρησιμοποιείται για κινητά τηλέφωνα ή υπολογιστές. iv. Dial up Networking προφίλ, που επιτρέπει μια συσκευή να λειτουργήσει σαν modem για την σύνδεση ενός υπολογιστή στο διαδίκτυο. v. Fax προφίλ, που καθορίζει τις διαδικασίες για την χρησιμοποίηση fax. vi. LΑΝ access προφίλ, που επιτρέπει την χρήση της τεχνολογίας Bluetooth για να επικοινωνήσει με ένα δίκτυο LAN. Τα παραπάνω προφίλ υποστηρίζουν συγκεκριμένα μοντέλα, όπως ορίζουν οι προδιαγραφές της τεχνολογίας Bluetooth. 19

20 Κεφάλαιο 3 : Ραδιοσυχνότητες και Bluetooth 3.1 Ασύρματες Μέθοδοι Τηλεπικοινωνιών Η τεχνολογία Bluetooth δεν είναι αυτή που εφηύρε τις ασύρματες επικοινωνίες για τοπικά δίκτυα, όμως χρησιμοποιεί τις ασύρματες επικοινωνίες για την δημιουργία νέων εφαρμογών για τα δίκτυα, όπως είναι το WPAN (Wireless Personal Area Network). Το LAN, ή οποιοδήποτε παρόμοιο δίκτυο, χρησιμοποιείται για την ανταλλαγή πληροφοριών και δεδομένων ανάμεσα σε συσκευές οι οποίες επικοινωνούν με κάποιο τρόπο. Το WPAN όμως δεν είναι ένα δίκτυο με την έννοια του LAN, αλλά διασυνδέει ασύρματες συσκευές για να δημιουργήσει έναν προσωπικό χώρο εργασίας. Μέσω διαφόρων τεχνολογιών και εφαρμογών, οι επιστήμονες της τεχνολογίας Bluetooth προσπαθούν να επεκτείνουν το εύρος και τις δυνατότητες για να δημιουργήσουν άλλων ειδών δίκτυα, όπως τα CAN (Campus Area Networks) και WAN (Wide Area Networks). 3.2 Καλωδιακός Συγχρονισμός - Ασύρματες Κινητές Συσκευές Μια άλλη τεχνολογία που υποστηρίζει τις φορητές επικοινωνίες είναι ο καλωδιακός συγχρονισμός. Τεχνικά, ο καλωδιακός συγχρονισμός δεν είναι ασύρματος αφού απαιτεί ένα είδος φυσικού καλωδίου για να συνδεθεί με συσκευές. Παρόλα αυτά, οι συσκευές που υποστηρίζουν αυτού του είδους την επικοινωνία είναι φορητές. Κοινές συσκευές τέτοιου τύπου είναι τα PDA ή οι σκληροί δίσκοι αποθήκευσης μικρού οπτικού μεγέθους, όπως είναι τα USB flash, που ουσιαστικά για να επικοινωνήσουν με μια συσκευή πρέπει να συνδεθούν σε μια θύρα USB. Η τεχνολογία Bluetooth έλυσε αυτό το πρόβλημα αντικαθιστώντας ουσιαστικά τα καλώδια με ραδιοφωνικές συχνότητες για την μετάδοση δεδομένων. Με την πρόοδο των ασύρματων τεχνολογιών, πολλές συσκευές που υποστήριζαν τον καλωδιακό συγχρονισμό είναι σήμερα εντελώς ασύρματες. Η ασύρματη τεχνολογία που χρησιμοποιείται για αυτές τις συσκευές είναι κυρίως ασύρματη κινητή επικοινωνία, όπως αυτή που χρησιμοποιείται από τα κινητά τηλέφωνα. Όμως υπάρχουν αρκετοί τύποι αυτού του είδους της επικοινωνίας. Κάποιους από αυτούς τους τύπους τους παραθέτουμε παρακάτω Είδη Basebands Η τεχνολογία Bluetooth χρησιμοποιεί τον τύπο εκπομπής baseband. Άλλες τεχνολογίες χρησιμοποιούν τους narrowband, wideband και broadband τύπους. Γενικά λοιπόν οι τύποι εκπομπής και μετάδοσης είναι : 1. Narrowband. Υποστηρίζει ρυθμούς εκπομπής από 50bps (bits per second) έως 64Kbps (kilobits per second). 2. Wideband. Υποστηρίζει ρυθμούς εκπομπής από 64Kbps έως 2Mbps (Megabits per second). 3. Broadband. Είναι ένας τύπος μετάδοσης υψηλής ταχύτητας που έχει ρυθμούς εκπομπής από 250Kbps έως 1,544Mbps. Οι υπηρεσίες broadband είναι σε θέση να μεταδίδουν αναλογικά (για την φωνή) ή ψηφιακά (για τα δεδομένα). 4. Baseband. Είναι ένας ψηφιακός τύπος μετάδοσης δεδομένων που χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλα τα δικτυακά περιβάλλοντα Γενιές Ασύρματων Κινητών Οι ασύρματες κινητές επικοινωνίες έχουν εξελιχθεί με τον χρόνο και πλέον είμαστε στην τρίτη γενιά κινητών τηλεφώνων, αναμένοντας την τέταρτη. Κάθε γενιά είναι πολύ βελτιωμένη από την προηγούμενη όσον αφορά τις τεχνολογίες που αυτή χρησιμοποιεί καθώς και τα χαρακτηριστικά που έχει. 20

21 a) 1G Η πρώτη γενιά υποστήριζε αναλογικού τύπου φωνητικές εκπομπές, χρησιμοποιώντας τεχνολογίες όπως το AMPS (Advanced Mobile Phone Service), που χρησιμοποιείται στην Βόρεια και Νότια Αμερική, το NMT (Nordic Mobile Telephone), που ήταν κατά βάση ο Ευρωπαϊκός τύπος και το TACS (Total Access Communication System) που χρησιμοποιείται και αυτό στην Ευρώπη, σε μικρότερη κλίμακα από το NMT. Η τεχνολογία 1G ήταν μια τεχνολογία FDMA (Frequency Division Multiple Access). Αυτή η τεχνολογία διαιρεί τα κανάλια των ραδιοσυχνοτήτων σε ένα εύρος υποσυχνοτήτων έτσι ώστε μόνο ένας χρήστης να χρησιμοποιεί ένα κανάλι κάθε φορά. Εικόνα 9 : Κινητό τηλέφωνο 1 ης γενιάς b) 2G Την δεκαετία του 1990, η 2 η γενιά κινητών τηλεφώνων έκανα την εμφάνισή της προσφέροντας ψηφιακές εκπομπές. Οι τεχνολογίες αυτής της γενιάς ήταν οι CDMA (Code Division Multiple Access), που εκχωρεί έναν μοναδικό αναγνωριστή σε κάθε χρήστη του συστήματος και συνδυάζει πολλαπλές εκπομπές σε ένα μοναδικό wideband κανάλι, η GSM (Global System for Mobile communications), που χρησιμοποιείται όχι μόνο στην Ευρώπη αλλά και στην Αμερική και σχεδόν τα μισά κινητά τηλέφωνα παγκοσμίως είναι υπό το σύστημα GSM, και η TDMA (Time Division Multiple Access) που διαιρεί τα κανάλια σε χρονικές υποδοχές που επιτρέπουν το κανάλι να υποστηρίζει μεγαλύτερο αριθμό κλήσεων. 21

22 Εικόνα 9 : Κινητό τηλέφωνο 2 ης γενιάς c) 3G Η 3 η γενιά κινητών έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να μεταδίδει σε υψηλές ταχύτητες, φωνητικές λειτουργίες, δεδομένα και multimedia κυρίως σε κινητά τηλέφωνα. Η τεχνολογία 3G παρέχει υψηλής ποιότητας ήχο και βίντεο καθώς επίσης και πρόσβαση στο διαδίκτυο. Οι τεχνολογίες που χρησιμοποιεί η 3 η γενιά είναι : CDMA2000, η οποία αυξάνει τον ρυθμό εκπομπής δεδομένων της CDMA στα 144Kbps και στην δεύτερη φάση της θα τον αυξήσει κι άλλο στα 4Mbps, η NTT-DoCoMo που είναι ένα 3G σύστημα βασισμένο στην W-CDMA, η UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), που είναι επίσης ένα σύστημα 3G που χρησιμοποιείται κυρίως στην Ευρώπη και η W-CDMA (Wideband CDMA). Εικόνα 10 : Κινητό τηλέφωνο 3 ης γενιάς 22

23 3.3 Τηλεπικοινωνίες Ραδιοσυχνοτήτων - Ραδιοκύματα Στην καθημερινότητά μας, όλοι χρησιμοποιούμε τις RF επικοινωνίες με διαφορετικές μορφές. Από το ραδιόφωνο και το κινητό μέχρι την τηλεόραση, χρησιμοποιούνται ραδιοκύματα για να ελέγχουμε τις συσκευές αυτές. Για να κατανοήσουμε την τεχνολογία Bluetooth πρέπει να κατανοήσουμε την τεχνολογία των ραδιοκυμάτων και πως τα ραδιοκύματα μεταφέρουν δεδομένα, φωνητικές λειτουργίες και βίντεο μεταξύ των συσκευών. Οι ραδιοφωνικές εκπομπές είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα που μεταδίδονται από μια κεραία. Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι ραδιοφωνικών εκπομπών : Με τετραγωνικούς παλμούς Αυτός ο τύπος ραδιοκύματος, όπως φαίνεται στην εικόνα 11, είναι ένας ηλεκτρικό παλμός που παίρνει δύο τιμές. Για παράδειγμα, αν συνεχόμενα αλλάζουμε την τάση διαμέσω ενός καλωδίου από τα 0V (off power) στα 2V (on power), τότε δημιουργούμε έναν τετραγωνικό παλμό που κυμαίνεται από 0 έως 2 Volts και παίρνει μόνο αυτές τις τιμές. Ο τετραγωνικός παλμός είναι αντιπροσωπευτικός εκπομπής δυαδικών δεδομένων μέσω καλωδίου ή σύρματος. Ημιτονικά Κύματα Εικόνα 11 : Τετραγωνικός Παλμός Ένα ημιτονικό κύμα, που είναι η βασική δομή των ραδιοκυμάτων είναι ένα συνεχώς μεταβαλλόμενος ηλεκτρικός παλμός, όπως φαίνεται στην εικόνα 12. Θα τα εξετάσουμε λεπτομερέστερα παρακάτω Ημιτονικά Κύματα Εικόνα 12 : Ημιτονικό Κύμα Λίγα ηλεκτρικά στοιχεία είναι απαραίτητα για την δημιουργία ενός ημιτονικού κύματος : ένας πυκνωτής, ένα πηνίο, μερικά τρανζίστορ και αντιστάσεις. Ο πυκνωτής αποθηκεύει την ηλεκτρική ισχύ, το πηνίο επιτρέπει την ομαλή και σταθερή ροη του ρεύματος και τα τρανζίστορ ενισχύουν το ρεύμα. Στέλνοντας ένα ημιτονικό κύμα διαμέσω ενός σύρματος δημιουργούμε έναν απλό ραδιοφωνικό 23

24 εκπομπό και το αποτέλεσμα είναι η δημιουργία ενός απλού ραδιοφωνικού σταθμού. Εντούτοις, αυτό το ραδιοκύμα δεν περιέχει δεδομένα. Αυτό που χρησιμοποιούμε για να πετύχουμε μετάδοση δεδομένων στο ραδιοκύμα είναι η διαμόρφωση. Τα ημιτονικά κύματα διαμορφώνονται με τρεις διαφορετικούς τρόπους : 1) Διαμόρφωση παλμών, 2) διαμόρφωση πλάτους και 3) διαμόρφωση συχνότητας. 1) Διαμόρφωση παλμών Η διαμόρφωση παλμών είναι παρόμοια με ένα τετραγωνικό παλμό καθώς αυτός πηγαίνει από την κατάσταση on στην κατάσταση off. Εντούτοις, σε μια διαμορφωμένο κατά παλμούς ημιτονικό κύμα το σήμα μεταβάλλεται από μια κατάσταση σε μία άλλη σε για συγκεκριμένο χρόνο. Παράδειγμα κύματος διαμορφωμένου κατά παλμούς φαίνεται στην εικόνα 13. Εικόνα 13 : Ημιτονικό σήμα διαμορφωμένο κατά παλμούς 2) Διαμόρφωση πλάτους Στη διαμόρφωση κατά πλάτος (ΑΜ), ένα κύμα προστίθεται στο σήμα δεδομένων για να δημιουργηθεί τελικά ένα ημιτονικό κύμα που ταιριάζει με την άνοδο και την κάθοδο του προστιθέμενου κύματος. Η διαμόρφωση του κύματος δεδομένων ρυθμίζεται έτσι ώστε να χωράει στην peak to peak τάση του προστιθέμενου κύματος. Παράδειγμα τέτοιου κύματος φαίνεται στην εικόνα 14. Εικόνα 14 : Κύμα διαμορφωμένο κατά πλάτος 3) Διαμόρφωση συχνότητας Η διαμόρφωση κατά συχνότητα είναι γνωστή και σαν FM. Εφαρμόζοντας την συχνότητα, αλλάζουμε την συχνότητα του ημιτονικού κύματος για να φτάσει αυτή του κύματος δεδομένων. Η διαμόρφωση συχνότητας είναι το αντίστροφο από την διαμόρφωση κατά πλάτος. Παράδειγμα στην εικόνα

25 Εικόνα 15 : Κύμα διαμορφωμένο κατά συχνότητα 3.4 Σειριακές και Παράλληλες Μεταδόσεις Δύο μέθοδοι επικοινωνίας είναι αυτές που εφαρμόζονται για την εκπομπή και λήψη δεδομένων σε ένα δίκτυο. Η σειριακή και η παράλληλη. Η τεχνολογία Bluetooth χρησιμοποιεί την σειριακή. Στην εικόνα 16 φαίνονται αυτές οι δύο μέθοδοι σχηματικά. Ας δούμε όμως τα κύρια χαρακτηριστικά της καθεμιάς : I. Σειριακή μετάδοση Στην σειριακή μετάδοση τα δεδομένα στέλνονται διαδοχικά, δηλαδή κάθε bit δεδομένων ακολουθείται από ένα άλλο bit δεδομένων. Χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο εκπομπής θέλουμε να έχουμε μόνο μια ζεύξη για κάθε σύνδεση, επιτρέποντας έτσι αρκετές συσκευές να μπορούν να επικοινωνήσουν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας το ίδιο bandwidth. II. Παράλληλη μετάδοση Στην παράλληλη μετάδοση έχουμε αποστολή των δεδομένων ενός byte (8 bit) την ίδια στιγμή (για κάθε bit δηλαδή) χρησιμοποιώντας διαφορετικά κανάλια. Με άλλα λόγια έχουμε αποστολή 8 bit κάθε φορά μέσω καλωδίου ή σύρματος. Έτσι η παράλληλη μετάδοση είναι 8 φορές πιο γρήγορη από την σειριακή, όμως είναι και πιο ακριβή από τα σειριακά συστήματα κυρίως λόγω των επιπλέον καλωδίων, των συνδέσμων και των pins. Επιπλέον κανάλια καλωδίων χρησιμοποιούνται για την εκπομπή ενός σήματος. Εικόνα 16 : Σειριακή και παράλληλη μετάδοση 25

26 3.5 Σύγχρονες και Ασύγχρονες Επικοινωνίες Οι επικοινωνίες δικτύων μπορεί να είναι είτε σύγχρονες είτε ασύγχρονες στην χρονική εκπομπή τους. Στις σύγχρονες επικοινωνίες, οι εκπομπές και από τους δύο σταθμούς που επικοινωνούν, συγχρονίζονται μέσω μιας συσκευής χρονισμού. Στις ασύγχρονες επικοινωνίες, το χρονικό διάστημα δεν είναι πάντα το ίδιο. Για παράδειγμα, το διάστημα ανάμεσα στα πακέτα δεδομένων 1 και 2 δεν είναι αναγκαστικά ίδιο με το διάστημα ανάμεσα στα πακέτα 2 και 3. Τα ασύγχρονα γεγονότα δεν συγχρονίζονται μέσω ενός ρολογιού. Η ασύγχρονη εκπομπή είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείται για την επικοινωνία ανάμεσα σε modem και υπολογιστή. Για να γίνει κατανοητή η διαφορά μεταξύ των σύγχρονων και ασύγχρονων επικοινωνιών παρουσιάζουμε τα παρακάτω : Μια σύγχρονη εκπομπή φαίνεται κάπως έτσι : a b c d e f g h i j k l όπου, όπως διακρίνουμε υπάρχει μόνο ένα κενό ανάμεσα σε κάθε χαρακτήρα, γεγονός που αναπαριστά το χρονικό διάστημα που μεσολαβεί ανάμεσα σε δύο πακέτα. Επειδή το κενό αυτό είναι σταθερό, αυτό δείχνει το σταθερό χρονικό διάστημα στις σύγχρονες επικοινωνίες. Αντίθετα, μια σύγχρονη εκπομπή φαίνεται έτσι (για τα ίδια πακέτα δεδομένων) : abc d ef gh ijk l 78 0 Η τεχνολογία Bluetooth είναι σχεδιασμένη έτσι ώστε να δουλεύει με πολλά προϊόντα σε διάφορες περιπτώσεις, καθεμία από τις οποίες μπορεί να απαιτεί διαφορετική μέθοδο επικοινωνίας. Έτσι, το Bluetooth λειτουργεί και με την σύγχρονη και με την ασύγχρονη μέθοδο. Παραδείγματα επικοινωνίας με την σύγχρονη μέθοδο είναι το ασύρματο τηλέφωνο στο σπίτι ή μετάδοση δεδομένων multimedia. Ανεξάρτητα από το αν το σήμα θα σταλεί με την σύγχρονη ή την ασύγχρονη μέθοδο, απαιτείται ένα δικτύωμα το οποίο θα στέλνει και θα δέχεται τις εκπομπές. Για την τεχνολογία Bluetooth το δίκτυο που κάνει αυτή τη δουλειά ονομάζεται baseband layer και θα το παρουσιάσουμε στο 4 ο κεφάλαιο. 26