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Universidade Federal do Rio de Janeiro Departamento de Eletrônica Discliplina: RedesI Prof:Otto Bluetooth André Quadros.

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1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Departamento de Eletrônica Discliplina: RedesI Prof:Otto
Bluetooth André Quadros

2 Bluetooth O que é Bluetooth? Interface de rádio universal
Pequena distância (10 m) Conexão entre dispositivos eletrônicos portáteis Redes Ad Hoc Elimina necessidade cabos em modems, PDAs computadores, impressoras, projetores, etc. Baixa pôtência, custo e complexidade

3 Bluetooth

4 Bluetooth Conectividade em sistemas sem fio
Em sistemas de rádio convencionais, o móvel se conecta a uma estação base que gerencia a comunicação entre este móvel e outros terminais. O acesso ao canal, alocação de canal, controle de tráfego e minimização de interferência são controlados pela estação base. Exemplos: GSM. D-AMPS, IS-95, WLAN, etc

5 Bluetooth Conectividade em sistemas AD Hoc
Em sistemas AD Hoc não existe diferenciação entre terminal e estação base. Comunicação ponto-a-ponto Não existe central de controle para que as unidades possam fazer as conexões ou para dar suporte a estas conexões Não necessita operadora Várias conexões AD Hoc podem compartilhar o meio sem necessidade de uma estação de controle

6 Bluetooth Espectro de Frequência
O sistema deve operar em qualquer parte do mundo e a banda de frequência deve ser aberta ao público sem a necessidade de licenças A única banda de frequência que satisfaz estes requisitos é a 2,45 GHz - Industrial-Scientific medical (ISM) band 2400 MHz à 2483,5 MHz nos EUA e na Europa (apenas parte desta banda está disponível na França e Espanha) 2471 MHz à 2497 MHz no Japão

7 Bluetooth Definição do Canal Esquema FH/TDD
A banda do canal é de 80 MHz dividido em 79 canais de salto (hop channel) FH (Frequency Hopping) O canal é dividido em slots de 625 us onde é definida uma frequência de salto para cada slot. Taxa de salto é igual a 1600 saltos/s.

8 Bluetooth Canal utilizando FH/TDD

9 Bluetooth Link Físico Syncronous connection-oriented (SCO);
Assyncronous connectionless (ACL); O link SCO suporta conexões ponto-a-ponto entre o master e um único slave na piconet e é tipicamente utilizado para voz. O master mantém o link SCO usando slots reservados em intervalos regulares. O link ACL é um link ponto-a-multiponto entre o master e todos os slaves da piconet. Este tipo de link é utilizado tipicamente para transmissão de dados em burst

10 Bluetooth Link SCO Três tipos de pacotes para voz com uma taxa de
64 kbits/s. Voz é enviada sem proteção mas pode ser usado um código de paridade 1/3 ou 2/3 Conexão comutada a circuito entre o master e o slave. Reserva slots para transmissão

11 Bluetooth Link ACL Conexão comutada a pacotes entre o master e todos os slaves ativos da piconet. Pacotes de dados ocupando 1, 3 ou 5 slots Transmissão é feita nos slots de tempo não reservados para os links SCO. Para garantir integridade dos dados é aplicada retransmissão de pacotes. Taxa máxima 721 kbits/s em uma direção e 57,6 kbits

12 Bluetooth Link ACL Transmissão de pacotes com duração de mais de um slot de tempo

13 Bluetooth Taxas disponíveis em ACL

14 Links SCO e ACL em uma piconet com
Bluetooth Links SCO e ACL em uma piconet com um master e dois slaves

15 Bluetooth Definiçao dos pacotes
Todos os pacotes possuem o mesmo formato Código de Acesso - 72 bits Header - 54 bits Payload - 0 à 2745 bits

16 Bluetooth Código de Acesso
Sincronização, compensação de offset e identificação O receptor só aceitará pacotes cujo código de acesso correlacionar com o master Três tipos: Código de Acesso ao Canal (CAC) Código de Acesso ao Dispositivo (DAC) Código de Inquiry (IAC)

17 Bluetooth Código de Acesso Código de Acesso ao Canal (CAC)
Identifica os pacotes da rede Inluído em todos os pacotes da piconet Código de Acesso ao dispositivo (DAC) Procedimento de sinalização (paging) Código de Acesso de Inquiry (IAC) Descobrir quais unidades estão na localidade

18 Bluetooth Header Informações sobre o link de controle
AM_ADDR: 3 bits - active member address TYPE: bits - type code FLOW: bit - flow control ARQN: bit - acknowledge indication SEQN: bit - sequence number HEC: bit - header error check

19 Bluetooth O AM_ADDR Representa o endereço de uma unidade ativa Cada slave recebe um endereço temporário de 3 bits para ser usado quando estiver ativo. Todos os pacotes trocados entre mestre e slave carregam este endereço. TYPE Podem existir dezesseis tipos diferentes de pacotes. O código de quatro bits "TYPE" é utilizado para especificar qual tipo está sendo usado.

20 Bluetooth ARQN informar ao transmissor sobre o sucesso da transferência de um pacote de dados de payload com CRC. Se a recepção foi feita com sucesso, um ACK (ARQN=1) é enviado, senão um NACK (ARQN=0). FLOW Este bit é utilizado para fluxo de controle sobre o link ACL.Quando o buffer no receptor está cheio, é retornado uma indicação de STOP (FLOW=0) para o transmissor parar com a transmissão do fluxo de dados.

21 Bluetooth O SEQN numeração sequencial para ordenar o stream no pacote de dados com CRC. Isto é feito para evitar o recebimento de um mesmo pacote que foi retransmitido. HEC Cada header possui um header-error-check para garantir a integridade do cabeçalho. Se o HEC não não casa, então o pacote inteiro é descartado.

22 Bluetooth Payload O campo voz possui um tamanho fixo. Para pacotes HV possuem 240 bits enquanto que os pacotes DV, 80 bits. O header do payload não está presente neste caso. O campo dados consiste de três segmentos: um cabeçalho do payload, o corpo do payload e possivelmente um código CRC.

23 Bluetooth Estabelecendo Conexão
As unidades de rede Bluetooth devem ser capazes de descobrir o endereço de outras unidades nas proximidades sem a necessidade de intervenção do usuário. Assim, foram definidos para estabelecer as conexões: inquiry page scan

24 Bluetooth Inquiry Master difunde mensagens de inquiry
Descobrir quais unidades estão no alcance Resposta com um pacote do tipo FHS (Frequency Hopping Synchronization) contendo informações sobre sincronismo e sua identidade Temporização aleatória para evitar colisões

25 Bluetooth Inquiry D D F F N N H G G M M A A P P B B O O E E K K J J L
C C 10 meters 10 meters

26 Bluetooth Paging Master difunde mensagens de paging tentando estabelecer conexão com terminais descobertos no processo de inquiry. São enviados 2 mensagens de paging a cada 1,25 ms. A mensagem é enviada em broadcast mas contém o endereço do slave B Este processo se repete até que todos os outros dispositivos estejam conectados.

27 Bluetooth Paging D F N H G M A A B B P O E K J L Q I C

28 Bluetooth Paging D F F N H G G M A B P J E I K O E K J L I Q C

29 Bluetooth Scan Para economizar energia, os dispositivos que estiverem ociosos podem "dormir". Acordam periodicamente para verificar se existe algum outro dispositivo tentando estabelecer uma conexão. A janela de varredura utilizada é de 10 ms. Duas sequências de 16 saltos.

30 Bluetooth Modos de Conexão
Um dispositivo Bluetooth pode assumir quatro modos de conexão Active mode Hold mode Sniff mode Park mode Atráves desses modos pode ajustar a potência, ajustar performance, fazer paging entre outros.

31 Bluetooth Modos de Conexão .

32 Bluetooth Segurança BD_ADDR Chave de Autenticação Chave de Encriptação
Endereço de 48 bits único para cada unidade Chave de Autenticação Tamanho fixo de 128 bits Chave de Encriptação Pode variar de 1 a 16 octetos (8 a 128 bits) RAND Número aleatório de 128 bits

33 Bluetooth Segurança Chave de Autenticação initialization key (Kinit)
temporary key (Kmaster) combination key (KAB) unit key (KA) Encriptação Cipher Key Kc.

34 Bluetooth Processo de Autenticação

35 Bluetooth Chave de Unidade KA é usado como chave de link

36 Bluetooth Chave de Combinação

37 Bluetooth Encriptação

38 Bluetooth Conclusão Bluetooth é um sistema de rádio universal
Pequeno alcance Opera na faixa de 2,5 GHz Utiliza CDMA e FH/TDD Possui 80 canais de 1MHz Dois tipos de links - SCO e ACL Autenticação e Encriptação de dados

39 Bluetooth Referências
1. Specification of the Bluetooth System — Core; available online 2. Specification of the Bluetooth System — Profiles; available online 3. BLUETOOTH—The universal radio interface for ad hoc, wireless connectivity - Jaap Haartsen - Ericson Review nro 4. The Bluetooth Radio System - Jaap C. Haartsen - Ericson Radio Systems B. V. - IEEE Personal Communications - February 2000 5.www.xilinx.com/esp/technologies/wireless_networks/bluetooth.htm


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