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Bluetooth Camada Física e Controle de Acesso ao Meio Aurélio de Lima e Silva Jr. Gabriel de Albuquerque Gleizer.

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1 Bluetooth Camada Física e Controle de Acesso ao Meio Aurélio de Lima e Silva Jr. Gabriel de Albuquerque Gleizer

2 Introdução Tecnologia sem fio Tecnologia sem fio Especificação IEEE Especificação IEEE Hardware: Chip 9x9 mm Hardware: Chip 9x9 mm

3 Características Ondas de rádio Ondas de rádio Curtas distâncias Curtas distâncias Custo baixo Custo baixo Baixa complexidade Baixa complexidade Pequeno consumo de energia Pequeno consumo de energia

4 Modelo IEEE 802 Camada Física Camada Física Controle de Acesso ao Meio Controle de Acesso ao Meio Controle de Enlace Lógico Controle de Enlace Lógico

5 Camada Física Rádio Rádio Banda Básica (Baseband) Banda Básica (Baseband)

6 Camada Física Rádio Rádio Banda Básica (Baseband) Banda Básica (Baseband)

7 Rádio - Faixa de Operação Faixa não licenciada ISM Faixa não licenciada ISM De kHz até kHz De kHz até kHz Problema: muita interferência Problema: muita interferência Solução: saltos de freqüência Solução: saltos de freqüência

8 Rádio - Saltos de Freqüência 79 canais 79 canais 1600 saltos/s 1600 saltos/s Unidade de tempo de 0,625 µs Unidade de tempo de 0,625 µs

9 Rádio - Potência Classe 1 Classe 1 longo alcance (~100 m)longo alcance (~100 m) potência entre 1 mW e 100 mWpotência entre 1 mW e 100 mW Classe 2 Classe 2 curto alcance (~10 m)curto alcance (~10 m) potência entre 0.25 mW e 2,5 mWpotência entre 0.25 mW e 2,5 mW Classe 3 Classe 3 curtíssimo alcance (~10 cm)curtíssimo alcance (~10 cm) potência até 1 mWpotência até 1 mW

10 Rádio - Modulação Modo Básico Modo Básico Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK) bináriaGaussian Frequency Shift Keying (GFSK) binária Modo Enhanced Data Rate (EDR) Modo Enhanced Data Rate (EDR) GFSK binária e Phase Shift Keying (PSK) com 8 níveisGFSK binária e Phase Shift Keying (PSK) com 8 níveis

11 Camada Física Rádio Rádio Banda Básica (Baseband) Banda Básica (Baseband)

12 Banda Básica - Canal Físico Piconet Piconet Scatternet Scatternet

13 Banda Básica - Enlace Físico Synchronous Connection Oriented (SCO) Synchronous Connection Oriented (SCO) Ponto a pontoPonto a ponto Sem retransmissãoSem retransmissão Taxa de 64 kbpsTaxa de 64 kbps Asynchronous Connectionless (ACL) Asynchronous Connectionless (ACL) Ponto a multipontoPonto a multiponto Retransmissão em caso de erroRetransmissão em caso de erro Taxa variávelTaxa variável PollingPolling

14 Banda Básica - Pacotes Modo Básico Modo Básico Modo EDR Modo EDR

15 Banda Básica - Header

16 Banda Básica - Modos de Operação Espera Espera Conexão Conexão AtivoAtivo SniffSniff HoldHold ParkPark

17 Banda Básica - Sub-estados Sub-estados para ir do estado espera pro estado conexão Sub-estados para ir do estado espera pro estado conexão pesquisapesquisa escuta de pesquisaescuta de pesquisa resposta da pesquisaresposta da pesquisa chamadachamada escuta de chamadaescuta de chamada resposta do escravoresposta do escravo resposta do mestreresposta do mestre

18 Banda Básica - Sub-estados Espera Conexão PesquisaChamada Resposta do mestre Escuta da pesquisa Resposta da pesquisa Escuta da chamada Resposta do escravo

19 Controle de Acesso ao Meio Protocolo de Gerência de Enlace (LMP) Protocolo de Gerência de Enlace (LMP) Protocolo de Controle e Adaptação de Enlace Lógico (L2CAP) Protocolo de Controle e Adaptação de Enlace Lógico (L2CAP)

20 Controle de Acesso ao Meio Protocolo de Gerência de Enlace (LMP) Protocolo de Gerência de Enlace (LMP) Protocolo de Controle e Adaptação de Enlace Lógico (L2CAP) Protocolo de Controle e Adaptação de Enlace Lógico (L2CAP)

21 LMP Roda no Gerente de Enlace (LM) Roda no Gerente de Enlace (LM) Comunica-se com outros LMPs Comunica-se com outros LMPs Configuração e controle de comunicações Configuração e controle de comunicações

22 LMP - Mensagens Trabalha através do ACL Trabalha através do ACL Erros – Banda Básica Erros – Banda Básica

23 LMP – Pacote (PDU) ID de Transmissão ID de Transmissão Opcode Opcode

24 LMP - Procedimento Opera em transações Opera em transações PDUs obrigatórios PDUs obrigatórios PDUs opcionais PDUs opcionais AB PDU1PDU2PDU3PDU4

25 LMP – Procedimento – Exemplo Autenticação Requerente tem código de enlace Requerente tem código de enlace Requerente não tem código de enlace Requerente não tem código de enlace LM verificador LM requerente LMP_au_randLMP_sresLMP_not_accepted

26 LMP – Procedimentos – Tipos Controle da Conexão Controle da Conexão Segurança Segurança Pedidos informativos Pedidos informativos Troca de papéis Troca de papéis Modos de operação Modos de operação Transportes Lógicos Transportes Lógicos Modo Teste Modo Teste

27 Controle de Acesso ao Meio Protocolo de Gerência de Enlace (LMP) Protocolo de Gerência de Enlace (LMP) Protocolo de Controle e Adaptação de Enlace Lógico (L2CAP) Protocolo de Controle e Adaptação de Enlace Lógico (L2CAP)

28 L2CAP Multiplexação de protocolos de nível superior Multiplexação de protocolos de nível superior SAR SAR QoS QoS

29 L2CAP - Características Trabalha através do ACL Trabalha através do ACL Erros – Banda Básica Erros – Banda Básica Simplicidade Simplicidade Baixo overhead Baixo overhead

30 L2CAP e outros níveis Comunica-se com outros protocolos Comunica-se com outros protocolos Áudio – pacotes Áudio – pacotes

31 L2CAP - Funcionalidades

32 L2CAP – PDU – Quadro B Cabeçalho Cabeçalho Tamanho – 2 octetosTamanho – 2 octetos ID do Canal – 2 octetosID do Canal – 2 octetos Carga útil – até octetos Carga útil – até octetos

33 L2CAP – CID Canais Lógicos Canais Lógicos CIDs – Identificadores de Canal CIDs – Identificadores de Canal

34 L2CAP – Operações com outros dispositivos Dispositivo #1 Entidade L2CAP Dispositivo #3 Entidade L2CAP Dispositivo #2 Entidade L2CAP CID Canal de Sinalização Canal de Dados orientado a Conexão CID ID do Canal Canal de Dados Sem Conexão CID 0x0002

35 Bluetooth hoje Celulares Celulares Computadores Computadores Videogames Videogames

36 Perguntas

37 Perguntas 1. Como é resolvido o problema de interferência? R: Pelo uso da técnica de saltos de freqüência.

38 Perguntas 2. Por que a taxa de transmissão de bits do modo básico é menor do que a do modo EDR se eles tem mesma taxa de transmissão de símbolos? R: Porque no modo básico a modulação só tem dois níveis e no modo EDR ela tem 8.

39 Perguntas 3. Por que o enlace SCO é bom para transmitir voz e o ACL é bom para transmitir dados? R: Porque no SCO não há retransmissão, o que causa menos atrasos e no ACL há retransmissão causando menos erros.

40 Perguntas 4. Qual é a principal capacidade do L2CAP que o LMP não possui R: O L2CAP pode se comunicar com níveis superiores.

41 Perguntas 5. Qual a característica do L2CAP que ajuda o Bluetooth a operar com potências baixas? Por que? R: L2CAP possui baixo overhead. Isso permite um alto aproveitamento da banda sem exigir muita energia.


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