Материал: 6282

Девять приложений, которыми заканчивается первый том спецификаций, таковы. Приложение I — История версий.

Приложение II — Разработчики.

Приложение III — Сокращения. Приложение IV — Образцы данных. Приложение V — Аудио Bluetooth. Приложение VI — Таймеры Bluetooth.

Приложение VII — Опциональная схема пейджинга. Приложение VIII — Присвоение номера. Приложение IX — Последовательности сообщений. Второй том состоит из 13 профилей:

часть К:1 — Профиль общего доступа; часть К:2 — Профиль приложения обнаружения услуг;

часть К:3 — Профиль беспроводной телефонии; часть К:4 — Профиль Intercom;

часть К:5 — Профиль последовательного порта; часть К:6 — Профиль головного комплекта;

часть К:7 — Профиль коммутируемого выхода на сеть; часть К:8 — Профиль факса; часть К:9 — Профиль доступа к локальной сети;

часть К:10 — Профиль общего обмена объектами; часть К:11 — Профиль помещения объекта в стек; часть К:12 — Профиль передачи файлов; часть К:13 — Профиль синхронизации.

Второй том заканчивается тремя приложениями и указателем.

Спецификация Bluetooth сопровождается дополнительными документами технической политики: «Архитектура протокола Bluetooth», «Архитектура системы безопасности Bluetooth», «Архитектура слоя обнаружения услуг Bluetooth».

Часть А спецификации посвящена характеристикам трансивера, работающего на частоте 2,4 ГГц в режиме прыгающих частот. Полоса 2400-2483,5 МГц характеризуется как промышленно-научно-медицинская. В спецификации указываются особые требования отдельных регионов (Испания, Франция, Япония). Какие-либо упоминания о России отсутствуют.

Значительный интерес представляет крупная часть В. Здесь дается определение Bluetooth как радио-звена (radio-link) ближнего действия, предназначенного для замены кабелей, подключающих портативные и фиксированные электрические приборы. Bluetooth действует в нелицензируемой ISM полосе на частоте 2.4 ГГц. Для борьбы с интерференцией и федингом применяется прыгающая частота трансивера. Для полной дуплексной передачи используется схема TDD (Time Division Duplex — «дуплекс с временным разделением»).

В системах Bluetooth определятся пять типов логических каналов: канал управления соединением LC (Link Control); канал передачи информации между диспетчерами связи ведущего и ведомых услуг LM (Link Manager); асинхронный и изохронный каналы пользовательских данных UA/UI; канал синхронных данных пользователя US, реализуемый на связи SCO.

Элементная база Bluetooth

Одно из необходимых условий успеха такой технологии, как Bluetooth – недорогая программно-аппаратная реализация. Это тем более важно, что для многих устройств беспроводное соединение – это фактически дополнительная, хотя и важная функция. И стоить она должна соответственно. Однако в случае успеха объем потенциального рынка весьма соблазнителен. И ведущие мировые производители интегральных компонентов не

замедлили сделать ставки. Причем столь резво, что выявить лидера крайне затруднительно, поскольку о своем первенстве заявляют многие.

Рис. 8.9. Структура устройства Bluetooth

Столь быстрому старту немало способствовала простота структуры устройств Bluetooth (рис. 8.9). В их состав входят радиомодуль-трансивер, контроллер связи (он же baseband - процессор) и управляющее связью устройство, собственно реализующее протоколы Bluetooth верхних уровней, а также интерфейс с терминальным устройством. Причем если трансивер и контроллер связи (в первых чипсетах для Bluetooth) – это специализированные микросхемы (интегральные или гибридные), то устройство управления связью реализуют на стандартных микроконтроллерах, сигнальных процессорах либо его функции поддерживают центральные процессоры мощных терминальных устройств (например, ноутбуков). Кроме того, в устройствах Bluetooth применяют ИС, используемые в других приложениях, поскольку 2-МГц диапазон освоен достаточно хорошо, а заложенные в Bluetooth технические решения сами по себе особой новизны не содержат. В самом деле, схема модуляции – широко распространенная, технология расширения спектра методом частотных скачков хорошо отработана, мощность мала

Рис. 8.10. Структурная схема Bluetooth-контроллера PCD 87550

Рис. 8.11. Структура устройства Bluetooth с PCD 87550

Поэтому неудивительно, что первые чипсеты для Bluetooth включали ИС, хорошо знакомые по другим приложениям. Так, одной из первых свое решение для Bluetooth представила фирма Philips Semiconductors, предложив комплект ИС, включающий четыре микросхемы – синтезатор UMA1022, усилитель мощности SA2410, схему модуляции SA639 и трансивер SA2420. Две из них – UMA1022 и SA639 – используются в DECT-

устройствах, да и остальные достаточно универсальны. Однако вскоре Philips предложила специализированный чипсет, поддерживающий спецификацию Bluetooth 1.0. Он включает однокристальный трансивер UAA3558, основанный на оригинальной технологии “низкой промежуточной частоты” (изначально создавался для DECT!), и baseband-процессор серии VWS2600х. Процессор VWS26002 может работать и с трансивером компании Ericsson PBA 313, он содержит ядро 32-разрядного RISC-микроконтроллера ARM7 TDMI (компании ARM), кодек голоса, поддерживает интерфейсы UART, USB, PCM и I2С. Изготавливается процессор по 0,25-мкм КМОП-технологии, поэтому характеризуется малой потребляемой мощностью и низким напряжением: 1,8–2,5 В для цифрового ядра и 2,5–3,3 В для портов ввода/вывода. Вскоре должен стать доступным и перспективный baseband-процессор компании Philips – PCD 87550 (рис. 8.10). При этом структура Bluetooth-адаптера упрощается еще больше (рис. 8.11). А в недалеком будущем Philips намерена выпустить однокристальную схему, интегрирующую трансивер, схему сопряжения с аналоговой частью и baseband-процессор.

Рис. 8.12. Структура трансивера Т2901

Список основных сокращений: DAC Digital to Analog Converter GND Ground (signal/system) LNA Low Noise AmplifierMCC Master Control ConsolePU Physical Unit (SNA) RAMP Remote Access Maintenance Protocol VCO Voltage Controlled Oscillator

Вообще следует отметить, что ядро ARM TDMI применяется в baseband-процессорах многих фирм. Так, оно интегрировано в Bluetooth baseband-процессор фирмы Ericsson. На основе этого ядра построен и однокристальный контроллер Bluetooth компании Atmel AT76C551. Его структура во многом аналогична приведенной на рис. 10. Atmel предлагает чипсет, включающий данный контроллер и однокристальный трансивер T2901 компании Temic Semiconductors (которая теперь вошла в состав Atmel). Структура Т2901 представлена на рис. 8.12. Трансивер Т2901 обеспечивает радиус действия до 10 м. Если его надо увеличить до 100 м, Atmel предлагает SiGe ИС Т7024 (также бывшей Temic Semiconductors), включающей малошумящий предусилитель и 23-dBm усилитель мощности (рис. 8.13).

В отличие от упомянутых выше монолитных ИС, трансивер компании Ericsson PBA31301, хотя и основан на специализированной БиКМОП ИС, но является гибридным модулем, собранным на многослойной керамической подложке (шесть слоев металлизации). В 100-Вт исполнении размеры модуля–10,2х16х1,6 мм.

Рис. 8.13. Структура ИС T7024

Список основных сокращений: GND Ground (signal/system) LNA Low Noise Amplifier

RAMP Remote Access Maintenance Protocol

Компания Lucent Technologies также производит чипсет для Bluetooth, содержащий однокристальный передатчик W7020 с низкой потребляемой мощностью (напряжение питания – до 2,7 В), и baseband-контроллер W7400. Свой комплект ИС Odissey выпустила и фирма Silicon Wave. В него входят ИС радиомодема SiW1501 и контроллер связи

SiW1601.

Не осталась в стороне и National Semiconductor. Ее чипсет состоит из трансивера со встроенным ФАПЧ LMX3162 и контроллера связи LMX5001. Как и в случае чипсета Odissey, при реализации Bluetooth-устройств на базе этого комплекта схем необходим процессор, выполняющий функции управления связи. Им может быть центральный процессор компьютера или, например, сигнальный процессор ADSP-218х (Analog Devices) с соответствующим программным обеспечением.

Кроме комплектов микросхем, ряд фирм, среди которых Philips и Ericsson, производят конструктивно законченные Bluetooth-модули.

Техническое решение проблемы беспроводной вычислительной сети отработано достаточно давно – стандарт IEEE 802.11, радио-Ethernet, предоставляет широкие возможности для построения профессиональных сетей со скоростью обмена до 11 Мбит/с в нелицензируемом в ряде стран диапазоне ISM (900, 2400 и 5800 МГц). Он же определяет соединения в ИК-диапазоне (до 16 Мбит/с). Основной недостаток IEEE 802.11относительно высокая сложность и стоимость оборудования. Однако на базе данной спецификации были разработаны беспроводные технологии Bluetooth и HomeRF (SWAP)

– более простые и дешевые решения для потребительского рынка.

Таблица 8.3. Сравнительные характеристики технологий Bluetooth и HomeRF

Спецификация Shared Wireless Access Protocol (SWAP), основной конкурент технологии Bluetooth, предложена группой HomeRF, в которую входят такие гиганты, как Compaq, Ericsson, Hewlett-Packard, Intel и Microsoft. Сравнительные характеристики Bluetooth и HomeRF представлены в табл. 3. Технически это очень близкие системы, что неудивительно, поскольку у них общий “прародитель” – IEEE 802.11. Однако если предлагаемая группой HomeRF локальная сеть – фактически беспроводной аналог домашней сети HomePNA, где все устройства взаимодействуют через компьютер (компьютеры), то идеология Bluetooth иная – это универсальный радиоинтерфейс, связывающий самые разные устройства друг с другом и не требующий дорогой аппаратной поддержки.

Давайте теперь сравним Bluetooth со своим прародителем - IEEE 802.11.Основные различия между ними можно свести к следующему:

Таблица 8.4. Основные различия технологий Bluetooth и IEEE 802.11

Как легко заметить, интерфейс Bluetooth намного лучше приспособлен для использования в тех беспроводных устройствах связи, где требуется достаточно низкая цена, нет необходимости в высоких скоростях и желательно низкое энергопотребление. Однако, как уже отмечалось, возможно создание комбинированных сетей, тем более что IEEE 802.11 работает совершенно по другому принципу кодирования передаваемых данных, следовательно, находясь на одной и той же рабочей частоте, оба стандарта будут слышать друг друга физически, но чужие сигналы будут расценены каждым из них как посторонний шум.