В самом низу находится физический (радиотехнический) уровень, который вполне соответствует моделям OSI и 802. На нем описывается радиосвязь и применяемые методы модуляции. Многое здесь направлено на то, чтобы сделать систему как можно дешевле и доступнее массовому покупателю.
Далее следуют два протокола, которые используют протокол управления каналом связи. Протокол управления соединением устанавливает логические каналы между устройствами, управляет режимами энергопотребления, сопряжением и шифрованием, а также качеством обслуживания. Он находится ниже линии интерфейса хост-контроллера. Этот интерфейс — удобство для реализации: как правило, протоколы ниже линии реализуются на чипе Bluetooth, а протоколы выше линии — на устройстве Bluetooth, где чип размещен.
Протокол канального уровня — это L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol — протокол управления логическими каналами и согласования). Он собирает сообщения переменной длины и при необходимости обеспечивает надежность. L2CAP используется многими протоколами, в том числе и двумя описанными ранее служебными протоколами.
Протокол обнаружения сервисов используется для определения местонахождения служб в пределах сети. Протокол RFcomm эмулирует работу стандартного последовательного порта ПК, к которому обычно подключаются клавиатура, мышь, модем и другие устройства.
На самом верхнем уровне находятся приложения. Профили представлены вертикальными прямоугольниками, потому что каждый из них определяет часть стека протокола для конкретной цели. Специфические профили, например профили для устройств типа гарнитур, используют только те протоколы, которые необходимы для их работы. Например, профили могут включать L2CAP, если у них есть пакеты для отправки, и пропустить L2CAP в случае, если у них есть только фоновые аудиоотсчеты
[4].
Интерфейс хост-контроллера HCI (Host Controller Interface) — это единообразный метод доступа к аппаратно-программным средствам нижних уровней ВТ. Он предоставляет набор команд для управления радиосвязью, получения информации о состоянии и собственно передачи данных. Через этот интерфейс происходит взаимодействие протокола L2CAP с аппаратурой ВТ. Физически аппаратура ВТ может подключаться к различным интерфейсам: шине расширения (например, PC Card), шине USB, СОМпорту. Для каждого из этих подключений имеется соответствующий протокол транспортного уровня HCI — прослойка, обеспечивающая независимость HCI от способа подключения [3].
2.7 УРОВЕНЬ НЕМОДУЛИРОВАННОЙ ПЕРЕДАЧИ
Уровень немодулированной передачи (управления каналом связи) — это наиболее близкий к MAC-подуровню элемент иерархии Bluetooth. Он трансформирует простой поток бит в кадры и определяет некоторые ключевые форматы. В простейшем случае главный узел каждой пикосети выдает последовательности временных интервалов по 625 мкс, причем передача данных со стороны главного узла начинается в четных тактах, а со стороны подчиненных узлов — в нечетных. Эта схема, по сути дела, традиционное временное уплотнение, в котором главная сторона получает одну половину временных интервалов, а подчиненные делят между собой вторую. Кадры могут быть длиной 1, 3 или 5 тактов.
В каждом кадре уходит 126 служебных бит на код доступа и заголовок, кроме того, время установки занимает 250—260 мкс на переключение частоты, чтобы позволить недорогим радиосхемам становиться устойчивыми. Полезные данные кадра могут быть для конфиденциальности зашифрованы с помощью ключа, который выбирается, когда ведущее устройство соединяется с ведомым. Переключения частоты происходят
только между кадрами, но не во время передачи кадра. В результате передача 5-тактового кадра намного более эффективна, чем 1-тактового, потому что при тех же служебных расходах посылается больше данных.
Протокол управления соединениями устанавливает логические каналы, называемые соединениями (links), чтобы переносить кадры между главными
иподчиненными устройствами, которым необходимо обнаруживать друг друга.
Прежде чем будет использоваться соединение, два устройства проходят процедуру сопряжения. Более старый метод сопряжения — оба устройства должны быть сконфигурированы с одним и тем же PIN-кодом из четырех цифр (PIN, Personal Identification Number — личный идентификационный номер). Соответствие PIN позволяет устройству знать, что оно соединилось с нужным удаленным устройством. Однако лишенные воображения пользователи и использование значений по умолчанию устройств, таких как «0000» и «1234» ведут к тому, что этот метод на практике обеспечивает не очень высокий уровень безопасности.
Новый безопасный простой метод сопряжения (secure, simple, pairing) позволяет пользователям подтвердить, что оба устройства показывают один
итот же ключ, или видеть ключ на одном устро йстве и ввести его на втором. Этот метод более безопасен, потому что пользователи не должны выбирать или устанавливать PIN. Они просто подтверждают ключ, более длинный и произведенный устройством. Этот метод не может использоваться на некоторых устройствах с ограниченным вводом/выводом, таких как беспроводные гарнитуры [4].
Защита данных от искажения и контроль достоверности производится несколькими способами. Данные некоторых типов пакетов защищаются CRC-кодом, и приемник информации должен подтверждать прием правильного пакета или сообщить об ошибке приема. Для сокращения числа повторов применяется избыточное кодирование FEC (Forward Error Correction code). В схеме FEC 1/3 каждый полезный бит передается трижды,
что позволяет выбрать наиболее правдоподобный вариант мажорированием. Схема FEC 2/3 несколько сложнее, здесь используется код Хэмминга, что позволяет исправлять все однократные и обнаруживать все двукратные ошибки в каждом 10-битном блоке.
Каждый голосовой канал обеспечивает скорость по 64 Кбит/с в обоих направлениях. В канале может использоваться кодирование в формате РСМ
(импульсно-кодовая модуляция) или CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation — вариант адаптивной дельта-импульсно-кодовой модуляции). Кодирование РСМ допускает компрессию по G.711; оно обеспечивает лишь сугубо «телефонное» качество сигнала (имеется в виду цифровая телефония, 8-битные выборки с частотой 8 Кбит/с). Кодер CVSD обеспечивает более высокое качество — он упаковывает входной РСМ-сигнал с частотой выборок 64 Кбит/с, однако и при этом спектральная плотность сигнала в полосе частот 4-32 кГц должна быть незначительной. Для передачи высококачественного аудиосигнала голосовые (речевые) каналы ВТ непригодны, однако сжатый сигнал (например, поток МРЗ) вполне можно передавать по асинхронному каналу передачи данных [3].
3. СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ
Новая спецификация беспроводной технологии связи, Bluetooth, усвоена в ноябре 2003 года. Ревизия Bluetooth стандарта 1.2 совместима с ревизией стандарта 1.1, а содержит следующие улучшения:
-анонимный способ работы, обеспечивающий скрытие адреса Bluetooth устройства с целью защиты пользователя от отслеживания;
-адаптивная скачкообразная перестройка частоты (AFH - Adaptive Frequency Hopping), которая улучшает стойкость к ошибкам радио интерфейса, что постигается избеганием передачи многократно занятым частотным каналам;
-более качественная передача голоса, полученная лучшей обработкой сигнала и использованием разных методов кодирования;
-уменьшено время, требуемое для нахождения Bluetooth устройства и установления связи, которое сейчас составляет в среднем 1 секунду.
Вноябре 2004 года группа, занимающаяся разработкой Bluetooth беспроводного стандарта (Bluetooth SIG), представила новую ревизию
Bluetooth стандарта, версию 2.0 + EDR (Enhanced Data Rate – Улучшенная скорость передачи данных). Новая ревизия стандарта мотивирована улучшением существующих сценариев использования, которые требовали большую пропускаемость данных, таких как передача звука с CD качеством, передача цифровых фотографий, а также быстрая передача данных на лазерные принтеры, и т.п. Ниже перечислены основные улучшения, вносимые версией 2.0 + EDR Bluetooth стандарта:
-скорость передачи данных увеличена в три раза;
-меньшее потребление энергии;
-улучшено качество передачи данных (меньшая частота ошибок по битам, BER - Bit Error Rate) [2].
После того, как стабилизировались начальные протоколы, в 2004 году к