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Mobile Systeme und drahtlose Netzwerke

Mobile Systeme und drahtlose Netzwerke. Vorlesung IV. Gliederung. Ziele der Vorlesung. Bluetooth-Details. Bluetooth- Architektur. Applications. TCP/IP. HID. RFCOMM. Application Framework and Support. Control. Data. Host Controller Interface. Audio. L2CAP. Link Manager and L2CAP.

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Mobile Systeme und drahtlose Netzwerke

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Presentation Transcript

  1. Mobile Systeme und drahtlose Netzwerke Vorlesung IV

  2. Gliederung

  3. Ziele der Vorlesung • Bluetooth-Details

  4. Bluetooth- Architektur Applications TCP/IP HID RFCOMM Application Framework and Support Control Data Host Controller Interface Audio L2CAP Link Manager and L2CAP LMP Link Manager Baseband Radio and Baseband RF

  5. Class1 bis Class3

  6. Grundlagen Basisband Protokoll 1-SlotPaket 1-SlotPaket 1-SlotPaket Frame Frame • Spread spectrum frequency hopping radio (FHSS) • 79/23 1-MHz Kanäle • Springt im Normalfall mit 1600 Hops/s • Springt mit jedem Paket • Packete sind 1, 3, or 5 Zeitschlitze lang • Ein Rahmen besteht aus zwei Paketen • Einem Transmit folgt ein Receive f f f f k k+1 k k+1 Master 3-Slot Paket Master Slave Slave 625 us 625 s 1 Slot 1 Slot

  7. Bluetooth – 1-Slot 625µs 80Mhz Bandbreite f t

  8. Bluetooth – 3-Slot 625µs f t k k+1 k+2 k+3 k+4 k+5 k+7 k+6

  9. Das Piconetz • Umgebung mit 5 Bluetooth-Geräten • Jedes Bluetooth Gerät hat eindeutige Gerätenummer • Alle Geräte in einem Piconetz springen gemeinsam • Zur Bildung eine Piconetzes übergibt der Master seine eindeutigen Gerätekennung und seine interne Uhrzeit  an die Slaves • Bestimmung der Sprungsequenzen und der Phase • Sprungmuster wird durch die Gerätekennung (ID 48-bit) bestimmt • Die Phase im Sprungmuster wird durch die Uhrzeit bestimmt • Einmalige Parameter verhindern, dass zwei Pikonetze gleiche Sprungsequenzen haben

  10. Das Piconetz • Geräte, die keinem Piconetz angehören, befinden sich im Zustand standby sb sb sb sb sb

  11. Inquiry oder • Adressierung im Piconetz: • Active Member Address (AMA, 3-bits) • Parked Member Address (PMA, 8-bits) sb M sb S S

  12. Physikalische Verbindung • Zwei verschiedene Dienste: • Synchrone verbindungsorientierte • Asynchrone verbindungslose • Synchronous Connection-Oriented link (SCO) • symmetrisch, leitungsvermittelt, Punkt-zu-Punkt • Asynchronous Connectionless Link (ACL) • paketvermittelt, Punkt-zu-Mehrpunkt, Master fragt Stationen ab (polling) • Zugangscode • Synchronisation, abgeleitet vom Master, einzigartig pro Kanal • 3 SCO-Kanäle • 1ACL-Kanal

  13. Datenpakete 0-2745b 72b 54b • Payload (Nutzdaten) • Sender- und Empfangsadresse • Sendeoptionen • Synchronisations- u. Sicherungsinformationen • Zusätzl. Redundanzen • Little Endian • 16 Pakettypen payload access code header

  14. Bluetooth MAC-Schicht LSB MSB 72 54 0-2745 Bits Zugangscode Header Nutzdaten (payload) 3 4 1 1 1 8 Bits AM_ADDR Typ flow ARQN SEQN HEC • Paketkopf • 1/3-FEC, MAC Adresse (1 Master, 7 weitere Knoten), Verbindungstyp, Alternating-Bit ARQ/SEQ, Prüfsumme

  15. Stationsadresse 8 Bit 24 Bit 16 Bit LAP UAP NAP • LAP • UAP • NAP Non Significant Adress part • LAP und UAP bilden signifikanten Anteil: • max. 232 BT-Geräte weltweit

  16. Datenpakete- Pakete zur Link-Steuerung • Werden von SCO und ACL-Link verwendet • ID-Paket • Null-Paket • Werden nicht beantwortet • Antwort von Datenpaketen durch Auswertung des Acknowledge und des Flow-Bits • Poll-Paket • Entspricht Null-Paket • Müssen aber vom Empf. bestätigt werden • Werden vom Master verwendet, zur Prüfung, ob noch Slaves im Piconet vorhanden • FHS-Paket • Frequency Hopping Synchronisation • DM1-Paket

  17. Datenpakete- Pakete des synchronen Link • Nur 1-Slot-Pakete • HV-Diagramme (High quality voice) • Sprachdaten werden nicht noch einmal gesendet • Es gibt reine Sprachdatenpakete • DV (Data, voice) • Datenpaket für die gemeinsame Übertragung von Sprache und Daten • Erzeugung von Redundanz • Weil nicht noch einmal gesendet werden darf • 2 Verfahren mit FEC • 1 Verfahren mit automat. Sendewiederholung • 1/3 Rate FEC • Drei gleiche Bits werden hintereinander übertragen, zur Übertragung eines Zeichens • 2/3 Rate FEC • Hohe Hammingdistanz wird erreicht durch Generatorpolynom • ARQ-Schema • Kontrollierte Sendewiederholung

  18. Datenpakete- Pakete des asynchronen Link • 1-Slot-Pakete, 3-Slot-Pakete, 5-Slot-Pakete • DMx • Mittlere Datenate • Da mit FEC 2/3 hohe Datenredundaz • x Anzahl der Slots, die zur Verfügung stehen • DHx (Data High Rate) • Daten werden unverschlüsselt gesendet • AUX1 • Wie DH1, aber Verzicht auf CRC-Test

  19. Senden und Empfangen von Datenpaketen • Zum Senden und Empfangen werden zwei unabhängige Strukturen für synchronen und asynchronen Datenkanal verwendet. • ACL: • SCO:

  20. Packet Typen / Daten Raten Packet Types Data Rates (Kbps) • ASL –Paketorientiert • SCO – Leitungsorientiert SEGMENT TYPE SCO link ACL link TYPE symmetric asymmetric DM1 108.8 108.8 108.8 0000 NULL NULL 0001 POLL POLL DH1 172.8 172.8 172.8 1 0010 FHS FHS 0011 DM1 DM1 DM3 256.0 384.0 54.4 0100 DH1 0101 HV1 DH3 384.0 576.0 86.4 0110 HV2 2 DM5 286.7 477.8 36.3 0111 HV3 1000 DV AUX1 DH5 432.6 721.0 57.6 1001 1010 DM3 1011 DH3 3 1100 1101 1110 DM5 4 1111 DH5

  21. HCI

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