Speciale wireless - bluetooth.


    Lo scopo principale della nascita della tecnologia bluetooth risiede nella capacità di far dialogare e interagire fra loro dispositivi diversi (telefoni, stampanti, notebook, PDA, impianti HiFi, tv,computer, PC, cellulari, elettrodomestici, device,etc.) senza la necessità di collegamenti via cavo, ciò che va sotto il nome di wireless.

    Lo scopo principale della nascita della tecnologia bluetooth risiede nella capacità di far dialogare e interagire fra loro dispositivi diversi (telefoni, stampanti, notebook, PDA, impianti HiFi, tv,computer, PC, cellulari, elettrodomestici, device,etc ) senza la necessità  di collegamenti via cavo, ciò che va sotto il nome di wireless.

    Wireless si riferisce a una tipologia di comunicazione, ad un monitoraggio e a un insieme di sistemi di controllo in cui i segnali viaggiano nello spazio e non su fili o cavi di trasmissione.
    In un sistema wireless la trasmissione avviene principalmente via radiofrequenza (RF) o via infrarosso (IR).

    [inline: 1= Immagine - 1 - blue1] Immagine - 1 - Wireless consente in un ufficio, in una casa di far dialogare tra loro tutti i dispositivi elettronici presenti. Lo scambio di informazione fra gli strumenti avviene attraverso onde radio, eliminando qualsiasi tipo di connessione fisica tra dispositivi.

    Per fare ciò ciascun dispositivo deve possedere all'interno di un chip, integrato, in grado di trasmettere e ricevere informazioni nell'etere.All'interno del panorama Wireless il Bluetooth è sicuramente una tecnologia che rivoluzionerà il mercato della connessione delle reti wireless, principalmente per i bassi costi di trasmissione su cui essa si basa e soprattutto per la possibilità  di far comunicare qualunque tipo di dispositivo wireless attraverso onde radio.
    La tecnologia Bluetooth è specificatamente progettata per realizzare la comunicazione senza fili per apparecchi di piccole dimensioni. Il concetto base di questa tecnologia è quello di eliminare completamente i cavi necessari alla comunicazione fra apparecchi, come abbiamo visto.

    [inline: 2= Immagine - 2 - blue2] Immagine - 2 - Tutte le apparecchiature bluetooth predisposte in un ambiente di lavoro sono nella condizione di generare piccoli network (reti) senza fili, cioè un'interconnessione di comunicazioni dati come ad esempio una rete di computer (Lan).

    Diversamente da una Lan i dispositivi interconnessi non si limitano ai computer ma ad altri diversificati apparecchi elettronici come cellulari,cuffie,proiettori, scanner, videocamere, fotocamere, elettrodomestici vari. Questi collegamenti senza fili sono effettuati usando un ricetrasmettitore radiofonico che opera nella frequenza di 2,4 GHz, frequenza assegnata per usi industriali.

    [inline: 3= Immagine - 3 - blue3] Immagine - 3 - Questi piccoli network wireless sono generalmente chiamati piconet.Un piconet è costituito da due o più periferiche che condividono un canale di comunicazione utilizzando Bluetooth , fino ad un massimo di 8 dispositivi.La frequenza di 2,4 Ghz è sotto le frequenze SHF radio amatoriali che vanno dai 5,65 - 5,85 Ghz.

    Il sistema di comunicazione bluetooth è progettato per funzionare anche in ambienti con forte presenza di inteferenze,campi elettromagnetci, segnali radio, o gamme RF, e non è disturbato da oggetti interposti o ostacoli vari, ciò al fine di assicurare collegamenti sempre efficienti e affidabili.

    E' possibile ad esempio inviare in stampa una foto direttamente dalla fotocamera, inviare un testo al fax direttamente dal notebook, o ascoltare musica dell' impianto stereo o della Tv tramite la cuffia senza fili anche se ci sono oggetti, ostacoli i, cosa impossibile con le cuffie a raggi infrarossi (tecnologia Irda).
    La velocità  di comunicazione è prossima ad 1 Mbps anche con piccole potenze nell'ordine di alcuni milliWatt, impiegando la tecnologia TDD (Time Division Duplex, per la gestione del traffico asimmetrico, come ad esempio per internet,e nel prossimo futuro con l' Umts, offre una mobilità  limitata).

    [inline: 4= Immagine - 4 - blue4] Immagine - 4 - Lo standard bluetooth consente di creare piccole aree di networs (reti) chiamate Wpan ( Wireless personal area networks ). Le Wpan consentono di implementare diversi servizi per uso personale. Bluetooth consente infatti di gestire sia i dati sia la voce, utilizzando una trasmissione dei dati a pacchetto.I pacchetti dati saranno cosଠinviati sulla rete radio sia per la trasmissione (Tx) sia per la ricezione (Rx).

    [inline: 5= Immagine - 5 - blue5] Immagine - 5 - E' possibile connettere fra loro più wireless network ( le piccole reti piconet ) ed altre apparecchiature bluetooth aumentando la possibilità  di espansione del network.I dispositivi bluetooth comunicano tra loro creando e riconfigurando dinamicamente delle reti in loco (chiamate picoreti ) composte da un massimo di otto nodi, come abbiamo già  detto.

    La configuraione cambia in modo automatico sia quando si inserisce un nuovo dispositivo bluetooth o una piconet, sia quando si elimina un nuovo dispositivo bluetooth o una piconet. Questo consente la sincronizzazzione dei dati tra dispositivi.Tramite il protocollo SDP ( Service Discovery Protocol ) ogni dispositivo conosce i servizi disponibili in una picorete, servizi resi disponibili dagli apparecchi connessi.

    Ogni terminale bluetooth dispone di informazioni, sui protocolli che è in grado di supportare e sui servizi che è in grado di espletare ( ad esempio protocollolli di stampa e servizio di stampa, protocollo di fax e servizio di invio/ricezione fax, protocolli di posta elettronica e servizi di di invio/ricezione e-mail).

    Gli standard per le tecnologie Wireless più utilizzati sono:

    DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications). Standard digitale criptato per telefonini cordless con possibilità  di 120 canali su 12 frequenze, evoluzione del cordless analogico, implementa l'interfaccia Gap (Generic Access Profile) ed utilizza la modulazione GMSK, bit rate max 348 Kbps.

    IrDA (Infrared Device Application) tecnologia di interconnessione dati tramite infrarossi bidirezionale point-to-point tra dispositivi posizionati in visibilità  reciproca LoS, line of sight, con range ridotto a 1 - 2 metri e bit rate di 4 Mbps IEEE 802.11, tecnologia per le wireless Lan , con un'unica interfaccia a livello di Data Link e due possibili implementazioni a livello Psysical Layer (infrarosso, non applicato, trasmissione Dfir), e a onde radio con tecnologia FHSS e DSSS. Tale standard si articola in 802.11a operante a 5,8 Ghz e 40 Ghz e 802.11b operante a 2,4 Ghz e 11 Mbps, high rate.

    [inline: 6= Immagine - 6 - blue6] Immagine - 6 - Bluetooth tecnologia di interconnessione wireless low-power (mWatt), in grado di far "comunicare" dispositivi elettronici come i telefoni, stereo, notebook,computer, pda fino ad un massimo di 16 dispositivi, attraverso onde radio a basso raggio emesse da alcuni trasmettitori presenti all'interno di questi dispositivi, di cui ci stiamo occupando. Bluetooth consente gestire sia i dati ( TD trasmissione dati) sia la voce (TV trasmissione voce), utilizzando una trasmissione a pacchetto su rete radio per i dati e una modalità  connection-oriented per la voce.

    Gli elementi base di un sistema Bluetooth sono l'RU(unità radio) e l'BU (unità base).

    [inline: 7= Immagine - 7 - blue7] Immagine - 7 - Gli elementi base di un sistema Bluetooth sono l'RU(unità radio) e l'BU (unità base).

    Banda di Frequenza Classificazione Utilizzazione
    3- 30 Khz VLF Very Low Frequency Comunicazioni marittime
    30 Khz - 300 Khz LF Low Frequency Marina militare usa
    300 Khz - 3 Mhz MF Medium Frequency Comunicazioni emergenza
    3 Mhz - 30 Mhz HF High Frequency radioamatori - usi militari
    30 Mhz - 300 Mhz VHF Very High Frequency TV - Radio Am - FM
    0,3 - 3 Ghz UHF Ultra High Frequency Bluetooth - ISM
    3 - 30 Ghz SHF Super High Frequency Radar - Satelliti
    30 - 300 Ghz EHF Extra High Frequency Radar - Satelliti
    1000 Ghz-10.000.000Ghz LUX Infrarossi - Ultravioletti

    Tale modalità di interconessione dinamica consente di sincronizzare i dati tra due apparecchi Bluetooth automaticamente, ad esempio un pda con un notebook, sfruttato l'SDP (Service Discovery Protocol ),per distanze comprese tra 10 - 100 metri.

    [inline: 8= Immagine - 8 - blue8] Immagine - 8 - Il protocollo consente di determinare le tipologie di servizi presenti e disponibili nella picorete sia in una modalità server sia client.Nella modalità  server consentirà ad un dispositivo di interrogarlo sui servizi e protocolli supportati, quindi renderli disponibili, nella modalità client consentirà l'interrogazione dei dispositivi connessi alla picorete per avere informazioni.

    In un collegamento tutti gli apparecchi Bluetooth connessi sono generalmente in modalità standby, cioè di attesa, seguendo un ciclo di scansione ad intervalli di tempo al fine di verificare la presenza di eventuali altri dispositivi.La scansione effettuata può essere di due tipi: PS (Page Scan) e IS (Inquiry Scan).

    [inline: 9= Immagine - 9 - blue9] Immagine - 9 - La scansione PS consente la la ricerca di un collegamento con un altro apparecchio Bleutooth, che può risultare in modalità connectable mode o non-connectable mode.La scansione IS simile alla precedente, permette di identificare la tipologia di apparecchi disponibili nella picorete, discoverable mode o non-discoverade mode, e di approntare i necessari protocolli per il collegamento.

    I risultati di una scansione sono : A ( Active )la connessione è attiva, H (Hold )può svolgere operazioni IS e PS, S (Sniff) riduzione del carico di lavoro , P (Park) modalità  di attesa.

    [inline: 10= Immagine - 10 - blue10] Immagine - 10 - WIRELESS -La tecnologia Bluetooth

    Come abbiamo visto la tecnologia Bluetooth opera nella gamma di frequenza dai 2,4 ai 2,483 Ghz, suddivisa in canali da 1 Mhz impiegando la tecnica FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum, tecnologia che consente a più utenti di condividere lo stesso insieme di frequenze, cambiando automaticamente la frequenza di trasmissione fino a 1600 volte al secondo, al fine di una maggiore stabilità  di connessione e di una riduzione delle interferenze tra canali di trasmissione).

    Lo spectrum spreading consiste in una continua variazione di frequenza utilizzando una modulazione di frequency hopping.Gli hops corrispondono ai salti di frequenza all'interno della gamma assegnata (2,402 Ghz -2,480 Ghz, con salti di 1 Mhz, complessivamente 79 hops set).
    Due o più unità che condividono la stessa sequenza di hopping ( piconet ) vengono ad assumere tale configurazione.

    [inline: 11= Immagine - 11 - blue11] Immagine - 11 - La comunicazione viene gestita dall'unità  master tramite FHSS consentendo la sincronizzazione con le unità  slave, fino ad un numero massimo di 7 dispositivi slave attivi.Nella piconet oltre alle sette unità slave attive possono rimanere sincronizzate con l'unità  master altre unità  in una modalità di attesa (park ).

    La tecnologia Bluetooth consente due principali modalità  di collegamento tra unità  master e slave, l'ACL e lo SCO.
    Il collegamento ACL (Asynchronous Connectionless) consente la trasmissione dei dati (Td) con una modalità  sincrona. La velocità  di trasmissione dati nella modalità  asimmetrica sarà  723 Kbps - 57,6Kbps nell'altra direzione, nella modalità  simmetrica invece, sarà  pari a circa 434 Kbps.Il collegamento SCO (Synchronous Connection Oriented) consente una trasmissione radio (Tr) e una trasmissione Voce (Tv).La velocità  di trasmissione voce sincrona bidirezionale sfrutta una codifica voce Continuous Variable Slope Delta Modulation (CVSD) , permettendo un bit rate di 64 Kbps.

    [inline: 12= Immagine - 12 - blue12] Immagine - 12 - I dati di una piconet vengono trasmessi a pacchetti e sono composti da un AC ( Access Code ), da un H ( Header ), e da un P ( Payload ).

    [inline: 13= Immagine - 13 - blue13] Immagine - 13 - Pacchetto dati di una Piconet
    La modalità di trasmissione e ricezione dati può cambiare in relazione alle esigenze di comunicazione delle varie unità Bluetooth, passando per esempio da una sola comunicazione voce a una sola comunicazione dati. Una rete wireless composta da più apparecchi formerà  una piconet, a sua volta più piconet formeranno un network wireless chiamato Scatternet. Una piccola rete Bluetooth può supportare un collegamento punto a punto (point to point) e multi punto (multipoint).

    [inline: 14= Immagine - 14 - blue14] Immagine - 14 - Ogni unità contiene all'interno più componenti:
    " l'unità radio
    " l'unità di controllo di collegamento (link unit)
    " l'unità di gestione e di interfaccia del collegamento

    [inline: 15= Immagine - 15 - blue15] Immagine - 15 - I Link Manager sorveglia il collegamento tra i diversi dispositivi Bluetooth e verifica le procedurre di autenticazione e configurazione del collegamento, attraverso il contatto con un altro Link Manager.

    [inline: 16= Immagine - 16 - blue16] Immagine - 16 - Lo scambio delle informazioni avviene tramite il protocollo LMP (Link Manager Protocol) .Le informazioni dell'LM possono essere di: trasmissione e ricezione dati, di autenticazione, di scansione ( page scan, inquiry scan, park hold sniff), di identificazione, di collegamento, di determinazione canale comunicativo, di verifica.



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