Стандарты беспроводной связи

IRDA

Вообше-то IrDA - это международная организация, которая разрабатывает и внедряет стандарты беспроводной связи. IrDA обеспечивает беспроводную связь для устройств, которые, в противном случае, использовали бы для подобных целей кабель.
Для соединения по ИК-порту устройства должны быть в прямой видимости друг от друга (инфракрасный луч испускается в виде 30° конуса) и на расстоянии от полного контакта до одного метра. Скорость передачи варьируется от 9600 bps до 16 Mbps. Популярность этого стандарта связи объяснима -дешевизна и простота в использовании. Не надо никаких проводов - поднее устройства друг к другу и дело в шляпе, а имплементация подобного порта в устройство обходится производителю в 1 доллар...

Преимущества и недостатки этого способа связи очевидны. Из недостатков самым, наверное, главным, возможно назвать тот, что для связи устройства должны находиться в прямой видимости. Плюс к тому, некоторые виды освещения (например, солнечное) могут помешать связи, ведь используется, хоть и невидимый глазу, но световой поток... Следующее ограничение - это дальность связи, а одного метра бывает достаточно не всегда.
Главное достоинство же — цена, до сих пор, как вы понимаете, продолжает играть главную роль в расчетах производителей и служить популяризации этого формата. Прямая видимость, тоже может быть плюсом — во первых, этим условием обеспечивается простейшая физическая защита передаваемой информации - перехватить ее из-за всех ограничений ИК-связи достаточно проблематично (разве что попробовать «вписаться» с приемником где-нибудь в пределах этого 30° конуса). И с третьей стороны, зачастую общение требуется между двумя конкретными устройствами, что с блеском обеспечивает инфракрасная связь.
И цена, и небольшое потребление энергии, и компактность, и универсальность делают инфракрасный порт идеальным устройством для братьев наших карманных. На больших компьютерах он уже смотрится непростительным пережитком старого — и медленно и, в общем, не очень удобно, учитывая условие прямой видимости...

Bluetooth

Как вам понравятся такие чудеса, как отправка сигнала настольного компьютера к принтеру, копирование файлов с одного декстопа на другой или синхронизация Palm с ноутбуком? Да, какие же это чудеса, это, благо, будни... А если ко всему вышеуказанному добавить то, что все эти устройства физически не связаны друг с другом? Иными словами, принтер не подключён к компьютеру, компьютеры не соединены сетевыми проводами, а КПК вообще находится на расстоянии семи метров от ноутбука. Становится интереснее?
Дело в том, что все эти устройства могут быть оснащены маленькими передатчиками, которые были разработаны специально для беспроводных коммуникаций на расстояниях до 10 метров. Эти маленькие чипы — первая волна впечатляющих Bluetooth-продуктов.
Стоит заметить, что Bluetooth - вообще впечатляющая идея, нацеленная на изобретение какого-то универсального, невидимого соединения, работающего с любыми устройствами. Инфракрасный порт не всегда может справиться с такой работой, так как требует прямой связи между ИК портами и работает в коротком диапазоне.
Однако светлое будущее, предписываемое технологии Bluetooth, заставило себя ждать не менее трех лет, да и несколько разочаровало. Реалии как всегда были сильно преувеличены. Первая же линейка Bluetooth-продуктов стала очередным
крахом надежд, подтвердив старую истину: «Первый блин комом!»
Правда, следующие блинчики, пожалуй, испечены неплохо. Bluetooth версии 1.1 заставляет обратить на себя внимание и выходит в этом году из тени. На сегодняшний день, если эта технология не поддерживается встроенными средствами, то может присоединяться к широкому перечню устройств, включающему сотовые телефоны. К примеру, Ericsson T68 с поддержкой GPRS, расположившийся в кармане, позволит выходить в Internet и через PC, и через лаптоп, и через КПК.
Естественно, не вполне корректно утверждать, что Bluetooth соединение возможно между абсолютно любыми устройствами. Ведь, если телефону «есть что сказать» колонкам, принтеру с ними «разговаривать не о чем». Поэтому составной частью изучения технологии Bluetooth является осознание того, какие устройства могут общаться друг с другом и о чем.
К сожалению, и версия 1.1 не идеальна. Самым большим камнем преткновения, пожалуй, является цена. Имейте в виду, что для соединения их понадобится как минимум два. Снижение цен, по мнению специалистов, возможно ожидать не менее чем через пару лет.
Вторая проблема заключается в том, что пока технология Bluetooth «заключена» в большинстве случаев в пристегивающиеся модули, что несколько снижает ее эргономичность. Кроме того, использование периферийных устройств беспроводной связи предполагает процесс установки и конфигурации программного обеспечения. Согласитесь, что встроенный Bluetooth — штука гораздо более привлекательная.
К счастью, существует и ряд факторов, которые позволяют надеяться, что все острые углы так или иначе будут сглажены. Прежде всего, на сегодняшний день над разработкой Bluetooth продуктов трудятся по самым общим оценкам до 1500 компаний. Кроме того, Bluetooth изначально довольно умная технология. Плюсом является и то, что в ней предусмотрена система безопасности, которая позволит к примеру, вашему КПК общаться только с вашим сотовым.
Bluetooth — стандарт связи, которому пророчат блестящее будущее. Если верить обещаниям, предсказаниям и уже фактам, вскоре модули беспроводной связи Bluetooth появятся но всех устройствах, включая холодильники и микроволновые печи.
Итак, это высокоскоростной микроволновый стандарт, позволяющий передавать данные на расстоянии до 10 метров. Работает Bluetooth на частоте 2,56 Ghz и способен одновременно соединять до 8 устройств. Этот стандарт не требует никаких навыков у пользователя - как только Bluetooth-устройства сближаются на определенное расстояние, они тут же обмениваются информацией и устанавливают небольшую локальную сеть. Модуль Bluetooth невелик и потребляет около 1 миливатта энергии, что не очень много даже для мобильных устройств.
Время поговорить о преимуществах и недостатках Bluetooth. Самым большим преимуществом этого стандарта является то, что для связи устройств совершенно не требуется прямой видимости — устройства начинают «видеть» друг друга будучи сближенными на определенное расстояние. Этому стандарту нипочем даже стены и с его помощью возможно создавать небольшие сети в условиях квартиры, а например, соединение карманного компьютера с мобильным телефоном может быть осуществлено вообще без извлечения последнего скажем, из кармана.
К сожалению, на практике все обстоит гораздо сложнее и недостаток правильно написанных программ и драйверов для Bluetooth-устройств создает ситуацию, когда разрекламированная простота его использования вырастает в большую проблему... Ну, например, если одно устройство «видит» другое, а то его — нет. Вот и поди, поломай голову, где собака зарыта — настроек-то минимум.
С другой стороны именно всеядность Bluetooth может стать одним из его минусов. Предположим, в комнате на переговорах сидит некоторое количество людей с Bluetooth-устройствами. При условии, что все устройства «видят» друг друга, а вам надо передать информацию, скажем, визитную карточку конкретному человеку, могут возникнуть проблемы в нахождении этого человека. В этом случае инфракрасное общение может оказаться более удобным. В это же время Bluetooth пока еще намного дороже ИК-порта, хотя обещают, что ситуация должна в ближайшем будущем немного исправиться.
Теоретически, ничего не мешает производителю включить в устройство оба стандарта связи, ведь, но сути, они предназначены для разных вещей. Да так оно, на практике, и происходит, во всяком случае, в первых устройствах, оборудованных Bluetooth, таких как карманные компьютеры или мобильные телефоны. Но к сожалению пока Bluetooth не настолько развит, чтобы заслужить популярность.

Вопросы и ответы по Bluetooth

Прилагательное «новая» к технологии Bluetooth возможно отнести с большой натяжкой. В этом году концепции Bluetooth исполняется восемь лет. По меркам сетевых технологий, возраст весьма почтенный. Технология Bluetooth стала результатом совместных разработок крупнейших компаний телекоммуникационной и компьютерной индустрии: 3COM, Ericsson, Intel, IBM, Lucent, Microsoft, Motorola, Nokia и Toshiba. Позднее к ним присоединились около двух тысяч других производителей со всех частей света и из разных сфер бизнеса, что сделало Bluetooth самым быстроразвивающимся промышленным стандартом. Уже к 2002 году технология Bluetooth была встроена в сотни миллионов электронных устройств. 2002 и 2003 годы, скорее всего, станут «звездными» для Bluetooth. Вероятней всего, технология будет применяться практически во всех отраслях народного хозяйства.

Что такое Bluetooth?

В глобальном смысле Bluetooth — это технология беспроводной передачи данных для любых устройств с ее поддержкой: мобильных телефонов, КПК, ноутбуков, настольных компьютеров, принтеров, цифровых устройств и даже бытовой техники. Материальное воплощение Bluetooth — это маленький чип, представляющий собой высокочастотный приемопередатчик малого радиуса действия, работающий в диапазоне частот ISM (Industrial, Scientific and Medical) 2.4465-2.4835 ГГц. Диапазон рассчитан на работу медицинских приборов, бытовой техники, беспроводных телефонов, беспроводных локальных сетей стандарта IEEE. Для его использования не требуется лицензия.

Как работает Bluetooth?

Bluetooth работает как многоточечный радиоканал, управляемый многоуровневым протоколом, подобно сотовой связи GSM. Bluetooth способен «обходить» препятствия (стены в том числе), поэтому соединяемые устройства могут находиться вне зоны прямой видимости. Соединение может происходить не только по принципу точка — точка (два устройства), но и по принципу точка — несколько точек (одно устройство работаете несколькими другими). Помимо наличия Bluetooth-чипа в различных устройствах, для работы системы необходимо определенное программное обеспечение. Технология использует небольшие приемопередатчики малого радиуса действия, либо непосредственно встроенные в устройство, либо подключаемые через свободный порт или слот расширения (USB, CF. SD/MMC, MS. PCMCIA). Технология использует FHSS -скачкообразную перестройку частоты (1600 скачков в секунду) с расширением спектра. При работе передатчик переходит с одной рабочей частоты на другую по псевдослучайному алгоритму, для того, чтобы избежать конфликтов с другими устройствами. Для полнодуплексной передачи используется дуплексный режим с временным разделением (TDD). Поддерживается изохронная и асинхронная передача данных, и обеспечивается простая интеграция с TCP/IP. Временные интервалы (Time Slots) развертываются для синхронных пакетов, каждый из которых передается на своей частоте радиосигнала. Каждое устройство имеет уникальный 48-битовый сетевой адрес, совместимый с форматом стандарта локальных сетей IEEE 802.11х.

Возможен ли частотный конфликт Bluetooth-устройств с другими, использующими беспроводную радиосвязь?

Частотный диапазон работы Bluetooth совпадаем с рабочим диапазоном большинства современных беспроводных систем в промышленности, научных и медицинских учреждениях, быту. В случае возникновения так называемого «частотного конфликта», между Bluetooth и другими беспроводными системами данного диапазона могут возникнуть серьезные помехи. Для решения этой проблемы был реализован скачкообразный принцип работы Bluetooth. To есть, во время его работы постоянно происходит перестройка частоты радиопередатчика с одной на другую (1600 скачков в секунду). Это позволяет освободить нужные другим устройствам частоты и избежать конфликтов.

Почему многие называют Bluetooth «синим зубом»?

Дело в том, что буквальный перевод Bluetooth с английского — это «синий зуб». Однако название технологии возникло не случайно, и придумал его вовсе не дантист. На самом деле оно неразрывно связано с историей. Давным-давно Blue-tooth'oм называли датского христианского короля, жившего в 900-х годах и правившего во времена набегов викингов на Западную Европу. Король Гаральд Синий Зуб (Harald Bluetooth) вошел в историю как собиратель скандинавских земель. В частности, ему приписывается объединение Дании и Норвегии. Видимо, осведомленные в исторических вопросах изобретатели технологии Bluetooth решили, что по аналогии с историей короля-объединителя земель она призвана объединить мир мобильной электроники.

Какие бывают Bluetooth-устройства?

На сегодняшний день Bluetooth-устройства бывают следующими: беспроводные гарнитуры (wireless handsfree или headset), сотовые телефоны, КПК, адаптеры и модули Bluetooth, принтеры, автомобильные системы контроля, авторучки распознавания рукописных символов, бытовая техника. В дальнейшем их число и разновидности будут стремительно расти.

Как можно использовать Bluetooth?

Уже сегодня возможно привести массу примеров удачного использования Bluetooth. На сегодняшний день наиболее распространенный пример — это передача разного рода данных между устройствами на небольшом расстоянии. Например, все тот же телефонный разговор через беспроводной наушник или выход в Internet с мобильного компьютера без использования каких-либо кабельных соединений. В этом случае телефон выполняет функцию удаленного телефонного аппарата или модема, который может лежать, скажем, в кармане пиджака или чемодане, не занимая руки пользователя. Или точка доступа к корпоративной сети в офисе может находиться вне зоны видимости в другой комнате, но оборудование при этом в состоянии обеспечить работу с удаленными данными точно также, если бы его компьютер пользователя был подключен к локальной сети через кабель.

На каком расстоянии может осуществляться Bluetooth-соединение?

Изначально технология задумывалась для довольно узкого применения в коммуникационном оборудовании и предполагала возможность связи на расстоянии до 10 метров. Сегодня некоторые фирмы уже предлагают микросхемы Bluetooth, способные поддерживать связь на расстоянии до 100 метров. Так как радиотехнология Bluetooth «не боится» препятствий, поэтому соединяемые устройства могут находиться вне зоны прямой видимости. Соединение происходит автоматически, как только Bluetooth-устройства оказываются в пределах досягаемости, причем не только с одним устройством, но и сразу с несколькими (если они находятся в зоне досягаемости).

Каково энергопотребление и скорость передачи данных через Blutooth-соединение?

По установленному стандарту энергопотребление устройств Bluetooth не должно превышать 10 мВт (0.1 Вт). Скорость передачи данных, предусматриваемая стандартом, составляет порядка 720 Кбит/сек в асимметричном режиме и 420 Кбит/сек в полнодуплексном режиме. Обеспечивается передача трех голосовых каналов, но не видеосигнала.

Возможна ли защита данных, передаваемых посредством Bluetooth, и как она работает?

Да. Во-первых, для связи любых устройств с поддержкой Bluetooth необходима стандартная процедура идентификации. Каждое устройство имеет уникальный 48-битовый сетевой адрес, совместимый с форматом стандарта локальных сетей IEEE 802.11х. По этим адресам устройства идентифицируют друг друга. Для доступа с любого устройства Bluetooth к другому, активному и находящемуся в зоне досягаемости, необходима двухсторонняя проверка пароля. Только после этого может быть осуществлено взаимодействие. Во-вторых, благодаря программному обеспечению может быть реализовано шифрование данных, передаваемых между любыми устройствами, поддерживающими совместимый алгоритм.

Кто может получать доступ к моему Bluetooth-устройству во время активности функции беспроводной связи?

Все зависит от режима работы вашего устройства. Как правило, программное обеспечение Bluetooth-устройств имеет широкий набор настроек, который позволяет легко изменять его поведение по отношению к партнерам по связи. Вы имеете возможность включать/отключать видимость вашего устройства для других пользователей. К примеру, создав список периодически используемых вами устройств, возможно сделать так, чтобы ваш аппарат был недоступен для любых других. В этом случае все попытки доступа к вашему устройству со стороны «чужаков» будут блокироваться, так как их нет в заранее сформированном списке партнеров по связи. Настройка взаимодействия Bluetooth-устройств требует некоторого опыта и понимания их схемы взаимодействия. Во избежание несанкционированного доступа к данным вашего устройства, требуется выполнить все необходимые установки по условиям взаимодействия с сетевым окружением.

Как настроить Bluetooth устройства на взаимодействие? Что такое «спаривание» Bluetooth-устройств?

Сначала Bluetooth активируется как минимум на двух устройствах, которые необходимо заставить работать вместе. Они должны быть расположены в зоне досягаемости друг от друга (для мобильных устройств 8-10 м).
Затем на одном из них выполняется поиск доступных устройств, и формируется список окружения. Каждое устройство Bluetooth имеет свой уникальный 48-битовый сетевой адрес, подобно МАС-адресу сетевого адаптера в обычном ПК, по которому происходит идентификация устройств.
Дальше осуществляется сам процесс идентификации. Предположим, что при поиске и сетевом окружении найден сетевой адрес какого-то мобильного телефона. Он заносится в память искавшего устройства. Затем вы решаете «спарить» оба устройства для взаимодействия и активируете соответствующую запись о сотовом телефоне на искавшем устройстве. В результате этого ваш аппарат пытается обратиться к мобильному телефону и передает ему свой уникальный сетевой адрес. Тот, в свою очередь, заносит этот адрес в свой список сетевого окружения, но прежде чем будет открыт доступ к его ресурсам, телефон запросит цифровой пароль. После его ввода на телефоне, аналогичный запрос появится на устройстве, которое запросило сеанс связи. В случае, если пароли совпадут на обоих устройствах, взаимодействие будет установлено. Второй и третий этапы называются процессом «спаривания» Bluetooih-устройств.

У меня при связи двух устройств с поддержкой Bluetooth постоянно запрашивается пароль. Нельзя ли автоматизировать процесс их идентификации?

Можно. Программное обеспечение Bluetooth-устройств имеет широкий набор настроек, который регулирует их взаимодействие с партнерами по связи. Настроек довольно много, и они могут отличаться от устройства к устройству. Среди общих функций обычно присутствует возможность автоматической идентификации устройств после того, как они были «спарены». В этом случае никакие пароли повторно запрашиваться не будут, так как необходимая информация для проверки подлинности сохраняется в памяти устройств после первичной идентификации.

Я выполнил все настройки для работы Bluetooth, но устройства не могут установить связь. Как можно решить эту проблему?

Проверьте, активирована ли функция Bluetooth на втором устройстве, с которым вы осуществляете соединение.
Убедитесь, что устройства находятся в зоне досягаемости друг от друга (для мобильных устройств это расстояние в 8-10 метров, которое при истощении батарей может несколько уменьшаться). Еще раз внимательно проверьте все настройки. В случае, если на одном из устройств установлена функция шифрования данных, второе должно тоже его поддерживать.
Если включена функция автоматического сохранения паролей, отключите ее на обоих устройствах, произведите процесс идентификации заново.
Удалите старую информацию из списка о партнерах для связи, произведите повторный поиск активного оборудования и снова осуществите «спаривание» нужных устройств.
Проверьте доступность программных обновлений на web-сайтах разработчиков используемых устройств. Пока программное обеспечение часто вызывает проблемы несовместимости некоторых функций на устройствах от разных производителей.

Кто изготавливает Bluetooth-чипы?

Разработкой Bluetooth-устройств может заниматься любая компания. Bluetooth-начинка разрабатывается непосредственно самим производителем оборудования или закупается у других фирм. Компания Ericsson первой создала аппарат, реально работающий с технологией Bluetooth. В начале 1998 года сразу несколько гигантов компьютерного и телекоммуникационного рынка, такие как Ericsson, 3COM, Nokia, Intel. IBM, Toshiba, объединились с целью создания технологии беспроводного соединения между мобильными устройствами и периферийной техникой. Вскоре после этого была представлена специальная рабочая группа SIG (Special Interest Group). Очень быстро к ней присоединились такие компании как Motorola, Dell, Compaq, Xircom и многие другие. Был создан форум Bluetooth, в который входит порядка двух тысяч компаний (http://www.bluetooth.com/). Массовый выход технологии на открытый рынок уже начался, и мы можем воочию убедиться в этом сами. Технологию Bluetooth не зря называют одной из самых перспективных и быстро развивающихся, ибо она удобна, проста в применении и относительно дешева.

Стоит ли ожидать интеграции технологии Bluetooth с персональными компьютерами?

Да, безусловно. В последнее время технологии Bluetooth уделяется все больше внимания, и это должно способствовать ее внедрению в самые разные устройства. Пока цена устройств Bluetooth довольно высока, и многие разработчики не спешат с ее внедрением, что замедляет массовое распространение технологии. На сегодняшний день о поддержке Bluetooth заявила даже корпорация Microsoft, которая обешает скоро выпустить необходимые программные обновления для работы подобных устройств под Windows XP. Некоторые фирмы уже предусматривают возможность установки внутренних модулей Bluetooth при покупке, например, ноутбуков.

Есть ли конкуренты у Bluetooth?

На стадии начального развития «синий зуб» не рассматривался как конкурент для таких технологий как IEEE 802.11а, IEEE 802.11b и HomeRF. Он так же, как они, работает в диапазоне 2,44 ГГц, однако этот проект был ориентирован на более формальные спецификации, менее глобален и более узок по своему назначению. Скорее, главным конкурентом Bluetooth на первом этапе развития являлся IrDA — на сегодняшний день наиболее широко распространенная технология беспроводного соединения компьютеров и внешних устройств. Она преобразует информацию в инфракрасное излучение и передает от одного устройства к другому. Однако вместе с преимуществами ИК-связь обладает существенными недостатками: работа по принципу точка-точка (только два устройства одновременно), оборудование должно находиться в зоне прямой видимости, дальность действия инфракрасных приемопередатчиков обычно не больше нескольких метров. A Bluetooth действует как многоточечный радиоканал (несколько устройств одновременно), для полноценной связи всех компонентов ему совсем не обязательно, чтобы они находились очень близко (до 8-10 м и более), между ними могут быть физические преграды.
Новое, особенно «дальнобойное» оборудование Bluetooth теперь рассматривается и как конкурент IEEE 802.11х, HomeRF, то есть, как технология для построения локальных сетей. Благодаря тому, что одними из важнейших параметров «синего зуба» должна была стать низкая стоимость устройств связи, а также миниатюрность чипов, технология становится все более привлекательной для самых разных способов применения. В недалеком будущем Bluetooth может стать стандартом де-факто для беспроводных коммуникаций, вытеснив другие, более дорогие и менее мобильные стандарты. Наиболее существенную конкуренцию Bluetooth составят спецификации беспроводных локальных сетей IEEE 802.11х.

Сколько стоит производство Bluetooth и когда технология будет доступна рядовому пользователю?

Аналитики считают, что оптимальная цена комплекта компонентов для поддержки Bluetooth: процессора, радиопередатчика, антенны и флэш-памяти — составляет $5. В настоящее время производителям различного оборудования встраивание этих элементов обходится в $10-15, а это существенная разница. Для сравнения ИК-порт обходится компаниям всего лишь в $1 за комплект. Получается, что как только объемы производства Bluetooth компонентов возрастут, и цены на них снизятся, технология станет сверхпопулярной. Решением проблемы может стать комплексный вариант устройства Bluetooth на одном чипе, который позволит значительно снизить его стоимость, что уже внедряют некоторые производители Bluetooth-компонентов.

Каковы перспективы развития технологии?

Они у Bluetooth огромны. Ожидается, что эта технология будет совместима с очень многими протоколами и системами. Низкая стоимость, высокая степень защиты, удобство и простота в использовании — очень весомые преимущества стандарта. Использование частоты 2,4 ГГц не требует лицензирования, да и распространение других лицензий на работу с Bluetooth производится за символическую плату. Помимо общедоступности, данная технология обещает стать и общепринятой, так как в ближайшее время мировое промышленное сообщество примет технологию как глобальный стандарт. Такое единство вызвано тем, что гораздо проще и дешевле снабжать все устройства стандартными чипами, нежели разрабатывать компьютеры под разные интерфейсные карты. Дешевизна сетевых адаптеров позволит их встраивать буквально во все средства связи, бытовые приборы, компьютеры и другую оргтехнику.
Удобства для пользователей, которые сулит внедрение технологии, крайне заманчивы и наверняка будут иметь огромную популярность. Скажем, когда вы приходите в офис, ваш карманный компьютер тут же автоматически синхронизируется с настольным ПК, передаются новые контакты на ваш мобильный телефон. Технология позволит объединять любые электронные устройства, вплоть до холодильников, стиральных машин, микроволновых печей и дверных замков. Только представьте, как ваш холодильник передает на ваш мобильный телефон информацию о том, что в нем закончились определенные виды продуктов, а тот, в свою очередь, пополняет список необходимых покупок на вашем КПК.
Аналитики Cahners ln-Stat Group в апреле опубликовали новый доклад, в котором сказано, что к 2005 году количество электронных устройств, поддерживающих технологию Bluetooth, приблизится к миллиарду (955 млн.). Предсказывается, что средний ежегодный показатель роста рынка Bluetooth за пять лет составит 360%. Аналитики считают, что именно «синий зуб» станет тем сигналом, который всколыхнет полупроводниковую индустрию и выведет ее из кризиса, в котором она сейчас находится.

 



Опубликовал admin
12 Май, Пятница 2006г.



Программирование для чайников.