5.3. Беспроводная сеть Bluetooth
В 1994 году начались работы по изучению возможности использования мобильных сетевых коммуникаций. Компании IBM, Nokia, Intel и Toshiba создали консорциум для разработки стандарта беспроводной связи между компьютерами посредством устройств с ограниченным радиусом действия.
Проект получил название Bluetooth. Он являлся конкурентом стандарта IEEE 802.11 (оба стандарта используют один и тот же частотный диапазон, одни и те же 79 каналов). Главной его целью являлось удаление любых кабелей из телефонии, а если получится — и из локальных сетей. Очевидно, что в нынешнем виде Bluetooth не может вытеснить 802.11 хотя бы из-за ограничений на максимальный размер сети. Но эта технология быстро развивается и трудно предсказать, какое место она займет в самые ближайшие годы. В 1999 году был издан 1500-страничный документ v1.0. После этого группа стандартизации IEEE взяла этот документ за основу стандарта 802.15 (физический уровень и уровень передачи данных).
5.3.1. Физическая среда передачи данных
Основу сети Bluetooth составляют пикосети (piconet), состоящие из одного главного узла и до семи клиентских, размещенных в радиусе 10 м (рис. 68). Все узлы такой сети работают на одной частоте и разделяют общий канал. В одной достаточно большой комнате могут располагаться несколько пикосетей. Эти сети могут связываться друг с другом через мосты. Пикосети, объединенные вместе, составляют рассеянную сеть (scatternet). Поскольку в каждой пикосети имеется свой главный узел (master), последовательность и фазы переключения их частот не будут совпадать. Если пикосети взаимодействуют друг с другом, то это приводит к понижению их пропускной способности.
Устройство Bluetooth может выступать в качестве клиента в нескольких пикосетях, но главным узлом (master) может быть только в одной пикосети. Кроме 7 активных клиентских узлов главный узел может поддерживать до 255 пассивных (спящих) узлов, переведенных управляющим узлом в режим пониженного энергопотребления.
Рис. 68. Две пикосети, образующие рассеянную сеть
Мастер и клиент могут меняться ролями. Это выполняется в два этапа.
1. Происходит отключение обоих участников процесса от пикосети и осуществляется переключение TDD (Time Division Duplex) трансиверов.
2. Если требуется, узлы старой пикосети образуют новую пикосеть.
Когда узел получил подтверждение на свой пакет запроса, он будет использовать параметры новой пикосети, заданные новым мастером. На этом переключение мастер-клиент завершается.
Самым низким уровнем протокола является уровень радиосвязи. На этом уровне данные передаются от главного узла к подчиненному бит за битом. Все узлы пикосети перестраивают частоту одновременно, последовательность частот определяется главным узлом. Главный узел (master) является источником синхронизации для всех клиентов пикосети.
Выше уровня радиосвязи размещен уровень немодулированной передачи. Он преобразует поток бит в кадры и определяет базовые форматы. Передача со стороны главного узла производится в четные такты, а со стороны подчиненных узлов — в нечетные.
Структура протоколов Bluetooth не следует моделям OSI, TCP/IP и 802, однако ведутся работы по адаптации Bluetooth к модели IEEE 802. В спецификации определено 5 уровней: физический, базовый, управления каналом, сетевой и уровень приложений. Физический уровень протокола соответствует базовым принципам моделей OSI и 802.