Bluetooth

Bluetooth je specifikace bezdrátové komunikace určené zejména jako náhrada kabelů pro komunikaci na malou vzdálenost mezi různými elektronickými zařízeními. Mezi jeho klíčové vlastnosti patří miniaturní velikost, nízká cena, robustní spojení, krátký dosah, malý příkon, automatická konfigurace, komunikace bez přímé viditelnosti.

První návrh standardu byl vypracován firmou Ericsson v roce 1994 a první specifikace vytvořena v roce 1998 ve verzi 0.7, v prosinci následujícího roku byla vytvořena kompletní definice standardu 1.0. O rok později, v prosinci 2000 byla doplněna řadou změn a byly odstraněny nepřesnosti. Vznikla tak specifikace Bluetooth 1.1 a tato specifikace je také zahrnuta ve standardu IEEE 802.15.1-2002.

Standard Bluetooth je chráněn patenty, ale může jej využívat každý výrobce, neboť za použití technologie Bluetooth se neplatí žádné licenční poplatky. Aby výrobce mohl označovat své výrobky logem Bluetooth, musí získat certifikát pro zařízení s Bluetooth. Certifikát pro zařízení s čipem Bluetooth uděluje sdružení Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), které se také stará o propagaci, rozvoj a úpravy specifikace Bluetooth.

Popis fungování

Bluetooth komunikuje v bezlicenčním pásmu 2,4 GHz (Industrial-Scientific-Medical band - ISM), konkrétně v rozsahu 2,400 GHz - 2,4835 GHz. Komunikační kanály jsou od sebe vzdáleny 1 MHz, což znamená, že kanálů použitelných aplikacemi Bluetooth je celkem 79. Za účelem potlačení interference s dalšími signály, používá metodu kmitočtových skoků (FHSS) s rychlostí 1600 skoků za sekundu (po 625 mikrosekundách). Frekvence se mění po každém přenosu a příjmu a tím je zajištěna větší kvalita spojení. Modulace signálu je prováděna pomoví Gaussovské modulace s frekvenčním klíčováním (GFSK).

Standard Bluetooth rozlišuje dva stavy. Stav Master získá to zařízení, které se v konkrétním prostoru aktivuje jako první. Ostatní, které se dostanou do jeho dosahu, získávají stav Slave a jejich komunikace je řízena zařízením Master. Ten pak rovněž řídí frekvenční skoky, sestavuje komunikaci mezi ostatními čipy a přiděluje komunikační kanály. Pokud Master zjistí nějakou aktivitu ve svém okolí, začne na 16 frekvencích vysílat a to tzv. Page (pokud zná konkrétní adresu druhého zařízení), nebo Inquiry (pokud o druhém zařízení nic neví). Když nedostane žádnou odpověď, začne vysílat na dalších 16 frekvencích. Nejpozději do 2,56 s od začátku vysílání by se měla obě zařízení domluvit na komunikaci. Jeden Master dokáže řídit až sedm zařízení Slave. Takto vytvořeným sítím se říká piconet a je možné je propojit přes zařízení v módu Slave, která dokáží komunikovat se dvěma Mastery, a tak vytvořit rozsáhlejší síť nazývanou scatternet.

Bluetooth používá pro definování oblasti použítí daného zařízení takzvané profily. Ty zajišťují vzájemnou slučitelnost zařízení na nejvyšší softwarové úrovni. Aby zařízení mohla komunikovat, musí podporovat obě komunikující strany stejný profil.

Maximální rychlost a dosah

Maximální přenosová rychlost hlasu je realizována synchronním spojením o rychlosti 64 kbit/s v obou směrech. Data jsou přenášena v asynchronním módu a to buďto asymetricky - jeden směr rychlostí 723 kbit/s a opačný směr 57,6 kbit/s, nebo symetricky s rychlostí 432,6 kbit/s pro oba směry. Maximální dosah Bluetooth se liší podle třídy (Class), do které zařízení spadá. Tyto třídy jsou definovány podle maximálního výstupního výkonu a to Třída 1 s dosahem 100 m a maximálním výkonem 100 mW, Třída 2 s dosahem 50 m a max. výkonem 2,5 mW a Třída 3 s dosahem 10 m a max. výkonem 1 mW.

Bezpečnost

K zabezpečení Bluetooth se používá několik mechanismů. Na spojové vrstvě jsou používány k dosažení bezpečnosti čtyři kódy. Veřejná adresa o délce 48 bitů (je jedinečné pro každého uživatele), dva tajné klíče o délce 128 bitů a náhodné číslo délky 128 bitů (různé pro každou novou operaci). Před prvním spojením se musí obě zařízení spárovat. Toto se provádí pomocí zadání identifikačního čísla (PIN) na obou zařízeních. 48 bitová adresa zařízení se také používá k zakódování přenášeného hlasu či dat. K bezpečnosti přispívají i velmi rychlé frekvenční skoky a také malý dosah signálu, které velmi ztěžují případný odposlech.

Další vývoj