Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 102
Текст из файла (страница 102)
Большиескорости появились начиная с версии Bluetooth 2.0. Эти скорости используют кодирование со сдвигом фазы, чтобы послать или 2 или 3 бита за символ, для достиженияобщей скорости данных 2 или 3 Мбит/с. Такие более высокие скорости применяютсятолько для кадров, содержащих данные.4.6.5. Bluetooth: уровеньнемодулированной передачиУровень немодулированной передачи (управления каналом связи) — это наиболееблизкий к MAC-подуровню элемент иерархии Bluetooth.
Он трансформирует простойпоток бит в кадры и определяет некоторые ключевые форматы. В простейшем случаеглавный узел каждой пикосети выдает последовательности временных интерваловпо 625 мкс, причем передача данных со стороны главного узла начинается в четныхтактах, а со стороны подчиненных узлов — в нечетных. Эта схема, по сути дела, традиционное временно´е уплотнение, в котором главная сторона получает одну половинувременных интервалов, а подчиненные делят между собой вторую.
Кадры могут бытьдлиной 1, 3 или 5 тактов.В каждом кадре уходит 126 служебных бит на код доступа и заголовок, кроме того,время установки занимает 250—260 мкс на переключение частоты, чтобы позволитьнедорогим радиосхемам становиться устойчивыми. Полезные данные кадра могутбыть для конфиденциальности зашифрованы с помощью ключа, который выбирается,когда ведущее устройство соединяется с ведомым. Переключения частоты происходят только между кадрами, но не во время передачи кадра. В результате передача5-тактового кадра намного более эффективна чем 1-тактового, потому что при тех жеслужебных расходах посылается больше данных.Протокол управления соединениями устанавливает логические каналы, называемые соединениями (links), чтобы переносить кадры между главными и подчиненнымиустройствами, которым необходимо обнаруживать друг друга.Прежде чем будет использоваться соединение, два устройства проходят процедурусопряжения.
Более старый метод сопряжения — оба устройства должны быть сконфигурированы с одним и тем же PIN-кодом из четырех цифр (PIN, Personal IdentificationNumber — личный идентификационный номер). Соответствие PIN позволяет устройству знать, что оно соединилось с нужным удаленным устройством. Однако лишенныевоображения пользователи и использование значений по умолчанию устройств, такихкак «0000» и «1234» ведут к тому, что этот метод на практике обеспечивает не оченьвысокий уровень безопасности.Новый безопасный простой метод сопряжения (secure simple pairing) позволяетпользователям подтвердить, что оба устройства показывают один и тот же ключ, иливидеть ключ на одном устройстве и ввести его на втором.
Этот метод более безопасен,354 Глава 4. Подуровень управления доступом к средепотому что пользователи не должны выбирать или устанавливать PIN. Они простоподтверждают ключ, более длинный и произведенный устройством. Конечно, этотметод не может использоваться на некоторых устройствах с ограниченным вводом/выводом, таких как беспроводные гарнитуры.Когда сопряжение завершено, протокол устанавливает соединения.
Существует дваосновных типа соединений. Первый вид называется SCO (Synchronous ConnectionOriented — синхронный с установлением связи). Он предназначен для передачиданных в реальном масштабе времени — это требуется, например, при телефонных разговорах. Такой тип канала получает фиксированный временной интервал для передачив каждом из направлений. У подчиненного узла может быть до трех соединений типаSCO с главным узлом, каждое из которых представляет собой аудиоканал PCM с пропускной способностью 64 000 бит/с. Из-за критичной ко времени передачи природыSCO кадры, переданные по данному типу канала, никогда не пересылаются заново.Вместо этого может быть использована прямая коррекция ошибок, обеспечивающаяболее надежное соединение.Другой тип соединения называется ACL (Asynchronous Connectionless — асинхронный без установления связи). Этот тип связи используется для коммутации пакетов данных, которые могут появиться в произвольный момент времени.
Трафик ACLдоставляется по принципу максимально прилагаемых усилий для обеспечения сервиса.Никаких гарантий не дается. Кадры могут теряться и пересылаться повторно. У подчиненного узла может быть только одно ACL-соединение со своим главным узлом.Данные, отправленные по ACL-соединению, появляются с уровня L2CAP. Этотуровень выполняет четыре основные функции. Во-первых, он принимает пакетыразмером до 64 Кбайт с верхних уровней и разбивает их на кадры для передачи пофизическому каналу. На противоположном конце этот же уровень используется дляобратного действия — объединения кадров в пакеты.Во-вторых, L2CAP занимается мультиплексированием и демультиплексированиеммножества источников пакетов. После сборки пакета он определяет, куда следует направить пакет (например, протоколу RFcomm или протоколу обнаружения сервисов).В-третьих, L2CAP управляет контролем ошибок и повторной пересылкой кадров.Он определяет ошибки и пересылает пакеты, которые не были опознаны.
Наконец,L2CAP обеспечивает качество обслуживания, требуемое несколькими соединениями.4.6.6. Bluetooth: структура кадраСуществует несколько форматов кадров Bluetooth, наиболее важный из которых показан в двух формах на рис. 4.33. В начале кадра указывается код доступа, которыйобычно служит идентификатором главного узла. Это позволяет двум главным узлам,которые расположены достаточно близко, чтобы «слышать» друг друга, различать,кому из них предназначаются данные.
Затем следует заголовок из 54 бит, в которомсодержатся поля, характерные для кадра подуровня MAC. Если кадр отправляетсяс базовой скоростью, далее расположено поле данных. Его размер ограничен 2744 битами (для передачи за пять тактов). Если кадр имеет длину, соответствующую одномутактовому интервалу, то формат остается таким же, с той разницей, что поле данныхв этом случае составляет 240 бит.4.6.
Bluetooth 355Рис. 4.33. Типичный информационный кадр Bluetooth: а — на базовой скорости;б — на увеличенной скоростиЕсли кадр посылается на увеличенной скорости, часть данных может быть в дваили три раза больше, потому что каждый символ переносит 2 или 3 бита вместо одного бита. Этим данным предшествуют защитный интервал и образец синхронизации,который используется, чтобы переключиться на более высокую скорость передачиданных. Таким образом, код доступа и заголовок передаются на базовой скорости,и только часть данных передается на большей скорости.
Кадры с большей скоростьюзаканчиваются короткой меткой конца.Рассмотрим, из чего состоит обычный заголовок кадра. Поле Адрес идентифицирует одно из восьми устройств, которому предназначена информация. Поле Тип определяет тип передаваемого кадра (ACL, SCO, опрос или пустой кадр), метод коррекцииошибок и количество временных интервалов, из которых состоит кадр. Бит F (Flow —поток) выставляется подчиненным узлом и сообщает о том, что его буфер заполнен.Этот бит обеспечивает примитивную форму управления потоком. Бит A (��������Acknowledgement — подтверждение) представляет собой подтверждение (ACK), отсылаемоезаодно с кадром.
Бит S (Sequence — последовательность) используется для нумерациикадров, что позволяет обнаруживать повторные передачи. Это протокол с ожиданием,поэтому одного бита действительно оказывается достаточно. Далее следует 8-битнаяконтрольная сумма заголовка.
Весь 18-битный заголовок кадра повторяется трижды,что в итоге составляет 54 бита, как показано на рис. 4.33. На принимающей стороненесложная схема анализирует все три копии каждого бита. Если они совпадают, битпринимается таким, какой он есть. В противном случае все решает большинство. Каквидите, на передачу 10 бит тратится в данном случае 54 бита. Причина очень проста: завсе нужно платить. За обеспечение передачи данных с помощью дешевых, маломощных устройств (2,5 мВт) с невысокими вычислительными способностями приходитсяплатить большой избыточностью.Для ACL- и SCO-кадров применяются различные форматы поля данных. В кадрахSCO с базовой скоростью кадры устроены просто: длина поля данных всегда равна240 бит.
Возможны три варианта: 80, 160 или 240 бит полезной информации. При этом356 Глава 4. Подуровень управления доступом к средеоставшиеся биты поля данных используются для исправления ошибок. В самой надежной версии (80 бит полезной информации) одно и то же содержимое повторяетсятри раза (что и составляет 240 бит), как и в заголовке кадра.Мы можем вычислить емкость следующим образом. Поскольку подчиненные узлымогут использовать только нечетные временные интервалы, им достается 800 интервалов в секунду.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
