УДК 004.772

ТЕХНОЛОГИЯ BLUETOOTH

Дувалкина Алена Васильевна
Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва
студентка экономического факультета, кафедра статистики, эконометрики и информационных технологий в управлении

Аннотация
В данной статье рассматривается одно из самых доступных вариантов беспроводной связи- технология Bluetooth. Так же среду использования технологии ее организацию как системы и способы применения в различных направлениях.

Ключевые слова: беспроводная связь, технология


BLUETOOTH TECHNOLOGY

Duvalkina Alena Vasilevna
Mordovian State University
student, faculty of Economics, chair of statistics, econometrics and information technology in management

Abstract
This article discusses one of the most affordable options communication- wireless Bluetooth technology. As the medium using technology like its organization and methods of using the system in different directions.

Keywords: Bluetooth


Библиографическая ссылка на статью:
Дувалкина А.В. Технология Bluetooth // Современная техника и технологии. 2017. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2017/02/11943 (дата обращения: 29.05.2017).

Технология беспроводной связи Bluetooth является недорогим радиоинтерфейсом с мощностью передатчика около 1 мВт, предназначенным для организации персональных сетей. С помощью Bluetooth в режиме реального времени можно осуществить передачу звуковых сигналов и цифровых данных [1]. Функция Bluetooth заключается в обеспечении беспроводного взаимодействия между электронными устройствами. Для решения этой задачи используют специальные небольшие приемопередатчики, которые могут быть интегрированы в само устройство, или подключены к ним через свободный порт. В результате пользователи с помощью этого устройства избавляются от необходимости применять соединительные провода.

Изначально радиоинтерфейс обладал дальностью действия равной 10 метрам. Этого расстояния хватало только для взаимодействия устройств в пределах комнаты. Но современными спецификациями Bluetooth уже определяются и вторая зона взаимодействия – около 100 м, позволяющая покрыть стандартный дом или офис. Стоит отметить, что для Bluetooth в настоящее время нет необходимости нахождения соединяемых устройств в зоне прямой видимости друг друга. Допускается что их могут разделять различные препятствия (мебель, стены и т. п.), которые не экранируют высокочастотные радио-сигналы.

Для работы устройства Bluetooth в настоявшее время используется диапазон 2,45 ГГц, который предназначен в первую очередь для работы медицинских, научных и промышленных приборов.

Для канала радиочастот Bluetooth характерна полная пропускная способностью около 1 Мбит/с, что позволяет обеспечить передачу данных на скоростях 723,3 кбит/с с помощью создание асимметричного канала. При использовании Bluetooth- соединение появляется возможность передачи до 3 дуплексных аудиоканалов в каждом направлении со скоростью 64 кбит/с. Кроме того, также используется комбинированная передача данных и звука.

Большинство современных устройств, которые используют технологию Bluetooth, на уровне протокола защищены шифрованием передачи данных.

Технология bluetooth подразумевает в себе многоточечный радиоканал, который управляется многоуровневым протоколом.

Организация локальной радиосети осуществляется по принципу множественных пикосетей (PAN), которые между собой взаимодействуют по стандартному радиоканалу. В этом случае в пикосетях устройства Bluetooth осуществляется взаимодействие по принципу master-slave. Предпочтительно статус “master” должно иметь наиболее мощное устройство, которое устанавливает соединения с несколькими другими, и которое осуществляет координацию посылки и приема данных в рамках образованной пикосети.

В пикосети может находиться до 7 активных slaves- устройств. Стоит отметить, что кроме активных допускается существование и множества неактивных устройств, которые не могут обмениваться данными с активными устройствами, пока заняты все каналы. Однако такие неактивные устройства, остаются синхронизированы с Bluetooth. При условии, что в радиусе действия “ведущего” оказалось более 7 активных устройств, то происходит формирование второй пикосети, управляемая первой. В этом случае роль master будет выполнять одно из slave устройств первой сети. Таким образом, наращивание сети может идти неограниченно долго.

Пикосетей во множественном количестве осуществляют взаимодействие друг с другом множество, формируя при этом распределенную сеть (scatternet), в рамках которой разные устройства могут являться для различных пикосетей одновременно master и slave. Также они могут выполнять роль slave для разных сетей. Более того, при необходимости у любого slave в пикосети всегда есть возможность стать master. В этом случае старый master станет выполнять роль одного из slave-устройств Таким образом, в scatternet может осуществляться объединение любого количества устройств Bluetooth. Соответственно логические связи будут образовываться и изменяться, как это потребуется.

В Bluetooth-технологии используется метод скачкообразной перестройки частоты, благодаря чему взаимодействие различных пикосетей друг с другом возможно с минимальным риском взаимных помех. При этом у пикосети, входящих в один scatternet, должны быть в наличии  разные каналы связи. Другими словами, работать они должны на различных частотах. Также важным для пикосетей иметь отличающейся друг от друга порядок смены каналов, который будет определятся в виде последовательности скачков в стандарте параметра FHSS.

Одним из важнейших свойств Bluetooth-технологии является то, что в пикосетях соединения происходит автоматически, при условии нахождения различных устройств в пределах досягаемости. Это обстоятельство является большим преимуществом для дальнейшей разработке устройств, использующих bluetooth. Для того, чтобы реализовать такой автоматизм, работа любых Bluetooth-устройств в незнакомом окружении будет начинаться с режима поиска других устройств. При этом на начальном этапе посылается специальный запрос, ответ на который, однако, будет зависеть не только от того имеются ли в наличия других активных Bluetooth-устройств в радиусе связи, но и от режима их работы. На этом этапе возможным являются три основных режима:

1) устройства на полученные запросы отвечают всегда, так называемый режим discoverable mode;

2) устройства на полученные запросы отвечают только ограниченное время, так называемый режим limited discoverable mode;

3) устройства на полученные новые запросы не отвечают, так называемый режим non-discoverable mode.

В первом случае обнаруженное устройство настроить параметры соединения не позволяет. Следовательно, обмен данными с таким устройством становится невозможен. Во втором случае – связавшимся Bluetooth-устройствами устанавливаются между собой соглашения о параметрах соединения. Такими параметрами являются:

- определенный размер страниц данных,

- диапазон частот, используемый в работе устройств,

- порядок смены частот в устройствах.

По окончании процесса обнаружения в новом Bluetooth-устройстве появляется набор адресов для идентификации. Для каждого устройство Bluetooth характерен уникальный сетевой адрес (48 бит), а также наличие «имен» всех доступных устройств. Затем происходит определение услуг (service discovery), которые предоставляются этими устройствами.

В Bluetooth-устройствах, в качестве еще одной меры защиты, предусмотрено осуществление кодировки передаваемых данных, а также выполнение процедуры авторизации устройств. В результате возможными являются три уровня защиты:

минимальная, когда кодировка данных осуществляется с использованием общего ключа; в этом случае прием данных может осуществляться любыми устройствами без ограничений;

защита на уровне устройств, когда непосредственно в чипе осуществляется прописывание уровня доступа, в соответствии с которым у каждого устройства имеется возможность получать определенные данные от других устройств;

защита на уровне сеанса связи, когда кодировка данных осуществляется 64/128-битными случайными числами, которые хранятся в каждой паре устройств, участвующих в конкретном сеансе связи.

Технологии Bluetooth находят свое применение в различных практических сферах. Так одним из современных направлений является использование Bluetooth в медицине.

Для современных медицинских устройств с автономным питанием, все более распространенным является использование беспроводных технологий для передачи данных и осуществления управления [2]. При этом Bluetooth – это одна из наиболее часто встречающееся в этой области беспроводная сетевая технология.

Самое широкое распространение технология Bluetooth получило в мобильных медицинских устройствах в связи с высокой скоростью передачи данных и неплохой энергоэффективности.

Стандарт Bluetooth LE изначально был предназначен для применение в системах, где осуществления мониторинга возможно исключительно в условиях автономного питания и низкого энергопотребление. Эти условия являются очень важными для медицинского оборудования, так как в таком случае обеспечивается требуемое время диагностического наблюдения. Кроме того, такие приборы очень удобно использовать, в связи с  тем, что они могут работать длительное время без подзарядки и смены элементов питания.

Низкое потребление Bluetooth LE обеспечивает возможность создания беспроводных медицинских датчиков [4].

У технологии Bluetooth имеется достаточно прочная система защиту от несанкционированного доступа. В случае правильного построения сети в качестве наиболее вероятной угрозы безопасности следует рассматривать нарушение физической целостности, являющейся нехарактерным для проводных сетей. При этом, в сетях Bluetooth без каких-либо ограничений могут быть применены те средства обеспечения безопасности, которые предоставляются операционными системами.


Библиографический список
  1. Реализация bluetooth-технологии и обеспечение безопасности взаимодействия bluetooth-устройств – Режим доступа: http://re.mipt.ru/infsec/2003/essay/2003_Bluetooth_security__Slavgorodskiy.pdf
  2. Беляев, А.О. Критерии выбора архитектуры беспроводной сети мобильных диагностических систем [Текст] / А.О. Беляев // Ползуновский вестник. – 2013 г. – №2. – с. 114 -116.
  3. Bluetooth Core Specification 4.1 [Электронный ресурс] / Bluetooth SIG. – Режим доступа: https://www.bluetooth.org/en-us/specification/adopted-specifications, свободный – Загл. с экрана. – Яз. англ.
  4. Каланчев, А. Для мобильных стражей: беспроводной стандарт Bluetooth Low Energy в системах безопасности [Электронный ресурс] / А. Каланчев // Новости электроники, №1. – 2013 г. – Режим доступа: http://www. com- pel.ru/lib/ne/2013/1/3-dlya-mobilnyih-strazhey- besprovodnoy-standart-bluetooth-low-energy-v- sistemah-bezopasnosti – Загл. с экрана. – Яз. рус.


Все статьи автора «Дувалкина Алена Васильевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: