Особенности персональных сетей

Персональные сети (Personal Area Network, Pan) предназначены для взаимодействия устройст, принадлежащих одному владельцу, на небольшое расстояние, обычно в радиусе 10 м. Такими устройствами могут быть ноутбуки, мобильный телефон, принтер, корманный компьютер (Personal Digital Assistant, PDA), телевизор, а также многочисленные бытовые приборы, например, холодильник.

· Персональные сети предназначены для соединения устройств, принадлежащих, как правило, одному пользователю, на небольших расстояниях. Типичным примером PAN является беспроводное соединение компьютера с периферийными устройствами, такими ек принтер, наушники, мышь, клавиатура и т. и. Мобильные телефоны также используют технологию PAN для соединения со своей периферией (чаще всего это наушники), а также с компьютером своего владельца.

· Персональные сети должны обеспечивать как фиксированный доступ, например, в пределах дома, так и мобильный, когда владелец устройств PAN перемещается вместе с ними между помещениями или городами.

· Персональные сети во многом похожи на локальные, но у них есть и свои особенности.

· Многие из устройств, которые могут входить в персональную сеть, гораздо проще, чем традиционный узел LAN — компьютер. Кроме того, такие устройства обычно имеют не­большие габариты и стоимость. Поэтому стандарты PAN должны учитывать, что их реа­лизация должна приводить к недорогим решениям, потребляющим небольшую энергию.

· Область покрытия PAN меньше области покрытия LAN, узлы PAN часто находятся на расстоянии нескольких метров друг от друга.

· Высокие требования к безопасности. Персональные устройства, путешествуя вместе со своим владельцем, попадают в различное окружение. Иногда они должны взаимо­действовать с устройствами других персональных сетей.

· При соединении малогабаритных устройств между собой желание избавиться от кабелей проявляется гораздо сильнее, чем при соединении компьютера с принтером или концентратором. Из-за этого персональные сети в гораздо большей степени, чем локальные, тяготеют к беспроводным решениям,

· Если человек постоянно носит устройство PAN с собой и на себе, то оно не должно причинять вред его здоровью. Поэтому такое устройство должно излучать сигналы небольшой мощности, желательно не более 100 мВт (обычный сотовый телефон излучает I сигналы мощностью от 600 мВт до 3 Вт).

Сегодня самой популярной технологией PAN является Bluetooth, которая обеспечивает взаимодействие 8 устройств в разделяемой среде диапазона 2,4 МГц со скоростью передачи 1 данных до 723 Кбит/с.

Стек протоколов Bluetooth

Bluetooth является законченной оригинальной технологией, рассчитанной на самостоятельное применение в электронных персональных устройствах. Поэтому эта технологии поддерживает полный стек протоколов, включая собственные прикладные протокольы. В этом заключается ее отличие от рассмотренных ранее технологий, таких как Ethernet или IEEE 802.11, которые лишь выполняют функции физического и канального уровней.

Создание для технологии Bluetooth собственных прикладных протоколов объясняете стремлением разработчиков реализовыпать ее в разнообразных простых устройствам, которым не под силу, да и не к чему, поддерживать стек протоколов TCP/IP. В результате для технологии Bluetooth был создан оригинальный стек протоколов, в дополнение к которому появилось большое количество профилей.

Стек протоколов Bluetooth постоянно совершенствуется. Версия 1.0 стандартов стека была принята в 1999 году, версия 1.2 — в 2003, версия 2.0 — в 2004, версия 2.1 - в 2007 а нерсия 3.0 — в апреле 2009 года.

Профили определяют конкретный набор протоколов для решения той или иной задачи. Например, существует профиль для взаимодействия компьютера или мобильного телефона с беспроводными наушниками. Имеется также профиль для тех устройств, которые могут передавать файлы (наушникам он, скорее всего, не потребуется, хотя будущее придвидеть сложно), профиль эмуляции последовательного порта RS-232 и т.д.

Рис. 12.22. Соответствие протоколов Bluetooth модели OSI и стандартам IEEE 802

При приведении стандартов Bluetooth в соответствие с архитектурой стандартов IEEE 802 рабочая группа 802.15.1 ограничилась только так называемыми протоколами ядра Bluetooth, которые соответствуют функциям физического уровня и уровня MAC (рис. 12,22).

Уровень физических радиосигналов описывает частоты и мощности сигналов, используемых для передачи информации.

· Уровень базового диапазона частот отвечает за организацию каналов передачи данных в радиосреде.

· Диспетчер каналов отвечает за аутентификацию устройств и шифрование трафика, а также управляет статусом устройств, то есть может сделать подчиненное устройство главным, и наоборот.

· Уровень протокола адаптации для управления логическим каналом (Logical Link Control Adaptation Protocol, L2CAP) является верхним уровнем протоколов ядра Bluetooth. Этот протокол используется только в тех случаях, когда устройство передает данные; голосовой трафик обходит этот протокол и обращается непосредственно к уровню базового диапазона частот.

· Аудиоуровень обеспечивает передачу голоса по каналам SCO. Па этом уровне применяется импульсно-кодовая модуляция (РСМ), что определяет скорость голосового канала в 64 Кбит/с.

· Уровень управления передает внешнему блоку информацию о состоянии соединений и принимает от внешнего блока команды, изменяющие конфигурацию и состояние соединений.

Кадры Bluetooth

Разделяемая среда представляет собой последовательность частотных каналов технологии FHSS в диапазоне 2,4 ГГц. Каждый частотный канал имеет ширину 1 МГц, количество каналов равно 79 (в США и большинстве других стран мира) или 23 (в Испании, Франции, Японии).

Рассмотрим формат кадра, состоящего из одного слота — 366 бит (рис. 12.23):

· Поле данных занимает 240 бит.

· Код доступа (72 бита) служит для идентификации пикосети. Каждое устройство j Bluetooth имеет глобально уникальный 6-баЙтовый адрес, поэтому для идентификации пикосети требуется три младших байта уникального адреса главного устройства. Каждое устройство при формировании кадра помещает эти байты в ноле кода доступа, дополняя их битами 1/3 для прямой коррекции ошибок {сокращение 1/3 говорит о том, что 1 бит информации преобразуется в 3 бита кода). Если главное или подчиненное устройство получает кадр, содержащий неверный код доступа, то оно отбрасывает этот кадр, считая, что он, скорее всего, получен из другой пикосети.

· Заголовок кадра (54 бита) содержит МАС-адрес, однобитный признак подтверждения приема кадра, идентификатор типа кадра, а также ряд других признаков. МАС-адрес состоит из трех битов и является временным адресом одного их семи подчиненных устройств, при этом адрес 000 является широковещательным. Информация заголовка также передается с помощью битов 1/3 алгоритма FEC.

Рис. 12.23. Формат кадра Bluetooth, состоящего из одного слота

Формат кадра, состоящего из 3-х или 5-ти слотов, отличается только размером поля данных. Информация, помещаемая в поле данных, может кодироваться с помощью битов 1/3, или 2/3 алгоритма FEC либо передаваться вообще без прямой коррекции ошибок.

Поиск по сайту: