범주: 전자 디지털

분석:

블루투스 기술이란?

블루투스 기술은 지점 간 연결을 지원하는 기술입니다. 음성 및 데이터 서비스를 위한 지점 또는 지점 대 다중 단거리 무선 통신 기술입니다. Bluetooth 시스템은 유연한 기지국 없는 네트워킹 방식을 채택하여 하나의 Bluetooth 장치를 7개의 다른 Bluetooth 장치에 동시에 연결할 수 있습니다. 블루투스 시스템의 네트워크 구조는 토폴로지 구조로

피코넷(pico)과 분산 네트워크(Scatter)의 두 가지 형태로 나타납니다. 피코넷(pico)은 블루투스 기술을 통해 연결된 마이크로 네트워크입니다. 피코넷은 노트북 컴퓨터와 휴대폰 등 두 대의 장치만 연결할 수도 있고, 8개의 장치를 함께 연결할 수도 있습니다. 피코넷에서는 모든 장치가 동일한 수준에 있고 동일한 권한을 갖습니다. 피코넷이 처음 구축되면 블루투스 장치 중 하나가 마스터 장치로 정의되고 나머지 장치는 슬레이브 장치로 정의됩니다.

분산 네트워크는 여러 개의 독립적인 비동기 피코넷으로 구성됩니다. 주파수 호핑 시퀀스로 각 피코넷을 식별합니다. 동일한 피코넷의 모든 사용자는 이 주파수 호핑 시퀀스로 동기화됩니다. 10개의 완전히 로드된 독립 피코넷이 있는 분산 네트워크에서 전이중 데이터 속도는 6Mbit/s를 초과합니다.

2． 블루투스 시스템 구성

블루투스 시스템은 무선부, 링크 제어부, 링크 관리로 구성됩니다.

(1) 무선부

블루투스는 무선을 기반으로 합니다. LAN IEEE802.11 표준 기술을 기반으로 하며 2.45GHz ISM 글로벌 통신 자유 대역을 사용합니다. Bluetooth 안테나는 마이크로스트립 안테나입니다. 무선 인터페이스는 0dBm 안테나 레벨을 기반으로 하며 0dBm 레벨의 ISM 대역에 대한 FCC(Federal Communications Commission) 표준을 준수합니다. 확산 스펙트럼 기술을 사용하면 전송 전력을 100mW까지 높일 수 있습니다. 스펙트럼 확장 기능은 시작 주파수 2.402GHz, 정지 주파수 2.480GHz, 간격 1MHz의 79개 주파수 호핑 주파수 포인트를 통해 구현됩니다. 최대 주파수 호핑 속도는 1660홉/초입니다. 시스템의 설계 통신 거리는 10cm~10m입니다. 전송 전력을 높이면 최대 100m까지 가능합니다.

(2) 링크 제어 장치

링크 제어 장치(즉, 베이스밴드)는 하드웨어, 즉 베이스밴드 링크 컨트롤러의 디지털 신호 처리 사양을 설명합니다. 베이스밴드 링크 컨트롤러는 베이스밴드 프로토콜과 기타 낮은 수준의 기존 프로토콜을 처리하는 역할을 담당합니다.

아. 물리적 링크 설정

피코넷 내 블루투스 장치 간 연결이 설정되기 전에는 모든 블루투스 장치가 대기 상태입니다. 이때 연결되지 않은 Bluetooth 장치는 1.28초마다 주기적으로 정보를 "수신"합니다. Bluetooth 장치가 활성화될 때마다 장치에 할당된 32개의 호핑 주파수를 듣습니다. 주파수 호핑 주파수 포인트 수는 지역에 따라 다릅니다(32라는 숫자는 2.400-2.4835GHz 대역을 사용하는 국가에만 적용됨). 마스터 블루투스 장치로서 주소를 알면 페이징(page) 메시지를 통해 연결 절차를 먼저 초기화하고, 주소를 알 수 없으면 조회(inquiry) 메시지를 통해 연결을 설정한다. 페이징 메시지. 초기 페이징 상태에서 마스터 장치는 페이징 장치에 할당된 16개의 호핑 주파수 지점에서 일련의 16개의 동일한 페이징 메시지를 보냅니다. 응답이 없으면 기본 장치는 활성화된 순서대로 나머지 16개 주파수에 대한 페이징을 계속합니다. 마스터 유닛이 전송한 메시지를 슬레이브 유닛이 수신할 때까지의 최대 지연 시간은 활성화 기간(2.56s)의 2배이고, 평균 지연 시간은 활성화 기간(0.6s)의 절반입니다. 쿼리 메시지는 주로 블루투스 장치를 찾는 데 사용됩니다. 쿼리 메시지는 페이징 메시지와 매우 유사하지만 쿼리 메시지에는 모든 응답을 수집하기 위해 추가 데이터 문자열 주기가 필요합니다.

블루투스는 피코넷에 연결된 장치가 오랫동안 데이터 전송이 없는 경우 에너지 절약 작업 모드도 지원합니다. 마스터 장치는 슬레이브 장치를 홀드 모드로 전환할 수 있으며 홀드 모드에서는 내부 카운터만 작동합니다. 슬레이브 장치는 보류 모드에 놓이도록 적극적으로 요청할 수도 있습니다. 또한 보류 모드의 장치가 활성화되자마자 데이터 전송이 즉시 재개됩니다. 홀드 모드는 일반적으로 여러 피코넷에 연결할 때나 에너지 소비가 적은 장치에 사용됩니다. 게다가.

Bluetooth는 스니프 모드와 파크 모드도 지원합니다. 호흡 모드에서는 슬레이브 장치가 피코넷의 메시지를 "수신"하는 속도를 줄입니다. "호흡" 간격은 애플리케이션 요구 사항에 따라 적절하게 조정될 수 있습니다. 일시 중지 모드에서는 장치가 피코넷과 동기화된 상태를 유지하지만 데이터는 전송되지 않습니다. 일시 중지 모드에서 작동하는 장치는 MAC 주소를 포기하고 때때로 마스터 장치의 소리를 듣고 동기화를 재개하여 브로드캐스트 메시지를 확인합니다. 이러한 작동 모드는 에너지 절약 효율에 따라 호흡 모드, 대기 모드, 일시 중지 모드 등 오름차순으로 나열됩니다.

블루투스 베이스밴드 기술은 SCO(Synchronous Directed Connection) 유형과 ACL(Asynchronous Connectionless) 유형의 두 가지 연결 유형을 지원합니다. 전자는 주로 동기식 음성 전송에 사용되고 후자는 주로 패킷 데이터 전송에 사용됩니다.

동일한 피코넷 내 서로 다른 마스터-슬레이브 쌍은 서로 다른 연결 유형을 사용할 수 있으며 연결 유형은 단계 내에서 임의로 변경될 수 있습니다. 각 연결 유형은 SCO 및 ACL에 대해 동일한 4개의 제어 패킷을 포함하여 최대 16개의 서로 다른 유형의 데이터 패킷을 지원할 수 있습니다. 두 연결 유형 모두 전이중 전송에 TDD(Time Division Duplex)를 사용합니다.

SCO 연결은 대칭 연결이며 예약된 시간 슬롯을 사용하여 데이터 패킷을 전송합니다. 연결이 설정된 후 마스터 및 슬레이브 장치는 선택되지 않고 SCO 패킷을 보낼 수 있습니다. SCO 데이터 패킷은 음성과 데이터를 모두 전송할 수 있지만, 데이터 전송 시에는 데이터의 손상된 부분을 재전송하는 데에만 사용됩니다.

ACL 링크는 방향이 지정된 방식으로 데이터 패킷을 보냅니다. 대칭 연결과 비대칭 연결을 모두 지원합니다. 마스터 장치는 링크 대역폭을 제어하고 피코넷의 각 슬레이브 장치가 점유할 수 있는 대역폭과 연결의 대칭성을 결정하는 역할을 담당합니다. 슬레이브 장치는 선택된 경우에만 데이터를 전송할 수 있습니다. ACL 링크는 마스터 장치가 피코넷의 모든 슬레이브 장치로 보낸 브로드캐스트 메시지 수신도 지원합니다.

나. 오류 제어

베이스밴드 컨트롤러에는 세 가지 오류 수정 방법이 있습니다. 패킷 헤더에 사용되는 1/3FEC(순방향 오류 정정) 코드, 데이터의 부분 패킷에 사용되는 2/3FEC(자동 요청 재전송 모드) 코드; CRC(Cyclic Redundancy Check)가 포함된 패킷입니다. 오류 제어는 패킷 전송의 보안과 신뢰성을 향상시키는 데 사용됩니다.

다. 인증 및 암호화

Bluetooth 베이스밴드 부분은 물리적 계층에서 사용자에게 보호 및 정보 암호화 메커니즘을 제공합니다. 인증은 비밀번호/응답 방식을 사용하는 "요청-응답" 알고리즘을 기반으로 하며 연결 ​​과정에서 수행됩니다. 블루투스 시스템의 중요한 부분입니다. 이를 통해 사용자는 소유자 자신의 노트북만 소유자 휴대전화를 통해 통신하도록 허용하는 등 개인 블루투스 장치에 대한 신뢰 도메인을 설정할 수 있습니다.

암호화는 하드웨어 구현에 적합한 스트림 암호화 기술을 사용합니다. 연결 전반에 걸쳐 개인정보를 보호하기 위해 사용됩니다. 키는 프로그램의 상위 레벨에서 관리됩니다. 네트워크 전송 프로토콜과 애플리케이션은 사용자에게 강력한 보안 메커니즘을 제공할 수 있습니다.

(3) 링크 관리자

링크 관리자(LM) 소프트웨어 모듈은 링크의 데이터 설정, 인증, 링크 하드웨어 구성 및 기타 프로토콜을 설계합니다. 링크 관리자는 다른 Bluetooth 장치의 링크 관리자를 검색하고 LMP(링크 관리 프로토콜)를 통해 통신 연결을 설정할 수 있습니다. 링크 관리자가 제공하는 서비스에는 데이터 전송 및 수신, 장치 번호 요청(LM은 최대 16비트 길이의 이름 또는 장치 ID를 효과적으로 쿼리하고 보고할 수 있음), 링크 주소 쿼리, 연결 설정, 확인 및 협상이 포함됩니다. 모드, 그룹화 유형을 결정하고 홀드 모드와 슬립 모드를 설정합니다.

(4) 소프트웨어 구조 및 프로토콜 시스템

가. 소프트웨어 구조

Bluetooth 장치는 상호 운용 가능해야 합니다. 즉, 모든 Bluetooth 장치는 하드웨어와 소프트웨어를 포함하여 서로 통신할 수 있어야 합니다. 일부 장치의 경우 무선 호환성 모듈 및 무선 인터페이스부터 애플리케이션 계층 프로토콜 및 개체 교환 형식에 이르기까지 상호 운용성이 필요합니다. 헤드셋과 같은 다른 간단한 장치에는 훨씬 더 완화된 요구 사항이 있습니다. Bluetooth 프로그램의 목표는 Bluetooth 마크가 있는 모든 장치가 상호 교환적으로 작동할 수 있도록 하는 것입니다. 소프트웨어 상호 운용성은 링크 수준 프로토콜 다중화, 장치 및 서비스 검색, 패킷 분할 및 재조립으로 시작됩니다. Bluetooth 장치는 적절한 소프트웨어를 설치하여 서로 및 서로가 지원하는 높은 수준의 기능을 인식할 수 있어야 합니다.

상호 운용성을 위해서는 동일한 애플리케이션 계층 프로토콜 스택을 사용해야 합니다. Bluetooth 장치 유형에 따라 호환성 요구 사항도 다릅니다. 예를 들어 사용자는 헤드셋에 주소록이 포함될 것이라고 기대할 수 없습니다. Bluetooth의 호환성은 무선 호환성, 음성 송수신기 기능 및 다른 Bluetooth 장치를 검색할 수 있는 기능이 있다는 것을 의미합니다. 휴대폰, 휴대용 장치 및 노트북에서는 더 많은 기능을 완성해야 합니다. 이러한 기능을 구현하려면 Bluetooth 소프트웨어 아키텍처가 새로운 사양을 개발하기보다는 기존 사양을 활용해야 합니다. 장치 호환성을 위해서는 Bluetooth 사양 및 기존 프로토콜에 적응할 수 있는 기능이 필요합니다.

소프트웨어 구조의 기능에는 구성 및 결함 진단 도구, 다른 Bluetooth 장치의 자동 식별, 케이블 에뮬레이션, 외부 네트워크 장치와의 통신, 오디오 통신 및 통화 제어, 상업 카드 거래 및 디렉토리 네트워크가 포함됩니다. 프로토콜.

Bluetooth 소프트웨어 시스템은 독립적인 운영 체제이며 어떤 운영 체제와도 번들로 제공되지 않습니다. Bluetooth 사양은 여러 가지 상용 운영 체제용으로 개발되고 있습니다. Bluetooth 사양 인터페이스는 휴대폰, 노트북 등의 장치에 직접 통합할 수도 있고, PC 카드나 USB 인터페이스를 통해 추가 장치를 통해 연결할 수도 있습니다.

나. 프로토콜 시스템

프로토콜 및 프로토콜 스택 설계의 주요 원칙은 기존의 다양한 고급 프로토콜을 최대한 활용하여 기존 프로토콜과 Bluetooth 기술의 통합과 다양한 애플리케이션 간의 상호 운용성을 최대한 활용하는 것입니다. Bluetooth 기술 사양과 호환되는 소프트웨어 및 하드웨어 시스템과 Bluetooth 기술 사양의 개방성은 새로운 애플리케이션 개발을 촉진합니다. Bluetooth 표준은 코어와 프로파일의 두 부분으로 구성됩니다. Core는 Bluetooth의 핵심이며 주로 Bluetooth의 기술적 세부 사항을 정의합니다. 프로필 섹션에서는 다양한 Bluetooth 애플리케이션의 프로토콜 스택 구성을 정의하고 해당 구현 프로토콜 스택을 정의합니다. 이는 글로벌 호환성의 기반을 마련합니다.

Bluetooth 표준은 주로 기본 프로토콜을 정의하지만 일부 상위 수준 프로토콜 및 관련 인터페이스도 정의합니다. 특정 프로토콜은 SIG의 필요에 따라 4개 계층으로 나뉩니다.

◆핵심 프로토콜

블루투스 프로토콜의 핵심 부분입니다. 베이스밴드 부분 프로토콜 및 기타 하위 계층 링크 기능을 포함하는 베이스밴드/링크 제어 단계 프로토콜, 링크 설정, 보안 및 제어를 위한 LMP, 호스트 컨트롤러 인터페이스를 설명하는 HCI 프로토콜, 논리적 링크 제어 및 할당 프레임 조립 및 분할을 위한 프로토콜 L2CAP, 블루투스 장치 등이 제공하는 서비스 검색을 위한 SDP 프로토콜

◆RFCOMM 케이블 교체 프로토콜

블루투스 베이스밴드 프로토콜에서 RS-232 제어 및 데이터 신호를 에뮬레이션하여 상위 계층 프로토콜에 대한 서비스를 제공하는 에뮬레이션 프로토콜입니다.

◆TCS 전화 제어 프로토콜

블루투스 장치 간의 데이터 및 음성 통화 설정을 위한 제어 시그널링과 블루투스 TCS 장치 처리를 위한 이동성 관리 프로세스를 정의하는 비트 중심 프로토콜입니다. 그룹 AT-Command 제어 명령 세트는 휴대폰, 모뎀 제어 및 다중 사용자 모드 시뮬레이션을 위해 정의된 명령 세트입니다.

◆Inter와 관련된 상위 프로토콜

Inter와 관련된 PPP, UDP, TCP/IP 프로토콜과 무선 응용 프로토콜 WAP를 정의합니다. 두 개의 Bluetooth 장치가 서로 통신하려면 동일한 프로토콜 구성을 가져야 합니다.

블루투스 기술은 실제로 단거리 무선 기술입니다.

"블루투스" 기술을 사용하면 휴대용 컴퓨터와 노트북의 사용을 효과적으로 단순화할 수 있습니다.

모바일과의 통신 휴대폰과 같은 통신 단말 장비는

이러한 장치와 인터넷 간의 통신을 성공적으로 단순화할 수 있으며,

이를 통해 최신 통신 장비와 인터넷 간의 데이터 전송이 더욱 빨라졌습니다. 보다 효율적으로 무선 통신 경로를 넓힐 수 있습니다.

간단히 말해서 Bluetooth 기술을 사용하면 일부 최신 휴대용 통신 장치 및 컴퓨터 장치를 케이블을 사용하지 않고도 인터넷에 연결할 수 있습니다.

인터넷과 그 실제 적용 범위는

각종 가전제품, 가전제품, 자동차 및 기타 정보 가전제품으로 확장되어 거대한 무선 통신 네트워크를 형성할 수 있습니다.

'블루투스' 기술은 근거리, 저비용의 무선 연결 기술로, 음성과 데이터의 무선 전송을 구현할 수 있는 개방형 솔루션이다. 따라서 현재 통신을 위한 무선 '블루투스'는 이제 막 본격 꽃을 피우기 시작했다. 이미 전 세계 통신업계와 사용자들로부터 큰 관심을 받고 있습니다.

2. 블루투스의 유래

블루투스는 서기 10세기에 덴마크와 스웨덴을 통일한 나비아 왕의 이름을 따서 명명되었습니다.

꽤 많은 것을 낳았습니다. 몇 가지 놀라운 전망: 휴대폰의 경우 헤드폰을 연결할 필요가 없습니다

개인용 컴퓨터의 경우 호스트, 키보드, 모니터 및 프린터가 지저분한 연결선을 제거할 수 있습니다

; 더 넓은 범위에서는 냉장고, 전자레인지 및 기타 가전제품을 컴퓨터 네트워크에 연결하여 지능적으로 작동할 수 있습니다.

블루투스 기술의 창시자는 스웨덴의 거대 통신업체인 에릭슨이었습니다.

이 기술은 매우 유망한 응용 가능성을 갖고 있기 때문에

1998년 5월 세계 최고의 통신/컴퓨터 회사 5개:

Ericsson, Nokia, 협의 후 , Toshiba, IBM 및 Intel은 개발, 판촉 및 적용을 가속화할 목적으로 Bluetooth SIG(Bluetooth SIG)

를 공동으로 설립했습니다.

이 무선 통신 기술은 발표된 후 빠르게 모토로라, 3Com, 루슨트, 컴팩, 지멘스 등 수많은 기업으로부터 만장일치로 승인을 얻었다.

지원, 지금까지 2,000개 이상의 회사가 Bluetooth SIG에 가입했습니다.

여기에는 컴퓨터, 통신 및 소비자 가전 제품 분야에서 세계에서 가장 유명한 많은 회사가 포함됩니다.

심지어 자동차에도 카메라 제조업체 및 제조업체가 있습니다.

개방형 기술 사양은 업계로부터 폭넓은 관심과 지지를 받을 수 있습니다.

이는 이 Bluetooth 기술을 기반으로 한 제품이 폭넓은 응용 가능성을 갖고 있으며

거대한 잠재 시장. Bluetooth Alliance Interest Group은 이제 Bluetooth Promotion Group으로 이름이 변경되었습니다.