Introduction au Bluetouth

PLAN

Introduction au Bluetooth.

Positionnement et usage.

Principe de communication.

Architecture .

Établissement d’une

connexion.

Les profils.

Introduction

Introduction : Histoire

Introduit par Ericsson en 1994

Harald Blaatand « Bluetooth » II, roi du

Danemark de 940 à 981.

Special Interest Group (SIG) : adopté par 3000

entreprises (Ericsson, IBM, Intel, Nokia, et

Toshiba…..),

Motivations : remplacement de toute la

connectique nécessaire à l’interconnexion de

matériels électroniques fixes ou portables

Possibilité d’accéder à des réseaux locaux (LANs)

ou de réaliser des picoréseaux (piconets)

Introduction : Spécifications

Le standard Bluetooth se décompose en différentes normes :

IEEE 802.15.1 définit le standard Bluetooth 1.x

permettant d'obtenir un débit de 1 Mbit/sec ;

IEEE 802.15.2 propose des recommandations pour

l'utilisation de la bande de fréquence 2.4 GHz (fréquence

utilisée également par le WiFi). Ce standard n'est toutefois

pas encore validé ;

IEEE 802.15.3 est un standard en cours de

développement visant à proposer du haut débit (20 Mbit/s)

avec la technologie Bluetooth ;

IEEE 802.15.4 est un standard en cours de

développement pour des applications Bluetooth à bas débit.

802.15 définit les WPAN Wireless Personal Area Networks

Faible portée.

Faible consommation .

Faible coût .

Réseaux réduits.

Communication de périphériques dans un

espace d’opération personnel (Personal

Operating Space).


Opère dans la bande 2.4 GHz à un débit de données

maximal de 1 Mb/s .

Étalement de spectre par saut de fréquence (Frequency

Hopping Spread Spectrum) : divise la bande en n canaux

(2.402 - 2.480 GHz = 79 canaux).

Changement de canal de façon pseudo-aléatoire,

déterminée par le maître .

8 périphériques par piconet (1 maître et 7 esclaves).

Piconets combinés en scatternets .


Positionnement et Usage

Positionnement :

Casques sans fils : Accès à des périphériques multiples

Téléphones sans fils (mains libres).

Synchronisation : synchronisation des données

Points d’accès données : Partage de connexion, Accès

Internet aisé.

Usage du Bluetooth :

10

Principe de Communicatio

n

Ensemble de périphériques

connectés de manière ad-hoc .

Une unité se comporte en maître,

les autres en esclaves, pour la durée

de la connexion piconet .

Le maître définit l’horloge et le saut de fréquence

Chaque piconet a un unique motif/ID de saut

Chaque maître connecter jusqu’à 7 esclave

simultanément ou 200+ esclaves inactifs (parqués)

Principe de Communication : Piconet

Liaison de piconets co-localisés

Partageant des périphériques

maîtres ou esclaves

Un périphérique peut être à la

fois maître et esclave

Système haute capacité :

chaque piconet a une capacité

maximale (720 Kbps)

Principe de Communication : Scatternet

Architecture

Opère dans la bande 2,4 GHz

Communication en étalement de spectre : FHSS

Mode voix en CVSD : supporte des taux d’erreur élevé

En-têtes des paquets protégés : correction d’erreur

Modulation BFSK pré-filtrée

Puissance d’émission.

Architecture : couche radio

Contrôle la couche radio.

Fournit les séquences de sauts de fréquence .

Gère le cryptage bas niveau .

Deux type de liaisons : SCO (Synchronous Connection Oriented) : synchrone orienté

connexion, typiquement pour la voix

ACL (Asynchronous Connection less ): asynchrone sans connexion,

pour les applications de transfert de données ne nécessitant pas de liaison

synchrone .

Fournit les fonctionnalités requises pour : la synchronisation

des horloges, l’établissement des connexions, l’inquisition

(inquiry) des adresses des périphériques présents, la

correction d’erreur des paquets .

Architecture : Bande de base

Link Manager Protocol

Protocole de gestion de liaison

Définition des paramètres de liaison Qualité de service (QoS :

Quality of Service).

Contrôle de la consommation.

Authentification des périphériques.

Fournit les fonctionnalités :

d’attachement/détachement d’esclaves.

de basculement de rôle maître/esclave.

d’établissement des liaisons ACL/SCO .

de gestion des modes low-power : hold, sniff et

park.

Architecture : couche LMP

Logical Link Control and Adaptation Protocol :

Protocole de contrôle du lien logique et de

l’adaptation.

Fonctions de base :

Multiplexage : plusieurs applications peuvent

utiliser un même lien entre deux périphériques

simultanément .

Segmentation et ré-assemblage : réduction de

la taille des paquets fournis par l’application à la taille

acceptée par la bande de base.

Qualité de service : les applications peuvent

demander de la QoS sur des paramètres tels bande

passante, latence et retard ; L2CAP vérifie si la liaison

peut satisfaire la demande et l’effectue dans le cas où

c’est possible .

Architecture : couche L2CAP

Module Bluetooth = carte séparée (PCI, USB)

Intègre les couches basses : radio, bde base,

LMP

Les données doivent traverser un bus physique :

nécessité d’introduire deux couches supp :

Driver HCI : driver pour le HCI, réside dans l’hôte

(logiciel), formate les données .

Host Controller Interface : réside dans le matériel

Bluetooth, accepte les communications sur le bus

physique .

Architecture : couche HCI

Les applications accèdent à la couche L2CAP

directement ou à travers un protocole tel RFCOMM et

SDP.

Modèles d’utilisation :

L’attaché-case : liaison portable / téléphone .

Synchronisation automatique .

Casques sans-fils .

Kits mains libre pour véhicule .

Partage de données lors de réunions, alarmes,

systèmes de sécurité, accès réseau en zones

publiques .

Architecture : couche application

Établissement D’une

Connexion

L'établissement d'une connexion entre 2 périphériques

Bluetooth suit une procédure relativement compliquée

permettant d'assurer un certain niveau de sécurité, selon

le déroulé suivant :

Mode passif .

Phase d'inquisition : découverte des points d’accès.

Synchronisation avec le point d’accès (paging).

Découverte des services du point d’accès (L2CAP).

Création d’un canal avec le point d’accès .

Pairage à l’aide d’un code PIN (sécurité) .

Utilisation du réseau .

Etablissement d’une connexion

Mode passif : Mode normal, l e dispositif est à l'écoute du

réseau.

Inquisition (Inquiry) : Le dispositif qui atteint un nouvel

environnement initie une inquisition afin de trouver les points

d’accès accessibles :

Tous les points d’accès présents répondent par leur

adresse.

Le dispositif choisit l’un des points d’accès qui

répondent .

Paging :

Procédure en bande de base.

Synchronisation de l’horloge et sa fréquence avec le

point d'accès.

Établissement de la liaison :

LMP, Liaison synchrone (SCO) ou asynchrone (ACL) .


Découverte de services :

Le LMP utilise le SDP (Service Discovery Protocol) afin de

découvrir les services disponibles sur ce point d’accès .

Canal L2CAP :

À partir des information du SDP, un canal L2CAP est créé vers

le point d’accès .

Directement utilisé par l’application ou via un autre protocole

(ex: RFCOMM) .

Canal RFCOMM (supplémentaire):

permet l’émulation d’un port série au- dessus de L2CAP

Sécurité : appairage (pairing) à l’aide d’un code PIN :

génération d’une clef à partir du code PIN, et cryptage si

nécessaire .

Lorsque le pairage est effectif, le réseau devient utilisé.


Profils

Le standard Bluetooth définit un certain nombre de profils

d'application ,permettant de définir le type de services offerts

par un périphérique Bluetooth.

1. Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) : distribution audio

avancée .

2. Audio Video Remote Control Profile (AVRCP) : télécommande

multimédia.

3. Basic Imaging Profile (BIP) : profil d'infographie basique .

4. Basic Printing Profile (BPP) : profil d'impression basique .

5. Cordless Telephony Profile (CTP) : profil de téléphonie sans fil.

6. Dial-up Networking Profile (DUNP) : profil d'accès réseau à

distance.

7. Fax Profile (FAX) : profil de télécopieur.

8. F ile Transfer Profile (FTP) : profil de transfert de fichiers.

9. Generic Access Profile (GAP) : profil d'acces générique .

10.Generic Object Exchange Profile (GOEP) : profil d'échange

d'objets.

Profils du Bluetooth :

11.Hardcopy Cable Replacement Profile (HCRP) : de remplacement de

copie lourde .

12.Hands-Free Profile (HFP) : profil mains libres .

13.Human Interface Device Profile (HID) : d'interface homme-machine.

14. Headset Profile (HSP) : profil d'oreillette .

15.Intercom Profile (IP) : profil d'intercom (talkie-walkie).

16.LAN Access Profile (LAP) : profil d'accès au réseau.

17. Object Push Profile (OPP) : profil d'envoi de fichiers .

18.Personal Area Networking Profile (PAN) : profil de réseau personnel.

19. SIM Access Profile (SAP) : profil d'accès à un carte SIM .

20.Service Discovery Application Profile (SDAP) : de découverte

d'applications .

21.Synchronization Profile (SP) : profil de synchronisation avec un

gestionnaire. d'informations personnelles (appelé PIM pour Personal

Information Manager).

22.Serial Port Profile (SPP) : profil de port série.

Profils du Bluetooth :

Introduction au Bluetouth

Education

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