Технология Bluetooth. 
Технология Bluetooth

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 Bluetoothсоединение 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 множественныхпикосетей (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 slavesустройств. 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 рольslave 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 длядальнейшей 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 discoverablemode;
• 2) устройства на полученные запросы отвечают только ограниченное время, так называемый режим limiteddiscoverablemode;
• 3) устройства на полученные новые запросы не отвечают, так называемый режим non-discoverablemode.

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 (servicediscovery), 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 дляприменение 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.

bluetooth пердача сеть шифрование.

Библиографический список

• 1. Беляев, А. О. Критерии выбора архитектуры беспроводной сети мобильных диагностических систем [Текст] / А. О. Беляев // Ползуновский вестник. — 2013 г. — № 2. — с. 114 -116.
• 2. Каланчев, А. Для мобильных стражей: беспроводной стандарт BluetoothLowEnergy в системах безопасности А. Каланчев // Новости электроники, № 1. — 2013 г.