La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Presentazione Marco Bianchessi Laurea in Ingegneria Elettronica Politecnico di Milano Lavoro In STMicroelectronics dal 1994 Mi occupo di Bluetooth dal.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Presentazione Marco Bianchessi Laurea in Ingegneria Elettronica Politecnico di Milano Lavoro In STMicroelectronics dal 1994 Mi occupo di Bluetooth dal."— Transcript della presentazione:

1 Presentazione Marco Bianchessi Laurea in Ingegneria Elettronica Politecnico di Milano Lavoro In STMicroelectronics dal 1994 Mi occupo di Bluetooth dal 1998 Membro del Bluetooth Hi-Rate working group Membro di: – Radio improvement WG – Automotive expert Group – Industrial automation Study Group

2 Corso Bluetooth , 3 ore Bluetooth Phy e Baseband , 3 ore Baseband LMP 3 ore HCI +L2CAP 3 ore RFCOM, SDP e profili (corso di Rossi)

3 Cosa e Bluetooth? Non e una wireless LAN E un sistema wireless di cable replacement E estremamente versatile Specifica non solo la comunicazione ma anche lapplicazione Si propone come linterfaccia universale di collegamento per terminali mobili

4 Cosa significa Bluetooth Soprannome di Harald, re vichingo vissuto nel decimo secolo. Blatand in danese significa dalla pelle scura in inglese e diventato Bluetooth Nome provvisorio del progetto, e rimasto come nome definitivo.

5 Come e nato Bluetooth Il SIG (Special Interest Group) viene fondato nel 1998 da Nokia Intel Ericsson IBM e Toshiba Dopo 6 mesi le prime specifiche vengono pubblicate Il SIG accetta nuovi membri, finora oltre 2000 aziende si sono associate I nuovi membri partecipano alla definizionee revisione delle specifiche Inizio 2001 vengono pubblicate le specifiche 1.1, la versione definitiva su cui si basano I prodotti attuali

6 Bluetooth stack RF Baseband Audio Link Manager L2CAP TCP/IPHIDRFCOMM Applications Data Control

7 Specifiche radio Opera nella banda ISM (Industrial Scientific and Medical), allocata tra 2.4 e 2.5 Ghz Nella stessa banda operano anche: – Wireless LAN – Forni a Microonde – Sistemi proprietari (Video, audio, dati, controllo) Limitazioni sull emissione di potenza

8 Spettro RF (usi civili) 100Khz1 Mhz 1GHz 10Mhz100Mhz 2GHz AM Radio GSM 1800 FM Radio GSM Radio OCTV VHF TV UHF GPSUMTS 3GHz TelepassISM DECT

9 Fast frequency hopping Tecnica di spread spectrum robusta e a basso costo ma relativamente poco efficiente Permette a Bluetooth di operare correttamente anche in ambienti molto disturbati Si basa su una radio a banda 1Mhz che viene commutata velocemente (1600 hops al secondo) secondo una sequenza pseudo-casuale 79 canali a disposizione,da 2.402GHz a 2.480GHz. La banda totale occupata e 79 Mhz, la potenza media emessa in ogni singola banda e statisticamente 1/79 della potenza nominale

10 Modulazione GFSK (Gaussian Frequency shift keying), – 2 levels (1 bit) FM modulation – 1 M symbol/s – 1 MHz Bandwidth Ft Ft-fd Ft+fd Ideal zero crossing t BT=0.5 Indice di Modulazione 0.28,0.35 Minima deviazione115KHz Symbol rate 1us +/- 20PPm 1 0 1us

11 Classi di potenza Power Class Maximum Output Power (Pmax) Nominal Output Power Minimum Output Power1) Power Control 1100 mW (20 dBm) N/A1 mW (0 dBm)Pmin<+4 dBm to Pmax 22.5 mW (4 dBm)1 mW (0 dBm) 0.25 mW (-6 dBm) Optional: 31 mW (0 dBm)N/A Optional: 0dBm=1mW, 10dBm=10mW, 20dBm=100mW

12 Sensitivity Parametro che identifica la bonta del ricevitore Si definisce come il livello di potenza ricevuta (in dBm) al quale il ricevitore garantisce un BER pari a Le specifiche richiedono almeno –70dBm, alcuni design attuali arrivano fino a –85dBm

13 Link budget Pr=Pt-Alt+Ag-PL-Alr PL (propagation loss) dipende dalla distanza In campo aperto PL d 2, in ambienti indoor PL d 4 Limite di funzionamento: Pr=sensitivity Con I dati di specifica: – 10 metri con Pt= 0dBm – 100 metri con Pt=20dBm Pr=Potenza ricevuta (in dBm) Pt=Potenza emessa (in dBm) Alt=perdite di adattamento (in dB) Ag=guadagno di antenna (in dB) Pl= Attenuazione di propagazione (in dB) Alr= adattamento al ricevitore (in dB)

14 freq time slave master Frequency hopping 79 canali da 1MHz

15 TDD Time division duplexing Dopo ogni pacchetto da A a B segue un pacchetto di risposta da B ad A Ogni pacchetto viene trasmesso su un differente canale RF Uno slot temporale vale 625 us (1/1600Hz) Tra un pacchetto e il successivo viene riservato un intervallo di 200 us per commutare frequenza, l efficienza scende al 70% A B 625 s t t f(2k)f(2k+1)f(2k+2) >=260 s

16 Topologia active slave master parked slave standby Piconet

17 Ruoli Master – Stabilisce la sequenza pseudocasuale di hopping – Diventa master il primo dispositivo che chiede la connessione, è possibile un Master/Slave switch – Ogni dispositivo, anche il più semplice, puo diventare master Slave – Fino a 7 slaves contemporaneamente attivi in una piconet – Ogni slave puo comunicare solo con il master – Può trasmettere solo in risposta ad un pacchetto del master – Ogni slave attivo riceve un indirizzo di 3 bits (AM_address)

18 BD_address Ogni dispositivo Bluetooth possiede un BD_address univoco, di 48 bit Derivato dal MAC address IEEE 802 Si compone di 3 sottoparti: – LAP (Lower address part) 24 bits – UAP (Upper address part) 8 bits – NAP (Non-significant address part) 16 bits

19 Bluetooth Clock Contatore a 28 bits, incrementato a 3.2kHz Si riazzera ogni 23 ore, 18 minuti e 6 secondi Ogni dispositivo ha un proprio clock indipendente, resettato solamente allaccensione Due dispositivi per sincronizzarsi calcolano il proprio offset relativo come differenza dei rispettivi clock L offset relativo rimane costante nel tempo

20 Sequenza di Hopping NATIVE CLK HOP Channel MASTER BD_ADDR sequence phase Offset 27 bits 28 bits (LAP+4 bits UAP) 1 : 79 Selection kernel 27 bits

21 Pacchetti Iniziano con un access code, necessario alla radio per trovare il pacchetto 54bits di header, identifica il pacchetto Da 0 a 2745 bits di payload access codepacket headerpayload 72b54b b

22 FEC 2 tipi di Forward-Error Correction (FEC) 1/3 rate: bit-repeat code Corregge fino a un errore ogni3 bits 2/3 rate: (15,10) shortened Hamming code Corregge un errore ogni 15

23 Access code Preambolo: vale 1010 se syncword inizia con 1, vale 0101 se inizia con 0 Syncword:derivata dal LAP del BD_Address: – DAC (device access code) relativo ad un device – CAC (channel access code) relativo alla piconet – GIAC (generic inqiuiry a.c.) usato nella fase di inquiry Trailer, vale 1010 se syncword finisca con 0, vale 0101 se finisce con 1 PreamboloSync wordTrailer 4LSBMSB464

24 Correlatore Ricerca i 64 bit dellaccess code allinterno dello stream ricevuto In media il valore di uscita vale 32 All arrivo dell access code corretto vale 64 Si pone una soglia di ricezione attorno a 58/60 per rilevare il pacchetto anche in presenza di errori 0x0= X XXXXXX XXXX X Ac Ac 5 63 Ac 6 64 Sinc word Bits ricevuti Operatore xor: Operatore somma 1x1=1 1x0=0 0x1=0

25 Packet header AM_ADDRHEC 3 18 AM_ADDR TYPE FLOW ARQN slave active member address payload type LC flow control ACK/NAK parameter information FLOW 1 ARQN 1 SEQN TYPE 4 SEQN retransmit ordering HEC header error check Il pachet header eprotetto con FEC 1/3 -> 18*3=54 bits

26 ARQ MASTER SLAVE 2 ABBCX ZZ GF SLAVE 1 H NAKACK

27 Flow control Quando il ricevitore non può accettare nuovi dati per un certo tempo (es. Una stampante con buffer pieno), viene attivato il bit di flow del pacchetto di risposta (Flow=0) Il trasmettitore, alla ricezione di un Flow=0 smette di inviare dati. Periodicamente si riprova ad accedere al ricevitore per verificarne lo stato (es. con POLL) Quando poll torna ad 1, la reasmissione riprende.

28 Pacchetti speciali ID, ha solamente laccess code Poll – Non ha payload, richiede una risposta – Usato dal master per interrogare gli salves Null – Non ha payload, non richiede risposta – Usato per terminare un trasferimento FHS

29 Class of device Serve per identificare velocemente il tipo di dispositivo, le classi definite sono: – Computer (desktop,notebook, PDA, organizers,.... ) – Phone (cellular, cordless, payphone, modem,...) – LAN /Network Access point – Audio/Video (headset,speaker,stereo, video display, vcr..... – Peripheral (mouse, joystick, keyboards,..... ) – Imaging (printing, scanner, camera, display,...)

30 Link asimmetrico f(k) f(k+1)f(k+2)f(k+3)f(k+4) f(k+3)f(k+4)f(k) f(k+5)

31 ACL Links Asynchronous Connection_Less Vengono utilizzati per trasportare dati Possono utilizzare pacchetti multislot e FEC Implementano sempre il meccanismo ARQ Sono automaticamente attivati al momento della connessione

32 SCO Links Synchronous Connection Oriented Vengono utilizzati per trasportare la voce Si riservano periodicamente degli slot per la comunicazione sincrona Ogni link SCO garantisce un throughput di 64kbps bidirezionale Non eimplementato il meccanismo ARQ, quindi I pacchetti sono soggetti ad errori Vengono attivate a richiesta appoggiandosi a una connessione ACL

33 Codifica della voce CVSDM

34 Tipi di pacchetto NULL POLL FHS DM1 NULL POLL FHS DM HV1 HV2 HV3 DH1 2 DV DM3 DH DM5 DH5 4 type segment ACL linkSCO link AUX1 DM1 DH1 DM3 DH3 DM5 DH typesymmetricasymmetric

35 Payload (solo nei link ACL) Payload header: 1 byte per pacchetti singoli 2 per pachetti multipli (3/5 slot) L_CH: 11= pacchetti di controllo, 10= inizio dati, 01=continuazione dati Payload headerPayload Body (0:2700 bits)CRC (16 bits)

36 Data whitening Si sovrappone al flusso dati un flusso pseudocasuale Il flusso così generato ha caratteristiche spettrali migliori In ricezione si ricostruisce lo stesso flusso e lo si elide

37 Payload processing

38 Connessione iniziale Ricevitore e trasmettitore non sono ancora sincronizzati, ne in tempo ne in frequenza I canali utilizzati sono ridotti a soli 32 dei 79 possibili per diminuire il tempo di connessione Il trasmettitore invia pacchetti ad un rate doppio del normale (3200/sec), La sequenza di hopping e semplificata e indipendente dalladddress Il ricevitore ascolta su un canale per un tempo necessario a ricevere almeno 16 pacchetti Statisticamente prima o poi capita che le frequenza coincidano Il pacchetto ricevuto contiene le informazioni necessarie a ricevere i pacchetti successivi

39 Page Quando un disposivo vuole connettersi ad un altro conoscendone il BD_address. Il >Master è in stato di page: invia in continuazione pacchetti ID con laccess code dello >Slave e, dopo ogni paccchetto trasmesso, rimane in ascolto di una risposta dallo slave Lo >Slave e in inquiry scan:ricerca il proprio access code e quando lo trova, risponde con il proprio ID Un >master quando sente leco dello >slave invia un FHS packed con il proprio BD_address e clock Se lo >slave lo riceve correttamente, risponde con un ID e usando le informazioni contenute in FHS inizia ad ascoltare la piconet

40 Inquiry Usato per raccogliere informazioni sugli eventuali dispositivi bluetooth nelle vicinanze Il dispositivo che fa linquiry invia una serie di ID packet usando un particolare access code GIAC, dopo ogniun ascolta la risposta Ogni dispositivo in inquiry scan, ascolta in canale ricercando il GIAC, se lo trova risponde col proprio FHS packet. Per evitare collisioni, la risposta e ritardata di un tempo random

41 Stati

42 Stati low power (per gli slave) Active – Active: Il dispositivo è sempre in attesa di un possibile pacchetto dal master – Hold: Il dispositivo è in stand-by per un tempo hTO dopo di che torna active – Sniff: Il dispositivo và in stand-by ogni Ts e vi rimane per in tempo Nsa Parked: – Il dispositivo è sincronizzato ma disattivato (no AM_Address), ogni TB ascolta il master per controllare se deve riattivarsi Unconnected – Page scan: Il dispositivo ascolta pacchetti di page per Tw p.s. ogni Tp.s. – Inquiry scan: Il dispositivo ascolta pacchetti di inquiry per Tw I.s. ogni Ti.s.


Scaricare ppt "Presentazione Marco Bianchessi Laurea in Ingegneria Elettronica Politecnico di Milano Lavoro In STMicroelectronics dal 1994 Mi occupo di Bluetooth dal."

Presentazioni simili


Annunci Google