Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” Facoltà di Ingegneria   Laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni Tesi di Laurea Wpan: Wireless Personal Area Network un nuovo modo per lavorare senza fili Relatore Candidato Prof. Francesco Vatalaro Filippo Tamburrini   Correlatore Ing. Romeo Giuliano 22/09/2018

Definizione di una Wpan Descrizione delle WPAN Sono reti con estensione limitata a circa 10 metri Si possono realizzare con Radio Frequenza (RF) o raggi infrarossi (IrDA) La RF offre elevata mobilità nei collegamenti La tecnica IrDA ha lo svantaggio di richiedere un allineamento ottico Campi di applicazione Gli ambiti di applicazione vanno da un ambito tecnico professionale, medico o semplicemente domestico. Bluetooth Obiettivi delle WPAN Le WPAN hanno l’ambizione di funzionare in qualsiasi Nazione rispettando le varie normative vigenti in fatto di radiocomunicazioni. Le wireless personal area network si pongono come l’obiettivo l’eliminazione dei collegamenti in cavo sostituendoli con canali su portante radio. Limitare la potenza emessa dai dispositivi  occorre mantenere una buona copertura della personal operating system (POS), ovvero l’area in cui una persona opera normalmente  diminuire così il consumo delle batterie dei dispositivi e eventuali interferenze radio. Rendere omogenei e modulari i vari dispositivi. 22/09/2018

Contesto 10 m metri 22/09/2018

Vantaggi e svantaggi di avere un Wireless Personal Area Network 22/09/2018

Il concetto di piconet Scatternet Piconet A Piconet B Slave Slave Master Master Slave Slave Slave Slave Slave Slave Slave 22/09/2018

Tipologia di collegamenti 79 sottofrequenze 1 MHz per ciascuna frequenza I salti si verificano 1600 volte al sec Ogni slot ha durata 625 ms Numerazione ciclica degli slot (227-1) Tecnica di trasmissione Time Division Duplex (TDD) Il master inizia la trasmissione su uno slot pari mentre lo slave con una numerazione dispari Si ha la possibilità di una trasmissione multislot fino a 5 slot I collegamenti si distinguono in due tipologie SCO sincrono punto punto ACL asincrono senza connessione 22/09/2018

Il protocollo Link Manager (LMP) Il protocollo L2CAP Fornisce servizi sia connection-oriented che connectionless ai protocolli di livello superiore Il protocollo L2CAP è definito solo per le connessioni ACL e non per le connessioni sincrone SCO i pacchetti L2CAP possono essere segmentati e riassemblati permette di scambiare informazioni riguardo alla Qualità del Servizio (QoS) L2CAP ha la capacità di multiplexing di diversi canali, ovvero riesce a discernere tra i vari pacchetti appartenenti ai protocolli superiori Il concetto base di questo protocollo è rappresentare il canale con un flusso di dati tra entità L2CAP in dispositivi remoti Il protocollo RFCOMM Questo protocollo svolge la funzione di emulazione di una porta seriale, RS232 con i suoi 9 circuiti, al di sopra del protocollo L2CAP e si basa sullo standard ETI TS 07.10 RFCOMM supporta fino a 60 connessioni simultanee tra dispositivi Bluetooth Lo scopo che il protocollo si prefigge è realizzare una comunicazione completa tra due applicazioni in esecuzione su dispositivi differenti Il generico frame RFCOMM si compone dei seguenti campi: Address è lungo 8 bit dei quali 6 sono riservati al DLCI Control consente di discernere tra le cinque tipologie di frame Length indica la lunghezza in byte del campo information FCS è un campo di controllo che verifica la correttezza del frame Bluetooth Pila protocollare SDP UDP TCP TCS IP PPP RFCOMM Audio L2CAP Salve Link Manager Baseband Bluetooth Radio 22/09/2018 Il protocollo PPP Operazioni di controllo del collegamento Operazioni di autenticazione Le operazioni di livello di rete Il protocollo Link Manager (LMP) Ha il compito di impostare autenticare e configurare il collegamento Ha la possibilità di scoprire l’esistenza di altri LM (Link Manager) remoti e di comunicare con loro tramite il Link Manager Protocol Per svolgere il ruolo di service provider, LM sfrutta i servizi offerti dal LC (link Controller) LMP consiste fondamentalmente di un numero di PDU (Protocol Data Unit) che sono inviate da un dispositivo all’altro, tramite il codice AM_ADDR nel campo header di pacchetto Le PDU del LM sono sempre inviate come pacchetti single-slot Il Baseband Si occupa della trasmissione dei dati e della sincronizzazione dei dispositivi FH sono pacchetti impiegati per la sincronizzazione dei dispositivi DAC (device access code) e IAC (inquiring access code) sono due tipologie di pacchetto impiegate nella ricerca di nuovi dispositivi. Il protocollo SDP Questo protocollo consente alla applicazione di capire quali servizi sono implementati in un dispositivo Bluetooth remoto SDP fornisce informazioni sui servizi ma non ne fornisce l’accesso Le informazioni sono conservate nel sdp server I vari servizi sono identificati con un codice UNIVERSAL UNIQUE IDENTIFIER (UUID) Serching for service o Browsing for service

Stati del Bluetooth 22/09/2018

Salti di frequenza prestabiliti Risposta dello slave al master Page e page scan Lo slave si risveglia nello stato di Page scan periodicamente DAC DAC Il master nello stato di page ricerca gli slave che si risvegliano in page scan standby Slave Salti di frequenza K K+1 … … … … n Ascolto nello stato page scan Salti di frequenza prestabiliti connection n = 32 (16) Risposta dello slave al master Salti di frequenza K K+1 … … … … n Slave Click 22/09/2018

Inquiry e inquiry scan connection IAC FH IAC Master Slave standby I dispositivi inizialmente non conoscono gli indirizzi di destinazione Slave standby Slave Slave Slave 22/09/2018

Standardizzazione delle reti WPAN IEEE 802.15 Task Group 1 (TG1) Task Group 1a (TG1a) Task Group 2 (TG2) Task Group 3 (TG3) Task Group 3a (TG3a) Task Group 4 (TG4) Study Group 4a (SG4a) Publicity Committee (PC) Bluetooth UWB applicato alle WPAN Coesistenza Wi-Fi >20 Mb/s Alta velocità PHY Basso bit rate Canale alternativo basso bitrate Divulgazione 22/09/2018

Conclusioni Velocità di trasmissione Robustezza elettrosmog Informatizzazione della casa Bluetooth e GPS Sensori Campo militare Prospettive Guerra tra grandi multinazionali 22/09/2018

Grazie per la cortese attenzione 22/09/2018