1. אינגר משה
ינואר 2007
אינגר משה
ינואר 2007

2. Bluetooth
התקנים אלקטרוניים שונים יכולים "לדבר" זה עם זה באופנים שונים כמו: כבלים, רדיו, אינפרה אדום
ההתקנים השונים הם: מחשבים, מערכות בידוריות, טלפונים ועוד.
חיבור התקנים זה לזה נעשה יותר ויותר מורכב. מערכת ה-Bluetooth היא מערכת אלחוטית אוטומטית בעלת תכונות מעניינות שיכולות לעשות את חיינו היום יומיים ליותר פשוטים.
תכונות:
הספק נמוך
מחיר נמוך

3. Bluetooth תמיכה המערכת תומכת בהעברת נתונים ובהעברת דיבור.
תומכת במכשירים כמו: אוזניות ומיקרופונים, מדפסות ופקסים, סנכרון מחשבונים, קשר עם מחשבים נישאים, טלפונים ניידים ונישאים ועוד.
טווח השידור נקבע לפי התקן:
Class 3 – 1 מיליווט מקסימום, רדיוס עד 1 מטר
Class 2 – 2.5 מיליווט מקסימום, רדיוס עד 10 מטר, נמצא בעיקר במערכות ניידות.
Class 1 – 100 מיליווט מקסימום, רדיוס עד 100 מטר, מיועד לצרכים תעשייתיים.

4. Bluetooth
הבעיה
כאשר שני התקנים צריכים "לדבר" זה עם זה, הם חייבים להסכים על מספר נקודות לפני שהשיחה מתחילה
נקודה ראשונה היא פיזיקאלית. האם התקשורת תהיה דרך חוטים או אלחוטית? אם היא חוטית אז כמה חוטים נדרשים? אחד?שניים? שמונה? 25?. לאחר שנקבע סוג החיבור עולות מספר שאלות נוספות.
כמה נתונים משודרים באותו הזמן? לדוגמה: בחיבור טורי מועבר ביט אחרי ביט. בחיבור מקבילי מועברים מספר ביטים בו-זמנית
מהם כללי העברת המידע? (הפרוטוקול)

5. Bluetooth פתרון ה- Bluetooth מיועד לטווחים קצרים
הספק שידור קטן, חיסכון בסוללות.
Bluetooth הינו תקן לתקשורת הפועל בשתי רמות. 1- ברמה הפיזית זהו תקן שידור רדיו. 2- ברמת הפרוטוקול, ההתקנים צריכים להחליט מתי משודר המידע, כמה ישודר ביחידת זמן וכיצד ההתקן שמנגד יהיה בטוח שהמידע שהגיע אליו הוא כפי שנשלח.

6. Bluetooth אלחוטי זול ואוטומטי
תקן Bluetooth 2.0 יכול להעביר עד 3 מגה-ביט לשנייה(EDR Enhance Data Rate) תקן זה הוא בעל תאימות לאחור. הוגדר בנובמבר 2004.
מדוע זה נקרא Bluetooth?
Herald Bluetooth היה מלך שחי במאה ה-10 לספירה בצפון אירופה. עלה לשלטון בנורבגיה בשנת 935 ואיחד תחת שלטונו את דנמרק בשנת 936 ואת Scania הידועה כיום בשם שבדיה (בה פותח תקן זה). מלך עד 940 לספירה.
תקן ה-בלוטות' מנסה לאחד בין התקנים כפי שהמלך ניסה לאחד בין המדינות.

7. Bluetooth תחום שידור הרדיו הוא 2.485 – 2.402 גיגה-הרץ.
תחום זה נשמר הוקצה למטרה זו על ידי הסכמים בינלאומיים לשימוש תעשייתי, מדעי ורפואי. (Industrial, Scientific and Medical devices ISM)
בתחום שידור זה ניתן למצוא גם מכשירים הפועלים בטכנולוגיות אחרות כמו מערכות לפתיחת דלתות, טלפונים אלחוטיים, ביבי-סיטרים אלקטרוניים ועוד.
חייבים לדאוג שהמכשירים השונים לא יפריעו זה לזה.

8. Bluetooth למניעת הפרעות, הספק השידור הוא כ- 1 מיליווט
טווח השידור הוא כ – 10 מטרים בלבד.
אין צורך בקו ראיה בין המשדר למקלט. תדר זה חודר גם דרך קירות החדר.
ניתן לחבר עד שמונה התקנים בו-זמנית בפיקונט אחד. התקן אחד יכול להיות משויך למספר פיקונטים.
שיטת השידור היא spread spectrum frequency hopping. מה שמאפשר לשדר על אותו תדר ובאותו זמן יותר מאשר למכשיר אחד. בשיטה זו ההתקן יכול לבחור באופן אקראי תדר אחד מתוך 79 תדרים בדילוגים של 1 מגה-הרץ, באותו התחום. תדר הבחירה משתנה על בסיס קבוע במקרה זה 1600 פעם בשנייה אחת. מה שמאפשר שימוש למספר מכשירים בו זמנית. הדבר מונע הפרעות ממכשיר למכשיר כי הסיכוי ששני מכשירים ימצאו באותו התדר ובאותו הזמן הוא קלוש ביותר.

9. Bluetooth ספקטרום התדרים 2.402 - 2.480 ב – 79 דילוגים של 1 מהרץ.
ספקטרום התדרים ב – 79 דילוגים של 1 מהרץ.
רוחב פס זה מצומצם בחלק מהמדינות בהתאם לחוקים המקומיים
ניתן לשנות את רוחב הפס (מספר הדילוגים) על ידי מיתוג בתוכנת ההתקן.
מספר הדילוגים המרבי הוא 1600 דילוגים בשנייה.
רדיוס הקשר הוא בין 10 ס"מ עד 10 מטר.
האפנון הוא GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying)
אינדקס האפנון חייב להימצא בין 0.28 – 0.35
"1" מתבטא כסטיית תדר חיובית
"0" מתבטא כסטיית תדר שלילית.

10. Bluetooth

11. Bluetooth

12. Bluetooth
כאשר התקן Bluetooth אחד נמצא בתוך תחום הפעולה של השני אזי נוצרת תקשורת ביניהם ללא צורך נתינת פקודה או לחיצה על לחצן כלשהו. באופן זה נוצרת רשת תקשורת ללא קשר אם ההתקנים הם מחשבים או ציוד אחר. מערכת Bluetooth יוצרת Personal Area Network (PAN) או פיקונט piconet.

13. Bluetooth Piconet פיקו-נט
לצורך דוגמה, אנו נמצאים בחדר בו קיים ציוד אלקטרוני מגוון כמו מערכת סטריאופונית, נגן DVD, מקלט לוויינים, מקלט טלוויזיה, טלפון אלחוטי ומחשב. כל אחד מאלו מכיל מערכת Bluetooth ויוצר פיקונט נפרד בינו לבין הציוד ההיקפי.
הטלפון האלחוטי מכיל משדר Bluetooth אחד בתחנת הבסיס (master) ואחד בנישא (slave). יצרן המכשיר תיכנת את המוצרים עם כתובת שנמצאת בתחום כתובות שמיועדות במיוחד לסוג זה של התקנים.
כאשר תחנת הבסיס מופעלת לראשונה(master) , היא שולחת אות ליצירת קשר. רק המכשיר (slave) בעל הכתובת הנכונה יצור את הקשר ונוצר הפיקו-נט. המכשירים האחרים יתעלמו מהאות. המכשירים האחרים בחדר עושים פעולה דומה ויוצרים בנפרד פיקונט משלהם.
התקשורת נעשית בין master ל- slaves בלבד. אין תקשורת ישירה בין יחידות ה- slave.
תקשורת טלפוניה נעשית בקצב של 64Kb/s ב- full-duplex מה שמאפשר מספר שיחות בו זמנית.
בתקשורת אסימטרית, כמו חיבור למדפסת, השידור בכוון המדפסת יהיה 721Kb/s ו Kb/s בכוון השני.
בתקשורת דו-כוונית סימטרית ניתן להגיע לקצב של Kb/s בכל כוון.

14. Bluetooth
  מבנה המנה
כל מנה מכילה שלשה חלקים: access code (72 תווים), header (54 תווים), payload ( תווים)
Access Code (קוד גישה) – מיועד לתזמון סנכרון, קיימים שלושה סוגים של קוד גישה.
Channel Access Code (CAC) – מזהה פיקו-נט ייחודי.
Device Access Code (DAC) – מיועד לכריזה (paging).
Inquiry Access Code (IAC) – מיועד למטרות בדיקה.
Header (כותרת) – מכילה מידע על המנה, מספר המנה, כתובת המנה ובדיקת שגיאה של הכותרת.
Payload – יכול להכיל שדה דיבור, שדה נתונים או שניהם יחד. אם הוא מכיל שדה נתונים אזי הוא מכיל גם כותרת נוספת.

15. Bluetooth EDR כיצד EDR פועל? (EDR – Enhanced Data Rate)
פרוטוקול EDR מגדיר מנת (packet) מידע נוספת בעלת אפנון חדש.
המידע הוא חלק מהמנה. בתקן, המנה מחולקת לארבעה חלקים:
Access Code – קוד גישה, היחידה הקולטת משתמשת במידע זה לזיהוי שידור נכנס.
Header – כותרת, מגדיר את סוג המנה ואת אורכה.
Payload - מידע הנתונים
Inter-Packet Guard Band – מרווח ביטחון, המקלט חוזר לתדר הבא.

16. Bluetooth
התכונות בגרסה 1.2 של כל שלשת הקטעים משתמשים באפנון GFSK (Gaussian frequency-shift keying ). באפנון זה סטיית התדר +/-160 kHz כדי לציין "1" ו – "0".
קצב העברת הנתונים 1 MSymbol/s שהוא גם Mbit/s 1. למעשה הקצב איטי יותר 723 kbit/s כי נדרש זמן להעברת הכותרת ופס המרווח.

17. Bluetooth How EDR Works
בגרסה 2, חבילות EDR עדיין משתמשות באפנון GFSK. עבור קוד הגישה והכותרת. ב- EDR משתמשים באפנון שונה עבור העברת הנתונים: האחד הוא המחייב ואחד אופציונאלי. השוני באפנון דורש הכנסת פס מרווח ומערכת סינכרון נוספת בין הכותרת לנתונים.

18. Bluetooth How EDR Works
The 2-Mbit Improvement
התקן המחייב של העברת נתונים בקצב 2-Mbit/s משתמש באפנון π/4-DQPSK (π/4 differential quaternary phase-shift keying). לפי שם האפנון ברור שתדר הנושא משנה את מופעו ב – 4 אפשרויות (+135, +45, -45, -135 ). מכאן שכל סימבול מתאים לשני ביטים, לכן קצב העברת הסימבולים נשאר אבל קצב העברת הנתונים גדל 2X.
להגדלת הקצב ל – 3Mb/s עוברים לשיטת אפנון של 8-DPSK. במקרה זה כל סימבול מייצג שלשה ביטים.

19. Bluetooth
אבטחה
Bluetoothמכיל מספר מנגנוני אבטחה כדי למנוע ממידע להגיע למען לא רצוי. המשתמש יכול להגדיר את המכשיר כ- trusted devices מה שמאפשר החלפת מידע ללא בקשת אישור. כאשר התקן אחר מנסה ליצור תקשורת לציוד המשתמש, המשתמש צריך להחליט את האפשור.
Service-level security and device-level security פועלים יחד כדי להגן על המכשירים משידורי נתונים לא מורשים. מערכת האבטחה מכילה נוהל אישור וזיהוי. משתמש יכול להגדיר את המערכת כ- non-discoverable מה שימנע התחברות עם מערכת Bluetooth אחרת.

20. Bluetooth השוואה בין טכנולוגיות דומות מאפייני BLUETOOTH
פועל בתדר 2.56GHz ISM תחום חופשי ללא רישיונות בכל העולם.
פועל בשיטת FHSS (Frequency-hopping spread spectrum)
תומך עד 8 התקנים בפיקו-נט.
כלל כיווני. אינו דורש קו ראיה בין המשדר למקלט.
טווח מטר.
מחיר נמוך.
הספק 1mW
ניתן להגדיל טווח עד 100 מטר על ידי מגבר הספק חיצוני.

21. Bluetooth vr IrDA IrDA (Infrared Data Association)
בטכנולוגיה זו מוגדר סט של פרוטוקולים להעברת נתונים ופקודות דו-כווני, בתחום האור האינפרא-אדום.
מאפיינים:
מיועד לקשר בין נקודה לנקודה
טווח עד 1 מטר, בגרסת ההספק הנמוך הטווח הוא עד 30 ס"מ.
שידור/קליטה דו-כווני.
זווית קליטה צרה, קונוס קליטה של 30 מעלות.
מהירות העברת הנתונים בין 9600b/s ועד 4MB/s כאשר הערך speed/cost הוא הקובע במקרה זה.
המידע מוגן על ידי CRC (עד מהירות 1.152Mb/s על ידי CRC-16 ומעל מהירות זו על ידי CRC-32).
מיועד למערכות בתשלום, מערכות בקרה ושליטה, סנכרון בין מחשבי כף יד.
השוואה:
Bluetooth מאפשר ניידות טובה בתוך הפיקו-נט. IrDA ניידות קשה עד בלתי אפשרית.
IrDA דורש קו ראיה בין משדר למקלט

22. Bluetooth vr HOME RF HOME RF
האגוד הבינלאומי לתקשורת ITU עובד על פיתוח תקן לתקשורת זולה בתחום ה- RF להעברת נתונים ודיבור.
טווח עד 40 מטר
קצב העברת נתונים 1.2Mb/s
קבוצת הפתוח עוסקת גם בפתוח SWAP (Shard Wireless Access Protocol). זהו פרוטוקול תעשייתי שמאפשר תקשורת נתונים ודיבור בין PC והתקניו הנלווים, טלפון אלחוטי ועוד. תקן זה דומה ל – IEEE עם הרחבה לתחום הטלפוניה.
מאפיינים
פועל בתחום 2.45GHz ISM
טווח 50 מטר
50 דילוגי תדר בשנייה (frequency hopping)
תומך TDMA להעברת דיבור ובו זמנית גם ב- CSMA/CA להעברת נתונים.
הרשת תומכת עד 127 צמתים
הספק שידור 100mW
קצב העברת נתונים 1MB/s באפנון 2FSK ו- 2MB/s באפנון 4FSK
תומך עד 6 שיחות דו-כווניות בו-זמנית
הבטחה בקידוד Blowfish (מעל 1 ביליון קודים)
אלגוריתם דחיסה LZRW3-A

23. Bluetooth vr SWAP השוואה בין הטכנולוגיות SWAP vs Bluetooth TCP / IP
Data network support
Voice network support
Relative Cost
Range
Peak Data Rate
TCP / IP
Via IP
Medium
50m
2 Mbps
IEEE
Via PPP
Low
< 2m
16 Mbps
IrDA
Via IP and cellular
< 10m
1 Mbps
Bluetooth
Via IP and PSTN
1.6 Mbps
HomeRF

24. Bluetooth vs 802.11b השוואה בין הטכנולוגיות
טווח קטן יותר 10 מטר לעומת 60 מטר.
מהירות העברת נתונים נמוכה יותר.
רכיבים זולים יותר (30% ממחיר Wi-Fi)
פיזור הספק נמוך יותר, צריכת זרם נמוכה יותר מהסוללה. (20% מ- Wi-Fi)
טכנולוגיה חדשה יותר עם למעלה מ חברות שעוסקות בפתוח מוצרים.

25. Bluetooth Bluetooth IEEE 802.11b & 802.11a (Wi-Fi)
Standard in 2000, products in 2001 and 2002
Standard in 1998, Products in 2000
Time Table 
2.4 GHz 
IEEE b -  2.4 GHz IEEE a - 5GHHz IEEE g - 2.4 
Frequency Band and bandwidth
1-2 Mbps (Effective speed - less than 50% rated speed)
11 Mbps- 54 Mbps  (Effective speed - half of rated speed)
Speed
Spread Spectrum OFDM 
Modulation Technique
Up to 30 feet now  - efforts to increase coverage and speed 
Up to 300 feet b Up to 60 ft a
Distance Coverage
Every 30 feet - 25 to 30 times number of Bluetooth access points; 
every 200 feet b Every  50 feet a 
Number of access points required
Less matured but progressing fast
More matured products
Maturity
Just starting in 2002
Quite widespread 
Market Penetration
2.4 GHz band is polluted - significant interference here 
Interference with other devices 
Problems now but expect resolution soon
Current problems  expected to be resolved in future
Interoperability 
Cost incremental in PDAs and phones - $50; However Bluetooth <$5 now
Much more expensive than Bluetooth 
Cost
Mostly chip vendors supplying to device manufacturers
Proxim, 3COM, Symbol, Cisco 
Vendors

26. Bluetooth Ultra-Wideband (UWB)
טכנולוגיה לשידור מידע בתחום גדול מאוד של תדרים בהספק נמוך מאוד, מיועד ל- LAN (wireless local area network)
מורשה בינתיים בארה"ב בלבד.
הספק נמוך, מחיר נמוך, מהירות גבוהה. אינו דורש קו ראיה בין משר למקלט. שימושי ליישומים ביתיים, תעשייתיים ואבטחה.
אפנון OFDM (Multi-band Orthogonal Frequency Division Modulation)
קיימים שני תקנים להעברת הנתונים: 500Mb/s עד למרחק 2 מטרים, 110Mb/s עד למרחק 10 מטרים.

27. Bluetooth Wi-Fi (IEEE 802.11)
802.11a אפנון OFDM, פועל בתחום 5GHz, מהירות העברת נתונים מרבית של 54Mb/s.
802.11b פועל בתחום 2.4GHz, מהירות 11Mb/s, זהו תקן ה- Wi-Fi המקורי.
802.11g פועל בתחום 2.4GHz, OFDM, 54MB/s, תואם לאחור לתקן b
802.11e תקן זה משפר את איכות השרות.
802.11h תקן זה מבוסס על גרסה a עבור אירופה. בתקן ספקטרום תדרים אירופאי, טיפול בצריכת הספק, בקרת הספק שידור.
802.11i הבטחה משופרת,מכיל תקן הצפנה AES, אינו בעל תמיכה לאחור.
802.11k נמצא בפיתוח, המטרה טיפול טוב יותר במקורות הרדיו.
802.11n תקן זה צפוי שיפתח את תחום ה- 5GHz, 100Mb/s, שיפור בטיפול במולטימדיה.
802.11p פועל בתחום 5.9MHz, מיועד לארה"ב, ציועד לתנועה מהירה של כלי רכב.
802.11r תקן זה ישפר את המעברים בין תחנות בסיס ונקודות גישה (access point)
802.11s נמצא בפיתוח, מיועד לרשתות מאוד מורכבות.

28. Bluetooth
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access and IEEE )
טכנולוגית MAN (Metropolitan Area Network)
טווח 50 ק"מ, מהירות 70MB/s.
התקן המקורי פועל בתחום GHz, כאשר קיים קו ראיה משדר/מקלט.
התקן החדש a פול בתדרים 2-11 GHz ואינו דורש קו ראיה בין המשדר למקלט.
באירופה הוקצה תחום התדרים GHz בלבד.
תומך בתנועת כלי רכב עד למעלה מ- 100 קמ"ש.

29. Bluetooth WiBro (Wireless Broadband)
תקן צפון קוריאני, תומך בקשר אינטרנטי אלחוטי ממכשיר נייח או נייד.
ספקטרום GHz, OFDM, רוחב פס 10MHz.
מהירות תנועת הרכב עד 60 קמ"ש.
מהירות העברת הנתונים למשתמש Dl/Ul=3/1 Kb/s או Dl/Ul=512/128 Kb/s
צפוי להכרזה 2006?

30. Bluetooth Radio Frequency Identification (RFID)
קיימים למעלה מ- 140 סטנדרטים שונים עבור יישומים שונים.
קיימות מערכות פסיביות (ללא מקור מתח) ואקטיביות (כוללות מקור מתח)
תדרי פעולה יכולים להיות בתחום תדר נמוך (פחות מ- 100 מה"ץ), תדר גבוה (למעלה מ- 100 מה"ץ) ובתחום ה- UHF ( MHz)

31. Bluetooth תקן 802.20 תקן אלחוטי רחב פס, מיועד לניידים.
מהירות העברת נתונים צפויה 1 Mb/s.
פועל בתחום הדורש רישוי 3.5GHz.
תומך בתנועת כלי רכב עד למהירות 250 קמ"ש.

32. Bluetooth ZigBee (IEEE 802.15.4)
9 חברות תומכות בתקן זה, כמו: Philips, Honeywell, Mitsubishi, Motorola, Samsung ועוד.
GHz או MHz או MHz
טווח מטר
מיועד לתקשורת אלחוטית ביישומים תעשייתיים.
מיועד ליישומי בקרה תעשייתיים שאינם דורשים מהירויות גבוהות אבל זולים מאוד, בעלי הספק נמוך ופשוטים לשימוש.
התקן הוכרז רשמית בסוף 2004.

33. Basic data rate bits/sec
Bluetooth
השוואה בין הטכנולוגיות השונות
IrDA
DECT
Bluetooth
802.11b
802.11a
Home RF
Feature
Optical
Radio
Technology
850nm
1.9GHz
2.4GHz
5GHz
Frequency
115K/4M
552K 1M
11M
54M
0.8/1.6M
Basic data rate bits/sec 3
300 10 30
150 50
Range, meters 12 8
128
128+
Max terminals

34. סוף