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Introduction au Bluetouth

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  • 1.  
  • 2.
      • Introduction au Bluetooth.
      • Positionnement et usage.
      • Principe de communication.
      • Architecture .
      • Établissement d’une connexion.
      • Les profils.
      • PLAN
  • 3. Introduction
  • 4.
    • 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 : Histoire
  • 5.
    • 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.
    Introduction : Spécifications
  • 6. 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).
    Introduction : Spécifications
  • 7.
    • 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 .
    Introduction : Spécifications
  • 8. Positionnement et Usage
  • 9. Positionnement :
  • 10. Positionnement :
  • 11.
    • 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 :
  • 12. 10 Principe de Communication
  • 13.
    • 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
  • 14.
    • 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
  • 15. Architecture
  • 16. Architecture
  • 17.
    • 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
  • 18.
    • 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
  • 19.
    • 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
  • 20.
    • 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
  • 21.
    • 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
  • 22.
    • 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
  • 23. Établissement D’une Connexion
  • 24.
    • 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
  • 25.
    • 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) .
    Etablissement d’une connexion
  • 26.
    • 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.
    Etablissement d’une connexion
  • 27. Profils
  • 28.
    • Le standard Bluetooth définit un certain nombre de profils d'application ,permettant de définir le type de services offerts par un périphérique Bluetooth.
      • Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) : distribution audio avancée .
      • Audio Video Remote Control Profile (AVRCP) : télécommande multimédia.
      • Basic Imaging Profile (BIP) : profil d'infographie basique .
      • Basic Printing Profile (BPP) : profil d'impression basique .
      • Cordless Telephony Profile (CTP) : profil de téléphonie sans fil.
      • Dial-up Networking Profile (DUNP) : profil d'accès réseau à distance.
      • Fax Profile (FAX) : profil de télécopieur.
      • F ile Transfer Profile (FTP) : profil de transfert de fichiers.
      • Generic Access Profile (GAP) : profil d'acces générique .
      • Generic Object Exchange Profile (GOEP) : profil d'échange d'objets.
    Profils du Bluetooth :
  • 29.
      • Hardcopy Cable Replacement Profile (HCRP) : de remplacement de copie lourde .
      • Hands-Free Profile (HFP) : profil mains libres .
      • Human Interface Device Profile (HID) : d'interface homme-machine.
      • Headset Profile (HSP) : profil d'oreillette .
      • Intercom Profile (IP) : profil d'intercom (talkie-walkie).
      • LAN Access Profile (LAP) : profil d'accès au réseau.
      • Object Push Profile (OPP) : profil d'envoi de fichiers .
      • Personal Area Networking Profile (PAN) : profil de réseau personnel.
      • SIM Access Profile (SAP) : profil d'accès à un carte SIM .
      • Service Discovery Application Profile ( SDAP) : de découverte d'applications .
      • Synchronization Profile (SP) : profil de synchronisation avec un gestionnaire. d'informations personnelles (appelé PIM pour Personal Information Manager).
      • Serial Port Profile (SPP) : profil de port série.
    Profils du Bluetooth :
  • 30. Merci

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