24_7 6. Virkemåte

Virkemåte

Frekvenshopping og Sprektrumspredning
Bluetooth bruker Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS) for å minimere interferens og datafeil. I en FHSS-kommunikasjonsprosess vil senderen og mottakeren synkronisere seg med hverandre og hoppe mellom de 79 tilgjengelige frekvenskanalene i et forhåndsdefinert mønster. Denne koordinerte hoppingen skjer 1600 ganger i sekundet.

For å overføre data i mellom enheter brukes Frequency-Shift keying. Da det er flere frekvenser innad i de 79 ulike kanalene, varierer senderen frekvensen veldig raskt for å sende binær data, der variansen av de to frekvensene signaliserer 0 og 1.

Det brukes også Phase-Shift keying, der i stedet for å endre på frekvensen som sendes, så tolkes dataen ut i fra variansen i fasen. God forklaring og visualisering av dette på denne lenken:

 Master-Slave Topologi

I en Bluetooth-forbindelse er det én master-enhet og én eller flere slave-enheter. Masteren styrer all kommunikasjonen ved å sende polling-meldinger til slavene for å finne ut om de har data som skal overføres. Dette gir effektiv kanalstyring men kan begrense antallet enheter i et piconettverk.

Piconett og Scatternett

En gruppe Bluetooth-enheter som er koblet sammen på en ad-hoc måtekalles et "piconett". Innenfor et piconett er det en master og opptil syv aktive slave-enheter. Flere piconett kan lenkes sammen i et scatternett, der noen enheter fungerer som broer, men dette kompliserer toppologien og styringen.

Data- og Lydoverføring

Bluetooth kan overføre både data og lyd. Det finnes forskjellige profiler for ulike anvendelser, som for eksempel A2DP for høykvalitets lydoverføring og HID for tastaturer og mus.

Sikkerhet

Bluetooth tilbyr forskjellige sikkerhetsmekanismer, inkludert enhetsparing, hvor en sikkerhetsklyngel dannes ved å utveksle en PIN-kode. Avanserte sikkerhetsegenskaper som Secure Simple Pairing (SSP) og LE Secure Connections i Bluetooth 4.2 og nyere, gir sterkere kryptering og autentisering.

Tekniske Detaljer

• PakkeStruktur: Data organiseres i pakker hvor de første 72 bits er en access code, fulgt av en 54 bits header og en variabel payload.

• Tidssynkronisering: Masterenheten indikerer hvilke kanaler slaven skal benytte, med hopping opp til 1600 ganger per sekund.

• Error-handtering: Dersom en pakke ikke blir mottatt, vil slaveenheten informere masteren, som deretter vil sende informasjonen på nytt.

• Interferens fra andre kilder: Eksempelvis kan mikrobølgeovner som opererer på 2.45 GHz forstyrre Bluetooth-signalene.

• Modulasjonsteknikker: Bluetooth bruker Frequency-Shift Keying og Phase-Shift Keying (Pi/4-DQPSK) for dataoverføring.

Dette gir oss en omfattende forståelse av hvordan Bluetooth er bygget opp og hva det er kapabelt til, spesielt i en industriell kontekst.