Introduction au Bluetouth

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Introduction au Bluetouth

  1. 2. <ul><ul><li>Introduction au Bluetooth. </li></ul></ul><ul><ul><li>Positionnement et usage. </li></ul></ul><ul><ul><li>Principe de communication. </li></ul></ul><ul><ul><li>Architecture . </li></ul></ul><ul><ul><li>Établissement d’une connexion. </li></ul></ul><ul><ul><li>Les profils. </li></ul></ul><ul><ul><li>PLAN </li></ul></ul>
  2. 3. Introduction
  3. 4. <ul><li>Introduit par Ericsson en 1994 </li></ul><ul><li>Harald Blaatand « Bluetooth » II, roi du Danemark de 940 à 981. </li></ul><ul><li>Special Interest Group (SIG) : adopté par 3000 entreprises (Ericsson, IBM, Intel, Nokia, et Toshiba…..), </li></ul><ul><li>Motivations : remplacement de toute la connectique nécessaire à l’interconnexion de matériels électroniques fixes ou portables </li></ul><ul><li>Possibilité d’accéder à des réseaux locaux (LANs) ou de réaliser des picoréseaux (piconets) </li></ul>Introduction : Histoire
  4. 5. <ul><li>Le standard Bluetooth se décompose en différentes normes : </li></ul><ul><ul><li>IEEE 802.15.1 définit le standard Bluetooth 1.x permettant d'obtenir un débit de 1 Mbit/sec ; </li></ul></ul><ul><ul><li>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 ; </li></ul></ul><ul><ul><li>IEEE 802.15.3 est un standard en cours de développement visant à proposer du haut débit (20 Mbit/s) avec la technologie Bluetooth ; </li></ul></ul><ul><ul><li>IEEE 802.15.4 est un standard en cours de développement pour des applications Bluetooth à bas débit. </li></ul></ul>Introduction : Spécifications
  5. 6. 802.15 définit les WPAN Wireless Personal Area Networks <ul><li>Faible portée. </li></ul><ul><li>Faible consommation . </li></ul><ul><li>Faible coût . </li></ul><ul><li>Réseaux réduits. </li></ul><ul><li>Communication de périphériques dans un espace d’opération personnel (Personal Operating Space). </li></ul>Introduction : Spécifications
  6. 7. <ul><li>Opère dans la bande 2.4 GHz à un débit de données maximal de 1 Mb/s . </li></ul><ul><li>Étalement de spectre par saut de fréquence ( Frequency Hopping Spread Spectrum ) : divise la bande en n canaux (2.402 - 2.480 GHz = 79 canaux). </li></ul><ul><li>Changement de canal de façon pseudo-aléatoire, déterminée par le maître . </li></ul><ul><li>8 périphériques par piconet (1 maître et 7 esclaves). </li></ul><ul><li>Piconets combinés en scatternets . </li></ul>Introduction : Spécifications
  7. 8. Positionnement et Usage
  8. 9. Positionnement :
  9. 10. Positionnement :
  10. 11. <ul><li>Casques sans fils : Accès à des périphériques multiples Téléphones sans fils (mains libres). </li></ul><ul><li>Synchronisation : synchronisation des données </li></ul><ul><li>Points d’accès données : Partage de connexion, Accès Internet aisé. </li></ul>Usage du Bluetooth :
  11. 12. 10 Principe de Communication
  12. 13. <ul><li>Ensemble de périphériques connectés de manière ad-hoc . </li></ul><ul><li>Une unité se comporte en maître, les autres en esclaves, pour la durée de la connexion piconet . </li></ul><ul><li>Le maître définit l’horloge et le saut de fréquence </li></ul><ul><li>Chaque piconet a un unique motif/ID de saut </li></ul><ul><li>Chaque maître connecter jusqu’à 7 esclave simultanément ou 200+ esclaves inactifs (parqués) </li></ul>Principe de Communication : Piconet
  13. 14. <ul><li>Liaison de piconets co-localisés </li></ul><ul><li>Partageant des périphériques maîtres ou esclaves </li></ul><ul><li>Un périphérique peut être à la fois maître et esclave </li></ul><ul><li>Système haute capacité : chaque piconet a une capacité maximale (720 Kbps) </li></ul>Principe de Communication : Scatternet
  14. 15. Architecture
  15. 16. Architecture
  16. 17. <ul><li>Opère dans la bande 2,4 GHz </li></ul><ul><li>Communication en étalement de spectre : FHSS </li></ul><ul><li>Mode voix en CVSD : supporte des taux d’erreur élevé </li></ul><ul><li>En-têtes des paquets protégés : correction d’erreur </li></ul><ul><li>Modulation BFSK pré-filtrée </li></ul><ul><li>Puissance d’émission. </li></ul>Architecture : couche radio
  17. 18. <ul><li>Contrôle la couche radio. </li></ul><ul><li>Fournit les séquences de sauts de fréquence . </li></ul><ul><li>Gère le cryptage bas niveau . </li></ul><ul><li>Deux type de liaisons : </li></ul><ul><ul><li>SCO ( Synchronous Connection Oriented) : synchrone orienté connexion, typiquement pour la voix </li></ul></ul><ul><ul><li>ACL ( Asynchronous Connection less ): asynchrone sans connexion, pour les applications de transfert de données ne nécessitant pas de liaison synchrone . </li></ul></ul><ul><ul><li>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 . </li></ul></ul>Architecture : Bande de base
  18. 19. <ul><li>Link Manager Protocol </li></ul><ul><li>Protocole de gestion de liaison </li></ul><ul><ul><li>Définition des paramètres de liaison Qualité de service (QoS : Quality of Service ). </li></ul></ul><ul><ul><li>Contrôle de la consommation. </li></ul></ul><ul><ul><li>Authentification des périphériques. </li></ul></ul><ul><ul><li>Fournit les fonctionnalités : </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>d’attachement/détachement d’esclaves. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>de basculement de rôle maître/esclave. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>d’établissement des liaisons ACL/SCO . </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>de gestion des modes low-power : hold, sniff et park. </li></ul></ul></ul>Architecture : couche LMP
  19. 20. <ul><li>Logical Link Control and Adaptation Protocol : </li></ul><ul><li>Protocole de contrôle du lien logique et de l’adaptation. </li></ul><ul><li>Fonctions de base : </li></ul><ul><ul><li>Multiplexage : plusieurs applications peuvent utiliser un même lien entre deux périphériques simultanément . </li></ul></ul><ul><ul><li>Segmentation et ré-assemblage : réduction de la taille des paquets fournis par l’application à la taille acceptée par la bande de base. </li></ul></ul><ul><ul><li>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 . </li></ul></ul>Architecture : couche L2CAP
  20. 21. <ul><li>Module Bluetooth = carte séparée (PCI, USB) </li></ul><ul><li>Intègre les couches basses : radio, bde base, LMP </li></ul><ul><li>Les données doivent traverser un bus physique : nécessité d’introduire deux couches supp : </li></ul><ul><ul><li>Driver HCI : driver pour le HCI, réside dans l’hôte (logiciel), formate les données . </li></ul></ul><ul><ul><li>Host Controller Interface : réside dans le matériel Bluetooth, accepte les communications sur le bus physique . </li></ul></ul>Architecture : couche HCI
  21. 22. <ul><li>Les applications accèdent à la couche L2CAP directement ou à travers un protocole tel RFCOMM et SDP. </li></ul><ul><li>Modèles d’utilisation : </li></ul><ul><ul><li>L’attaché-case : liaison portable / téléphone . </li></ul></ul><ul><ul><li>Synchronisation automatique . </li></ul></ul><ul><ul><li>Casques sans-fils . </li></ul></ul><ul><ul><li>Kits mains libre pour véhicule . </li></ul></ul><ul><ul><li>Partage de données lors de réunions, alarmes, systèmes de sécurité, accès réseau en zones publiques . </li></ul></ul>Architecture : couche application
  22. 23. Établissement D’une Connexion
  23. 24. <ul><li>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 : </li></ul><ul><ul><li>Mode passif . </li></ul></ul><ul><ul><li>Phase d'inquisition : découverte des points d’accès. </li></ul></ul><ul><ul><li>Synchronisation avec le point d’accès (paging). </li></ul></ul><ul><ul><li>Découverte des services du point d’accès (L2CAP). </li></ul></ul><ul><ul><li>Création d’un canal avec le point d’accès . </li></ul></ul><ul><ul><li>Pairage à l’aide d’un code PIN (sécurité) . </li></ul></ul><ul><ul><li>Utilisation du réseau . </li></ul></ul>Etablissement d’une connexion
  24. 25. <ul><li>Mode passif : Mode normal, l e dispositif est à l'écoute du réseau. </li></ul><ul><li>Inquisition (Inquiry) : Le dispositif qui atteint un nouvel environnement initie une inquisition afin de trouver les points d’accès accessibles : </li></ul><ul><ul><li>Tous les points d’accès présents répondent par leur adresse. </li></ul></ul><ul><ul><li>Le dispositif choisit l’un des points d’accès qui répondent . </li></ul></ul><ul><li>Paging : </li></ul><ul><ul><li>Procédure en bande de base. </li></ul></ul><ul><ul><li>Synchronisation de l’horloge et sa fréquence avec le point d'accès. </li></ul></ul><ul><li>Établissement de la liaison : </li></ul><ul><ul><li>LMP, Liaison synchrone (SCO) ou asynchrone (ACL) . </li></ul></ul>Etablissement d’une connexion
  25. 26. <ul><li>Découverte de services : </li></ul><ul><ul><li>Le LMP utilise le SDP (Service Discovery Protocol) afin de découvrir les services disponibles sur ce point d’accès . </li></ul></ul><ul><li>Canal L2CAP : </li></ul><ul><ul><li>À partir des information du SDP, un canal L2CAP est créé vers le point d’accès . </li></ul></ul><ul><ul><li>Directement utilisé par l’application ou via un autre protocole (ex: RFCOMM) . </li></ul></ul><ul><ul><li>Canal RFCOMM (supplémentaire): </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>permet l’émulation d’un port série au- dessus de L2CAP </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Sécurité : appairage ( pairing ) à l’aide d’un code PIN : génération d’une clef à partir du code PIN, et cryptage si nécessaire . </li></ul></ul><ul><ul><li>Lorsque le pairage est effectif, le réseau devient utilisé. </li></ul></ul>Etablissement d’une connexion
  26. 27. Profils
  27. 28. <ul><li>Le standard Bluetooth définit un certain nombre de profils d'application ,permettant de définir le type de services offerts par un périphérique Bluetooth. </li></ul><ul><ul><li>Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) : distribution audio avancée . </li></ul></ul><ul><ul><li>Audio Video Remote Control Profile (AVRCP) : télécommande multimédia. </li></ul></ul><ul><ul><li>Basic Imaging Profile (BIP) : profil d'infographie basique . </li></ul></ul><ul><ul><li>Basic Printing Profile (BPP) : profil d'impression basique . </li></ul></ul><ul><ul><li>Cordless Telephony Profile (CTP) : profil de téléphonie sans fil. </li></ul></ul><ul><ul><li>Dial-up Networking Profile (DUNP) : profil d'accès réseau à distance. </li></ul></ul><ul><ul><li>Fax Profile (FAX) : profil de télécopieur. </li></ul></ul><ul><ul><li>F ile Transfer Profile (FTP) : profil de transfert de fichiers. </li></ul></ul><ul><ul><li>Generic Access Profile (GAP) : profil d'acces générique . </li></ul></ul><ul><ul><li>Generic Object Exchange Profile (GOEP) : profil d'échange d'objets. </li></ul></ul>Profils du Bluetooth :
  28. 29. <ul><ul><li>Hardcopy Cable Replacement Profile (HCRP) : de remplacement de copie lourde . </li></ul></ul><ul><ul><li>Hands-Free Profile (HFP) : profil mains libres . </li></ul></ul><ul><ul><li>Human Interface Device Profile (HID) : d'interface homme-machine. </li></ul></ul><ul><ul><li>Headset Profile (HSP) : profil d'oreillette . </li></ul></ul><ul><ul><li>Intercom Profile (IP) : profil d'intercom (talkie-walkie). </li></ul></ul><ul><ul><li>LAN Access Profile (LAP) : profil d'accès au réseau. </li></ul></ul><ul><ul><li>Object Push Profile (OPP) : profil d'envoi de fichiers . </li></ul></ul><ul><ul><li>Personal Area Networking Profile (PAN) : profil de réseau personnel. </li></ul></ul><ul><ul><li>SIM Access Profile (SAP) : profil d'accès à un carte SIM . </li></ul></ul><ul><ul><li>Service Discovery Application Profile ( SDAP) : de découverte d'applications . </li></ul></ul><ul><ul><li>Synchronization Profile (SP) : profil de synchronisation avec un gestionnaire. d'informations personnelles (appelé PIM pour Personal Information Manager). </li></ul></ul><ul><ul><li>Serial Port Profile (SPP) : profil de port série. </li></ul></ul>Profils du Bluetooth :
  29. 30. Merci

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