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Introduction au Bluetooth. Positionnement et usage. Principe de communication. Architecture . Établissement d’une connexion. Les profils. PLAN
Introduction
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
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
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
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
Positionnement et Usage
Positionnement :
Positionnement  :
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 :
10  Principe de Communication
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
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
Architecture
Architecture
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
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
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
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
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
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
Établissement D’une Connexion
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
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
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
Profils
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 :
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 :
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Introduction au Bluetouth

  • 1.  
  • 2. Introduction au Bluetooth. Positionnement et usage. Principe de communication. Architecture . Établissement d’une connexion. Les profils. PLAN
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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
  • 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