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  • Bluetooth

    Den Namen Bluetooth ('Blauzahn') wählte die schwedische Firma Ericssonals Initiator dieser Technologie in Erinnerung an den vor rund 1000 Jahren in Dänemark herrschenden König Harald II, der diesen Beinamen trug. Wegen des durch ihn eingeleiteten, erfolgreichen Zusammenschlusses einzelner Gebietsteile zu einem einheitlichen Königreich genießt der Name dieses Herrschers auch heute noch einen guten Ruf und steht als Synonym für fortschrittliches Denken auf Basis eines großen Grundgedankens - ähnlich ist es bei der danach benannten Funk-Netzwerktechnologie 'Bluetooth'.

    Grundgedanke:

    Der Grundgedanke war und ist es, eine preiswerte und energiesparende Funkverbindung zu schaffen, die Kabelverbindungen auf kurze Distanz (- 10m) vollständig ersetzt. Es ist kein Sichtkontakt wie bei Infrarot-Übertragungstechniken (z.B. IrDA) nötig. Bluetooth ist  vom technischen Ansatz her praktisch in allen elektronischen Geräten, die eine Datenkommunikation in irgendeiner Weise betreiben, integrierbar.

    Begründung des Standards:

    Bluetooth wurde der Öffentlichkeit als lizenzfreie Spezifikation im Mai 1998 von der Bluetooth SIG (Special Interest Group) vorgestellt. Die Entwicklung des Standards der Version 1.0 wurde im Juli 1999 abgeschlossen.
    Hinweis:

    Um die Funktionsfähigkeit der Bluetooth Produkte zu gewährleisten behält sich die SIG im Rahmen des "Qualification Program" eine Art "Zertifizierung" mit Test der Produkte vor. Die SIG wurde auf Initiative von Ericsson gegründet. Gründungsmitglieder der SIG waren Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba.


    Chipsatz Grundkomponenten (Funktionseinheiten):

    HF-Teil (Bipolar Technik)
    Der HF-Teil enthält außerdem integriert den Sende/Empfangsumschalter, sowie die Antenne in Form einer kurzen Streifenleitung. Die Sendeleistung des HF-Teils beträgt in der jetzigen Spezifikation 1 mW, zukünftig ist eine Sendeleistung von bis zu 100 mW geplant.

    Basisband-Controller (MOS Technik)
    Der Basisband-Controller stellt das Interface zum Host-System dar (z.B. PC, Handy, Drucker, Laptop).

    Arbeitsbereich (Technische Basis):

    2,402 GHz - 2,480 GHz (lizenzfreies ISM-Band) Industrial, Scientific, Medical

    Hinweis:
    Je nach globalem Standort kann die Anzahl der Kanäle auch eingeschränkt sein. So sind in Frankreich, Spanien und Japan wegen anderer Nutzung des ISM-Bands weniger Kanäle verfügbar.

    Übertragungsmethode:

    Frequency Hopping ("Frequenz Sprungverfahren")
    Die Frequenz des Trägersignal ist nicht konstant, sondern springt in 79 Schritten in 1 MHz Abständen im ISM-Band. Die Frequenzwechsel erfolgen bei 1600 Hz. Das Frequeny Hopping dient der Verschlüsselung, der Abhörsicherheit (Lauscher bzw. Eindringlinge ins Netz) und um HF-Störungen durch Strahler (Sender, z.B. Funkdienste) auszuweichen

    Steuerung (Koordination):

    Der Basisband-Controller steuert die gesamte Kommunikation, die im üblichen aus einer Kombination von Circut- und Packet-Switching-Techniken besteht, also mit verschiedenen in "Zeit-Slot´s"(Zeit Fenstern) untergebrachten Datenpaketen arbeitet.

    Datenübertragung:

    Prinzipiell unterstützt das Bluetooth-Protokoll einen synchronen Datenkanal, sowie bis zu drei synchrone Sprachkanäle oder einen Kanal, der gleichzeitig asynchrone Daten und synchrone Sprachübertragung zulässt. Insgesamt ergibt sich eine Bruttodatenrate von 1 Mbit/s (geplant 2 Mbit/s in nächster Bluetooth Generation).

    Bluetooth-Pakete können bis zu 2745 Bytes an Nutzlast transportieren, aber auch "Leerfahrten" ohne Nutzlast sind möglich.

    Kommunikation zwischen Bluetoothgeräten:

    Bevor sie eine Verbindung im Netz aufbauen, befinden sich Bluetooth-Geräte im Standby-Modus. Dabei suchen nicht verbundene Geräte alle 1,28 Sekunden nach eventuellen Netznachrichten. Jedes Gerät kontrolliert hierbei 32 Kanäle (Ländereinschränkungen möglich). Prinzipiell kann jedes Gerät in einem Pico-Netz dieses initialisieren. Dieses Gerät ist dann automatisch auch der Master, der die Slaves kontrolliert. Der eigentliche Verbindungsaufbau erfolgt, wenn die Bluetooth-Adresse des Slaves bereits bekannt ist, durch eine Page-Nachricht. Ansonsten sendet der Master eine Inquiry-Nachricht (Rundruf), gefolgt von einer Page-Anforderung bei unbekannter Adresse der Slaves.

    Stromsparfunktionen:

    Neben dem Standby-Modus ohne Netzverbindung sind noch eine Reihe weiterer Stromsparfunktionen möglich.

    Hold:

    Im Hold-Modus bleibt das Gerät in das Pico-Netz integriert, es werden aber keine Daten übertragen. Bei Bedarf startet die Datenübertragung verzögerungsfrei. Der Hold-Modus kann vom Master für den Slave angeordnet werden. Anderseits kann der Slave den Master auffordern, ihn in diesen Modus zu schalten.

    Sniff:
     
    Im Sniff-Modus "lauscht" das Gerät in programmierbaren Abständen in das Netz.

    Park:

    Weiterhin lassen sich Geräte im Netz parken. Hierbei verliert das Gerät seine MAC-Adresse (Media Access Control) im Netz, kann den Netzverkehr also nur mehr mitverfolgen und synchronisiert sich in größeren Abständen.

    Netztopologie:

    Bluetooth unterstützt Point-to-Point- und Point-to-Multipoint-Verbindungen. Bluetooth-Devices können durch Zeitmultiplexverfahren Mitglieder in mehreren Pico-Netzen sein, es entsteht dann ein sogenanntes Scatternet. Die einzelnen Pico-Netze lassen sich durch unterschiedliche Hopping-Kanal-Folgen unterscheiden. Außerdem muss sich der Slave in jedem Multiplex-Zeit-Slot neu auf den jeweils aktuellen Master synchronisieren.

    Anwendungen:

    Standardgeräte sollen "bluetooth"-fähig gemacht werden. Die neue Generation von PCs, Handys, Drucker soll nach SIG schon den Chipsatz integriert haben. Um heutige Geräte den Einstieg in die "Bluetooth" Technologie zu ermöglichen, haben die Hersteller Zusatzkomponenten entwickelt.

    Aussichten:

    Die Nächste Generation von "Bluetooth" Chipsätzen wird als Einchiplösung angeboten, d. h. HF- und Basisbandkontroller sind auf einem Chip integriert. Dies ermöglicht die neue LTCC-Technologie (Low Temperature Cofire Ceramic).



    Ideen und zukünftige Einsatzmöglichkeiten:

    Diebstahl Schutz bei PKW mit Handy (PKW meldet Alarm an Handy, Handy leitet den Alarm weiter). "Intelligenter" Einkaufsladen, Geschäft informiert den Einkäufer per Handy über Sonderangebote oder Abfrage der Angebote in den einzelnen Räumen. "Bluetooth" fähiger Fahrkartenautomat, Haushaltsgeräte steuern per Handy (z.B. Heizung, Rollläden, TV).

    Marktprognosen:

    Der mit "Bluetooth" ausgestatteten Geräte bis Ende 2001 (laut SIG), über 100 Millionen Handys, mehrere Millionen PCs, Notebooks...etc. Ab dem Jahr 2005 rechnet man mit bis 670 Millionen "Bluetooth" Geräten.





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