2.2. Cụng nghệ Bluetooth
2.2.4. Cỏc khỏi niệm
2.2.4.1 Master Unit
Là thiết bị duy nhất trong 1 Piconet, Master thiết lập đồng hồ đếm xung và kiểu bước nhảy (hopping) để đồng bộ tất cả cỏc thiết bị trong cựng piconet mà nú đang quản lý, thường là thiết bị đầu tiờn chuyển đổi dữ liệu. Master cũng quyết định số kờnh truyền thụng. Mỗi Piconet cú một kiểu hopping duy nhất.
2.2.4.2 Slaver Unit
Là tất cả cỏc thiết bị cũn lại trong piconet, một thiết bị khụng là Master thỡ phải là Slave. Tối đa 7 Slave dạng Active và 255 Slave dạng Parked (Inactive) trong 1 Piconet.
Cú 3 dạng Slave trong một Piconet:
• Active:
Slave hoạt động, cú khả năng trao đổi thụng tin với Master và cỏc Slave Active khỏc trong Piconet. Cỏc thiết bị ở trạng thỏi này được phõn biệt thụng qua 1 địa chỉ MAC (Media Access Control) hay AMA (Active Member Address ) - đú là con số gồm 3 bit. Nờn trong 1 Piconet cú tối đa 8 thiết bị ở trang thỏi này (1 cho Master và 7 cho Slave).
• Standby:
Standby là một dạng inactive, thiết bị trong trạng thỏi này khụng trao đổi dữ liệu, súng radio khụng cú tỏc động lờn, cụng suất giảm đến tối thiểu để tiết kiệm năng lượng, thiết bị khụng cú khả năng dũ được bất cứ mó truy cập nào. Cú thể coi là những thiết bị trong nằm ngoài vựng kiểm soỏt của Master.
• Parked:
Là một dạng inactive, chỉ 1 thiết bị trong 1 Piconet thường xuyờn được đồng bộ với Piconet, nhưng khụng cú 1 địa chỉ MAC. Chỳng như ở trạng thỏi "ngủ" và sẽ
Nguyễn Quang Huy 25
được Master gọi dậy bằng tớn hiệu "beacon" (tớn hiệu bỏo hiệu). Cỏc thiết bị ở trạng
thỏi Packed được đỏnh địa chỉ thụng qua địa chỉ PMA (Packed Member Address). Đõy là con số 8 bits để phõn biệt cỏc packed Slave với nhau và cú tối đa
255 thiết bị ở trạng thỏi này trong 1 Piconet.
2.2.4.3 Piconet
Picotnet là tập hợp cỏc thiết bị được kết nối thụng qua kỹ thuật
Bluetooth theo mụ hỡnh Ad-Hoc (đõy là kiểu mạng được thiết lập cho nhu cầu truyền
dữ liệu hiện hành và tức thời, tốc độ nhanh và kết nối sẽ tự động huỷ sau khi truyền xong). Trong 1 Piconet thỡ chỉ cú 1 thiết bị là Master. Đõy thường là thiết bị đầu tiờn tạo kết nối, nú cú vai trũ quyết định số kờnh truyền thụng và thực hiện đồng bộ giữa cỏc
thành phần trong Piconet, cỏc thiết bị cũn lại là Slave. Đú là cỏc thiết bị gửi yờu cầu đến Master.
Lưu ý rằng, 2 Slave muốn thực hiện liờn lạc phải thụng qua Master bởi chỳng khụng bao giờ kết nối trực tiếp được với nhau, Master sẽ đồng bộ cỏc Slave về thời gian và tần số. Trong 1 Piconet cú tối đa 7 Slave đang hoạtđộng tại 1 thời điểm.
Minh hoạ một Piconet:
Hỡnh 4: Một Piconet trong thực tế.
Cỏc mụ hỡnh Piconet:
Nguyễn Quang Huy 26
• Piconet cú nhiều Slaver
Cỏch hỡnh thành một Piconet:
Một piconet bắt đầu với 2 thiết bị kết nối với nhau, như laptop PC với 1
Mobilephone. Giới hạn 8 thiết bị trong 1 Piconet (3 bit MAC cho mỗi thiết bị). Tất cả cỏc thiết bị Bluetooth đều ngang hàng và mang chức năng xỏc định. Tuy nhiờn khi thành lập 1 Piconet, 1 thiết bị sẽ đúng vai Master để đồng bộ về tần số và thời gian truyền phỏt, và cỏc thiết bị khỏc làm Slave.
2.2.4.4 Scatternet
Là 2 hay nhiều Piconet độc lập và khụng đồng bộ, cỏc Piconet này kết hợp lại truyền thụng với nhau.
Chỳ ý:
• Một thiết bị cú thể vừa là Master của Piconet này, vừa là Slave của Piconet
khỏc.
• Vai trũ của 1 thiết bị trong Piconet là khụng cố định, cú nghĩa là nú cú thể thay đổi từ Master thành Slave và ngược lại, từ Slave thành Master. Vớ dụ nếu Master khụng đủ khả năng cung cấp tài nguyờn phục vụ cho Piconet của mỡnh thỡ nú sẽ chuyển quyềncho 1 Slave khỏc giàu tài nguyờn hơn, mạnh hơn, bởi vỡ trong 1piconet thỡ Clock và kiểu Hopping đó được đồng bộ nhau sẵn.
Nguyễn Quang Huy 27
Hỡnh 5: Một Scatternet bao gồm 2 Piconet
Cú hai cỏch hỡnh thành một Scatternet: Cỏch 1:
Piconet này cử ra 1 Slave làm Slave của Piconet kia (cỏc Piconet làđộc lập với
nhau và khụng đồng bộ). Slave này sẽ phõn chia cỏc time slots (TS), một vài TS ở
Piconet này, vài TS ở Piconet kia.
Hỡnh 6: Sự hỡnh thành một Scatternet theo cỏch 1
Cỏch 2:
Một Slave trong Piconet này trở thành 1 Master trong 1 Piconet khỏc. Cũng bằng cỏch chia cỏc TS như trờn cỏch 1. Cỏch này cho phộp 2 Piconet đồng bộ nhau về clock (xung nhịp) và kiểu hopping (kiểu nhảy tần số). Vỡ 1 Slave đúng vai trũ Master
Nguyễn Quang Huy 28
trong 1 Piconet mới, sẽ mang theo clock và hopping của Piconet cũ, đồng bộ cho cỏc Slave trong Piconet mới mà nú làm Master.
Hỡnh 7: Sự hỡnh thành một Scatternet theo cỏch 2
Khi cú nhiều Piconet độc lập, cú thể bị nhiễu trờn một số kờnh, những packet đú sẽ bị mất và được truyền lại. Nếu tớn hiệu là tiếng núi (tớn hiệu thoại ), chỳng sẽ bị bỏ qua.
2.2.4.5 Kết nối theo kiểu Adhoc
Khụng cú sự phõn biệt giữa cỏc radio units; nghĩa là khụng cú sự phõn biệtdựa vào vị trớ hay khoảng cỏch. Kết nối ad hoc dựa vào sự liờn lạcgiữa cỏc điểm, khụng cần
thiết bị hỗ trợ kết nối giữa cỏc thiết bị di động, khụng cần mạch điều khiển trung tõm cho cỏc unit dựa vào để thiết lập kết nối. Trong Bluetooth, nú giống như một số
lượng lớn cỏc kết nối ad hoc cựng tồn tại trong một vựng mà khụng cần bất kỳ một sự
sắp xếp nào, cỏc network độc lập cựng tồn tại chồng chộo lờn nhau.
2.2.4.6 Định nghĩa cỏc liờn kết vật lý trong Bluetooth
Asynchronous connectionless (ACL): được thiết lập cho việc truyền dữ liệu, những gúi dữ liệu cơ bản (primarily packet data). Là một kết nối point-to- multipoint giữa Master và tất cả cỏc Slave tham gia trong piconet. Chỉ tồn tại duy nhất một kết nối ACL. Chỳng hỗ trợ những kết nối chuyển mạch gúi (packet-switched connection) đối xứng và khụng đối xứng. Những gúi tin đa khe dựng ACL link và cú thể đạt tới khả năng truyền tối đa 723 kbps ở một hướng và 57.6 kbps ở hướng khỏc. Master điều khiển độ rộng băng tầng của ACL link và sẽ quyết định xem trong một piconet một slave cú thể dựng băng tầng rộng bao nhiờu. Những gúi tin broadcast truyền bằng ACL link, từ master đến tất cả cỏc slave. Hầu hết cỏc gúi tin ACL đều cú thể truyền lại.
Nguyễn Quang Huy 29
Synchronous connection-oriented (SCO): Hỗ trợ kết nối đối xứng, chuyển
mạch mạch (circuit-switched), point-to-point giữa một Master và một Slave trong 1 piconet. Kết nối SCO chủ yếu dựng để truyền dữ liệu tiếng núi. Hai khe thời gian liờn tiếp đó được chỉ định trước sẽ được dành riờng cho SCO link. Dữ liệu truyền theo SCO link cú tốc độ 64kbps. Master cú thể hỗ trợ tối đa 3 kết nối SCO đồng thời. SCO packet khụng chứa CRC (Cyclic Redundancy Check) và khụng bao giờ truyền lại. Liờn kết SCO được thiết lập chỉ sau khi 1 liờn kết ACL đầu tiờn được thiết lập.
2.2.4.7 Trạng thỏi của thiết bị Bluetooth
Cú 4 trạng thỏi chớnh của 1 thiết bị Bluetooth trong 1 piconet:
• Inquiring device (inquiry mode): thiết bị đang phỏt tớn hiệu tỡm thiết bị
Bluetooth khỏc.
• Inquiry scanning device (inquiry scan mode): thiết bị nhận tớn hiệu inquiry
của thiết bị đang thực hiện inquiring và trả lời.
• Paging device (page mode): thiết bị phỏt tớn hiệu yờu cầu kết nối với thiết bị
đó inquiry từ trước.
• Page scanning device (page scan mode): thiết bị nhận yờu cầu kết nối từ
paging device và trả lời.
2.2.4.8 Cỏc chế độ kết nối
Active mode: trong chế độ này, thiết bị Bluetooth tham gia vào hoạt động của
mạng. Thiết bị master sẽ điều phối lưu lượng và đồng bộ húa cho cỏc thiết bị slave.
Sniff mode: là 1 chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị đang ở trạng thỏi active.
Ở Sniff mode, thiết bị slave lắng nghe tớn hiệu từ mạng với tần sốgiảm hay núi cỏch khỏc là giảm cụng suất. Tần số này phụ thuộc vào thamsố của ứng dụng. Đõy là chế độ ớt tiết kiệm năng lượng nhất trong 3 chế độ tiết kiệm năng lượng.
Hold mode: là 1 chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị đang ở trạng thỏi active.
Master cú thể đặt chế độ Hold mode cho slave của mỡnh. Cỏc thiết bị cú thể trao đổi dữ liệu ngay lập tức ngay khi thoỏt khỏi chế độ Hold mode. Đõy là chế độ tiết kiệm năng lượng trung bỡnh trong 3 chế độ tiết kiệm năng lượng.
Park mode: là chế độ tiết kiệm năng lượng của thiết bị vẫn cũn trong mạngnhưng
khụng tham gia vào quỏ trỡnh trao đổi dữ liệu (inactive). Thiết bị ở chế độ Park mode bỏ địa chỉ MAC, chỉ lắng nghe tớn hiệu đồng bộ húa và thụng điệp broadcast của Master. Đõy là chế độ tiết kiệm năng lượng nhất trong 3 chế độ tiết kiệm năng lượng.