Транспорт сообщений в WPAN технологи Bluetooth – ЧАСТЬ 3

Передача ACL-сообщений осуществляется посредством использования па кетов DHx, DMx (х е {1, 3, 5}) и AUX1, сведения о которых приводились в табл. 4.7, 4.9. Симметричный трафик имеет место при использовании в прямом и

ратном направлениях транспортной связи одноименных пакетов, в то время как асимметричный – при использовании в прямом направлении пакетов DH3 DH5 или DM3, DM5, а в обратном направлении, соответственно, DH1 или DM1. Све­дения о результатах приема переданных пакетов (сигналы АСК, NACK) содер­жатся в заголовках пакетов ответных сообщений (см. далее п. 4.2.2.2).

Рис. 4.9. Обмен сообщениями между ведущим и ведомыми устройствами

(Master—>-Slave, на рисунке М—>S) при SCO трафике с использованием

трех транспортных связей

Для иллюстрации-в табл. 4.11 приведены значения скоростей переда­чи слотов (v5) в прямом и обратном направлениях дуплексной транспортной связи при применении разнотипных пакетов (значения vs взаимосвязаны с полезной нагрузкой пакета и скоростью передачи данных в рассматриваемом направлении). В симметричных каналах v^ одного направления равна поло­вине частоты повторения слотов физического канала пикосети (F = 1600 кГц); в асимметричных каналах сумма значений V прямого и обратного на­правлений равна Ff.

Использование временного ресурса физического канала пикосети при не­симметричном ACL-трафике иллюстрируется рис. 4.10.

Характеристики пакетов сообщений асинхронного (ACL) трафика

 

Полезная нагрузка, байт

Симметричный трафик

Асимметричный

тРафйк "1

Тип пакета

V ,1/с

•t 7

число транспортных связей

прямой канал, V , 1/с

обратный

канал, v., 1/с

число транспорт­ных связей

DM1

18

800

1

 

——- ———-

DM3

123

800

1

1200

400

 

DM5

226

800

1

1333,3…

266,6…

Л

DH1

28

800

1

 

DH3

185

800

1

1200

400

1

DH5

341

800

1

1333,3…

266,6…

1

AUX1

30

800

1

 

 

 

Рис. 4.10. Разновидности типов пакетов прямого (Master- -»Slave, на рисунке M-+S) и обратного (Slave->Master, на рисунке S-+M) направлении транспортной связи при ACL-трафике: а) однослоговые Master~*Slave пакеты, б) 3-е лотовые Master—>Slave пакеты; в) 5-слотовые Master—«-Slave пакеты

Диалог между взаимодействующими устройствами (ведущим и ведомым) обеспечивающий управление транспортными связями, выполняется в рамках уровня менеджера связей (LML), т.е. за пределами BBL-уровня. Далее кратко излагается сущность первой составляющей управления транспортными свя­зями.

Управление транспортными физическими связями включает следующие аспекты:

–                поддержание скорости передачи данных, исходя из критерия требуемого

уровня качества передачи;

–                установление максимальной длительности применяемых пакетов;

–                поддержание приемлемого уровня мощности излучаемых сигналов;

–                контроль длительности использования транспортных связей;

–                обеспечение конфиденциальности связи.

Все перечисленные аспекты, за исключением последнего, связаны с эффек­тивностью использования временного ресурса физического канала пикосети. Контроль длительности использования транспортных связей (Link Supervision) заключается в контроле состава активных устройств пикосети и сводится к ис­ключению из этого состава ведомых устройств, срок пребывания которых в пикосети истек. Срок пребывания и, соответственно, время надзора устанавли­вается посредством диалога ведущего и ведомых устройств при подключении последних к пикосети. Конфиденциальность (Security) транспортных, связей обеспечивается посредством использования согласованных ключей шифрова­ния (Encryption) сообщений.

Скорость передачи данных при транспортной связи с приемлемым уров­нем искажений связана с мощностью передаваемых радиосигналов, длитель­ностью пакетов и скоростью кодирования (табл. 4.7, 4.9). Технология Bluetooth предусматривает возможность контроля уровня искажений передаваемых со­общений и изменения физических свойств транспортной связи, влияющих на скорость передачи данных. Мощность используемых сигналов и максимальная длительность пакетов устанавливаются по запросу одной из поддерживающих связь сторон. В рамках устанавливаемых ограничений возможно динамическое управление скоростью передачи сигналов путем изменения скорости кодирова­ния и/или длительности пакетов в результате диалога между взаимосвязанными устройствами.

В заключение остановимся на специфике частотного ресурса физических каналов в нелицензируемом ISM-диапазоне частот. Она состоит в наличии вну­трисистемных и межсистемных межстанционных помех, что проявляется во взаимном влиянии друг на друга устройств, относящихся к разным пикосетям (внутрисистемные помехи), а также во взаимном влиянии средств WPAN (тех­нологии Bluetooth) и WLAN (технологии стандартов IEEE 802.11).

Как показывают проведенные исследования (например, [22-25]), в типовых условиях совместной работы средств WPAN и WLAN каждый из факторов (вну­трисистемные и межсистемные помехи) может уменьшать скорость передачи данных на 30% [22,23].

4.2.2.2. Логический транспорт и связи. Логические связи (Logical Li V\ в пикосети сводятся к обмену сообщениями между одноименными протоколь ными уровнями взаимодействующих устройств (рис. 4.5). Перечень логических связей включает следующие их разновидности [17]:

–                связь управления транспортом сообщений (Logical Control – LC), кото рая осуществляется между контроллерами базового уровня устройств Bluetooth;

–                связь управления асинхронной передачей (ACL-Control – ACL-C), которая осуществляется между менеджерами связей устройств Bluetooth; средства этой связи используются также для обеспечения логической связи менедже­ров каналов L2CAP уровня;

–                связь асинхронной передачи пользовательских данных (Asynchronous/ Isochronous User-ACL-U);

–                связь синхронной передачи цифрового пользовательского потока (SCO Stream – SCO-S).

Логические связи обеспечиваются пакетной передачей сообщений SCO и ALC трафика, механизмы реализации которых рассматривались в п. 4.2.1.1. При этом связь первой разновидности обеспечивается передачей пакетов обоих ви­дов трафика; связь второй и третьей разновидности – передачей пакетов ACL- трафика; связь четвертой разновидности – передачей пакетов SCO трафика.

Логический транспорт (Logical Transport) сводится к отображению све­дений о принадлежности сообщений к логическим связям различных разно­видностей в передаваемых пакетах. При этом используется два способа ото­бражения:

–                посредством внесения соответствующей информации в служебные поля па­кетов;

–                посредством применения пакетов различного целевого назначения. Стандартом IEEE 802.15.1-2005 [17] в отличие от стандарта IEEE 802.15.1-

2002 (Bluetooth) к категории «логический транспорт» отнесены также разно­видности транспортных связей: SCO и ACL физические транспортные связи именуются SCO и ACL логическим транспортом. Эта терминологическая не­однозначность является следствием неполноты определений используемых по­нятий.

Согласно целевому назначению пакеты сообщений подразделяются на 3 разновидности:

1)            пакеты управления, включая управление процедурами самоорганизации се­тей, управления транспортом и связями; перечень этих пакетов представлен в табл. 4.12;

2)            пакеты SCO-трафика, которыми обеспечивается SCO-S логическая связь, перечень этих пакетов приведен в табл. 4.9, 4.10;

3)            пакеты ACL-трафика, которыми обеспечивается ACL-C и ACL-U логичс ские связи; перечень этих пакетов приведен в табл. 4.9, 4.11. Сведения о логических связях, которые обеспечиваются пакетами управле

ния и SCO-трафика, отображаются в заголовках пакетов (за исключением лаке

та ID). Сведения о связях, обеспечиваемых пакетами ACL-трафика, отражаются в заголовках пакетов и в подзаголовках поля полезной нагрузки (см. рис. 4 И табл. 4.13).                                                                 ‘

Таблица 4.12

Типы пакетов управления передачей сообщений и самоорганизацией

Таблица 4.13

Типы пакетов, применяемых для обеспечения логических связей

различных разновидностей

сетей Bluetooth

Рис. 4.11. Структура заголовка и полезной нагрузки пакетов

SCO- и ACL-трафика

В заголовках пакетов (за исключением пакетов типа ID, которые не имеют заголовка) отображаются сведения, относящиеся к логическим связям управле­ния транспортом сообщений и синхронной передачи цифрового потока (SCO-S). К этим сведениям относятся:

1)           адрес активного устройства Bluetooth пикосети, которому предназнача­ется пакет; в IEEE 802.11.1-2002 используется наименование «адрес ак­тивного устройства» (Active Member Address – AM ADDR), а в стандарте IEEE 802.11.1-2005 – «адрес логического транспорта» (Logical Transport Address – LT ADDR). Размер соответствующего субполя заголовка со­ставляет 3 бита, что обеспечивает присвоение индивидуального адреса каждому из семи активных устройств пикосети. Адрес «000» использует­ся для обозначения широковещательного сообщения. Ведущее устройство не имеет адреса, и предназначенные ему пакеты идентифицируются ис­ходя из установленного порядка передачи сообщений: пакеты, исходящие от ведущего устройства, начинаются и заканчиваются во время четных (even) слотов, а пакеты, исходящие от ведомых устройств, – во время не­четных (odd) слотов;

2)           тип передаваемого пакета, которым определяется его функциональное назначение и свойства: число занимаемых пакетом слотов, разновидность канального кодирования, использование повторной передачи при ошибоч­ном приеме (ARQ). Число битов субполя «PDU Туре» (Тип PDU) равно 4. Этого достаточно для кодового обозначения пакетов всех разновидностей. 14-согласно стандарту IEEE 802.15.1-2002 и 16-согласно стандарту IEEE 802.15.1-2005;

3) сигнальная (двоичная) информация о факторах, существенных для управле­ния транспортом сообщения. Число таких сигналов (Flags, флажков) равно

3, чему соответствует 3-битовое субполе заголовка (рис. 4.11) Перечень сигналов включает:        v

–                сигнал индикации результатов приема ARQN предшествующего пакета ко­торый свидетельствует либо о безошибочном приеме (АСК), либо о наличии неустранимых ошибок (NACK) в передаваемом сообщении, чем определяет­ся необходимость использования повторной передачи пакета;

–                признак повторной передачи пакета (Sequence Number – SEQN), где двоичный символ этого сигнала изменяется всякий раз на противоположный, если пере­дается новый пакет и остается неизменным при повторной передаче пакета;

–                сигнал необходимости приостановки передачи пакетов (Flow) ACL-трафика, где нулевое значение соответствующего сигнального символа свидетельству­ет о необходимости приостановки передачи, единичное – об отсутствии такой необходимости; действие этого сигнала на пакеты управления и SCO-трафика не распространяется.

Содержащаяся в заголовке пакета информация достаточна для выполнения некоторых функций управления транспортом сообщений без использования в пакете поля полезной нагрузки. К числу таких относятся Poll- и Null-пакеты (табл. 4.12). Poll-пакеты используются для запроса ведомых устройств ведущи­ми с целью представления ведомым возможности передачи ответных сообще­ний (напомним, что ведомые устройства могут вести передачу только в ответ на сообщения ведущего). Назначение Null-пакетов рассматривалось выше.

Заголовки полезной нагрузки пакетов (Payload Header) применяются толь­ко в пакетах ACL-трафика, посредством которого обеспечиваются логические связи управления асинхронной передачей (ACL-C) и асинхронной передачи данных (ACL-U) (табл. 4.13). Сами сообщения упомянутых логических связей содержатся в теле ACL-пакетов (рис. 4.11). Полезная нагрузка пакетов SCO- трафика, обеспечивающего логические связи SCO-S, не структурирована (со­держит только передаваемые пользовательские данные – Data body). Сообщения ACL-C связей передаются однослотовыми пакетами типа DM1 (табл. 4.9,4.11) и используются менеджером связей (рис. 4.5). Сообщения ACL-U связей обеспе­чиваются передачей пакетов ACL-трафика всех разновидностей, включая DM1 (табл. 4.11), и направляются к элементам L2CAP уровня.

Индикация принадлежности ACL пакета к логической связи ACL-C или ACL-U разновидности обеспечивается наличием в заголовке полезной нагрузки кода логи­ческого канала (Logical Channel – L_CH), который в стандарте IEEE 802.15.1-2005 назван идентификатором логической связи (Logical Link Identifier – LLID). Код яв­ляется двухсимвольным двоичным, и набора его кодовых слов достаточно для иден­тификации трех факторов: принадлежности пакета к ACL-C сообщениям (первый фактор) или принадлежности пакета к ACL-U сообщениям двух разновидностей – фрагментированным и нефрагментирозанным (два других фактора).

Распределение сообщений, относящихся к различным логическим связя , осуществляется в рамках BBL-уровня, выполняющего роль диспетчера по до-

ставке сообщений к различным протокольным уровням взаимодействующих узлов.

Свойства логических связей определяются свойствами транспорта соот­ветствующих сообщений. Важнейшими составляющими этих свойств являют­ся надежность, достоверность и взаимность связи. Надежность характеризует возможную потерю сообщений вследствие действия помех, достоверность ~ уровень искажений сообщений, взаимность – паритетность доступа абонентов к передаче сообщений. Контроль достоверности передачи сообщений SCO- трафика технологией Bluetooth не предусмотрен: искаженные сообщения посту­пают к получателю наравне с неискаженными. Достоверность передачи сообще­ний ACL-трафика является, во-первых, контролируемой (используется CRC) и, во-вторых, управляемой (используются корректирующее кодирование).

Надежность доставки обеспечивается за счет применения повторной пере­дачи сообщений. Повторная передача (ARQ) применяется по отношению к па­кетам ACL-трафика (см. табл. 4.9, 4.10), и состоит в том, что передача чрез­мерно искаженного пакета повторяется до тех пор, пока источник сообщения не получит подтверждения от получателя о безошибочном приеме (АСК). По отношению к пакетам изохронного трафика количество повторений ограничи­вается, и по истечении предельного числа повторений соответствующие пакеты отбрасываются. Управление повторной передачей осуществляется в рамках ба­зового уровня путем установления логической связи управления транспортом сообщений. Сведения о результатах приема содержатся в субполе ARQN заго­ловка ответного пакета. Этот пакет может содержать полезную нагрузку или быть управляющим пакетом типа Null (табл. 4.12).

Возможность обращения ведомого устройства к ведущему обеспечивает­ся периодическим вызовом ведомых устройств ведущим посредством рассыл­ки управляющих пакетов типа Poll (табл. 4.12). Эти пакеты не имеют поля по­лезной нагрузки и являются лишь свидетельством вызова ведомого устройства для предоставления ему возможности обращения к ведущему. Периодичность обращения (Тро11) устанавливается в результате диалога ведущего и ведомого устройств и составляет один из показателей качества обслуживания (QoS) тех­нологии Bluetooth. При получении сообщений ACL или SCO трафика ведомые устройства могут обращаться к ведущему с сообщениями помимо процедуры периодического вызова (Poll).

В заключение отметим, что рассматриваемые в настоящем подразделе све­дения о транспорте сообщений технологии Bluetooth относятся лишь к механиз­му транспорта и не затрагивают ряда аспектов, связанных со свойствами транс­порта, в частности: – конфиденциальности связи; управления трафиком; качества обслуживания (QoS); – транспорта в рассеянных сетях.

Эти вопросы составляют предмет umnrwi™

п, . Л                                                     широких исследований по совепшенстиг»

„аник, технологии Bluetooth классической версии М. Стандарт IEEE 8О2 Г5Т

2005 нормативно закрепил некоторые из усовершенствований Наиболее суще"

ственными из них являются [17]:                                               плииилее супде-

_ адаптивность скачкообразного изменения частоты (Adaptive Frequency Hopping – AFH), которая состоит в возможности исключена некоторых из текущих частот используемого диапазона исходя из помеховой обстановки- „ расширение возможностей SCO-трафика (Extended SCO Links – eSCO) ко торое предусматривает возможность асимметрии длительности сообщений ведущей и ведомой станций.

Рассмотрение этих вопросов выходит за пределы рассматриваемых в на­стоящем издании задач.

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100