Процессы перехода из состояния готовности в состояние соединения. Процесс перехода ведущего и ведомого устройств Bluetooth – ЧАСТЬ 3

передачу ведущим устройством, находящимся в субсостоянии запроса (Page Substate), ID-пакета, предназначенного выделенному (отобранному) ведомо­му (линия связи 5 на диаграмме рис. 4.15);

–                прием выделенным ведомым устройством, находящимся в субсостоянии сканирования запроса (Page Scan Substate), предназначенного ему ID-пакета ведущего;

–                ответ выделенного ведомого, перешедшего в субсостояние ответа на запрос (Slave Response Substate), первым ID-пакетом (линия связи 7 на диаграмме рис. 4.15);

–                ответ ведущего, перешедшего в субсостояние ответа ведомому (Master Response Substate), FHS-пакетом, содержащим сведения о характеристиках ведущего (переход 8 и линия связи 9 на диаграмме рис. 4.15);

–                ответ выделенного ведомого, продолжающего оставаться в субсостоянии от­вета на запрос (Slave Response Substate), вторым ID-пакетом в подтверждение получения FHS-пакета ведущего (линия связи 10 на диаграмме рис. 4.15);

–                переход ведущего и ведомого устройств в состояние соединения (Connection State) и обмен первыми сообщениями в этом состоянии (переходы 11, 1Г и линии связи 12,13 на диаграмме рис. 4.15).

Последовательность обмена сообщениями между ведущим и ведомым устройствами на этапе установления соединения иллюстрируется временны­ми диаграммами рис. 4.17. Диаграммы соответствуют случаю, когда обмен за­просным и ответным ID-пакетами между ведущим и ведомым устройствами осуществляется на частоте J{k+1) во второй половине двух смежных слотовых интервалов ведущего устройства: четного (шаг 1) и нечетного (шаг 2). Два сле­дующих слотовых интервала (шаг 3, шаг 4) соответствуют передаче FHS-пакета ведущим и ID-пакета ведомым. Передача осуществляется на частоте f(k+2) фи­зического канала сканирования запроса (Page Scan PhCh). С окончанием слота 4-го шага происходит переход к базовому физическому каналу пикосети (Basic piconet PhCh), который сопровождается изменением нумерации слотов и вида скачкообразной последовательности изменения частот (на диаграммах частоты псевдослучайной последовательности базового канала (Basic Channel HS) в двух смежных слотах (шаг 5, шаг 6) обозначены символами g{m) и g(m+l)). Первым сооощением ведущего устройства является вызов ведомого (пакет Poll); ответ- ооощение ведомого может быть представлено пакетом любого типа.

Рис. 4.17. Временные диаграммы процедуры обмена сообщениями между ведущим и ведомым устройствами на этапе установления соединения

Ведущее устройство, установив соединение с одним из отобранных для соз­дания пикосети ведомых устройств, переходит к установлению соединения с другим отобранным устройством и т.д. до завершения соединения со всеми ото­бранными устройствами.

Физические каналы сканирования запроса (Page Scan PhCh), посредством которых осуществляется диалог ведущего с каждым из ведомых устройств на этапе установления соединения, по своим характеристикам схожи с каналами сканирования опроса (Inquiry Scan PhCh), рассмотренными ранее. Сходство и различие каналов определяется соотношением условий (априорной информа­ции) вхождения в связь на этапах обнаружения ведомых устройств ведущим и установления соединения между ними (рис. 4.5), а именно: – на этапе обнаружения у ведущего устройства отсутствует исходная инфор­мация об окружающих его устройствах Bluetooth, готовых войти в сеть в ка­честве ведомых; таймеры ведущего и ведомых работают независимо с соб­ственным отсчетом времени (CLKN);

на этапе установления соединения ведущее устройство обладает сведениями об индивидуальных адресах обнаруженных устройств (BD_ADDR) и ориен­тировочными данными об отсчете времени в этих устройствах соответствен­но; ведущее устройство устанавливает соединение с каждым из отобранных ведомых раздельно, пользуясь индивидуальным кодом доступа к каждому из них (Device Access Code – DAC) и индивидуальными наборами частот скач­кообразных последовательностей опроса (Page HS), подстраивая свой таймер к оцениваемому им значению собственного времени ведомого (CLKE). са (-р^ереДача ^-пакетов опроса ведущим, находящимся в субсостоянии запро- вани^0 ^Ukstate)’ и прием их ведомым, находящимся в субсостоянии сканиро- в с Ия Ш1роса (Page Scan Substate), производится аналогично передаче и приему оогветствующих субсостояниях этапа обнаружения (см. рис. 4.5-4.7). Сигна­лы запроса ведущего передаются на 32 частотах связанными последовательно­стями слотов (Page Train), содержащими по 16 слотов в каждой последователь­ности (длительность последовательности – 10 мс, число повторений передачи каждой последовательности – 128 или 256 раз, соответствующее время пере­дачи одной последовательности – 1.28 с или 2.56 с). Прием сигналов запроса ведомым устройством осуществляется в течение периодически повторяющихся окон сканирования          с длительностью окна 1.25 мс (по умолчанию)

и интервалами между окнами (Scan Repetition – SR) не более 1.28 с или 2.56 с. В течение окна сканирования прием запросных ID-пакетов ведется на одной из 32 частот скачкообразной последовательности запроса (Page HS).

Отличие наборов частот, используемых в связанных последовательностях слотов каналов опроса и запроса (16 частот в каждой последовательности из 32 частот соответствующего физического канала) состоит в том, что в канале запроса в первую последовательность включаются частоты, которые, соглас­но оцениваемому ведущим значению собственного времени ведомого (CLKE), должны быть близки к частотам настройки его приемника в течение окон ска­нирования запроса. При малой ошибке оценки, совпадение частот передачи и приема ведущего и ведомого устройств (первый шаг на временных диаграммах рис. 4.17) наступает в пределах долей секунды.

В течение трех последующих слотов обмен сообщениями между ведущим и ведомым устройствами производится в соответствии с собственным временем ведомого устройства (рис. 4.17). В субсостоянии ответа ведомого (рис. 4.15), чему соответствуют шаги 2,4 временных диаграмм, ведущему передаются ГО-паяеты, подтверждающие прием его сигналов (рис. 4.17). В субсостоянии ответа ведущего (шаг 3 на временных диаграммах рис. 4.17) ведомому передается FHS-пакет веду­щего, содержащий необходимые ведомому сведения об индивидуальном адресе ведущего (BD ADDR) и о точном значении его собственного времени в момент начала FHS-пакета (см. рис. 4.17). Пользуясь этими сведениями, ведомое устрой­ство определяет скачкообразную последовательность частот базового канала соз­даваемой пикосети (Basic Channel HS) и устанавливает значения частот настрой­ки своего приемника и передатчика, которые применяются в течение шагов 5 и 6, соответствующих переходу к базовому каналу пикосети (рис. 4.17).

Установив соединение с одним из отобранных для включения в пикосеть устройств, ведущий переходит к установлению соединения с другим устрой­ством, в соответствии с вышеописанным алгоритмом. Создание пикосети за­вершается установлением соединения со всеми отобранными устройствами (их число, как отмечалось, не превосходит 7). Все устройства пикосети имеют условные адреса AD ADDR/LT ADDR, используемые для связи с ведущим ба­зовым физическим каналом (Basic piconet PhCh).

4.2.3.3. Режимы работы устройств Bluetooth в состоянии соединения. Кри­терий для выделения различных режимов работы устройств Bluetooth, находящихся в состоянии соединения, определяется спецификой использования ими временного ресурса базового физического канала. Как отмечалось в п. 4.2.3.1 (см. также рис. 4.12), различают 3 режима работы устройств в состоянии соединения: активный (Active),

елаксационный (Sniff) и режим удержания (Hold). Во всех трех режимах сообще- Р синхронного (SCO) трафика передаются одинаково: особенности использования пеменного ресурса касаются передачи сообщений асинхронного (ACL) трафика. От- ^ичия режимов в отношении последнего сводятся к следующему:

в активном режиме ведомое устройство в течение каждого слота скачкоо­бразной последовательности частот базового канала (Basic Channel) анализи­рует содержание полей кода доступа и заголовка (см. рис. 4.8,4.9); перерывы в приеме не предназначенных устройству пакетов исчисляются единицами и долями слоговых интервалов (см. рис. 4.8,4.9,4.10);

врелаксационном режиме ведомое устройство прослушивает сообщения ве­дущего периодически в течение нескольких слотов, примыкающих к опор­ным точкам (Anchor Point) периода прослушивания (Sniff Interval – Г см. рис. 4.18); временное положение опорных точек и длительность интервала прослушивания (T/isten) определяются согласованными параметрами прото­кола менеджера связей (Link Manager Protocol – LMP) между ведущим и ве­домым устройствами; передача сообщений асинхронного трафика осущест­вляется в течение интервала Т1Ыеп, длительность которого может изменяться согласно коммуникационным потребностям; – в режиме удержания ведомое устройство прерывает передачу сообщений ACL трафика на временной интервал holdTO (Hold Time Out), длительность которого согласовывается между ведущим и ведомым устройствами соглас­но протоколу LMP.

Рис. 4.18. Временная диаграмма смены состояний ведомого устройства

в релаксационном режиме

Целесообразность перерывов в связи ведомого устройства с ведущим (це­лесообразность перехода в релаксационный режим и режим удержания) опреде­ляется, в основном, двумя факторами:

во-первых, перерыв в связи может использоваться ведомым для работы с по­ниженным энергопотреблением от источников питания, что особенно важно для устройств с автономными источниками;

во-вторых, перерыв в связи с ведущим устройством одной пикосети дает возможность ведомому устройству выполнять функции составного элемен­та Другой пикосети; этот фактор существенен для применения устройств в Рассеянных сетях.

Согласованная работа ведущего и ведомых устройств в различных режимах со­стояния соединения реализуется на основе регпаментаций протоколов управления связями (Link Control Protocol – LCP) и протоколов менеджера связей. Не вдаваясь в рассмотрение многочисленных регламентных деталей обеспечения согласованной работы [17], остановимся на вопросах использования частотно-временного ресурса в активном режиме работы пикосети, которые не рассматриваются в стандартах.

Эффективность использования частотно-временного ресурса (ЧВР) базово­го физического канала пикосети для передачи сообщений ACL-трафика опреде­ляется рядом факторов, первостепенными из которых являются следующие: 1) механизм передачи сообщений в пикосетях, специфика которого состоит в том, что ведомое устройство может осуществлять передачу сообщений ве­дущему только после вызова последним этого ведомого; вызов может про­изводиться или специально предназначенным пакетом (типа Poll), или ин­формационным пакетом (одновременно с передачей ведомому некоторого сообщения);

2)           число узлов пикосети, имеющих сообщения, предназначенные для переда­чи, и объем упомянутых сообщений (эти узлы именуются активными, что следует отличать от активного режима работы пикосети);

3)           порядок вызова ведомых устройств (Polling Scheme) и число слотов, предо­ставляемых ведомому устройству для передачи имеющегося сообщения. Первый фактор связан с технической спецификой систем Bluetooth как си­стем массового обслуживания; этот фактор определяет исходные условия ис­пользования частотно-временного ресурса пикосети. Второй фактор учитывает различие возможных эксплуатационных условий, характерных для применения пикосетёй. Собственно к управлению вызовами ведомых устройств со стороны ведущего относится только третий фактор.

Разносторонние исследования эффективности различных схем вызова ве­домых устройств, например [31-33], показали, что наименьшая эффективность присуща простейшему круговому порядку вызова (Риге Round Robin – PRR), которым предусматривается поочередный циклический опрос всех* ведомых с предоставлением каждому для передачи имеющихся сообщений одного слота во время вызова. Более высокой эффективностью обладают схемы вызова, в которых, с . одной стороны, ведомому устройству при вызове предоставляется возможность передачи сообщения, в течение некоторого ограниченного числа слотов, а с другой стороны, при отсутствии сообщений для передачи устройство «штрафуется» – оно не опрашивается в течение очередных круговых циклов. Соответствующие схемы вызова носят наименование ограниченного кругового вызова (Limited Round Robin – LRR), а так же ограниченного и взвешенного кру­гового вызова (Limited and Weighted Round Robin – LWRR).

Существенный недостаток циклических круговых схем вызова состоит в возможности взаимного блокирования трафика различными ведомыми устрой­ствами вследствие ограниченного объема буферной памяти ведущего (послед­ний, приняв сообщения одних ведомых, ограничивает передачу сообщений по­следующими). Предотвращение блокирования достигается применением схем псевдослучайного кругового вызова (Pseudo Random Round Robin – PRRR). Сущность схемы PRRR состоит в том, что порядок вызова ведомых устройств в течение различных циклов не повторяется. Последнее достигается благодаря двум отличиям псевдослучайного кругового вызова от кругового циклического:

1)           в каждом цикле опроса ведомым устройствам присваиваются условные но­мера согласно случайной выборке чисел из последовательности 1,2,7;

2)           вызов ведомых в пределах каждого цикла осуществляется в последователь­ности возрастания присвоенных номеров.

Псевдослучайный круговой вызов может сочетаться с адаптивным «штрафо­ванием» устройств, в которых при вызове было выявлено отсутствие сообщений, предназначенных для передачи. Одна из наиболее удачных схем вызова, сочетаю­щая PRRR с адаптивным «штрафованием», носит наименование псевдослучайно­го циклически ограниченного и слотово-взвешенного кругового вызова (Pseudo Random Cyclic Limited and Slot-weighted Round Robin – PLsWRR) [32]. Преиму­щества этой схемы вызова по сравнению с упомянутыми выше в отношении сум­марной скорости передачи данных базовым физическим каналам пикосети иллю­стрируются рис. 4.19, где отображены зависимости суммарной скорости передачи данных от числа активных устройств пикосети для различных схем вызова [32].

Рис. 4.19. Зависимость суммарной скорости передачи данных в сети от числа активных ведомых устройств при различных способах их опроса ведущим [32]

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