Skip to content. Skip to navigation

Eletronica.org

Sections
Personal tools
You are here: Home Artigos Eletrônica Digital e Sistemas Embarcados Bluetooth - Soluções Sem Fio

Document Actions

Bluetooth - Soluções Sem Fio

by Suporte Eletronica .org last modified 05/05/2008 01:00

A tecnologia blueTooth permite a comunicação sem fio entre aparelhos eletrônicos que podem ser computadores, telefones celulares, PDA´s (Personal Digital Assistans), equipamentos de escritório e dispositivos móveis. Conexão Conveniente Um microchip muito pequeno, possuindo a um transmissor de radio, é inserido em um dispositivo digital.

A tecnologia blueTooth permite a comunicação sem fio entre aparelhos eletrônicos que podem ser computadores, telefones celulares, PDA´s (Personal Digital Assistans), equipamentos de escritório e dispositivos móveis. Conexão Conveniente Um microchip muito pequeno, possuindo a um transmissor de radio, é inserido em um dispositivo digital.

A tecnologia BlueTooth realiza todas as conexões instantaneamente sem um único centímetro de cabo. Isso facilita a rápida e segura transmissões de dados e voz ; até mesmo quando os dispositivos não estão numa linha direta de visão. Esta comunicação realiza-se através de um dispositivo de enlace de rádio na frequência de 2.4 GHz, que não necessita de licença e esta disponível em quase todo o mundo.

Conectando o espaço interno A tecnologia BlueTooth proporciona uma área personalizada, com conexões sem fio, tão simples quanto acender as luzes. Todos os seus dispositivos eletrônicos irão se comunicar espontaneamente, para assim oferecer três grandes vantagens:
1. Ponto de acesso de voz e dados;
2. Substituição dos cabos;
3. Redes ad-hoc personalizadas.

1. Ponto de acesso de voz e dados A tecnologia BlueTooth simplifica o acesso a outras redes. Isto é feito reconhecendo e conectando diferentes tipos de redes através de uma conexão BlueTooth. È possível se conectar de modo fácil e instantânea à internet, via telefonia móvel, assim como qualquer outro dispositivo de conexão BlueTooth do gênero.

2. Substituição dos cabos A tecnologia BlueTooth elimina a necessidade das problemáticas conexões a cabo. Pode-se simplesmente enviar e receber e-mail do seu computador móvel através do seu telefone móvel, mesmo quando não estão em linha direta de visão.

3. Redes ad-hoc personalizadas Redes ad-hoc se caracterizam pela ausência da necessidade de uma infra-estrutura de re-transmissão de dados de um ponto ao outro, ou seja, a comunicação entre dois dispositivos pode ser feita de modo direto, sem uso de intermediários.

Velocidade e Segurança
A tecnologia BlueTooth está designada a ser totalmente funcional mesmo em ambientes com alto níveis de ruídos, e sua transmissão de voz é audível sob severas condições. A tecnologia providencia uma taxa de transmissão muito alta e todos os dados são protegidos por avançados métodos de correção de erros, tais como códigos criptografados e autenticação de rotinas para a privacidade do usuário.

Vantagens e Desvantagens
As Vantagens
- Com BlueTooth as conexões através de cabos tem os seus dias contados. Da mesma maneira a tecnologia IrDa ou conexão via porta infravermelhas (mais um tipo de conexão sem fio), perderá importância, evitando assim a desvantagem da sua pequena largura de banda ademais de ter que manter os dispositivos em linha de visão;
- Esta forma de conexão permite uma solução viável de baixo custo para a interconexão de curto alcance;
- Mais de 2000 empresas demonstraram interesse em adotar esta tecnologia em seus aparelhos, atualmente existe o Grupo Especial de Interesse (SIG) que reúne as empresas que lideram o desenvolvimento deste sistema cujo comprometimento é desenvolver software e hardware seguindo as especificações impostas;
- Devido a que as comunicações sem fio terão importante uso no futuro, este tipo de tecnologia, será adequada para ser utilizada na interconexão de dispositivos; deverá ser criado um amplo leque de software que permita a correta comunicação entre aplicações de diferentes dispositivos;
- A especificação suporta comunicação de voz e dados, razão pela qual também pode ser estendida à comunicação "mãos livres";
- Maximização do uso de protocolos existentes, ou seja, a tecnologia BlueTooth pode ser facilmente integrada aos protocolos que estão em uso como o TCP/IP.

As Desvantagens
Como tudo, existe também algumas desvantagens. Entre elas:
- O numero máximo de dispositivos que podem se conectar ao mesmo tempo é limitado, principalmente se compararmos com a rede cabeada;
- O alcance é bastante curto, por isso uma rede pode ser apenas local;
- Com rede cabeada pode-se conseguir uma banda passante maior.

Exemplos de Aplicação da Tecnologia BlueTooth
- O telefone três em um: Em casa, seu telefone funciona como um telefone portátil (linha fixa). E quando não estiver em casa, funciona como um telefone móvel (celular). E quando o seu telefone entra no alcance de outro com a tecnologia BlueTooth, ele funciona como um walkie talkie.
- A "ponte" com a internet: Use o seu computador móvel para surfar na internet onde quer que você esteja, e não importa se você está ligado pelo seu telefone celular ou por uma conexão cabeada (PSTN, ISDN, LAN, xDSL).
- Fone de ouvido: Conecte o seu fone de ouvido sem fio ao seu telefone móvel, computador móvel ou qualquer conexão de fio para manter suas mãos livre para questões mais importantes quando você estiver no escritório ou no seu carro.
- A conferência interativa: Em encontros e conferências você pode transferir documentos selecionados instantaneamente com os participantes selecionados, e troque cartões de negócio eletrônico automaticamente, sem qualquer conexão por fio.
- O sincronizador automático: O sincronizador automático do seu desktop, computador móvel, notebook (PC-PDA e PC-HPC) e seu telefone móvel; Assim que entrar em seu escritório, a lista de endereços e sua agenda serão automaticamente atualizados de acordo com o sincronizador no seu desktop, ou vice-versa.
- No cinema Ansioso para ver o lançamento de um filme, você chega ao cinema e encontra uma longa fila na bilheteria. Usando a tecnologia BlueTooth no seu PDA seu ticket é confirmado, você foge da fila, entra no cinema e senta em suas poltronas preferidas.

Funcionamento - Visão Geral
O sistema baseia-se num chipset conhecido pelo mesmo nome, BlueTooth, e que se encarrega de estabelecer conexão mediante sinais de radio com dispositivo que possua esta mesma tecnologia. Uma vez detectado outro dispositivo, começa a conexão. A especificação BlueTooth tem dois níveis de alcance definidos:
O nível baixo que cobre uma área de até 10m, uma sala por exemplo; e um nível maior, que através do aumento do sinal emitido, pode cobrir uma área média, tal como o interior de uma casa.
O número máximo de dispositivos que se podem comunicar ao mesmo tempo são 8, a esta rede denominamos piconet. Possui um máximo de largura de banda de 1 Mbit/s. Em relação à sua velocidade pode chegar a 721 Kbps e possui três canais de voz.
Podem coexistir dez piconets num mesmo lugar de cobertura de rádio. A segurança está preservada graças a que cada enlace decodifica-se e protege contra interferência de intrusos.

Estrutura de uma piconet
Esta tecnologia é utilizada tanto para as comunicações ponto-a-ponto como para as ponto-a-multiponto.
Uma piconet está formada como máximo por um dispositivo que denomina-se Mestre e como mínimo por outro dispositivo chamado Escravo. O mestre se encarrega de sincronizar a comunicação entre diferentes dispositivos escravos.
A cada piconet independente denominamos Scatternet.
Várias piconets podem ser estabelecidas e ligadas juntas em ad-hoc scatternets, de modo a permitir comunicação entre configurações continuamente flexíveis. Todos os dispositivos em uma mesma piconet tem prioridade de sincronização, mas outros dispositivos podem se integrar a qualquer momento. A topologia pode se melhor descrita como uma piconet de estrutura flexível e múltipla.

Segurança
Sinais de rádio podem ser facilmente interceptados, por isso é importante que os dispositivos BlueTooth disponíveis sejam seguros para prevenir mensagens de origem não autorizada, acesso a dados importantes ou que sua conversas sejam ouvidas sem autorização. Os seguintes níveis de segurança fazem com que a tecnologia BlueTooth alcance esse objetivos básicos.
Autenticação, a qual evita o recebimento de mensagens de origem duvidosa e acesso não desejados a dados e funções importantes. Criptografia, a qual evita escutas não autorizadas, mantendo assim a privacidade do canal. O fato do alcance de transmissão dos dispositivos BlueTooth estar limitado a 10 m, ajuda na prevenção de escutas.
Devido ao fato que as aplicações BlueTooth tem diferentes demandas no que se refere à segurança, flexibilidade nos níveis de segurança se faz necessária. Há três modos de segurança que cobre a funcionalidade e aplicação do dispositivo.
1. Sem segurança: O modo 1 é usado com dispositivos que não tenham aplicações críticas. Isto bypassa as funções do nível de segurança, sendo facilmente acessado dados que não sejam de importância vital. A troca automática de cartões de negócio eletrônico, é um típico exemplo de transferência de dados sem segurança.
2. Service level security: Este modo permite procedimento de acesso versátil, especialmente para acionar aplicações com diferentes níveis de segurança em paralelo.
3. Link level security: Neste modo, o nível de segurança é o mesmo para todas as aplicações para cada conexão que é iniciada. Embora menos flexível, este modo é adequado para manter o nível comum de segurança, e é mais fácil de implementar que o modo 2.
Link level security: Todas as funções link level security são baseadas no conceito de código de ligação. Um código de ligação é um número aleatório de 128 bits armazenado individualmente para cada par de dispositivos. A cada vez que esses dois dispositivos se comunicam via transmissores BlueTooth, o código de ligação é usado para autenticação e para criptografia, sem qualquer influência da topologia da piconet.
O tipo de código de ligação mais seguro é uma combinação de código, derivado dos códigos inseridos em ambos os dispositivos. Para dispositivos com baixa capacidade de armazenamento, há a opção de escolher um código unitário, o qual pode ser usado por muitos dispositivos remotos. Além do mais, para transmissão, um código temporário é necessário, o qual obviamente não pode ser utilizado para autenticação mas previne escuta não autorizada de fora da piconet (mas não evita os membros que estão dividindo este código temporário).
Autenticação não necessita de inserção de códigos. Isto envolve uma interpelação disposivo-dispositivo e o esquema de resposta que exige um código de ligação comum de 128 bits, uma interpelação de 128 bits e uma resposta de 32 bits. Na primeira vez que dois dispositivos se comunicam, um procedimento de inicialização se faz necessário para criar um código de ligação comum de um modo seguro. Este procedimento é chamado emparelhamento (pairing). O modo básico de se fazer isto, assume que o usuário tem acesso a ambos os dispositivos ao mesmo tempo. Para a primeira conexão, um código BlueTooth de 16 bytes ou de 128 bits é exigido entre o par de dispositivos. É evidente que quando feito manualmente, este código será menor.
Embora o código de segurança BlueTooth é sempre mencionado como um PIN (Número de Identificação Pessoal), não significa que isto seja um código que tenha que ser memorizado ou guardado, já que é utilizado apenas uma vez. Quando por algum motivo um código de ligação é deletado e o emparelhamento inicial tem que ser repetido, qualquer código de segurança BlueTooth pode ser novamente inserido pelo usuário. No caso de exigências de pouca segurança, é possível ter um código fixo nos dispositivos que não possuam a interface homem-máquina para permitir o emparelhamento.
O procedimento de emparelhamento envolve:
a) Geração de um código numérico de inicialização aleatório comum, a partir do código de segurança BlueTooth dado pelo usuário para os dispositivos emparelhados. Isto é usado uma vez e então descartados.
b) Autenticação, a qual verifica se o código de segurança BlueTooth é idêntico ao dos dispositivos emparelhados.
c) Geração de um código de ligação aleatório comum de 128 bits armazenado temporariamente ou semi-permanentemente nos dispositivos emparelhados. Quanto maior for o código de ligação, que é armazenado em ambos os dispositivos, não é necessária a repetição do emparelhamento. Apenas o procedimento normal para autenticação é utilizado.
Criptografia para a banda passante de ligação não exige entrada de dados pelo usuário. Após uma autenticação de sucesso e uma verificação do código de ligação atual, esta função gera um novo código criptografado a partir do código de ligação para cada sessão de comunicação. Um algoritmo cifrado adequado é usado para implementação em hardware.
O tamanho do código cripitografado varia de 8 a 128 bits, dependendo do nível de segurança. Alem do mais, o tamanho máximo do código criptografado está restrito ao hardware.

Service Level Security - Visão geral
No modo de segurança 2, é possível definir os níveis de segurança para os dispositivos e serviços:
Há dois níveis de confiança para os dispositivos.
1) Um dispositivo confiável, o qual tem um relação fixa (emparelhada), é confiável e tem acesso irrestrito a todos os serviços.
2) Um dispositivo não confiável, o qual não tem um relação fixa ( mas possivelmente temporária), ou tem uma relação fixa mas não confiável. O acesso aos serviços são restritos
Um possível refinamento é selecionar o nível de segurança dos dispositivos para serviços ou grupo de serviços.
Para serviços que exigem autorização (permissão ou negação de acesso a serviços), autenticação (identificação de quem está do outro lado da linha) e criptografia, são selecionados independentemente. Três níveis de segurança controlam o acesso aos serviços:
1) Serviços que exigem autorização e autenticação. Acesso automático é apenas garantido para dispositivos confiáveis: outros dispositivos necessitam de autorização manual. 2) Serviços que exigem apenas autenticação. 3) Serviços disponíveis a todos os dispositivos. O nível de segurança default é definido a servir às necessidades das aplicações herdadas. A diretriz default será usada a menos que outras aplicações sejam consideradas base de dados de segurança no que se diz respeito à serviços, ou seja, dados de informação sobre segurança interna.
A segurança BlueTooth não pretende substituir as redes de segurança existentes. Para os casos de exigência extremamente alta ou especial (como comércio eletrônico) mecanismos de segurança adicionais podem ser implementados.

BlueTooth para usuários
Os procedimentos:
Espera-se que os usuários tenham diversos tipos de aparelhos eletrônicos que interajam entre si usando soluções BlueTooth. Esses aparelhos variam desde computadores (móveis ou não) a telefones (celular ou fixo) e a máquinas de fax, copiadoras e impressoras; de periféricos de computadores (teclado, mouse, joysticks) até aplicações caseiras (torradeiras, equipamento de audio), etc.
Para cada dispositivo, existem procedimentos que precisam ser realizados para ativar as aplicações BlueTooth. Alguns desses procedimentos precisam ser feitos pelo fabricante (como selecionar o PIN - Número de Identificação Pessoal - default, o nome do dispositivo, e por a transmissão num determinado modo, isto é serviço de procura, e desativando autenticação e criptografia ).
Outros procedimentos precisam ser feitos pelo próprio usuário (como escolher o PIN, o nome do aparelho, e cria grupos confiáveis ). Repare que para dispositivos de função única como fones de ouvido e pontos de acesso de dados (DAPS), podem necessitar de intervenção humana.
Neste caso, estes aparelhos serão pré- configurados a operar corretamente sem nenhuma intervenção adicional pelo usuário e/ou podem ser configurados através de um outro aparelho acionado pelo usuário, isto é, via telefone celular ou computador.

Utilização básica
Espera-se que os usuários dêem nome aos seus dispositivos capacitados com BlueTooth, e que ponham dois ou mais deles em grupos confiáveis, para que assim possam se comunicar entre si.
A realização de tarefas que carecem de intervenção humana, precisam ter cuidados especiais. Para aumentar a experiência BlueTooth entre os dispositivos, a possibilidade de permitir que se comuniquem automaticamente ao identificar outros, não pode ser excluída. Por exemplo, sincronizar dados entre um dispositivo portátil de gerenciamento de informações pessoais e um computador móvel, tem que ser possível mas sem ter que configurar o computador móvel ou dispositivo portátil (os níveis de segurança aplicados irão lidar contra quaisquer intrusos).
É altamente recomendável que os usuários personalizem seus dispositivos de comunicação dando nomes adequados, escolhendo os PINs e criando grupos confiáveis de dispositivos assim que possível para evitar o uso de seus aparelhos por pessoas não autorizadas. Para aumentar ainda mais a segurança, recomenda-se que ao dar os nomes aos seus dispositivos para estabelecer uma comunicação com os grupos confiáveis, tudo seja feito com base nos PINs fornecido pelo usuário. Os PINs podem ser acionados cada vez que uma comunicação entre dois dispositivos BlueTooth for iniciada.
Geralmente, os usuários irão entrar com um PIN comum uma vez em um par de dispositivos BlueTooth. Um campo de byte, chamado código de ligação, derivado deste PIN será armazenado nestes dispositivos de um modo semi-permanente, permitindo assim a autenticação e a comunicação entre eles no futuro.
Os procedimentos básicos que serão explicados a seguir referem-se a ativação dos dispositivos BlueTooth entre si e são independentes das aplicações específicas que são utilizadas.
Os procedimentos que o usuário pode questionar são descritos abaixo. A implementação exata não terá o enfoque necessário aqui.

Dando nome ao dispositivo
Os usuários podem querer identificar os seus dispositivos BlueTooth usando nomes de fácil associação, pois assim seria mais fácil distingui-los um do outro. O nome BlueTooth pode ser uma combinação de caracteres que tenha um significado de acordo com sua função, mas esses caracteres tem de estar incluídos nos que são aceitos pelo BlueTooth.
Quando armazenado em um dispositivo BlueTooth, o nome não pode exceder 248 bytes de tamanho. O nome é armazenado internamente em codificador de acordo com o padrão UFT-8 (Formato de Transformação de caracteres Universais). Normalmente, não mais que 40 caracteres são usados para um nome BlueTooth, enquanto que dispositivos com display de capacidade limitada não mostram mais que os 20 primeiros caracteres do nome.
Entrando com os PINs
Um usuário pode ter que providenciar um PIN para um dispositivos BlueTooth para assim permitir a comunicação com outro aparelhos. O PIN do BlueTooth é utilizado para criar grupos confiáveis de dispositivos. Apenas dispositivos que conheçam (ou os usuários que conheçam) os PINs de cada um, pode haver comunicação entre si. Um PIN adicionado a um dispositivo BlueTooth, pode criar um código de ligação semi-permanente que pode ser usado para autenticação de cada um no futuro.
Quando armazenado num dispositivo BlueTooth, o PIN não pode exceder 16 bytes de tamanho. Um PIN pode ser alfanumérico, e quando armazenado no dispositivo ele é codificado de acordo com o padrão UTF-8. Por exemplo, o PIN "A1" é codificado como (0x41,0x31). Enquanto que o UTF-8 é bastante diversificado e suporta a maioria dos caracteres do mundo, dispositivos BlueTooth aceitam apenas um subconjunto desses caracteres. Contudo, todos os dispositivos BlueTooth aceitam PINs numéricos de dígitos decimais 0,1,...,9.
O uso de PINs numéricos facilita a interoperabilidade entre os dispositivos com diversas capacidades de interfaces para usuários e através das fronteiras internacionais. Como sempre, num esforço de diferenciar seus produtos, vendedores permitem PINs alfanuméricos. Tais PINs não estão excluídos dos dispositivos BlueTooth, mas tem que ficar claro que esses PINs podem reduzir o número de dispositivos BlueTooth com que um dispositivo pode se comunicar. Dispositivos que não podem se comunicar devido a PINs incompatíveis deveriam usar PINs numéricos comuns os quais, como já foi dito, são aceitos por todos os dispositivos.
Um dispositivo tem que ter um nome BlueTooth default e um PIN dado pelo fabricante. Isso significa que esses default podem ser modificados pelo usuário quantas vezes for necessária. Para dispositivos sem uma interação direta com o usuário, o nome BlueTooth e o PIN podem ser modificados através de um outro dispositivo e isto é fornecido pelo próprio vendedor.

Endereço original: http://recreio.gta.ufrj.br/grad/00_2/bluetooth/INDEX.htm
Nota Eletronica.org: O autor deste texto não foi identificado no site. Tão logo haja atualização do documento original, com a inclusão deste nome, nós faremos questão de vinculá-lo ao texto.





Acesso rápido: Lista Completa de Projetos | Diretório de Artigos | Apostilas & E-Books | Política de Privacidade

Publicidade

 
Assine o informativo Eletronica.org Grupos de Usuários O'Reilly

Log in


Forgot your password?
New user?
Recent Changes
All recent changes…
Conheça Também
Sites em Português
  - Neoradix
  - DQSoft
  - Gabiarra
  - SafiraTec
  - Feira de Ciências
  - RoboFEI
  - Transistor548
  - Rogercom.com
  - Pise na Grama
  - Electronics.com.br
  - Tecnocientista.info

Listas em Português
  - PicListBrasil
  - SisEembarcados

Sites em Inglês
  - Embedded.com
  - Hack a Day
  - Electr. Design
  - Arch Embedded!



[O que é isso?]
 

Powered by Plone CMS, the Open Source Content Management System

This site conforms to the following standards: