Bluetooth Nedir? Bluetooh, bilgisayar ve çevre birimleri arasında kablonun yerini alan bir veri-iletişim teknolojisidir. Bluetooh bu veri-iletişimini kısa dalga radyo-link ile yapar Neden bluetooth a ihtiyaç duyuldu? Bilgisayar destekli icraatlar günümüzde hayli artmış durumda ve tüm alanlarda yaygınlaşmaya da devam ediyor. Hal böyleyken çeşitli alanlarda kullanılan üniteleri birbirine bağlamak ve bunlar arasında veri iletişimini sağlamak için çeşitli tipteki kablolara ihtiyaç da artmış durumda. Bu kablolar çok arttığı zaman hem kullanım hem de görünüm açısından direkt ve dolaylı olarak karmaşaya neden olur. Artan Kablo kullanımının dezavantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz: 1) Karmakarışık kablolar yığını, 2) Standartlara göre kablo ve konnektör bulma sıkıntısı, 3) Kablo ve konnektör bulundırma ve taşıma sıkıntısı, 4) Kablolar yüzünden bozulan bilgisayar ve çevre birimlerinin düzeni, 5)Fiziksel portlar yeterli olmadığında anahtarlama yöntemlerine ihtiyaç duyulması, 6)İşletim sistemlerinin değişen bağlantılar yüzünden yeniden başlatılma ihtiyacı... Ancak Bluetooth, doğası gereği, ağır trafik yüklerini taşımak için tasarlanmamıştır. Bu nedenle LAN, WAN ve Omurga tipi yükleri taşıyan kabloların yerini alamaz. Ve yine doğası gereği sunumcu tabanlı uygulamalar için uygun değildir. Bluetooth, mobil uygulamalar içindir, yeniden yapılandırılabilir ve seyyar bağlantıya ihtiyaç duyan bilgisayar ve çevre birimleri için geliştirilmiştir. Bluetooth'un Amacı Amacı gayet açık: Tüm mobil cihazların işletim ve iletişim modelini optimize edebilmeyi başaran teknoloji ihtiyacını karşılamak. Bluetooth bize şu imkanları sağlar: --Global kullanım alanı, --Ses ve veri iletiminde kolaylık, --Seyyar (Ad-Hoc) olarak ve zorunlu hallerde hızlı bağlantı kurabilme, --Aynı banddan yayın yapan diğer kaynakların sinyallerine karşı dayanıklılık, --Birçok aygıtla tümleşik bir yerleşim sağlamak için küçük boyutlardaki yapı, --Diğer cihazlarla karşılaştırıldığında ihmal edilebilir güç harcaması, --Açık arabirim standardı, --Bluetooth olmayan diğer cihazlarla rekabet edebilecek düzeydeki fiyatlar. Bluetooh Nerelerde Kullanılabilir? Bluetooth büyük hedeflere ulaşmak için geliştirilmiş bir teknoloji. Aslında pratik olarak modern bir ofiste (ya da evde), aralarında Bluetooth'a adapte edilemeyecek şekilde seri bir haberleşme protokolü kullanan cihazlar dışındaki tüm cihazları hedef alan bir teknoloji. İşte söz konusu cihazlara ait bir liste: telefonlar, modemler, LAN erişim aygıtları, kulaklıklar, dizüstü bilgisayarlar, yazıcılar, fax cihazları, klavyeler, joystickler,... Bluetooth Uygulama Örnekleri Monitörden uzakta oda içinde dolaşabilirken kullanılabilen bir fare, 1
Monitörden daha uzakta kullanılabilen bir klavye. Bu uzağı iyi görenler için gözün yorulmasını önler. Aynı zamanda monitörden uzaklaşmayı sağlayarak gözün elektromanyetik radyasyona maruz kalmasını azaltır. Bluetooth bir klavye aynı zamanda dinamik olarak birden fazla bilgisayarın kullanıma imkan tanır. Taşınabilir PC'niz evrak çantanızdayken bile E-Posta uyarılarını cep telefonunda görme ve okuyabilmesi. Yazıcı ve faks cihazlarına kablosuz bağlantı. Dijital kamera ve video projektörlerine kablosuz bağlantı. Bağlantısız cep telefonu ve kulaklık. Ofis santrali için Bluetooth arabirimi. Dial-up network ve otomatik E-Posta sistemi. Cep telefonlarını ofislerde telsiz telefon gibi kullanabilme. Bilgisayarı ve PDA'yı telsiz telefon gibi kullanma. Otomatik dosya, kartvizit ve takvim değişimi... Temel Bluetooth Fonksiyonları Bluetooth teknolojisi oldukça komplekstir. Aslında Bluetooth'un yapabildiği işler düşünüldüğünde bu çok şaşırtıcı olmaz. Bluetooth, temel olarak IEEE 802.11 standardı üzerinde kurulmuştur. IEEE 802.11 iletişim standardı iki tip ağ yapısı için protokol tanımlaması içerir. Bunlar istemci/sunucu (Client/Server) ve seyyar (Ad-Hoc) dır. Bluetooth Seyyar tip ağ modunu kullanır. Seyyar (Ad-Hoc) tipi ağlar, sunucu ya da erişim noktası olmaksızın, limitleri belli bir alanı kapsayan ve birçok istasyon arasında bağlantının kurulduğu basit ağlardır. 802.11 standardı her istasyonun kablosuz erişim ortamına ulaşması için uyması gereken etiketleri tanımlar. Taban alınan servisler dizisindeki kullanıcıların hizmetten maksimum faydalanmasını sağlaması için metotlar sunar.dolayısıyla bütün Bluetooth istasyonları belli kurallar dizisine uymalı ve diğer bütün birimlerin (cihazların) kablosuz erişim ortamına erişim hakkı tanımalıdır. Aşağıdaki diyagramda Bluetooth çipinin bloklar arasındaki yeri görülmektedir. Bluetooth'un fonksiyonel olarak üç tane çekirdek protokolü vardır. Bunlar mantıksal link ve bağdaştırma protokolü (L2CAP - Logical Link Layer and Adaptation Protocol), Servis Keşif Protokolü (SDP - Service Discovery Protocol) ve Radyo Frekansı Haberleşme Protokolü (RFCOMM - Radio Frequency Communication). L2CAP, üst seviye protokol katmanlarını basebanda adapte eder. Ayrıca grup genellemeleri, veri bölme ve birleştirme ve protokol çoklama özelliği ile üst seviye veri servisleri sağlar. SDP protokolü, donanım verileri, servisler ve servis karakteristikleri ile ilgili bilgileri tutar ve bunlar hakkındaki sorgulara cevap verir. RFCOMM, tıpkı SDP protokolü gibi L2CAP katmanının üzerine bindirilmiş bir protokoldür. Bir "kablodan kurtulma" protokolü olarak RFCOMM, iletişim mekanizması olarak seri haberleşmeyi kullanan üst seviye servislere (örneğin OBEX protokolü) transfer yeteneği verir. 2
Bluetooth için iki ayrı fiziksel bağ (link) tanımı vardır: SCO (Synchronous Connection Oriented - Senkron Bağlantı Temelli): Eşzamanlı bağlantıya dayanan SCO, noktadan noktaya master (efendi) ve slave (köle) birimleri arasında kurulur. Master, düzenli zaman aralıklarıyla bağlantının kontrolünü yapar. Burada paketlerin yeniden aktarımına izin verilmez. ACL (Asynchronous Connection-Less : Asenkron ve Az Bağlı): ACL, master birim ile tüm aktif slave birimler arasında paket anahtarlamalı iletişim sağlar. Paketlerin yeniden iletiminde data doğruluğu (Data Integrity) yöntemine başvurulur. Her iki bağlantı (link) türü için de 12 farklı paket tipi tanımlanmış olup 4 paket türü her ikisi de geçerlidir. Bluetooth'un Çalışma Prensibi Bluetooth fonksiyonlarının teknik detayları oldukça karmaşıktır. Ama, temelde belli zaman aralıklarında oluşan frekans sıçramalarını kullanır. Bluetooth, gürültülü radyo frekansına sahip ortamlarda işlem yapabilecek şekilde tasarlanmıştır. Hızlı bir tanıma sistemi kullanır ve iletişim açısından, bağlantıyı güçlendirmek için frekans sıçramalı bir düzen kullanır. Bluetooth radyosu (alıcı-verici arabirimi) paket alış-verişinden sonra başka bir frekansa sıçrayarak başka sinyallerin hatta karışmasını önler. Aynı frekans bandında çalışan diğer sistemlerle karşılaştırıldığında, Bluetooth radyosu daha hızlı sıçrama yapar ve daha kısa paketler kullanır. Bu kısa paketler ve hızlı sıçramalar mikrodalga fırın ve gürültüye yol açan 3
diğer sinyal kaynaklarının etkilerini azaltır. FEC (Forward Error Correction - İleri Hata Doğrulama) kullanımı da uzak mesafeler arasında kurulan bağlantılara etkiyen rastgele gürültülerin etkisini azaltır. Ağ Bağlantılarının Kurulması Piconet Oluşturma: Bir piconet dört farklı şekilde kurulur: 1) Master tarafından slave üniteleri bağlamak için kullanılan sayfa modu (PAGE MODE), 2) Bir sayfanın taranması (Bir ünite aygıt erişim kodunun çağrılmasını bekler) (PAGE SCAN), 3) Master-Slave anahtarlama yöntemi, 4) Parketmemiş birimler haline getirme (Aktif Slave yokken sağlanır). (1) Yeni bağlantılar oluşturmak için Sorgulama (INQUIRY) ve sayfalama (PAGING) prosedürleri uygulanır. Sorgulama prosedürü, bir ünitenin çevredeki diğer üniteleri keşfetme, onların aygıt adreslerini ve saat hızlarını öğrenme imkanı verir. Sayfalama prosedürü ile gerçek bir bağlantı kurulabilir. Bağlantının kurulması için gereken sadece Bluetooth adresidir. Saat hızı hakkındaki mevcut bilgi ise bağlantı kurulumunu hızlandırır. Bağlantıyı kuran birimlerden bir tanesi sayfa prosedürünü kullanarak bağlantının master birimi haline gelir. Bu işlem dinamik olarak gerçekleşir. Sayfalama işlemi için birkaç farklı sayfalama düzeni kullanılabilir. Sayfalama düzeninin kullanılmasındaki tek zorunluluk bu sayfalama modunun diğer Bluetooth cihazları tarafından desteklenmesidir. Bu nedenle cihazların hepsi tarafından desteklenen bir zorunluluk modu vardır. Bu zorunluluk düzeni (modu), sayfalama işleminin sorgulama işlemini takip ettiği durumlarda iki ünite ilk kez karşılaştığında uygulanır. Bu moda bağlanmış olan iki ünite daha sonra opsiyonel sayfa/sayfa tarama modu üzerinde anlaşabilir. Radyasyonu Hakkında Bluetooth'un mikrodalga fırınlarla aynı band genişliğini kullanmasından endişelenen insanların problemi, aslında Bluetooth 2.402 GHz ile 2.480 GHz arasında çalışır. Bluetooth sinyalleri böyle sinyallerle karışırsa ne olur? Aslında, iletim enerjisi insanlar tarafından hissedilemeyecek derecede düşüktür. Dahası radyasyon sinyal içinde çok yoğun değildir, az ya da çok her yönde dağılır. Bir telsiz telefon ya da Bluetooth cihazını kullanırken, RF (Radyo Frekansı) enerjisinin bir kısmı insan vücudu tarafında absorbe edilir. Girişim derinliği 2450 Mhz'de 1.5 cm civarındadır (900 MHz'de 2.5 cm) ve bu daha çok yüzeysel bir değeridir. Asıl absorbe mekanizması, polar bağlı moleküllerin (Örneğin H20) alan etkisiyle yaptıkları ısıya yol açan moleküler sürtünmedir. Radyo frekans dalgaları yoluyla ısıtma çok geniş bir frekans aralığında gerçekleşebilir. Bu yüksek güçlü (Bir Bluetooth cihazından 1000000 kez daha yüksek) ve 2450 MHz seviyesinde çalışan bir mikrodalga fırın için bir avantaj olarak kullanılır. Her ne kadar olsa da 2450 MHz suyun rezonans frekansı değildir. Bluetooth radyo frekans dalgasına maruz kalma insan vücudunda ısı artmasına neden olur mu? Hayır, olmaz. Bir Bluetooth cihazının vücutta meydana getirdiği ısı artımı ihmal edilecek kadar küçüktür. Karşılaştırıldığında bir cep telefonunun maksimum ısıtmasından 0.1 Santigrat Derece daha azdır. Olaya başka bir bakış açısı ise, elektromanyetik radyasyona karşı özel bir duyarlılığı olan insanlardır. Güçlü manyetik alanlara fazla maruz kalmak insanlarda öylesine hassasiyete neden olur ki bir süre sonra rahatsız olmadan bu araçların yakınında kalamazlar. Bir kaç yıl sonra Bluetooth şehirlerimizde yaygın olarak kullanılan GSM iletişimi ve diğer elektromanyetik radyasyon kaynakları için tasarlanmış genel anten kurallarına uyar. Gelecek bunun sağlıklı bir gelişim olup olmadığını gösterecek. 4
Teknik Standartlar ve Performans Düzeyleri 1) Bluetooth küçük ve yüksek performanslı tümleşik radyo alıcı-verici üniteleri üzerine kurulur. Bu ünitelerin herbiri, IEEE 802.11 standartlarından türetilmiş adreslere sahiptir. 2) Kısıtlama olmamakla beraber her yerde geçerli olan 2.45 GHz ISM "Serbest Band" kullanılır. Bu, çalışılan yere ve uygulama bandının genişliğine göre kaymalar gösterebilir. 3) Mobil ve kullanıcıları pazarına yönelik 10 metrelik bir çalışma sahası için optimize edilmiştir. Bu uzaklık artabilir. 4) Veri iletim hızı 1 Mb/s iken ikinci nesil için bunun 2 Mb/s hızına çıkarılması planlanıyor. 5) Teke tek bağlantılarda maksimum veri transfer hızı 721 Kb/s olarak gerçekleşmektedir. (Bu miktar 3 ses kanalı düşünüldüğünde ortaya çıkar. 6) Bluetooth çok gürültülü ortamlarda yüksek performans sunabilmek için saniyede 1600 sıçramaya sahip bir paket sıçraması üzerindeki paket anahtarlama protokolünü kullanır. IEEE 802.11 standardına yakın olarak ulaşılabilir tüm dalga spektrumu 1 MHz'lik band genişliğinde 79 sıçrama ile kullanılır. 7) Beklemede sadece 0.3 ma çeker ve güç tüketimi çok azdır. Bu bataryalı cihazların performans ömrünü artırır. Maksimum veri transfer hızında çekilen akım 30 ma'ken donma ve düşük transfer hızlarında bu daha da azalır. 5