TKK | Tietoverkkolaboratorio | Opetus
Sami Pönkänen
Sami.Ponkanen@hut.fi
Sampo Vuorinen
Sampo.Vuorinen@hut.fi
Jarkko Lempiäinen
Olemme tehneet harjoitustyötä tiiviissä yhteistyössä, ja jokainen ryhmän jäsenistä vastaa koko työstä kuin omastaan.
© 15.11.1999
Oletko koskaan kironnut tietokoneita, tulostimia ja muita oheislaitteita yhdistäviä johtomääriä? Laitteiston siirtäminen jopa saman huoneen sisällä vaatii aina kaapeleiden uudelleen järjestelyä. Kun haluat päivittää taskutietokoneesi sisällön työasemaan, joudut taas kytkemään kaapeleita mitä hankalimpiin paikkoihin. Bluetooth tarjoaa helpotusta juuri tähän ongelmaan.
Bluetooth on lyhyen kantaman radiojärjestelmä, joka soveltuu liikuteltavien laitteiden kuten taskutietokoneiden ja matkapuhelinten väliseen tiedonsiirtoon. Lisäksi se korvaa tiedonsiirtoon tarvittavat kaapelit esimerkiksi työaseman ja tulostimen, hiiren tai modeemin väliltä, ja sillä voidaan muodostaa verkkoja, joissa useampi käyttäjä voi käyttää yhteisiä laitteita tai jakaa informaatiota keskenään. Bluetooth-linkin yli voidaan siirtää myös puhetta.
Käytännön käyttökohteita on lukuisia. Eräänä visiona on esitetty puhelinta, joka toimii kolmella eri tavalla. Kotona puhelin käyttää kiinteää puhelinverkkoa Bluetooth-linkin ja kotona olevan tukiaseman avulla. Työpaikalla puhelin yhdistyy Bluetoothin avulla lähiverkkoon ja toimii yrityksen sisäisessä puhelinjärjestelmässä. Liikkeellä oltaessa puhelin käyttää tavanomaista GSM-verkkoa tai muuta vastaavaa tulevaisuuden matkapuhelinverkkoa.
Toisessa visiossa salkussa olevaa kannettavaa tietokonetta voidaan käyttää matkapuhelimella esimerkiksi sähköpostin lukemiseen tai kalenterin selaamiseen. Lähitulevaisuudessa taskutietokoneen ja työaseman tiedostot synkronoituvat automaattisesti, kun nämä laitteet tuodaan samaan huoneeseen.
Tarve Bluetoothin kaltaiselle järjestelmälle on syntynyt matkapuhelimien ja taskutietokoneiden yleistymisen myötä. Laitteiden koon pienentyessä ja niiden määrän kasvaessa kaapeleiden käyttö tiedonsiirrossa ei kuulosta houkuttelevalta vaihtoehdolta. Ennen Bluetoothia kaapeleita on korvattu infrapunalinkeillä, jotka ovatkin yleistyneet matkapuhelimissa ja kannettavissa tietokoneissa.
Suurin ero infrapunalinkkien ja radiolinkkien välillä on kantama. Infrapunalinkki vaatii näköyhteyden laitteiden välille ja soveltuu käytännössä ainoastaan kahden laitteen väliseen tiedonsiirtoon. Radiolinkin kantavuus ulottuu jopa seinän läpi ja mahdollistaa tiedonsiirron usealle vastaanottajalle. Huono puoli radiolinkeissä on se, että lähetys kantautuu myös muille kuin halutuille vastaanottajille. Lisäksi Bluetoothin käyttämä 2.4 GHz ISM (Industrial Scientific Medical) taajuusalue on vapaasti kaikkien radiolaitteiden käytössä ja eri järjestelmät saattavat häiritä toisiaan. Nämä seikat on otettu huomioon Bluetoothin suunnittelussa, radioliikenne on salattua ja häiriöiden vaikutusta pienennetään taajuushyppelyllä.
Eräs tärkeimmistä ominaisuuksista Bluetoothin kaltaisissa järjestelmissä on pieni koko ja alhainen virrankulutus. Langattomien laitteiden paino ja koko pyritään nykyisin pitämään mahdollisimman pienenä samalla kun toiminta-aikaa pyritään kasvattamaan mahdollisimman pitkäksi.
Bluetooth järjestelmä sai alkunsa vuonna 1994, kun matkapuhelinvalmistaja Ericsson tutki erilaisia menetelmiä langattomaan tiedonsiirtoon puhelinten ja oheislaitteiden välillä. Vuonna 1997 Ericsson otti yhteyttä alan muihin suuriin yrityksiin ja saikin kumppaneikseen Nokian, IBM:n, Toshiban ja Intelin. Nämä viisi yritystä muodostivat Bluetooth Special Interest Groupin (SIG), joka aloitti ponnistelut tekniikan saattamiseksi de facto -standardin asemaan. SIG:n jäseneksi pääsevät kaikki Bluetoothin kehityksestä tai käytöstä kiinnostuneet. Jäsenyys ei sido erityisesti mihinkään. "Sopimus velvoittaa käyttämään aiheeseen liittyvässä materiaalissa hyväksyttyjä logoja jne. Käyttäjä puolestaan saa oikeuden hyödyntää BT-teknologiaa ilmaiseksi. Laitevalmistajat joutuvat hyväksyttämään BT-laitteidensa toiminnallisuuden (lähinnä radiomoduulit) SIG:n määrittelemällä tavalla, ennen kuin niitä saa markkinoida BT-laitteina", kertoo Valtion Teknillisen Tutkimuskeskuksen erikoistutkija Jari Ahola, joka on läheisesti seurannut Bluetoothin kehitystä. Tällä hetkellä SIG:iin kuuluu runsaat tuhatkunta jäsentä. Laite- ja ohjelmistovalmistajien lisäksi jäseninä on yrityksiä, joilla ei ensi silmäyksellä näyttäisi olevan mitään tekemistä Bluetoothin kehityksen kanssa. "Suurin osa yrityksistä on mukana lähinnä saadakseen BT:hen liittyvän informaation suoraan lähteestä ja täydellisenä", selvittää Jari Ahola.
Bluetoothin versio 1.0 julkaistiin kesällä 1999, jolloin SIG:ssä oli jäseniä jo runsaat 850. "Julkisesti jaossa olevien papereiden perusteella voisi tehdä johtopäätöksen, että varsinaisen Bluetoothin speksaus on saatu kunnolla vauhtiin vasta 1997. Käsittääkseni tätä ennen Ericssonilla oli lähinnä tehty kehitystyötä itse RF-osiin liittyvään tekniikkaan, ei niinkään esimerkiksi protokolliin ja muihin ylemmän tason asioihin", kertoo Jari Ahola ja jatkaa: "Sanoisin Bluetoothin syntyneen vasta viimeisen kahden vuoden aikana: kesällä 1998 Bluetooth-speksi oli vasta versiossa 0.5. Julkinen versio 1.0A tuli jakoon 28.7.1999."
Ericsson vastaa siis radioteknologiasta. Toshiba ja IBM ovat kehittämässä yleistä spesifikaatiota Bluetoothin integroimiseksi liikkuviin laitteisiin. Intel hyödyntää mikropiiri- ja ohjelmisto-osaamistaan. Nokialla on osaamista radiotekniikassa ja kannettavien laitteiden ohjelmistoissa. Muihin yrityksiin, jotka tuovat mukanaan Bluetoothiin ohjelmisto- ja laiteosaamistaan, kuuluvat Motorola, Qualcomm, 3COM Palm, VLSI ja Lucent.
Ensimmäiset Bluetooth-laitteet ovat odotettavissa markkinoille vuoden 2000 alussa. Digianswer alkaa valmistaa PC-kortteja, vähittäishinnaltaan noin 850 mk, helmikuussa ja Bluetooth-kuulokkeet tulevat markkinoille toisella vuosineljänneksellä. Digianswer myös neuvottelee PDA- ja PC-valmistajien kanssa. Yksityiskohtia ei ole tiedossa, mutta markkinointipäällikkö Ultan O'Raghallaigh vihjaisee, että Palm V tulee olemaan ensimmäisten Bluetoothia hyödyntävien tuotteiden joukossa. Aluksi korvakuulokkeita kaupataan enemmän puhelinkeskuksiin kuin yksittäisille kuluttajille. TDK:n tuotekehityspäällikkö Nick Hunn lupaa PC-kortteja ja USB-sovittimia maaliskuuhun mennessä. Kesäkuuhun mennessä TDK alkaa toimittaa Bluetooth-adaptereita sekä koti- että yrityskäyttöön. "Se tulee olemaan laatikko, joka vain kiinnitetään seinään. Toimistossa se sallii langattoman lähiverkkoon kytkeytymisen ja kotona langattoman modeeminkäytön", sanoo Nick Hunn. Bluetoothin lisäämisen laitteisiin arvioidaan nostavan niiden hintoja hiukan vajaalla sadalla markalla, mutta hinnat laskevat noin 30 markkaan vuoden sisällä. Tällä hetkellä tarvittavia piirejä on kuitenkin huonosti saatavilla. Ericsson myy piiriä, mutta kovaan hintaan, ja piiri jättää tekniseltä näkökannalta toivomisen varaa. TDK aikoo käyttää vielä nimeämättömän amerikkalaisen elektroniikkayrityksen piirejä.
Millä aikataululla Bluetooth sitten valloittaa maailman? Julkisuudessa on esitetty muun muassa seuraava arvio:
v. 2001 yli 50 miljoonaa BT-laitetta
v. 2002 yli 120 miljoonaa BT-laitetta
v. 2003 yli 200 miljoonaa BT-laitetta
v. 2004 yli 400 milj. BT-laitetta
v. 2005 yli 700 milj. BT-laitetta (BT-markkinoiden arvo 3 miljardia USD).
Bluetooth toimii 2,4 gigahertsin ISM-taajuusalueella (Industrial-Scientific-Medical), joka on vapaasti käytettävissä suurimmassa osassa maailmaa. Bluetoothin lisäksi mm. mikroaaltouunit ja useat WLAN (Wireless LAN) -järjestelmät eli langattomat lähiverkot käyttävät tätä taajuusaluetta. Yhteyden nimellinen kantama on 10 metriä 0 dBm (1 mW) lähetysteholla. Tehoa lisäämällä kantama voidaan tarvittaessa kasvattaa yli 100 metriin. Tätä varten Bluetooth-spesifikaatiossa on varattu mahdollisuus tehon nostoon 100 milliwattiin saakka. Jari Aholan mukaan suuremman lähetystehon "pääasiallinen käyttötarkoitus on vain kantomatkan lisääminen; tämä on kylläkin hieman ristiriidassa BT:n käyttötarkoituksen kanssa, eli noin huoneen kokoisen langattoman verkon muodostaminen."
Ulkoisten häiriölähteiden vaikutuksen vähentämiseksi Bluetooth käyttää taajuushyppelyyn perustuvaa hajaspektritekniikkaa. Käytettävä taajuusalue sijaitsee välillä 2,402...2,480 GHz, ja se on jaettu 79:ään erilliseen kaistaan yhden megahertsin välein. Ajallisesti lähetys jakautuu 625 µs viipaleisiin (slot). Data lähetetään paketteina yleensä siten, että yksi paketti täyttää yhden aikaviipaleen. Lähetin vaihtaa taajuutta jokaisen aikaviipaleen jälkeen käyttäen näennäissatunnaista algoritmia, jonka parametrit sovitaan yhteyden alussa. Taajuushyppelyn nopeus on 1600 hyppyä sekunnissa. Nopea hyppely ja lyhyet datapaketit vähentävät merkittävästi tiedonsiirron häiriöherkkyyttä: kun yhtä taajuutta käytetään verraten lyhyen aikaa koko lähetysajasta, sillä esiintyvät häiriöt eivät haittaa tiedonsiirtoa jatkuvasti, eikä vioittuneen paketin uudelleenlähetys kuluta kohtuuttomasti siirtokapasiteettia. Laajakaistainen häiriölähde voi kuitenkin aiheuttaa huomattavia ongelmia etenkin, jos sen teho on suuri. "Normaalitapauksessa se (taajuushyppely) on melko riittävä, mutta BT:n kannalta patologisen tilan järjestäminen ei ole monimutkaista: jo samassa huoneessa oleva mikroaaltouuni voi aiheuttaa melkoisia ongelmia", toteaa Jari Ahola. "WLAN:in kannalta BT kilpailee samasta radioresurssista ja tässä kisassa BT voi helposti jäädä jalkoihin pienemmän tehonsa johdosta. WLAN toimii BT-ympäristössä vielä suhteellisen luotettavasti."
Lähetyksen aikajakoisuus on hajaspektriradion toteutustavan lisäksi tärkeä osa Bluetoothin yhteyskäytäntöä. Yhteyden aikana kaikkien laitteiden radioiden toimintaa ohjaavat kellopiirit käyvät tahdistettuina yhden isäntälaitteen kelloon, ja vain yksi laite voi lähettää kerrallaan. Lähetysajan jakaminen viipaleisiin tällä tavoin mahdollistaa kaistanleveyden tehokkaan jaon sitä tarvitsevien laitteiden kesken (ks. Yhteyskäytäntö) sekä kaksisuuntaisen liikennöinnin. Bluetoothin yhteydessä periaate tunnetaan nimellä TDD (Time Division Duplex). Vastaavaa periaatetta radiokanavan jakamisesta monille käyttäjille aikaviipaloinnin avulla käytetään myös eräissä matkapuhelinstandardeissa, jolloin siitä käytetään nimitystä TDMA (Time Division Multiple Access).
Bluetooth tukee sekä kahden että useamman laitteen välisiä yhteyksiä. Keskenään kommunikoivat laitteet muodostavat pikoverkon (piconet), joustavan tähtimäisen verkkorakenteen, johon voi kuulua samanaikaisesti kahdeksan eri laitetta. Yksi laitteista toimii isäntälaitteena (master). Muut pikoverkon laitteet tahdistuvat isäntälaitteen kelloon ja noudattavat samaa taajuushyppelyjärjestystä. Laitteet voivat liittyä verkkoon ja poistua siitä vapaasti. Kukin laite voi lisäksi kuulua yhtä aikaa useaan pikoverkkoon. Näin yhdistettyä usean erillisen pikoverkon muodostamaa rakennetta kutsutaan hajaverkoksi (scatternet). Kullakin pikoverkolla on oma isäntälaitteensa ja taajuushyppelyjärjestyksensä, eikä niiden välinen liikenne ole synkronoitua. Tämän ansiosta törmäyksiä sattuu harvoin ja pikoverkkojen sisäinen tiedonsiirto säilyttää hyvin tehokkuutensa. Pikoverkkojen pienehköä kokoa ja hajaverkkojen toimintaa perustellaan Bluetooth-laitteiden ensisijaisella käyttötarkoituksella. "Nähdäkseni kahdeksan laitetta verkkoa kohden riittää, sillä BT:llä ei ole tarkoitus korvata WLAN-verkkoja", kertoo Jari Ahola. "Gateway-toimintaakaan ei käsittääkseni ole vielä speksattu, vaikka se lieneekin kyllä suunnitelmissa."
Yhteydenoton ensimmäisenä aloittaneesta laitteesta tulee automaattisesti perustamansa pikoverkon isäntälaite. Voidakseen toimia isäntänä laitteen ei siis tarvitse olla erityisesti tarkoitettu sitä varten, vaan kaikki Bluetooth-laitteet ovat tässä mielessä samanlaisia. Verkkoon kytkeytyneet laitteet tunnistetaan kolmibittisen numeron, ns. MAC-osoitteen perusteella.
Isäntälaite on verkon toiminnan kannalta keskeisessä asemassa. Liikennöinti tapahtuu isännän kautta, se huolehtii kaistanleveyden jaosta ja määrää laitteiden käyttämien yhteyksien tyypit. Lisäksi se voi määrätä laitteita asettumaan virransäästötilaan. Jos jollekin laitteelle tulee tarve muuttaa tilaansa, se pyytää isännältä tähän tarvittavaa käskyä. Verkon hallinta on siis erittäin keskitettyä.
Bluetooth on tarkoitettu yleiskäyttöiseksi kaapelin korvaajaksi, jolla voi siirtää niin dataa kuin ääntäkin. Kumpikin tietotyyppi asettaa siirtotielle omat erityisvaatimuksensa. Tietokoneiden välisessä datasiirrossa tärkeitä ominaisuuksia ovat nopeus ja erityisesti ehdoton luotettavuus -- yksikään bitti ei saa muuttua siirron aikana. Äänen, erityisesti puheen siirto taas ei vaadi yhtä nopeaa ja virheetöntä yhteyttä, mutta tietovirran on oltava katkoton ja tasainen, jotta äänessä ei esiinny häiritsevää katkonaisuutta. Näiden vaatimusten yhteensovittamiseksi Bluetooth yhdistää data- ja puhelinverkoissa perinteisesti käytettyjä periaatteita. Yhteys on pohjimmiltaan pakettikytkentäinen, mutta ääntä siirrettäessä tasainen nopeus varmistetaan varaamalla lähetyksen aikaviipaleita siten, että lopputulos muistuttaa piirikytkentää.
Pakettikytkentäisyys on yhteyskäytäntö, jossa laitteiden välillä ei ole kiinteää, vakionopeudella toimivaa yhteyttä, vaan ne jakavat datan lyhyisiin paketteihin, joita lähetetään ainoastaan silloin, kun lähetettävää on. Tämä tekee tiedonsiirrosta verkon kannalta tehokasta, koska verkon kapasiteettia kulutetaan vain todelliseen liikenteeseen eikä "hiljaisuuden siirtoon". Pakettimuotoista tiedonsiirtoa kutsutaan joskus myös yhteydettömäksi siirroksi. Tasaista nopeutta vaativiin käyttötarkoituksiin kuten puheen siirtoon pakettikytkentä ei ole ihanteellinen, koska verkon kuormitus vaihtelee jatkuvasti eikä yksittäisille paketeille voida luvata etukäteen mitään tiettyä perilletuloaikaa. Puhelinverkoissa käytetyssä piirikytkennässä taas osapuolten käyttöön annetaan kokonaan oma yhteys, jonka kapasiteetti on varattu näille koko ajan riippumatta todellisesta tarpeesta (ts. puhutaanko vai kuunnellaanko). Jatkuva yhteys varmistaa puheen sujuvan siirron, mutta tuhlaa verkon kapasiteettia.
Bluetooth tukee kahta siirtomuotoa, joiden avulla se voi yhdistää paketti- ja piirikytkentöjen hyvät puolet. Datasiirrossa käytetään asynkronista, yhteydetöntä muotoa (ACL, Asynchronous Connectionless), joka edustaa tyypillistä pakettikytkentää. Ääntä siirretään synkronisen, yhteydellisen siirtomuodon (SCO, Synchronous Connection Oriented) avulla. SCO-yhteys käyttää hyväksi Bluetoothin aikajakoisuuteen perustuvaa yhteyskäytäntöä. Koska kaikki pikoverkon laitteet noudattavat samaa isäntälaitteen määräämää aikajakoa ja vain yksi laite voi lähettää kerrallaan, aikaviipaleita on helppo varata SCO-pakettien siirtoon tasaisin väliajoin. Näin äänen siirtoa varten saadaan aikaan piirikytkentää muistuttava tasainen, turvattu datavirta.
ACL-muotoinen datasiirto voi olla symmetristä tai epäsymmetristä. Symmetrisessä siirrossa siirtonopeus on sama molempiin suuntiin, epäsymmetrisessä erilainen. Symmetrisen siirron nimellisnopeus on 432,6 kilobittiä sekunnissa. Asymmetrinen muoto siirtää toiseen suuntaan parhaimmillaan 721 kbit/s paluusuunnan nopeuden ollessa 57,6 kbit/s. SCO-yhteyden nopeus on kumpaankin suuntaan 64 kbit/s.
Datasiirrossa tiedon saapuminen muuttumattomana perille on olennaisen tärkeää. ACL-siirron yhteydessä voidaan käyttää kolmea vaihtoehtoista virheenkorjausmenetelmää. Näistä kaksi perustuu virheenkorjaavaan koodaukseen (FEC, Forward Error Correction Code) ja kolmannessa (ARQ, Automatic Repeat Request) virheelliseksi havaittu paketti pyydetään yksinkertaisesti lähettämään uudestaan. Pakettien otsikkotiedot suojataan aina tehokkaimmalla FEC-koodilla. ARQ-menetelmää käytettäessä virheet havaitaan tarkistamalla otsikko ja paketin sisällöstä laskettava tarkistussumma.
Käytettävä virheenkorjausmenetelmä riippuu radioyhteyden laadusta. FEC-koodauksen tarkoitus on korjata virheet vastaanottopäässä ja vähentää näin tarvetta pakettien uudelleenlähetykseen. Datan sekaan lisättävä virheenkorjaustieto huonontaa kuitenkin siirron tehokkuutta, joten hyvissä olosuhteissa uudelleenlähetyksellä saavutetaan parempi siirtonopeus.
Äänidatan siirrossa ei tietenkään ole järkevää lähettää paketteja uudestaan. Digitaaliseen muotoon muutettu ääni pakataan SCO-paketteihin virhesietoisen koodausmenetelmän avulla. Bluetoothin käyttämällä CVSD-menetelmällä (Continuous Variable Slope Delta Modulation) koodattu puhe on ymmärrettävää jopa 4 % bittivirhesuhteella.
Bluetooth sisältää laitteistotason mekanismit käyttäjän tunnistusta ja tiedon salausta varten. Käyttäjän tunnistus ja käyttöoikeuden varmistaminen eli autentikointi mahdollistaa esimerkiksi järjestelyn, jossa vain henkilön oma kannettava tietokone voi ottaa Internet-yhteyden hänen matkapuhelimensa kautta. Tietovirta voidaan salata 40- tai 64-bittisellä avaimella. Verrattain lyhyiden avainten vuoksi salaus ei ole kovin voimakas, joten varmempaa suojausta tarvitsevien käyttäjien kannattaa käyttää korkeamman tason verkkoprotokolliin ja sovellusohjelmiin sisältyviä salaustoimintoja.
Bluetoothille on helppo keksiä lukemattomia, toisistaan hyvinkin suuresti poikkeavia käyttötarkoituksia. Yksi sen perusajatuksista on, että itse laitteisto-osan toteutus on aina samanlainen, jolloin mikä tahansa laite pystyy esimerkiksi perustamaan pikoverkon. Toimintoja ohjaavalla ohjelmistolla on näin ollen keskeinen merkitys Bluetoothin mukauttamisessa kulloiseenkin käyttötarkoitukseen sopivaksi.
Perusvaatimus on tietenkin, että kaikki Bluetooth-laitteet pystyvät tekniikkansa puolesta toimimaan yhdessä. Laitteiden on löydettävä ja tunnistettava toisensa, osattava kommunikoida keskenään ja täytettävä Bluetooth-määrityksen tekniset vaatimukset. Tämä on kuitenkin vain pohja, jolle korkeamman tason sovellukset rakennetaan. Laitteiden on toimittava sovelluksen ja käyttäjän kannalta järkevällä tavalla ja oltava helppokäyttöisiä. Tässä onkin soveltajien varsinainen työsarka.
Bluetoothia käyttävät laitteet voivat vaihdella monimutkaisuudessaan melkoisesti. Esimerkiksi yksinkertaisesta laitteesta sopii langattoman puhelimen luuri. Huomattavasti monimutkaisempia sovelluksia ovat matkapuhelimet ja varsinkin tietokoneet. Osa näille asetettujen vaatimusten toteuttamiseen tarvittavasta ohjelmistotekniikasta on kuitenkin jo olemassa. Bluetoothin ohjelmistoympäristön (Software Framework) ideana on käyttää vaativien sovellusten toteuttamiseen olemassa olevia, koeteltuja teknologioita kuten TCP/IP ja OBEX. Pyörää ei toki kannata yrittää keksiä uudestaan!
Bluetooth ei ole ensimmäinen yritys poistaa johdot kodeista ja konttoreista. Tietokoneverkoissa ja tietokoneen ja oheislaitteiden välillä on erilaisia, usein standardoimattomia langattomia ratkaisuja käytetty jo useita vuosia. Niiden toteutuksessa on käytetty ainakin laser-, infrapuna- ja mikroaaltotekniikoita. Tällä hetkellä käytetyin standardoitu Bluetoothin kilpailija on IrDA, joka käyttää kaukosäätimistä tuttuja infrapuna-aaltoja.
Seuraavassa on joitakin Bluetoothin kilpailijoita. Koska HomeRF, 802.11 ja Bluetooth käyttävät ainakin tällä hetkellä samaa ISM-taajuusaluetta, ne eivät todennäköisesti tule toimimaan toistensa välittömässä läheisyydessä yhtä aikaa, mutta isommalla alueella ne voivat elää rinnakkain.
HomeRF-yhteenliittymän ydinjäsenet ovat Microsoft, Motorola, Intel, IBM ja Ericsson. Mielenkiintoista kyllä, osa HomeRF:n jäsenistä on myös Bluetoothissa mukana. Käytännössä HomeRF-verkko toteutetaan käyttämällä HomeRF-järjestön kehittämää SWAP-protokollaa (Shared Wireless Access Protocol). Bluetooth ja HomeRF ovat varsin samanlaisia ratkaisuja, molemmat tarjoavat mm. äänikanavia. Seuraavassa joitakin eroja:
HomeRF on suunnattu raskaampaan käyttöön kuin Bluetooth. Suuren tehonkulutuksensa vuoksi HomeRF ei sovellu hyvin esim. matkapuhelimiin, mutta suuren liittymämääränsä vuoksi se sopii täyteen elektroniikkaa ahdettuun toimistoon. Se ei siis ole Bluetoothin aivan suora substituutti, ja on mahdollista, että molemmat tekniikat ovat käytössä tulevaisuudessa.
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) on kehittänyt standardin taajuuksilla 2400-2483 MHz toimivalle tietokoneiden lähiverkolle. Sen määrittelemä tiedonsiirtonopeus on 1 - 2 Mbit/s, tosin jo 10 - 11 Mbit/s nopeuteen pystyviä laitteita on markkinoilla. 802.11 on tietokoneiden lähiverkkoihin suunniteltu ja on siinä käytössä ylivoimainen. Bluetooth on kuitenkin paljon monikäyttöisempi; 802.11 ei tarjoa esimerkiksi äänikanavia.
Tulevaisuuden suurinopeuksisiin verkkoihin on useita toteutusehdokkaita. 802.11 voi löytää uuden taajuusalueen ja toimia Bluetoothin kanssa kauniisti rinnan, jokin toinen standardi voidaan ottaa käyttöön (HIPERLAN on eräs vahva ehdokas), tai Bluetoothista voidaan tehdä uusi suurinopeuksinen standardi. 802.11-toteutuksia on jo markkinoilla, mutta niiden menestyksestä ei ole takeita. 802.11:lle on tilausta, mutta voi olla, että se tuleekin käyttöön nykyistä suuremman alueen sovelluksissa muualla kuin PC-ympäristössä.
HomePNA ei ole langaton ratkaisu, mutta se kilpailee kuitenkin jonkin verran samoista asiakkaista Bluetoothin ja varsinkin 802.11:en kanssa, joten se on otettu tässä mukaan.
Home Phoneline Networking Alliance (HomePNA) on kesäkuussa 1998 perustettu yritysten yhteenliittymä, jossa on tarkoituksena yhtenäisen puhelinlinjoilla toimivan tietokoneiden lähiverkkoratkaisun tuominen sekä yritys- että kotikäyttöön, painopiste on kotikäytössä. Järjestön perustajajäseniä ovat 3Com, AMD, AT&T, Wireless, Compaq, Conexant, Epigram, Hewlett-Packard Co., IBM, Intel, Lucent Technologies ja Tut Systems, yhteensä jäseniä on nykyään noin 100.
Syksyllä 1998 julkistettiin 1Mbit/s nopeuteen pystyvä versio, ja 10 Mbit/s -spesifikaatio on työn alla ja sen odotetaan valmistuvan vuoden 1999 aikana. Verkko toimii nykyisissä puhelinverkoissa, eikä niihin tarvitse tehdä muutoksia. HomePNA vaatii puhelinlinjoja, joten siitä ei ole yleiseksi kotitalousverkoksi, johon esimerkiksi matkapuhelin olisi helppo liittää. Puhelinverkkopohjainen ratkaisu kuitenkin mahdollistaa yhteyden kodin ja ulkomaailman välille. HomePNA on suunniteltu toimimaan sujuvasti nykyisten ja tulevien Internet -yhteysratkaisujen kanssa, kuten ADSL ja sähköverkkoon perustuvat ratkaisut.
HomePNA:n pääasiallinen kohderyhmä on kodit, joissa on useita PC-mikroja. Esimerkiksi Yhdysvalloissa on 15 miljoonaa kotia, joissa on useita PC-mikroja, joten markkinoita on varmasti olemassa. Nykyään saatavissa olevien (1 Mbit/s) päätelaitteiden hinnat ovat Yhdysvalloissa 50 dollaria, tyypillinen kahden PC-laitteen verkko maksaa alle 100 dollaria.
Infrared Data Association (IrDA) määrittelee kolme infrapunakommunikaatiostandardia: IrDA-Data, IrDA-Control ja tuleva standardi AIr. Useimmissa ominaisuuksissa missä Bluetooth loistaa IrDA on huono, ja toisin päin. IrDA:n ominaisuuksia:
WLAN Wireless Local Area Network
GSM Global System for Mobile Communications
ISM Industrial Scientific Medical
SIG Special Interest Group
PDA Personal Digital Assistant
TDD Time Division Duplex
TDMA Time Division Multiple Access
ACL Asynchronous Connectionless
SCO Synchronous Connection Oriented
FEC Forward Error Correction Code
CVSD Continuous Variable Slope Delta Modulation
TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol
OBEX Object Exchange
IrDA Infrared Data Association
SWAP Shared Wireless Access Protocol
HomePNA Home Phoneline Networking Alliance
HIPERLAN HIgh PErformance Radio Local Area Network
Erikoistutkija Jari Ahola, Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus (VTT)
Sami Pönkäsen tekemä haastattelu 12.11.1999
http://www.bluetooth.com
Tässä työssä olevat kuvat, käyttöoikeuden on myöntänyt Niklas Orup, Ericsson
http://www.cahners.com
Arviot Bluetoothin markkinoista tulevaisuudessa.
http://wwwwin.mark-itt.ru/Collection/Other/babel96b.html
Lyhennesanasto
http://www.tcm.hut.fi/Opinnot/Tik-111.550/1999/Esitelmat/Bluetooth/bluetooth.html
TKK:n kurssin Tik-111.500 seminaarityö aiheesta Bluetooth
http://www.zdnet.co.uk/news/1999/14/ns-7754.html
http://www.zdnet.co.uk/news/1999/28/ns-9001.html
http://www.tcm.hut.fi/Opinnot/Tik-110.300/Tehtavat/mobile_wireless/wireless_std_3.html
Langattoman tiedonsiirron standardit
http://home.intekom.com/cellular/bluetooth_versus_802.htm
Bluetooth versus 802.11
http://www.countersys.com/tech/bluetooth.html
IrDA versus Bluetooth: A Complementary Comparison
Tietoverkkolaboratorio on nyt osa Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitosta. Tällä sivulla oleva tieto voi olla vanhentunutta.
Kurssien ajantasainen tieto on MyCourses-palvelussa.
|
Tämä sivu on tehty oppilaiden harjoitustyönä. Tietoverkkolaboratorio ei
vastaa sivun oikeellisuudesta, ajantasaisuudesta tai ylläpidosta.
Vakavissa tapauksissa yhteyshenkilöinä toimivat ja
Webmaster.
Sivua on viimeksi päivitetty 06.05.2009 10:02. URI: http://www.netlab.tkk.fi/opetus/s38118/s99/htyo/39/index.shtml [ TKK > Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto > Tietoverkkolaboratorio > Opetus ] |