Grupul protocoalelor de mijloc - nivelul RFCOMM, nivelul SDP, protocoalele de interoperabilitate IrDA

Grupul protocoalelor de mijloc

Protocoalele din acest grup folosesc serviciile oferite de nivelurile inferioare, de transport, pentru ca la randul lor sa ofere nivelurilor aplicatie interfete standard prin care sa comunice cu nivelurile de transport. Fiecare dintre nivelurile din acest grup defineste un protocol standard care ofera un grad sporit de abstractizare pentru comunicatiile dintre aplicatii si nivelurile de transport fata de cazul in care acestea ar comunica direct unele cu altele.

Protocoalele din acest grup sunt:
. RFCOMM - o abstractizare a portului serial
. SDP (Service Discovery Protocol) - folosit pentru descrierea serviciilor disponibile ale unui dispozitiv si pentru localizarea serviciilor de care cineva are nevoie
. Un set de protocoale dedicate interoperabilitatii cu tehnologia IrDA, adoptate din aceasta si prin care pot fi utilizate aplicatii specifice IrDA
. TCS (Telephony Control Protocol) - un protocol folosit pentru controlul comunicatiilor telefonice cu flux audio sau de date

Nivelul RFCOMM

Porturile seriale reprezinta unele dintre cele mai cunoscute si mai intens utilizate interfete in computere si dispozitive de comunicatie. Majoritatea comunicatiilor seriale implica folosirea unui cablu pentru transferul datelor prin porturile seriale. Devreme ce tehnologia Bluetooth tinteste in primul rand catre inlocuirea firelor, folosirea sa ca suport pentru comunicatiile seriale si alte aplicatii inrudite reprezinta un subiect important. Ca exemplu de aplicatii care folosesc in mod curent comunicatiile seriale putem aminti: transferul de fisiere si obiecte intre dispozitive considerate egale, sincronizarea datelor si conectarea la retea prin dial-up.
Pentru aface posibila desfasurarea comunicatiilor seriale peste legaturile wireless oferite de tehnologia Bluetooth, in stiva sa de protocoale este definita o abstractizare a portului serial, numita RFCOMM. Acesta constituie un port serial virtual pentru aplicatii. O aplicatie poate folosi interfata RFCOMM pentru a realiza scenarii ca cele mai sus mentionate intocmai ca si un port serial standard, legat prin fire, fara modificari semnificative aduse aplicatiei, daca nu chiar complet fara modificari. RFCOMM a fost modelat de catre Institutul European de Standarde pentru Telecomunicatii (ETSI) sub forma standardului TS07.10. Acest standard se refera la comunicatiile seriale multiplexate pe o singura legatura seriala. Specificatia Bluetooth adopta o parte a acestuia, la care adauga niste portiuni de adaptare proiectate special pentru comunicatiile Bluetooth. Datorita faptului ca pentru dispozitivele digitale comunicatiile seriale sunt predominante, facilitatile oferite aplicatiilor de catre RFCOMM ca si port serial fac din acesta o parte importanta a stivei de protocoale.

Nivelul SDP
Difera de celelalte niveluri situate mai sus de L2CAP prin faptul ca nu este proiectat ca o interfata pentru protocoalele de la nivelurile superioare lui, ci pentru a se ocupa de operatiuni specifice Bluetooth.
Motivul principal pentru formarea retelelor este sa permita dispozitivelor cuprinse intr-o astfel de structura sa comunice intre ele si astfel sa utilizeze serviciile oferite de fiecare dintre ele. In retelele traditionale cum sunt de exemplu retelele Ethernet, servicii ca transferuri si lucrul cu fisiere, posibilitati de printare,ca si functiile podurilor si gateway-urilor sunt oferite de catre un anumit tip de dispozitive - serverele - astfel ca alte dispozitive, numite clienti sa le poata folosi. In majoritatea situatiilor clientii afla despre aceste servicii prin intermediul unei configuratii statice. Aceasta configuratie este adesea stabilita si mentinuta de un administrator de sistem care configureaza dispozitivele clientilor (calculatoarele) sau le da acestora informatiile necesare pentru configurare, urmand ca ei singuri sa-si configureze calculatorul si sa beneficieze astfel de serviciile retelei. In cazul retelelor dinamice constituite ad-hoc, asa cum sunt cele formate cu dispozitive Bluetooth, acest tip de configuratie standard este insuficienta. Oricare doua dispozitive ar putea incepe sa comunice sub impulsul momentului si daca doresc sa utilizeze fiecare serviciile celuilalt, au nevoie de o modalitate mult mai dinamica pentru a afla care sunt acele servicii. Asadar dupa ce a fost stabilit canalul de comunicatie, urmatorul pas in comunicatia dintre doua dispozitive este ca cele doua sa afle care sunt serviciile disponibile in fiecare dintre ele. Cu acest lucru se ocupa protocolul numit Service Discovery Protocol (SDP). El defineste o metoda standard prin care dispozitivele Bluetooth descopera si afla mai multe despre serviciile oferite de alte dispozitive Bluetooth. In corespondenta, tot SDP defineste si o modalitate prin care dispozitivele isi pot descrie serviciile oferite.

Protocoalele de interoperabilitate IrDA

IrDA (Infrared Data Association) a definit protocoale pentru schimbul de date si sincronizarea acestora intre mediile wireless. Grupul Special de Interes Bluetooth a adoptat mai multe dintre protocoalele IrDA tinand cont de asemanarile dintre cele doua tehnologii de comunicatie fara fir, in ceea ce priveste unele caracteristici comune, scenarii de utilizare si aplicatii. O cerinta fundamentala pentru schimbul de date intre dispozitive este sa se precizeze formatul datelor, adica sintaxa si semantica. Unul dintre protocoalele dezvoltate de IrDA pentru aceste activitati este IrOBEX (Infrared Object Exchange). Schimbul de obiecte este una dintre aplicatiile in care se face apel la acest protocol si astfel de obiecte sunt considerate carti de vizita electronice (formatul vCard), e-mail-uri si alte tipuri de mesaje (formatul vMessage), etc. In plus, un alt protocol IrDA numit Infrared Mobile Comunications (IrMC), permite sincronizarea acestor tipuri de obiecte. Nivelurile de interoperabilitate prezente in stiva Bluetooth au menirea de a asigura interoperabilitatea la nivelul aplicatie.

Nivelurile retea
Spre deosebire de retelele LAN, pentru comunicatiile Bluetooth se foloseste o topologie de retea de tipul de la egal la egal (peer-to-peer). Cu toate acestea, tehnologia Bluetooth tine cont de particularitatile altor tipuri de retele atunci cand se doreste conectarea unui dispozitiv Bluetooth la o retea mai mare, prin dial-up sau printr-un punct de acces la retea. De asemenea specificatia discuta problema interoperabilitatii cu un protocol numit Wireless Application Protocol (WAP), creat pentru conectarea wireless la retele si folosit de dispozitive ca telefoanele mobile. Pentru conectarea la retele prin dial-up se face apel la serviciile nivelului de comanda AT din grupul protocoalelor de mijloc al stivei. In cele mai multe cazuri reteaua accesata este o asa-numita retea IP, adica o retea care foloseste protocolul IP. Dupa ce s-a stabilit conexiunea cu reteaua IP (prin dial-up), dispozitivul care a initiat conexiunea poate folosi protocoalele standard din stiva Internet: TCP,UDP,HTTP,etc. Deasemenea un dispozitiv se mai poate conecta la o retea IP printr-un punct de acces la retea, asa cum se procedeaza pentru accesul LAN, folosind protocolul PPP (Point to Point Protocol). In acest caz dispozitivul se conecteaza la punctul de acces la retea printr-un link Bluetooth, si la randul sau acesta se conecteaza la o retea mai mare, fiind cel mai probabil, desi nu neaparat, o retea cablata. Peste link-ul Bluetooth se foloseste deci protocolul PPP din Internet. Ca si in cazul conectarii prin dial-up, dupa ce s-a stabilit legatura prin protocolul PPP, mai departe pentru a interactiona cu reteaua sunt folosite protocoalele standard din Internet, mai sus mentionate. Accesul la o retea de tip WAP folosind un gateway de tip WAP se desfasoara in mod similar: se stabileste acelasi tip de conectare prin PPP la un punct de acces la o retea IP si apoi, in scopul interactionarii cu reteaua, se utilizeaza protocolul WAP.

In prima versiune a specificatiei nu este prevazut nici un exemplu in care stiva de protocoale Bluetooth sa accepte utilizarea directa a protocoalelor din stiva TCP/IP peste legaturile Bluetooth, singura modalitate de acces la o retea IP fiind aceea care face apel la protocolul PPP. Desi cu siguranta este posibil sa se opereze asupra stivei de protocoale TCP/IP direct prin intermediul tehnologiei de comunicatie Bluetooth ca purtator, SIG nu a definit inca o modalitate interoperabila, adica un profil, pentru o asemenea operatiune.
Nivelul TCS si traficul audio.

Dupa cum am mentionat anterior, un avantaj cheie al comunicatiei Bluetooth este capacitatea acestei tehnologii de a trata atat traficul de voce cat si traficul de date. In vreme ce protocoalele descrise pana acum se ocupa in principal de traficul de date, protocolul prezentat in continuare si nivelul in stiva la care el se gaseste - Telephony Control Specification - sunt special proiectate pentru tratarea problemelor legate de telefonie, mai precis acele functii asociate apelurilor si convorbirilor telefonice. Nivelul TCS se ocupa cu stabilirea parametrilor unui apel telefonic; dupa ce apelul este stabilit, semnalul vocal ce constituie convorbirea telefonica este transmis printr-un canal audio Bluetooth. TCS poate fi de asemenea utilizat si pentru stabilirea apelurilor de date (data calls), asa cum se intampla in cazul conectarii prin dial-up la o retea, caz in care continutul "convorbirii" este transmis sub forma de pachete de date prin intermediul protocolului L2CAP. Protocoalele TCS sunt compatibile cu specificatia ITU-T Q931. Datorita faptului ca folosesc o codare binara, aceste protocoale sunt numite in cadrul specificatiei - TCS-BIN.

In timp ce se lucra la specificatie, Grupul Special de Interes Bluetooth s-a gandit la o a doua varianta a protocolului TCS, pe care au botezat-o TCS-AT, care este de fapt un protocol pentru controlul modemului (adesea numit "comenzi AT"), si ale carui comenzi sunt adresate nivelului RFCOMM cu care comunica direct. Totusi specificatia nu-l prezinta ca un protocol separat, chiar daca aceasta varianta speciala de conlucrare cu nivelul RFCOMM este efectiv pusa in aplicare in unele aplicatii. Protocolul TCS-BIN este considerat ca un protocol de sine statator in specificatie si pe baza sa au fost create si descrise profiluri legate de telefonie; el este folosit in profilurile Telefonie cordless si Intercom. Chiar daca comenzile AT nu sunt grupate intr-un protocol separat, exista asa cum am spus mai multe profiluri in versiunea 1.0, printre care ultimate headset, fax, accesul prin dial-up la retea, care folosesc comenzile AT peste interfata seriala RFCOMM, si nu protocolul TCS-BIN. Acesta din urma include functii de control al apelului, functii de administrare (group management functions) si o metoda pentru schimbul informatiei de semnalizare intre dispozitive, fara sa fie stabilita o legatura telefonica intre ele.

Problema traficului audio - si aici ne referim in principal la traficul de voce - este abordata separat in cadrul comunicatiei Bluetooth. Fluxul de voce este dirijat direct de la si catre nivelul baseband, fara sa mai treaca prin nivelurile superioare acestuia, cum ar fi L2CAP, si aceasta pentru ca traficul audio este izocron. Daca este vorba despre semnale audio digitale pachetizate, acestea ar putea fi transportate ca pachete de date standard, folosind protocolul L2CAP, dar in acest caz traficul audio ar fi tratat ca trafic de date. Deci traficul audio este transportat direct prin nivelul baseband sub forma unor pachete cu o structura speciala, numite pachete sincrone orientate pe conexiune (synchronous connection-oriented SCO). Comunicatiile Bluetooth permit existenta simultana a trei canale audio, lasand o parte din banda la dispozitia traficului de date. Comunicatiile audio Bluetooth se desfasoara la un debit de 64 Kb/s, folosind una din cele doua scheme de codare acceptate: modulatia impulsurilor in cod (MIC, sau cu denumirea sa in engleza PCM - Pulse Code Modulation), modulatie logaritmica pe 8 biti, sau modulatie delta continua cu panta variabila (CVSD - Continuous Variable Slope  semDelta). Tehnicile de compresie cunoscute sub numele de legea A si legea  aplica pentru modulatia MIC. Codarea PCM cu oricare lege de compresie din cele doua a fost adoptata de specificatia Bluetooth datorita popularitatii sale in sistemele de telefonie celulara, iar modulatia delta continua cu panta variabila pentru ca ofera o calitate superioara a fluxului vocal in medii cu zgomot accentuat. Calitatea audio Bluetooth este aproximativ la fel cu cea obtinuta printr-un telefon mobil GSM, ceea ce inseamna ca fluxul audio este transmis asa cum am vazut la o rata fixa de 64 Kb/s. intru-cat transmisiunile de voce reprezinta o aplicatie fundamentala a comunicatiilor audio (in special pentru dispozitive ca telefoanele inteligente care folosesc tehnologia de comunicatie wireless), de cele mai multe ori termenii audio si voce se confunda. Desigur traficul de voce nu este singurul tip de trafic audio care poate fi transportat la nivelul baseband specific tehnologiei Bluetooth. Atata timp cat fluxul audio poate fi redat cu debitul de 64 Kb7s, el poate fi transmis si receptionat pe legaturile Bluetooth. In acest fel canalele audio Bluetooth pot transporta si alte forme de flux audio, asa cum ar fi scurte clipuri audio sau chiar muzica. Totusi, partea audio a acestei tehnologii fiind optimizata pentru traficul de voce, nu se descurca bine cand vine vorba despre muzica de calitate CD, pentru care sunt necesare transmisiuni cu un debit de 1411,2 Kb/s; dar cu o tehnica de compresie potrivita (de exemplu comprimarea cu MP3 a unui flux audio la 128 Kb/s) se poate folosi o legatura ACL (asyncronous conectionless). Un lucru aparent surprinzator este ca desi transportul vocii este o parte importanta a comunicatiei Bluetooth doar cateva pagini din specificatie se refera direct la acest subiect. Si asta nu pentru ca SIG l-ar fi considerat lipsit de importanta, ci mai degraba pentru ca in desfasurarea sa nu implica mai multe protocoale, lucrurile fiind deci mult mai simple.