Bluetooth

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Inviato da amalia 28/03/2009 @ 08:10

Tags : bluetooth, wireless, high tech

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Bluetooth

Auricolare Bluetooth

Bluetooth è una specifica industriale per reti personali senza fili (WPAN: Wireless Personal Area Network). Fornisce un metodo standard, economico e sicuro per scambiare informazioni tra dispositivi diversi attraverso una frequenza radio sicura a corto raggio. Bluetooth cerca i dispositivi entro un raggio di qualche decina di metri, tali dispositivi sono coperti dal segnale e li mette in comunicazione tra di loro. Questi dispositivi possono essere ad esempio palmari, telefoni cellulari, personal computer, portatili, stampanti, fotocamere digitali, console per videogiochi.

La specifica Bluetooth è stata sviluppata da Ericsson e in seguito formalizzata dalla Bluetooth Special Interest Group (SIG). SIG, la cui costituzione è stata formalmente annunciata il 20 maggio 1999, è un'associazione formata da Sony Ericsson, IBM, Intel, Toshiba, Nokia e altre società che si sono aggiunte come associate o come membri aggiunti.

Il nome è ispirato a Harald Blåtand (Harold Bluetooth in inglese), re Aroldo I di Danimarca, abile diplomatico che unì gli scandinavi introducendo nella regione il cristianesimo. Gli inventori della tecnologia devono aver ritenuto che fosse un nome adatto per un protocollo capace di mettere in comunicazione dispositivi diversi (così come il re unì i popoli della penisola scandinava con la religione).

Il logo della tecnologia unisce infatti le rune nordiche (Hagall) e (Berkanan), analoghe alle moderne H e B. È probabile che l'Harald Blåtand a cui si deve l'ispirazione sia quello ritratto nel libro The Long Ships di Frans Gunnar Bengtsson, un best-seller svedese ispirato alla storia vichinga.

Questo standard è stato progettato con l'obiettivo primario di ottenere bassi consumi, un corto raggio di azione (da 1 a 100 metri) e un basso costo di produzione per i dispositivi compatibili.

Lo standard doveva consentire il collegamento wireless tra periferiche come stampanti, tastiere, telefoni, microfoni, ecc. a computer o PDA o tra PDA e PDA. Attualmente più di un miliardo di dispositivi montano un'interfaccia Bluetooth.

I telefoni cellulari che integrano chip Bluetooth sono venduti in milioni di esemplari e sono abilitati a riconoscere e utilizzare periferiche Bluetooth in modo da svincolarsi dai cavi. BMW è stato il primo produttore di autoveicoli a integrare tecnologia Bluetooth nelle sue automobili in modo da consentire ai guidatori di rispondere al proprio telefono cellulare senza dover staccare le mani dal volante. Attualmente molti altri produttori di autoveicoli forniscono di serie o in opzione vivavoce Bluetooth che integrati con l'autoradio dell'automobile permettono di utilizzare il cellulare mantenendo le mani sul volante a quindi aumentando la sicurezza della guida.

Comunque lo standard include anche comunicazioni a lunga distanza tra dispositivi per realizzare delle LAN wireless. Ogni dispositivo Bluetooth è in grado di gestire simultaneamente la comunicazione con altri 7 dispositivi sebbene essendo un collegamento di tipo master slave solo un dispositivo per volta può comunicare con il server. Questa rete minimale viene chiamata piconet. Le specifiche Bluetooth consentono di collegare due piconet in modo da espandere la rete. Tale rete viene chiamata scatternet. Dispositivi in grado di gestire due piconet e quindi in grado di fare da ponte tra le due reti dovrebbero apparire nei prossimi due anni. Ogni dispositivo Bluetooth è configurabile per cercare costantemente altri dispositivi e per collegarsi a questi. Può essere impostata una password per motivi di sicurezza se lo si ritiene necessario.

Il protocollo Bluetooth lavora nelle frequenze libere di 2,45 GHz. Per ridurre le interferenze il protocollo divide la banda in 79 canali e provvede a commutare tra i vari canali 1600 volte al secondo. La versione 1.1 e 1.2 del Bluetooth gestisce velocità di trasferimento fino a 723,1 kb/s. La versione 2.0 gestisce una modalità ad alta velocità che consente fino a 3 Mb/s. Questa modalità però aumenta la potenza assorbita. La nuova versione utilizza segnali più brevi e quindi riesce a dimezzare la potenza richiesta rispetto al Bluetooth 1.2 (a parità di traffico inviato).

Bluetooth non è uno standard comparabile con il Wi-Fi dato che questo è un protocollo nato per fornire elevate velocità di trasmissione con un raggio maggiore, a costo di una maggior potenza dissipata e di un hardware molto più costoso. Infatti il Bluetooth crea una personal area network (PAN) mentre il Wi-FI crea una local area network. Il Bluetooth può essere paragonato al bus USB mentre il Wi-FI può essere paragonato allo standard ethernet.

Molti adattatori Bluetooth sono disponibili in commercio, alcuni includono anche una porta IrDA.

La tecnologia Bluetooth prevede di sincronizzare la maggior parte delle operazioni con un clock in tempo reale. Esso serve, ad esempio, a sincronizzare gli scambi di dati tra i dispositivi, distinguere tra pacchetti ritrasmessi o persi, generare una sequenza pseudo-casuale predicibile e riproducibile. Il clock Bluetooth è realizzato con un contatore a 28 bit che viene posto a 0 all'accensione del dispositivo e subito dopo continua senza fermarsi mai, incrementandosi ogni 312.5μs (metà slot quindi). Il ciclo del contatore copre approssimativamente la durata di un giorno (312.5μs x 2^(28) ≅ 23,3 ore).

I primi 2 bit del contatore vengono usati direttamente per delimitare gli slot e i cosiddetti "mezzi slot", per la trasmissione e ricezione dei pacchetti; essi servono anche a stabilire nel tempo gli slot Tx (trasmissione) o Rx (ricezione) a seconda se il dispositivo in questione stia funzionando da master o da slave. Una trasmissione da parte del master comincerà sempre quando CLK = 00 (slot di indice pari), mentre una trasmissione da parte di uno slave comincerà sempre quando CLK = 10 (slot di indice dispari).

I collegamenti che possono essere stabiliti tra i diversi dispositivi sono di due tipi: orientati alla connessione e senza connessione. Un collegamento orientato alla connessione richiede di stabilire una connessione tra i dispositivi prima di inviare i dati; mentre, un link senza connessione non richiede alcuna connessione prima di inviare i pacchetti. Il trasmettitore può in qualsiasi momento iniziare ad inviare i propri pacchetti purché conosca l’indirizzo del destinatario. La tecnologia Bluetooth definisce due tipi di collegamenti a supporto delle applicazioni voce e trasferimento dati: un servizio asincrono senza connessione (ACL, Asynchronous ConnectionLess) ed un servizio sincrono orientato alla connessione (SCO, Synchronous Connection Oriented).

ACL supporta traffico di tipo dati e si basa su un servizio di tipo best-effort. L’informazione trasportata può essere di tipo utente o di controllo. SCO, invece, è un collegamento che supporta connessioni con un traffico di tipo real-time e multimediale. Il collegamento ACL supporta connessioni a commutazione di pacchetto, connessioni punto-multipunto e connessioni simmetriche o asimmetriche. Nel caso di connessioni simmetriche il data rate massimo è di 433.9Kbps in entrambe le direzioni; mentre, per connessioni asimmetriche si raggiungono 723.2Kbps in una direzione e 57.6Kbps in quella opposta. Uno slave può trasmettere solamente se nello slot precedente aveva ricevuto un pacchetto dal master. In questi tipi di collegamenti, in genere, viene applicata la ritrasmissione dei pacchetti.

La connessione SCO prevede connessioni a commutazione di circuito, connessioni punto-punto e connessioni simmetriche. Questo tipo di connessione è generalmente utilizzata per il trasporto della voce in canali da 64Kbps. Il master può supportare fino a tre collegamenti SCO verso lo stesso slave o verso slave differenti appartenenti alla stessa piconet. Uno slave, invece, può supportare fino a tre connessioni SCO verso lo stesso master, o due se i collegamenti sono stati creati da diversi master. A causa della sensibilità al ritardo di questi di pacchetti (trasportano dati di natura real-time), non è prevista alcuna ritrasmissione in caso di errore o perdita.

Due o più dispositivi collegati tra loro formano una piconet. I dispositivi all’interno di una piconet possono essere di due tipi: master o slave. Il master è il dispositivo che all’interno di una piconet si occupa di tutto ciò che concerne la sincronizzazione del clock degli altri dispositivi (slave) e la sequenza dei salti di frequenza. Gli slave sono unità della piconet sincronizzate al clock del master e al canale di frequenza.

Le specifiche Bluetooth prevedono 3 tipi di topologie: punto-punto, punto-multipunto e scatternet. Diverse piconet possono essere collegate tra loro in una topologia chiamata scatternet.

Gli slave possono appartenere a più piconet contemporaneamente, mentre il master di una piconet può al massimo essere lo slave di un’altra. Il limite di tutto ciò sta nel fatto che all’aumentare del numero di piconet aumentano anche il numero di collisioni dei pacchetti e di conseguenza degradano le prestazioni del collegamento. Ogni piconet lavora indipendentemente dalle altre sia a livello di clock che a livello di salti di frequenza. Questo perché ogni piconet ha un proprio master. Un dispositivo bluetooth può partecipare sequenzialmente a diverse piconet come slave attraverso l’uso di tecniche TDM (Time Division Multiplexing), ma può essere master solo in una.

Un dispositivo Bluetooth si può trovare essenzialmente in due stati: in quello di connessione o in quello di standby. L’unità si trova nello stato di connessione se è connesso ad un altro dispositivo ed è coinvolto con esso alle normali attività. Se il dispositivo non è connesso, o non è coinvolto alle attività della piconet, allora esso si trova automaticamente nello stato di standby. Questo stato è stato concepito come un modo per far risparmiare potenza ai dispositivi. Se uno di essi non è coinvolto attivamente all’interno di una connessione, non c’è motivo che assorba picchi di potenza pari a quelli dei dispositivi attivi. Quando un’unità si trova in standby ascolta il canale ogni 1,28 secondi per eventuali messaggi dal master.

Similmente all’architettura OSI, Bluetooth specifica un approccio a livelli nella sua struttura protocollare. Differenti protocolli sono utilizzati per differenti applicazioni. Indipendentemente del tipo di applicazione, però, lo stack protocollare Bluetooth porta sempre all’utilizzo dei livelli data-link e fisico. Non tutte le applicazioni usano tutti i protocolli dello stack Bluetooth, infatti, esso è rappresentato su più livelli verticali, ad di sopra dei quali c’è un’applicazione specifica.

Gli adopted protocols sono così chiamati perché sono protocolli definiti da altre organizzazioni di standardizzazione e incorporati nell'architettura Bluetooth: PPP (lo standard Internet per trasportare i pacchetti IP su una connessione punto a punto), TCP/UDP-IP (le fondamenta della suite TCP/IP), OBEX (object exchange, un protocollo a livello sessione sviluppato dalla Infrared Data Association per scambio di oggetti, simile all'HTTP ma più semplice; usato ad esempio per trasferire dati in formato vCard e vCalendar, cioè biglietto da visita e calendario degli impegni) e WAE/WAP (Wireless Application Environment e Wireless Application Protocol).

La versione 1.1 risolve errori introdotti nella versione 1.0B e permette la comunicazione su canali non cifrati.

Questa versione è stata presentata in preversione a marzo del 2007 e si prevede che venga standardizzata in un tempo compreso tra i tre e i sei mesi.

La versione successiva a Lisbon è stata denominata Seattle. La più importante innovazione è l’apertura a Ultra wideband (UWB) che permetterà una velocità di trasferimento più elevata.

Nel Novembre del 2003 Ben e Adam Laurie di A.L. Digital Ltd. scoprirono delle falle di sicurezza nel protocollo Bluetooth. Queste falle consentivano l'accesso a dati personali da parte di un estraneo. È da segnalare che i difetti riguardavano alcune pessime implementazioni del protocollo e non affliggevano tutti i dispositivi Bluetooth.

In un esperimento successivo, Martin Herfurt del trifinite.group ha dimostrato durante il CeBIT quanto era importante il problema della sicurezza. Utilizzando un nuovo tipo di attacco chiamato BlueBug è riuscito a forzare alcuni dispositivi.

Nell'aprile del 2004 l'esperto di sicurezza @Stake rivelò la possibilità di forzare il Bluetooth e di accedere a una serie di dati personali. Il suo attacco si era basato su un'analisi del dispositivo Bluetooth che gli aveva permesso di recuperare il codice utilizzato per cifrare la trasmissione dei dati.

Nell'agosto del 2004 durante il world-record-setting experiment è stato dimostrato che è possibile intercettare il segnale Bluetooth anche a un miglio di distanza utilizzando un'antenna direzionale ad elevato guadagno e bassissima distorsione. Questo estende significativamente il possibile raggio di azione di un potenziale aggressore.

Bluetooth utilizza l'algoritmo SAFER+ (Secure And Fast Encryption Routine) per autenticare i dispositivi e per generare la chiave utilizzata per cifrare i dati.

Per facilitare l'utilizzo dei dispositivi Bluetooth sono stati definiti una serie di profili, questi profili identificano una serie di possibili applicazioni. Sono stati definiti i seguenti profili.

Questi profili sono utilizzati per sincronizzare i Personal Information Manager (PIM). Originariamente erano previsti per le reti a infrarossi IrDA ma in seguito il Bluetooth SIG ha deciso di includerli nelle sue specifiche per facilitare la sincronizzazione tra i vari dispositivi dell'utente. Vengono usualmente definiti IrMC Synchronization.

La compatibilità dei prodotti con i vari profili può essere verificata sul sito Bluetooth Qualification website.

Due sono gli sviluppi di maggiore interesse: Voice over IP (VoIP) e Ultra wideband (UWB).

La tecnologia Bluetooth costituisce parte fondamentale nello sviluppo del VoIP. Oggi viene già impiegata nei microfoni usati come estensioni wireless dei sistemi audio dei cellulari e dei PC. Dato l’incremento in popolarità e nell’uso del VoIP, il Bluetooth potrebbe essere utilizzato nei telefoni cordless e cellulari per la connessione a Internet per effettuare una chiamata VoIP.

Nel marzo 2006 il SIG ha annunciato l’intenzione di lavorare insieme ai produttori del UWB per sviluppare la futura generazione di Bluetooth che usi lo standard e la velocità della tecnologia UWB. Questo permetterà l'uso dei profili su UWB consentendo un trasferimento dati molto veloce ottimo per la sincronizzazione, il VoIP e le applicazioni video e audio, con un consumo di potenza allo stato estremamente ridotto quando il dispositivo è inattivo.

Recentemente Nokia ha annunciato anche una nuova tecnologia wireless, chiamata Wibree, che ha un consumo inferiore di energia.

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Scambio Documenti Bluetooth

Scambio Documenti Bluetooth è un'utility inclusa con il sistema operativo Mac OS X che permette di trasferire file a e da un dispositivo Bluetooth. Per esempio, si possono scambiare documenti con un telefono cellulare o con un Personal Digital Assistant.

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Wibree

Wibree è una tecnologia radio digitale (intesa per diventare un standard aperto nelle comunicazioni wireless) progettata per consumi ultra bassi (Pile Elettriche Ultrapiatte) entro una breve portata (10 metri / 30 piedi) basata su microchip transceiver in ogni apparecchio.

Wibree è progettato per lavorare fianco a fianco con e complementariamente a Bluetooth. Come Bluetooth e Wifi, esso opera nei 2.4 Ghz della banda ISM, con una velocità di trasmissione del livello fisico di 1 Mbps, simile a quello del Bluetooth. Poiché opera sulle stesse frequenze di Bluetooth e Wifi, sono possibili problemi di interoperabilità tra i vari sistemi. Le principali applicazioni di Wibree includono congegni come orologi da polso, tastiere wireless, giocattoli e sensori per lo sport dove i bassi consumi di energia sono un requisito progettuale chiave. La tecnologia è stata annunciata il 3 ottobre 2006 da Nokia. I partner che attualmente possiedono la licenza sulla tecnologia sono Broadcom Corporation, CSR, Epson e Nordic Semiconductor.

Bob Iannucci, capo del Nokia's Research Centre, sostiene che la tecnologia sia più di dieci volte più efficiente del Bluetooth. Si dice che avrà una potenza di output intorno ai -6 dBm. Nordic Semiconductor mira ai chip campione durante la seconda metà del 2007.

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Personal Area Network

Una rete personale, in lingua inglese Personal Area Network, in sigla PAN, è una rete informatica utilizzata per permettere la comunicazione tra diversi dispositivi (telefono, personal digital assistants, ecc ) vicini a un singolo utente. I singoli dispositivi possono anche non appartenere all'utente in questione. Il raggio di azione di una PAN è tipicamente di alcuni metri. La PAN può essere utilizzata per collegare i vari dispositivi tra di loro in modo da consentire scambio di informazioni o per consentire la connessione a reti a più alto livello come per esempio internet.

Una PAN può essere realizzata con collegamenti via cavo come per esempio USB o FireWire. Oppure si possono utilizzare soluzioni wireless come IrDA o Bluetooth.

Le PAN Bluetooth sono chiamate anche piconet e queste sono composte al massimo da otto dispositivi in relazione master slave (o fino a 255 dispositivi in modalità "parcheggio"). Il primo dispositivo Bluetooth è il master mentre i successivi diventano slave. Una rete piconet ha un raggio tipico di 10 metri ma si possono collegare più piconet utilizzando un dispositivo che appartenendo a entrambi le piconet fa da ponte, in questo caso la rete che si viene a creare è chiamata scatternet.

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Palmare

Moderno palmare che mostra una voce di Wikipedia in giapponese

Un computer palmare (detto anche palmare), spesso indicato in lingua inglese con l'acronimo PDA (Personal Digital Assistant), o con l'ormai desueto termine palmtop, è un computer di dimensioni contenute, tali da essere portato sul palmo di una mano, dotato di uno schermo sensibile al tocco (o Touch Screen). Originariamente concepito come agenda elettronica (organizer), o sistema non particolarmente evoluto dotato di un orologio, di una calcolatrice, di un calendario, di una rubrica dei contatti, di una lista di impegni/attività e della possibilità di memorizzare note e appunti (anche vocali) (personal information manager), è stato invece prodotto inizialmente da Apple come un vero minicomputer completo da portare in palmo di mano e si è nel corso degli anni arricchito di funzioni sempre più potenti ed avanzate.

Il concetto di palmare e il termine di personal digital assistant (PDA) fu coniato dal dirigente di Apple, John Sculley, nel 1992, in una conferenza stampa presso la mostra informatica Consumer Electronics Show di Las Vegas, Nevada. La prima volta che è apparso un PDA è stato nel 1993 con l'uscita del progetto Newton di Apple. Il primo palmare prodotto fu il PDA Newton Message Pad nel 1993. Questo palmare poteva contare su importanti prestazioni hardware (strongArm RISC, slot PCMCIA, infrarossi, audio e schermi touchscreen), era all'avanguardia per l'epoca pure sul fronte software (dal riconoscimento della scrittura a quello vocale, dalla navigazione in internet agli applicativi base), tuttavia non ricevette dal pubblico il successo sperato, anche a causa del costo elevato, rimanendo ai margini del mercato fino a scomparire. Anni dopo, quando il mercato era ormai maturo, altri produttori si sono affacciati su questo settore proponendo palmari con caratteristiche generalmente inferiori al Newton originale, ma con un prezzo e dimensioni più contenute, ricevendo ampi riscontri economici.

Normalmente questi dispositivi sono dotati della capacità di collegarsi e sincronizzare dati con i personal computer, sia con un collegamento a infrarossi che con una connessione seriale, USB o Bluetooth. Inoltre spesso è possibile caricare programmi appositamente sviluppati che permettono di aggiungervi le più diverse funzionalità: fogli elettronici, calcolatrici scientifiche, client di posta elettronica, MP3 e video player, giochi, ecc. Infine alcuni palmari integrano o possono collegarsi a dispositivi esterni (telefono cellulare, GPS) aumentandone le possibilità d'uso. Bluetooth è una tecnologia sviluppata in questo senso.

Ultimamente i palmari stanno divendando sempre più potenti e accessoriati e alcuni modelli integrano in sé direttamente la connettività telefonica GSM/GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA, e quindi sono in grado di fare anche da telefono cellulare in modo autonomo. Il maggiore limite che si riscontra, finora, è quello della memoria disponibile, che raramente supera i 128MB, pur essendo estendibile in modo limitato con memory card. Per ovviare a questo inconveniente alcuni produttori hanno lanciato sul mercato dei dispositivi dotati di un hard disk interno (la cui capacità varia dai 2 GB agli 8 GB).

L'utilità di un palmare appare evidente: è possibile portarlo sempre con sé (molto più facilmente di un portatile) e quindi di essere sempre in grado di lavorare dovunque ci si trovi, la funzione di navigatore satellitare grazie al GPS consente di risparmiare cifre consistenti che si spenderebbero per un equivalente integrato nell'auto, ed infine è anche un ottimo strumento di intrattenimento al livello di una console portatile come il Game Boy Advance o di un mini-Divx player (pur con i limiti di spazio). Un concentrato di funzionalità a cui probabilmente in futuro sarà sempre più difficile rinunciare.

La differenze più macroscopiche riguardano la dimensione e il peso (un PDA ha in media una grandezza 120x80x17mm, e pesa intorno ai 180 grammi). Queste caratteriste influenzano l'estetica e la portabilità, ma allo stesso tempo hanno un ruolo significativo nella realizzazione di applicativi per questi dispositivi. Infatti i programmi che usiamo sui normali PC sono studiati per degli schermi con risoluzione di 800x600 o 1024x768, mentre i palmari più recenti arrivano al massimo a 640x480, di conseguenza le applicazioni per PDA devono essere appositamente studiate e progettate per tali dispositivi. Anche l'hardware dei PDA presenta delle differenze rispetto a quello dei PC. Innanzi tutto i palmari non dispongono di Hard Disk (tranne alcuni Palm), ma memorizzano le informazioni permanenti sulla ROM, o sulle schede di memoria (solitamente SD o CF). I palmari, fatta eccezione di quelli più recenti, non dispongono di porte USB, quindi per collegare delle periferiche (come una tastiera o un modulo GPS) si ricorre allo slot CF, o alla connessione Bluetooth.

La maggior parte dei palmari dispone di una connessione wireless e di un browser. Questo significa che è possibile visitare i siti internet, ma anche in questo caso le dimensione ridotte del PDA provocano dei fastidi. Infatti anche i siti internet vengono studiati per essere visionati con una risoluzione 800x600, che non è adatta allo schermo dei palmari. Alcune pagine web, nonostante i sistemi di riduzione dei pocket-browser, risultano quindi difficilmente leggibili. Per ovviare a questo problema molti portali offrono una versione adatta alla visualizzazione su PDA.

Un sistema operativo è il programma sempre in esecuzione sul PC in grado di gestire la memoria, l'accesso da parte degli utenti e i processi e la comunicazione con le periferiche. Esegue i programmi operando anche come intermediario fra hardware e software.

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IBook G4 (2005)

Questo nuovo aggiornamento si caratterizza per l'integrazione come standard della connettività wireless, grazie all'aggiunta del Bluetooth oltre al già presente Airport extreme. La memoria ram viene portata a 512 Mbyte di serie e la scheda grafica diviene l'ATI Mobility Radeon 9550 in modo da potere utilizzare il sottosistema Core Image fornito con il Mac OS X 10.4. In questa versione dell'iBook Apple integra diverse novità della linea PowerBook come il sensore di rilevamento dell'accelerazione e la trakpad che riconosce la pressione di due dita contemporaneamente. Il sensore di accelerazione viene utilizzato dal sistema per rilevare brusche variazioni di velocità del computer (per esempio cadute) e in tal caso per mettere in sicurezza l'hard disk spostando le testine di lettura/scrittura in posizione di sicurezza.

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Source : Wikipedia