12/2/2007
BLUETOOTH SMK Sandhyputra 2 , Makassar – N November 07 b 07
Mengapa memilih Bluetooth? y Wire‐free y Sudah mengglobal menjadi standard untuk gg j menghubungkan antara mobile phone, portable computers, mobil, stereo headset, MP3 players dll. y Memiliki konsep unik “profile”, sehingga memungkinkan produk dapat bekerja tanpa perlu menginstall driver y Terus dikembangkan (spesifikasi sudah mencapai level 4) y Power rendah, low cost, built‐in security, mudah dalam penggunaannya kemampuan ad‐hoc penggunaannya, kemampuan ad hoc y Sistem bluetooth menyediakan layanan komunikasi point to point maupun komunikasi point to multipoint
1
12/2/2007
Mengapa memilih Bluetooth? y Saat ini, lebih dari 1800 perusahaan di berbagai bidang antara lain di bidang Semiconductor manufacture, PC manufacture, mobile network carrier, perusahaan‐perusahaan automobile dan air lines y Yang bergabung dalam sebuah konsorsium sebagai adopter teknologi bluetooth. y Perusahaan‐perusahaan terkemuka tersebut Perusahaan‐perusahaan terkemuka tersebut antara lain seperti Compaq, Xircom, Phillips, Texas instruments, Sony, BMW, Puma, NEC, Casio, Boeing, dsb.
IEEE 802.15 y Adalah working group nomor 15 dari IEEE 802 spesial untuk WPAN (Wireless Personal Area spesial untuk WPAN (Wireless Personal Area Network) Standard. y Terdiri dari 5 sub standard : ◦ ◦ ◦ ◦
802.15.1 tentang WPAN / Bluetooth 802.15.2 tentang Coexistance 802.15.3 High Rate WPAN (11‐55 802.15.3 High Rate WPAN (11 55 Mbit/s) Mbit/s) 802.15.4 Low Rate WPAN (kecepatan rendah dengan high battere long life misalnya Zigbee ◦ 802.15.5 Mesh Networking)
2
12/2/2007
Berbagai Implementasi
Contoh perangkat Bluetooth
Bluetooth dongle (tipycal)
Notebook Bluetooth card
Bluetooth module from UK company, EZURiO that supports a range of 1km.
3
12/2/2007
Sejarah Bluetooth y Diawali dari proyek prestisius yang dimotori oleh Ericson, Intel, IBM, Nokia, Toshiba, membentuk Special Interest Group (SIG) – Mei 1998 y Namanya terinspirasi dari nama raja Viking (Denmark) tahun akhir abad 10 yg bernama Harald Blatand y Pada bulan Juli 1999, muncul ver 1.0 dan 1.0 B ◦ Dibutuhkan perintah manual pada Hardware Device Address (BD‐ADDR) transmisi saat proses koneksi di antara dua device dalam satu jaringan (handshaking process) dua device dalam satu jaringan (handshaking process). ◦ Keamanan pengguna tidak terjamin ◦ Penggunaan protokol tanpa nama (anonymite mode) tidak dimungkinkan.
Sejarah Bluetooth • Pada Oktober 1999 muncul ver1.1 &1.2 – Digunakannya masks pada perangkat Hardware Device k k d k d Address (BD‐ASSR) untuk melindungi pengguna dari identity snooping (pengintai) maupun tracker. – Penggunaan protokol tanpa nama (anonymite mode) sudah tersedia namun tidak diimplementasikan, sehingga konsumen biasa tidak dapat menggunakannya. – Adaptive Frequency Hopping (AFH), dengan memperbaiki daya tahan dari gangguan frekuensi radio yang digunakan oleh banyak orang di dalam hopping sequence.
4
12/2/2007
Sejarah Bluetooth • Muncul versi 2.0 – Diperkenalkannya Diperkenalkannya Non‐hopping narrowband channels. Pada channel Non hopping narrowband channels Pada channel ini bisa digunakan untuk memperkenalkan layanan profile bluetooth oleh berbagai device dengan volume yang sangat tinggi dari perangkat bluetooth secara simultan. – Tidak dienkripsinya informasi yang bersifat umum secara realtime, sehingga dasar kemacetan trafik informasi dan laju trafik ke tujuan dapat dihindari waktu ditransmisikan oleh perangkat dengan melewati setiap host dengan kecepatan tinggi. p g p gg – Koneksi berkecepatan tinggi. – Multiple speeds level. – Tambahan 4 promotor baru yaitu 3Com, Lucent Technologies, Microsoft dan Motorola.
Frekuensi Bluetooth y Bekerja pada frekuensi 2.4 GHz unlicensed ISM (Industrial Scientific and Medical) (Industrial, Scientific, and Medical). y Jenis modulasi frekuensi yang digunakan adalah : ◦ Frequency Hopping Spread Spedtrum (FHSS), ◦ Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) yang banyak digunakan oleh sistem dengan standard IEEE 802.11xxx
y Pada beberapa negara terdapat perbedaan penggunaan frekuensi dan channel untuk Bluetooth ini
5
12/2/2007
Frekuensi Bluetooth y Di Amerika dan Eropa : ◦ Frekuensi Frekuensi yang digunakan adalah dari 2400–2483,5 yang digunakan adalah dari 2400 2483 5 yang berarti menggunakan 79 channel. ◦ Cara perhitungannya sebagai berikut : untuk RF Channel yang bekerja frekuensi f = 2402+k MHz, di mana k adalah jumlah channel yang digunakan yaitu : 0 sampai dengan 78 = 2402+79 = 2481 MHz. ◦ Kemudian ditambah dengan pengawal frekuensi yang Kemudian ditambah dengan pengawal frekuensi yang diset pada 2 MHz sampai dengan 3,5 MHz untuk lebar pita gelombang 1 MHz, sehingga totalnya menjadi 2481+2,5 = 2483,5 MHz.
Frekuensi Bluetooth y Penggunaan spektrum frekuensi 2.4 GHz secara global belum diatur. global belum diatur. y Namun ada beberapa persyaratan yang harus diikuti dalam penggunaannya. Hal ini meliputi :
◦ Spektrum dibagi menjadi 79 kanal frekuensi (walaupun beberapa negara seperti Perancis dan Spanyol hanya menyediakan 23 kanal frekuensi saja). ◦ Bandwidth dibatasi sampai 1 MHz per kanal. p p ◦ Penggunaan frekuensi hopping dalam metode pengiriman datanya ◦ Interferensi harus dapat diatasi dan ditangani dengan baik.
6
12/2/2007
Power, Range dan Data Rate Class
Maximum Permitted Power ( W / dBm) (mW / dB )
Range ((approximate) pp )
Class 1
100 mW (20 dBm)
~100 meters
Class 2
2.5 mW (4 dBm)
~10 meters
Class 3
1 mW (0 dBm)
~1 meter
V i Version
Data Rate
Version 1.2
1 Mbit/s
Version 2.0 + EDR
3 Mbit/s
WiMedia Alliance (proposed)
53 ‐ 480 Mbit/s
Kapasitas Kanal pada bluetooth y Protokol bluetooth menggunakan sebuah kombinasi antara circuit switching dan packet switching. y Bluetooth dapat mendukung :
◦ Sebuah kanal data asinkron, tiga kanal suara sinkron simultan ◦ Atau sebuah kanal dimana secara bersamaan mendukung layanan data asinkron dan suara sinkron. ◦ Setiap kanal suara mendukung sebuah kanal suara sinkron 64 kb/s. ◦ Kanal asinkron dapat mendukung kecepatan maksimal 723,2 kb/s asimetris, dimana untuk arah sebaliknya dapat mendukung i t i di t k h b lik d t d k sampai dengan kecepatan 57,6 kb/s. ◦ Sedangkan untuk mode simetris dapat mendukung sampai dengan kecepatan 433,9 kb/s.
7
12/2/2007
Blok fungsional Bluetooth
Deskripsi Blok fungsional Bluetooth y Sistem bluetooth terdiri dari :
◦ Sebuah Sebuah radio transceiver radio transceiver ◦ Baseband link Management & Control (processor core, SRAM, UART, PCM USB Interface), Flash dan Voice Codec. ◦ Link manager. ◦ Baseband link controller menghubungkan perangkat keras radio ke baseband processing dan layer protokol fi ik fisik. ◦ Link manager melakukan aktivitas‐aktivitas protokol tingkat tinggi seperti melakukan link setup, autentikasi dan konfigurasi
8
12/2/2007
Layer‐layer pada sistem bluetooth
Protokol Bluetooth y Protokol‐protokol bluetooth dimaksudkan untuk mempercepat pengembangan aplikasi‐aplikasi dengan menggunakan teknologi bluetooth. bluetooth y Layer‐layer bawah pada stack protokol bluetooth dirancang untuk menyediakan suatu dasar yang fleksibel untuk pengembangan protokol yang lebih lanjut. y Protokol‐protokol yang lain seperti RFCOMM diambil dari protokol‐ protokol yang sudah ada dan protokol ini hanya dimodifikasi sedikit untuk disesuaikan dengan kepentingan bluetooth. y Pada protokol‐protokol layer atas digunakan tanpa melakukan modifikasi. Dengan demikian, aplikasi‐aplikasi yang sudah ada difik i D d iki lik i lik i d h d dapat digunakan dengan teknologi bluetooth sehingga interoperability akan lebih terjamin.
9
12/2/2007
Protokol Bluetooth • Stack protokol bluetooth dapat dibagi ke d l dalam 4 4 layer sesuai dengan tujuannya. l id t j Protocol Layer
Protocols in the stack
Bluetooth Core Protocols
Baseband, LMP, L2CAP, SDP
Cable Replacement Protocol
RFCOMM
Telephony Control Protocols
TCS Binary, AT‐commands
Adopted Protocols
PPP, UDP/TCP/IP, OBEX, WAP, vCard, vCal, IrMC, WAE
Laposan Fisik Bluetooth • 3 lapisan fisik yang sangat penting dalam protokol arsitektur Bluetooth ini adalah : Bluetooth ini adalah : – Bluetooth radio, adalah lapis terendah dari spesifikasi Bluetooth. Lapis ini mendefinisikan persyaratan yang harus dipenuhi oleh perangkat tranceiver yang beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz ISM. – Baseband, lapis yang memungkinkan hubungan RF terjadi antara beberapa unit Bluetooth membentuk piconet. Lapis ini melakukan prosedur pemeriksaan dan paging untuk sinkronisasi transmisi frekuensi hopping dan clock dari perangkat bluetooth yang berbeda. pp g p g y g – LMP, Link Manager Protocol, bertanggung jawab terhadap link set‐up antar perangkat Bluetooth. Hal ini termasuk aspek securiti seperti autentifikasi dan enkripsi dengan pembangkitan, penukaran dan pemeriksaan ukuran paket dari lapis baseband.
10
12/2/2007
Spec Teknis Radio Bluetooth PARAMETER
SPESIFIKASI
TRANSMITTER Frekuensi Maximum Output Power Modulasi
Out of band Spurious Emission
ISM band, 2400 ‐ 2483.5 MHz (mayoritas), untuk beberapa negara p y , p mempunyai batasan frekuensi sendiri , spasi kanal 1 MHz. Power class 1 : 100 mW (20 dBm) Power class 2 : 2.5 mW (4 dBm) Power class 3 : 1 mW (0 dBm) GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying), Bandwidth Time : 0,5 Modulation Index : 0.28 sampai dengan 0.35. 30 MHz ‐ 1 GHz : ‐36 dBm (operation mode), ‐57 dBm (idle mode) 1 GHz – 12.75 GHz: ‐30 dBm (operation mode), ‐47 dBm (idle mode 1.8 GHz – 1.9 GHz: ‐47 dBm (operation mode), ‐47 dBm (idle mode) 5.15 GHz –5.3 GHz: ‐47 dBm (operation mode), ‐47 dBm (idle mode)
RECEIVER Actual Sensitivity Level
‐70 dBm pada BER 0,1%.
Spurious Emission Max. usable level
30 MHz ‐1 GHz : ‐57 dBm 1 GHz – 12.75 GHz : ‐47 dBm ‐20 dBm, BER : 0,1%
Spec Teknis Radio Bluetooth Negara
Range Frekuensi Range Frekuensi
Eropa *) dan USA 2400 – 2483,5 MHz
Kanal RF Kanal RF f = 2402 + k MHz k = 0,…,78
Jepang
2471 – 2497 MHz
f = 2473 + k MHz k = 0,…,22
Spanyol
2445 – 2475 MHz
f = 2449 + k MHz k = 0,…,22
Perancis
2446,5 – 2483,5 MHz
f = 2454 + k MHz k = 0,…,22
*) Kecuali Spanyol dan Perancis
11
12/2/2007
Pengukuran Bluetooth • Pada dasarnya ada 3 aspek penting didalam melakukan pengukuran bluetooth yaitu : – Pengukuran RF (Radio Frequency), g ( q y), – Protokol – profile.
• Pengukuran radio dilakukan untuk menyediakan compatibility perangkat radio yang digunakan di dalam sistem dan untuk menentukan kualitas sistem. – Menggunakan perangkat alat ukur RF standar seperti spectrum analyzer transmitter analyzer power meter digital signal analyzer, transmitter analyzer, power meter, digital signal generator dan bit‐error‐rate tester (BERT). – Hasil pengukuran harus sesuai dengan spesifikasi yang telah di ditetapkan diantaranya harus memenuhi parameter‐parameter yang tercantum pada Tabel Spec Teknis.
Pengukuran Bluetooth y Untuk pengukuran protokol, dapat menggunakan protocol sniffer yang dapat memonitor dan protocol sniffer yang dapat memonitor dan menampilkan pergerakan data antar perangkat bluetooth. y Selain itu dapat menggunakan perangkat Ericsson Bluetooth Development Kit (EBDK). Ericsson akan segera merelease sebuah versi EBDK yang dikenal sebagai lue Unit. sebagai Blue Unit. y Pengukuran profile dilakukan untuk meyakinkan interoperability antar perangkat dari berbagai macam vendor.
12
12/2/2007
Struktur Profile Bluetooth
Contoh Profile y LAN access profile menentukan bagaimana perangkat bluetooth mampu mengakses layanan‐layanan pada sebuah LAN menggunakan Point to Point Protocol (PPP). b h LAN k P i P i P l (PPP) Selain itu profile ini menunjukkan bagaimana mekanisme PPP yang sama digunakan untuk membentuk sebuah jaringan yang terdiri dari dua buah perangkat bluetooth. y Fax profile menentukan persyaratan‐persyaratan perangkat bluetooth yang harus dipenuhi untuk dapat mendukung layanan fax. Hal ini memungkinkan sebuah bluetooth cellular phone (modem) dapat digunakan oleh sebuah cellular phone (modem) dapat digunakan oleh sebuah komputer sebagai sebuah wireless fax modem untuk mengirim atau menerima sebuah pesan fax.
13
12/2/2007
Pengukuran Lainnya? • Selain ketiga aspek di atas yaitu radio, protokol, profile maka sebenarnya ada aspek t k l fil k b d k lain yang tidak kalah pentingnya untuk perlu dilakukan pengukuran yaitu pengukuran Electromagnetic Compatibility (EMC) dimana dapat mengacu pada standar Eropa yaitu ETS 300 8 26 atau standar Amerika FCC Part 15.
Aspek Security y Bluetooth dirancang untuk memiliki fitur‐fitur keamanan sehingga dapat digunakan secara keamanan sehingga dapat digunakan secara aman baik dalam lingkungan bisnis maupun rumah tangga. Fitur‐fitur yang disediakan bluetooth antara lain sebagai berikut: ◦ ◦ ◦ ◦
Enkripsi data. Autentikasi user Autentikasi user Fast frekuensi‐hopping (1600 hops/sec) Output power control
14
12/2/2007
Konsep Dasar Komunikasi Spread Spectrum y Didasarkan pada Konsep C.E Shannon untuk kapasitas saluran : saluran : ◦ ◦ ◦ ◦ ◦
C = W log (1 + S/N) C = kapasitas kanal transmisi (bit/s) W = lebar pita frekuensi transmisi (Hz) N = daya derau (Watt) S = Daya sinyal (Watt)
y Jadi untuk menaikkan kapasitas caranya adalah : J di t k ikk k it d l h ◦ Dengan cara konvensional, dimanaW kecil dan S/N besar ◦ Dengan penyebaran spektrum, dimana W besar dan S/N kecil
Proses Spreading (contoh untuk DSSS) Tx
Modulasi BPSK Data / informasi
Sd(t)
Kode Spreading c(t) dgn laju chip fc
15
12/2/2007
CDMA Channel Generation
Bluetooth FHSS vs WLAN DSSS y Mengapa bluetooth lebih memilih metode FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) (Frequency Hopping Spread Spectrum) dibandingkan dengan DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) ? y Walaupun FHSS mempunyai jarak jangkauan dan transfer data yang lebih rendah dibandingkan dengan DSSS tetapi untuk layanan dibawah 2 Mbps FHSS dapat memberikan solusi cost‐efektif yang lebih baik.
16
12/2/2007
Bluetooth FHSS vs WLAN DSSS • Alasan yang membuat mengapa bluetooth tidak menggunakan DSSS antara lain sebagai berikut : – FHSS membutuhkan konsumsi daya dan y kompleksitas yang lebih rendah dibandingkan DSSS. • Hal ini disebabkan karena DSSS menggunakan kecepatan chip (chip rate) dibandingkan dengan kecepatan simbol (symbol rate) yang digunakan oleh FHSS, sehingga cost yang dibutuhkan untuk menggunakan DSSS akan lebih tinggi.
– FHSS menggunakan FSK dimana ketahanan terhadap gangguan noise relatif lebih bagus dibandingkan dengan DSSS yang biasanya menggunakan QPSK (untuk IEEE 802.11 2 Mbps) atau CCK ( IEEE 802.11b 11 Mbps).
MANAJEMEN TIME SLOT
17
12/2/2007
MANAJEMEN TIME SLOT y Kanal dibagi dalam time slot‐time slot, masing‐masing mempunyai panjang 625 μs. y Time slot‐time slot tersebut dinomori sesuai dengan clock bluetooth dari master piconet. y Batas penomoran slot dari 0 sampai dengan 227‐1 dengan panjang siklus 227. y Di dalam time slot, master dan slave dapat mentransmisikan paket‐paket dengan menggunakan skema TDD (Time‐Division Duplex) ( p ) y Master hanya memulai melakukan pentransmisiannya pada nomor time slot genap saja y sedangkan slave hanya memulai melakukan pentransmisiannya pada nomortime slot ganjil saja.
THE END Thanks
18
