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Bluetooth-Netzwerkverbindung und Pairing

Bluetooth-Netzwerkverbindung und Pairing

Die häufigste Methode zur Verwendung von Bluetooth besteht darin, zwei Geräte wie Kopfhörer und ein Mobiltelefon oder einen Laptop zu koppeln. Dies bietet eine bequeme drahtlose Verbindung.

Bluetooth-Pairing auf diese Weise ist gut etabliert und sehr einfach zu erreichen, es ist jedoch auch möglich, Netzwerke einzurichten. Diese Funktion ist seit der Einführung von Bluetooth verfügbar. Mit Bluetooth 5 wurde diese Funktion jedoch erweitert, um viele IoT-Anwendungen zu unterstützen.

Die Bluetooth-Spezifikation definiert eine Vielzahl von Formen der Bluetooth-Netzwerkverbindung, die eingerichtet werden können. Auf diese Weise ist das Bluetooth-Netzwerk eine besonders flexible Form eines drahtlosen Systems zur Verwendung in einer Vielzahl von Anwendungen mit kurzer Reichweite.

Grundlagen der Bluetooth-Netzwerkverbindung

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Bluetooth-Netzwerke einzurichten. Im Wesentlichen verwenden Bluetooth-Netzwerke eine sogenannte Piconetz-Topologie. In dieser Netzwerkform fungiert ein Gerät als Master und kann mit maximal sieben Slave-Knoten oder -Geräten kommunizieren.

Die Grenze von sieben Slave-Knoten in einem Bluetooth-Netzwerk ergibt sich aus der verwendeten Drei-Bit-Adresse. Diese Anzahl bezieht sich auf die Anzahl der aktiven Knoten im Bluetooth-Netzwerk zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Bluetooth-Scatternets

Bluetooth-Netzwerkverbindungen können auch Scatternets unterstützen, obwohl diese Form des Bluetooth-Netzwerks aufgrund von Zeit- und Speicherbeschränkungen selten implementiert wurde. Bei einem Bluetooth-Scatternet kann ein Slave-Knoten oder ein Slave-Gerät seine Zeit zwischen zwei verschiedenen Piconetzen teilen. Dadurch können große Sternennetzwerke aufgebaut werden.

Grundlagen der Bluetooth-Verbindung

Die Art und Weise, wie Bluetooth-Geräte Verbindungen herstellen, ist komplizierter als bei vielen anderen Arten von drahtlosen Geräten. Der Grund dafür ist die Frequenzsprungnatur der Geräte. Während das Frequenzspringen die Auswirkungen von Interferenzen verringert, wird das Anschließen von Geräten etwas komplizierter.

Bluetooth ist ein System, bei dem Verbindungen zwischen einem Master und einem Slave hergestellt werden. Diese Verbindungen werden beibehalten, bis sie unterbrochen werden, entweder durch absichtliches Trennen der beiden Verbindungen oder durch eine so schlechte Verbindungsfunkverbindung, dass die Kommunikation nicht mehr aufrechterhalten werden kann. Dies tritt normalerweise auf, wenn die Geräte außerhalb der Reichweite voneinander liegen.

Innerhalb des Verbindungsprozesses gibt es vier Arten von Bluetooth-Verbindungskanälen:

  • Grundlegender Piconetzkanal: Dieser Bluetooth-Verbindungskanal wird nur verwendet, wenn alle 79 Kanäle innerhalb des Hop-Sets verwendet werden. Er wird jetzt nur noch selten verwendet, da der adaptive Piconetzkanal häufiger verwendet wird, da er eine größere Flexibilität bietet.
  • Angepasster Piconetzkanal: Dieser Bluetooth-Verbindungskanal wird häufiger verwendet und ermöglicht es dem System, einen reduzierten Hop-Set zu verwenden, d. H. Zwischen 20 und 79 Kanälen. Piconet-Kanäle sind die einzigen Kanäle, die zur Übertragung von Benutzerdaten verwendet werden können.
  • Anfragekanal: Der Bluetooth-Verbindungskanal wird verwendet, wenn ein Master-Gerät ein Slave-Gerät oder Geräte in Reichweite findet.
  • Paging-Kanal: Dieser Bluetooth-Verbindungskanal wird verwendet, wenn ein Master- und ein Slave-Gerät eine physische Verbindung herstellen.

Bluetooth-Kopplung

Damit Geräte einfach und schnell eine Verbindung herstellen können, kann ein als Bluetooth-Pairing bekanntes Schema verwendet werden. Sobald eine Bluetooth-Kopplung stattgefunden hat, können zwei Geräte miteinander kommunizieren.

Die Bluetooth-Kopplung wird im Allgemeinen manuell von einem Gerätebenutzer initiiert. Die Bluetooth-Verbindung für das Gerät wird für andere Geräte sichtbar gemacht. Sie können dann gepaart werden.

Der Bluetooth-Kopplungsprozess wird normalerweise automatisch ausgelöst, wenn ein Gerät zum ersten Mal eine Verbindungsanforderung von einem Gerät empfängt, mit dem es noch nicht gekoppelt ist. Damit eine Bluetooth-Kopplung auftreten kann, muss ein Kennwort zwischen den beiden Geräten ausgetauscht werden. Dieses Passwort oder "Passkey", wie es korrekter genannt wird, ist ein Code, der von beiden Bluetooth-Geräten gemeinsam genutzt wird. Es wird verwendet, um sicherzustellen, dass beide Benutzer vereinbart haben, sich miteinander zu paaren.

Der Vorgang der Bluetooth-Kopplung ist nachstehend zusammengefasst:

  • Bluetooth-Gerät sucht nach anderen Bluetooth-Geräten in Reichweite: Um von anderen Bluetooth-Geräten gefunden zu werden, muss das erste Gerät, Gerät 1, in den erkennbaren Modus versetzt werden. Dadurch können andere Bluetooth-Geräte in der Nähe ihre Anwesenheit erkennen und versuchen, eine Verbindung herzustellen.
  • Zwei Bluetooth-Geräte finden sich: Wenn sich die beiden Geräte: Gerät 1 und Gerät 2 finden, ist es möglich zu erkennen, was sie sind. Normalerweise zeigt das erkennbare Gerät an, um welchen Gerätetyp es sich handelt - Mobiltelefon, Headset usw., zusammen mit dem Namen des Bluetooth-Geräts. Der Bluetooth-Gerätename kann vom Benutzer zugewiesen werden oder wird während der Herstellung zugewiesen.
  • Eingabeaufforderung für Passkey: Oft ist der Standard-Passkey auf "0000" gesetzt, aber es ist ratsam, etwas anderes zu verwenden, da Hacker davon ausgehen, dass die meisten Leute dies nicht ändern.

    Bei vielen anspruchsvolleren Geräten - Smartphones und Computern - müssen sich beide Benutzer auf einen Code einigen, der offensichtlich für beide gleich sein muss.

  • Gerät 1 sendet einen Passkey: Das initiierende Gerät, Gerät 1, sendet den eingegebenen Passkey an Gerät 2.
  • Gerät 2 sendet einen Passkey: Die Passkeys werden verglichen und wenn beide gleich sind, wird ein vertrauenswürdiges Paar gebildet und eine Bluetooth-Kopplung hergestellt.
  • Kommunikation ist hergestellt: Sobald die Bluetooth-Kopplung erfolgt ist, können Daten zwischen den Geräten ausgetauscht werden.

Praktische Elemente der Bluetooth-Kopplung

Normalerweise lassen sich Bluetooth-Geräte sehr leicht koppeln. Abhängig vom Gerät kann es leicht unterschiedliche Anweisungen zum Koppeln von Geräten geben.

Bei einigen Geräten mit eingeschränkter Zugänglichkeit zur Steuerung muss möglicherweise eine Taste für eine bestimmte Zeit gedrückt werden, um sie in einen Pairing-Modus zu versetzen. Anschließend wird nach Geräten gesucht, mit denen eine Kopplung möglich ist. Beim Pairing mit ähnlichen Geräten werden sie automatisch gekoppelt, wenn sie in den Pairing-Modus versetzt werden, und sie erkennen sich gegenseitig.

Bei Geräten wie Mobiltelefonen und Laptops wird ständig nach Geräten gesucht, mit denen gekoppelt werden kann. Anschließend muss das Pairing akzeptiert werden, bevor das Pairing stattfindet. Dies bietet zusätzliche Sicherheit.

Gelegentlich haben einige Geräte Schwierigkeiten beim Pairing. Möglicherweise stehen ihnen nicht die erforderlichen Profile zur Verfügung, oder das Gerät ist nicht vollständig Bluetooth-kompatibel. Es gibt einige Hersteller, die möglicherweise nicht vollständig nach der Bluetooth-Spezifikation herstellen, obwohl sie als Bluetooth beworben werden.

Sobald die Bluetooth-Kopplung hergestellt wurde, wird sie von den Geräten gespeichert, die dann ohne Benutzereingriff eine Verbindung zu jedem Gerät herstellen können.

Bei Bedarf kann der Benutzer die Bluetooth-Kopplungsbeziehung bei Bedarf zu einem späteren Zeitpunkt entfernen.

Normalerweise ist das Bluetooth-Pairing und die Netzwerkeinrichtung sehr einfach. Einer der Vorteile von Bluetooth ist, dass es auch für nicht-technische Personen einfach ist, es effektiv zu nutzen.

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