Bluetooth-Profile
Überblick der aktuellen Bluetooth-Standards
Bluetooth wurde im Januar 1999 (Version 1.0a) vorgestellt und hat damit eine über 10-jährige Geschichte. Interessant deshalb ein Überblick zu den aktuellen Versionen dieses Kurzstrecken-Funkstandards.
Die erste Spezifikation, nach der Bluetooth-Produkte entwickelt wurden, war 1.0b von 1999. Im Februar 2001 wurde Version 1.1 vorgestellt. Mit der Version 1.2 wurden im November 2003 Adaptive Frequency Hopping zur Vermeidung von Störungen im 2,4-GHz-Band, Extended SCO Links (eSCO) für eine bessere Qualität bei der Übertragung von Sprache sowie L2CAP-Erweiterungen eingeführt.
2004 wurde 2.0 + EDR (Enhanced Data Rate) für 2 oder 3 Mbit/s vorgestellt (übrigens: Nicht jedes 2.0-Gerät muss EDR – und damit die höhere Übertragungsrate und bessere Qualität – unterstützen! Geräte mit Bluetooth 2.0 – ohne EDR – sind zulässig). Ende August 2010 waren ca. 1900 Endprodukte nach 2.0 und ca. 2350 nach 2.0 + EDR qualifiziert.
Version 2.1 ist von 2007. Ende August 2010 waren ca. 230 Produkte nach 2.1 und ca. 1130 Endprodukte nach 2.1 + EDR qualifiziert. Im April 2009 wurde schließlich 3.0 + HS (High Speed) und im Juni 2010 die Version 4.0 (inkl. Bluetooth Low Energy) vorgestellt.
Die Fakten über Bluetooth 2.1
Die Version 2.1 ist auch unter dem Namen „Lisbon“ bekannt. Ihre wesentlichen Eigenschaften sind:
- Encryption Pause/Resume: Bei einem Link, auf dem verschlüsselte Daten übertragen werden, ist kein Master/ Slave Switch möglich. Ab 2.1 wird die Verschlüsselung für die Dauer des Master/Slave Switch unterbrochen.
- Erroneous Data Reporting: SCO/ eSCO-Pakete mit Bitfehlern werden – wenn wie bei SCO nicht oder wie bei eSCO nicht öfter als eingestellt wiederholt – verworfen. In vielen Fällen enthalten solche Pakete aber Informationen, die von entsprechenden Algorithmen verarbeitet werden können.
- Extended Inquiry Response: Verkürzt die Zeit, die für die erste Verbindung notwendig ist. Als Antwort auf Inquiry wird ein Paket mit Gerätenamen, unterstützten Profilen, RSSI und Herstellerdaten (Name usw.) übertragen. Der Host kann Geräte mit dem Received Signal Strength Indicator (RSSI) anzeigen.
- Link Supervision Timeout: In Scatternets kann ein Slave auch Master sein. Das kann aber zu Verbindungsabbrüchen führen. Master müssen den Datenverkehr verwalten, sich von einer Verbindung entfernen und in einem anderen Piconet als Slave mit dem Master arbeiten. Bei 2.1 verwalten Master und Slave ein Link Status Event. Damit ist ein Betrieb ohne Verbindungsabbrüche möglich.
- Packet Boundary Flag: Definiert die Anzahl der Paketwiederholungen. Wenn ein Mobiltelefon Musik überträgt und ein Anruf eingeht, führt der Verbindungsaufbau zwischen Mobiltelefon und der Freisprecheinrichtung dazu, dass Control-Daten mit A2DPDaten auf einem ACL übertragen werden. Pakete mit Musikdaten können aber teilweise verworfen werden. Das selektive Verwerfen von Paketen kann aber nur dann erfolgen, wenn die Pakete entsprechend markiert sind.
- Secure Simple Pairing (SSP): Die Security Modes (SM) 1 (keine), 2 (servicespezifische), 3 (linkspezifische) wurden um Mode 4 (SSP) erweitert. SM 1 und 3 werden ab 2.1 nicht mehr unterstützt. SM 2 wird von 2.1-Geräten nur unterstützt, wenn die Gegenstelle ein 2.0-Gerät ist. SSP ist einfacher beim Einsatz und bietet stark erhöhte Sicherheit, die Abhören und Decodieren unmöglich macht. Viele Geräte haben kein Display und/oder keine Tastatur. SSP berücksichtigt das und empfiehlt diverse Association Modes (AM) für Pairing, Authentication und Bonding. Die AM definieren die Art und Weise, mit der Geräte die PIN akzeptieren. Die Modes sind: 1) Numeric Comparison, 2) Just Works, 3) Out of Band und 4) Passkey-Eingabe. Bei Security Mode 2 und 3 ist die Verwendung einer numerischen 4-stelligen PIN sehr verbreitet. Bei SSP wird eine alphanumerische PIN mit min. 6 Stellen (max. 16) verwendet. Das zusätzlich verwendete Public-Key-Verfahren mit permanenter Verschlüsselung nach ECDH verbessert die Security sehr stark.
- Numeric Comparison: Dieser Mode wird verwendet, wenn beide Geräte Display und Tastatur haben. Eine 6- stellige PIN erscheint auf den Displays. Es wird gefragt, ob die gezeigte PIN auf beiden Geräten identisch ist. Wird das bestätigt, ist Authentication abgeschlossen.
- Just Works: Dieser Modus erlaubt Authentication und Bonding ohne Anwendereingriff. Die AM ist für Geräte ohne Display und Tastatur. Identische 6-stellige PINs werden in beiden Geräten für das Pairing verwendet. Der Anwender muss dabei aber nicht die Korrektheit der PIN bestätigen. Er kann vor dem Verbindungsaufbau gefragt werden, ob er die aufzubauende Verbindung wünscht. Das setzt aber auf mindestens einem Gerät ein GUI voraus.
- Out of Band: Bluetooth-Geräteadresse und PIN werden über einen anderen Kanal (z.B. NFC) übertragen.
- Passkey-Eingabe: Dieser Mode ist für Geräte, bei denen eines ein Display und das andere eine Tastatur hat. Eine 6-stellige PIN wird dabei auf dem Display angezeigt. Diese PIN wird auf dem Gerät mit Tastatur dann eingegeben. SSP wird durch Erweiterungen im Stack unterstützt. Dabei wird über ein Kommando, welches die Umsetzung der AM und deren Unterstützung im lokalen und Remote-Gerät beschreibt, die Auswahl des AM mit der jeweiligen Gegenstelle ausgehandelt.
- Sniff Subrating: Im Sniff Mode empfängt der Slave Daten nur zu bestimmten Zeiten (Sniff Intervall). Dieses Intervall ist fix. Beim Sniff Subrating wechselt das Gerät zwischen Sniff Mode und Sniff Subrating. Der Zyklus wird erhöht, wenn längere Zeit keine Daten empfangen wurden. Der Subrating Zyklus kann mehrere 10 s betragen. Ziel ist die Reduzierung des Stromverbrauchs.
- Überblick der aktuellen Bluetooth-Standards
- Bluetooth 3.0 + HS
- Das Bluetooth Health Device Profile (HDP)
