Personal Area Networks mit Bluetooth

Mit Bluetooth lassen sich sowohl Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen zwei, wie auch Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen mit mehreren Teilnehmern realisieren. Bei der Punkt-zu-Mehrpunkt-Variante teilen sich alle Geräte die verfügbare Bandbreite. Zwei oder mehrere Devices, die sich einen Kanal teilen, bilden ein sogenanntes Piconet. Hierbei wird immer ein Gerät zum Master gekürt, die restlichen Devices arbeiten im Slave-Modus. Bis zu sieben Slaves können in einem Piconet gleichzeitig online sein. Zusätzliche Slaves dürfen im Parked-Mode am Piconet teilnehmen. Sie bleiben mit dem Master synchronisiert, können aber keine Daten übertragen. Sowohl für aktive wie auch für geparkte Slaves kontrolliert der Master den Zugriff auf das Übertragungsmedium.

Verbindungen zwischen Bluetooth-Geräten: (a) Point-to-Point, (b) Point-to-Multipoint (Piconet), (c) Scatternet

Mehrere Piconets mit sich überlappenden Wirkungsbereichen formen ein sogenanntes Scatternet. Jedes Piconet hat dabei genau einen Master. Die Slaves können jedoch durchaus Teilnehmer mehrerer Piconets sein. Ebenso erlaubt die Spezifikation, dass der Master eines Piconets in einem anderen Piconet als Slave Mitglied ist. Da die einzelnen Pico-Netze unterschiedliche Kanäle verwenden, stören sie sich nicht gegenseitig bei der Datenübertragung.

Bei Bluetooth sendet der Master immer in gerade Timeslots, während Slaves stets ungerade Timeslots zur Datenübertragung verwenden.

Ein Kanal bei Bluetooth definiert sich als Pseudo-Zufallsfolge von Frequenzsprüngen innerhalb des erlaubten Spektrums der je nach Land 23 bis 79 freigegebenen Frequenzbänder im 2,4-GHz-Bereich. Pseudo-Zufall deswegen, weil natürlich jede Station im Piconet wissen muss, wohin der nächste Frequenzsprung erfolgt, um der Kommunikation folgen zu können. Jedes Piconet nutzt seine eigene Sprungsequenz, die aus der Geräteadresse des Masters abgeleitet wird. Der Kanal ist in Time-Slots zu je 626 µs unterteilt, wobei jeder Time-Slots einer möglichen Sprungfrequenz entspricht. Zusätzlich sind die Time-Slots nummeriert.

Bei Bursts über mehr als eine Timeslot-Länge ändert sich die verwendete Frequenz während der Datenübertragung nicht.

Um eine reibungslose Kommunikation zwischen Master und Slaves zu gewährleisten, gilt folgende einfache Regel: Der Master sendet nur in Time-Slots mit gerader, die Slaves entsprechend nur in Time-Slots mit ungerader Nummer. Die Länge eines übertragenen Pakets darf maximal fünf Slots umfassen. Für diese Burst-Pakete gilt zudem eine spezielle Regelung. Während normalerweise für jedes Paket auch eine neue Sprungfrequenz verwendet wird, erfolgt bei Burst die Übertragung immer auf der Frequenz, mit der das erste Paket gesendet wurde. Danach geht es dann mit der Frequenz weiter, die an der Reihe wäre, wären alle Frequenzsprünge einzeln ausgeführt worden.. Auf diesem, mit verschiedenen Fehlerkorrekturmechanismen gesicherten Basisband, setzen die höheren Bluetooth-Dienste auf.