WIDYA SCHOOL'S: Protokol Dan Layer Bluetooth

Protokol Dan Layer Bluetooth

10:04 AM |

Diposkan oleh WIDYA SMART

Protokol-protokol bluetooth dimaksudkan untuk mempercepat pengembangan aplikasi-aplikasi bluetooth dengan menggunakan teknologi bluetooth. Layer-layer bawah pada stack protokol bluetooth dirancang untuk menyediakan suatu dasar yang fleksibel untuk pengembangan protokol yang lebih lanjut. Protokol-protokol yang lain seperti RFCOMM diambil dari protokol-protokol yang sudah ada dan protokol ini hanya dimodifikasi sedikit untuk disesuaikan dengan kepentingan bluetooth. Pada protokol-protokol layer atas digunakan tanpa melakukan modifikasi. Dengan demikian, aplikasi-aplikasi yang sudah ada dapat digunakan dengan teknologi bluetooth sehingga interoperability akan lebih terjamin.

Bluetooth Special Interest Group (SIG) telah mengembangkan spesifikasi bluetooth yang berisi tentang protokol yang akan digunakan dalam teknologi bluetooth ini. Protokol dasar bluetooth adalah Bluetooth Radio, Baseband dan Link Manager Protocol (LMP) yang disebut protokol inti. Sedangkan protokol yang ada di atasnya adalah protokol-protokol terapan yang dapat diadaptasikan pada arsitektur protokol bluetooth dan telah dikembangkan oleh organisasi lain seperti ETSI. Radio, baseband dan LMP ekivalen dengan lapis fisik dan data link pada lapis protokol OSI. Stack protokol bluetooth dapat dibagi ke dalam empat layer sesuai dengan tujuannya. Berikut protokol-protokol dalam layer-layer di dalam stack protokol bluetooth yang tertera pada Tabel 2.3 dan Gambar 2.4 dibawah ini.

Tabel 2.3 Protokol-Protokol Dan Layer-Layer pada Stack Protokol Bluetooth

Protokol inti bluetooth berisi protokol yang secara spesifik dikembangkan oleh bluetooth SIG. RFCOMM dan TCS Binary juga dikembangkan oleh Bluetooth SIG namun berdasarkan spesifikasi dari ETSI 07.10 dan rekomendasi ITU-T nomor Q.931. Protokol inti bluetooth adalah persyaratan yang mutlak ada di semua perangkat teknologi Bluetooth sedangkan protokol lainnya digunakan sesuai keperluan.

Layer-layer pada sistem bluetooth dapat dilihat seperti Gambar 2.4 dibawah ini.

Tiga buah lapisan fisik yang sangat penting dalam protokol arsitektur 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. Sistem RF dari bluetooth ini menggunakan frekuensi-hopping-spread spectrum yang mengirimkan data dalam bentuk paket pada time slot dan frekuensi yang telah ditentukan, lapis ini melakukan prosedur pemeriksaan dan paging untuk sinkronisasi transmisi frekuensi hopping dan clock dari perangkat bluetooth yang berbeda.
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.

Lapisan Radio dan Baseband Bluetooth

Sistem radio bluetooth mengatur penggunaan spektrum frekuensi yang digunakan oleh Transmitter perangkat bluetooth, dimana sistem bluetooth beroperasi pada spektrum 2.4 GHz yang disebut industrial, scientific dan medical (ISM) band. Spasi kanal yang digunakan adalah 1MHz pada spektrum 2400 – 2483,5 MHz dan untuk menghindari terjadinya perubahan regulasi tiap negara maka dibutuhkan Lower Guard Band (LGB) 2 Mhz dan Upper Guard Band (UGB) 3,5 MHz.

Pada level baseband, ketika dua perangkat sudah terhubung oleh link bluetooth, satu perangkat bertindak sebagai master dan yang lain bertindak sebagai slave. Sebuah master dapat berhubungan sekaligus dengan 7 buah active slave dan dapat juga berhubungan sampai dengan 255 parked slaves. Beberapa slave yang terhubung dengan sebuah master dinamakan piconet.

Unit baseband atau disebut link control unit, adalah perangkat keras yang memfasilitasi hubungan RF diantara perangkat bluetooth. Apabila sudah tersambung, terdapat dua jenis hubungan yang dapat dikerjakan oleh unit ini yaitu synchronous conection-oriented (SC0) dan asynchronous connectionless (ACL). Sambungan SCO dapat melakukan circuit-switched, sambungan point-to-point (biasanya untuk data), suara dan streaming. Kecepatan data pada kedua sisi (pengirim, penerima) adalah 433,9 Kbps. ACL melayani sambungan packet-switched dan point to multipoint biasanya hanya untuk data. Kecepatan sisi penerima mencapai 723,2 Kbps dan sisi pengirim hanya 57,6 Kbps.

Modul baseband ini terdiri dari flash memory dan sebuah central processing unit yang bertugas mengatur timming, frequency hopping, enkripsi data dan error correction bekerja sama dengan link manager protocol (LMP). LMP merupakan protokol bluetooth yang bertugas mengontrol dan men-setup hubungan data dan audio diantara perangkat bluetooth. Seperti terlihat pada Gambar 2.5, radio frequency (RF), baseband dan link manager protocol disebut sebagai Host Control Interface (HCI) yang berfungsi melaksanakan dan menjaga semua hubungan komunikasi dalam bluetooth.

Piconet merupakan piranti yang menghubungkan pada jaringan ad hoc. Dua sampai delapan komputer bisa digabungkan dalam sebuah piconet. Salah satu dari kedelapan komputer setiap piconet disebut dengan master dan lainnya disebut dengan slave.

Gabungan dari beberapa kelompok piconet akan membentuk sebuah scatternet. Untuk memahami lebih lanjut, piconet dan scatternet ditunjukkan pada Gambar 2.5 dan 2. 6 dibawah ini.

Slave yang dikenal pada teknologi bluetoooth mempunyai beberapa mode yang disebut mode baseband. Mode baseband ini digunakan untuk penghematan energi yang digunakan oleh perangkat berspesifikasi bluetooth. Adapun mode baseband tersebut berjumlah 4 mode yaitu:

Mode active, secara esensial slave selalu terhubung dengan master untuk mentransmisikan sinyal data. Active slave selalu dapat menerima paket data yang dikirimkan oleh master ataupun menerima hanya header dari sebuah paket saja dimana paket itu dikirimkan untuk active slave yang lain. Mode ini memiliki respon yang cepat dan juga mengkonsumsi power yang besar bila selalu menerima paket dan siap untuk mengirim paket data.
Mode sniff, salah satu metode untuk mengurangi konsumsi daya. Pada mode ini slave menjadi active slave secara periodik. Master akan mengirimkan paket pada interval tertentu saja dan bila terhubung pada interval awal pada mode sniff maka slave akan menjadi active slave. Konsumsi daya dan kecepatan respon bergantung panjangnya interval waktu.
• Mode hold, pada mode ini slave dapat tidak terhubung dengan master dalam waktu yang cukup lama yang disebut waktu hold, bila waktu hold ini berakhir maka slave dapat menerima kembali kiriman paket dari master. Konsumsi daya dapat lebih kecil dibandingkan dengan mode sniff.
Mode park, pada mode ini perangkat masih mengadakan sinkronisasi dengan piconet namun tidak berpartisipasi dalam trafiknya. Mode ini digunakan bila ada lebih dari 7 perangkat yang menjadi slave pada sebuah piconet. Konsumsi daya mode ini lebih kecil dibandingkan dengan mode lainnya.
Baseband memungkinkan hubungan RF terjadi antara beberapa unit bluetooth membentuk piconet. Sistem RF dari bluetooth menggunakan sistem frequencyhopping-spread-spectrum yang mengirimkan data dalam bentuk paket pada time slot yang sudah ditentukan di frekuensi yang telah ditetapkan pula, lapis ini bertugas melakukan prosedur pemeriksaan dan paging untuk sinkronisasi dari frekuensi hopping dan clock dari perangkat bluetooth yang berbeda. Ada dua jenis hubungan fisik yang diatur oleh baseband, yaitu:
Synchronous Connection-Oriented (SCO), dimana paket SCO dapat mengirimkan informasi audio maupun kombinasi dari audio dan data.
Asynchronous Connectionless (ACL), dimana paket ACL hanya mengirimkan data saja.

Audio

Data berbentuk audio dapat ditransfer antara satu atau lebih perangkat bluetooth, menggunakan bentuk paket SCO dan langsung diolah oleh baseband tanpa melalui L2CAP. Model audio pada bluetooth cukup sederhana, tiap dua perangkat bluetooth dapat mengirimkan dan menerima data audio satu sama lain hanya dengan membuka link audio.

Pembangunan Link Pada Lapis Baseband

Prosedur inquiry dan paging merupakan prosedur awal dalam membangun sebuah hubungan membentuk piconet. Setelah prosedur ini maka pertukaran paket dapat terjadi. Pada langkah pertama paket ID dikirimkan 2 buah pada slot waktu sama dan loncatan frekuensi yang berbeda f(k) dan f(k+1). Slave akan merespon setelah 625 μdetik berikutnya dengan mengirim kode akses dari slave itu sendiri. Lalu pada langkah 3 master akan mengirm paket FHS dan akan direspon oleh slave pada frekuensi sama dan slot waktu berbeda. Langkah 6 sudah memasuki status koneksi dimana paket informasi dapat dipetukarkan. Status ini diawali dengan pengiriman paket POLL, bila tidak diterima oleh slave, maka prosedur paging akan diulang lagi. Link SCO adalah hubungan point to point antara master dan slave tunggal pada piconet, dalam hal ini seperti pada headset dengan MS. SCO link bekerja secara circuit switched dimana time slot yang akan digunakan akan dipesan terlebih dahulu. Link ACL adalah hubungan point to multipoint antara master dan semua slave pada piconet. Pada slot yang belum digunakan untuk SCO link dapat digunakan untuk link ACL. ACL akan bekerja secara packet switched.

Link Manager Protocol (LMP)

LMP_PDU dibawa dalam payload dari BB-PDU dari paket ACL yang mempunyai header L-CH dengan nilai ‘11’. LMP-PDU ditransmisikan pada slot single DM1 atau pada paket DV. LMP-PDU mempunyai prioritas yang sangat tinggi, jika diperlukan akan menduduki terlebih dahulu dibanding transmisi SCO untuk mengirim transmisi kontrol kepada perangkat lain.

LMP-PDU-accepted dan LMP-PDU-not-accepted adalah jenis LMP-PDU yang banyak digunakan pada berbagai prosedur LMP. LMP-PDU-accepted berisi opcode dan berarti bahwa pesan telah diterima dan LMP-PDU-not-accepted berisi opcode dan berarti bahwa pesan tidak diterima beserta alasan mengapa tidak diterima. Berbagai protokol pengaturan link dapat dikirimkan melalui LMP PDU. Adapun protokol pengaturan yang penting antara lain:

Autentifikasi perangkat dan enkripsi sebagai bagian dari manajemen keamanan informasi yang terkirim pada perangkat bluetooth.
Pemilihan mode penggunaan daya seperti mode sniff, mode hold dan mode park sebagai bagian dari manajemen daya perangkat.
Pengaturan pola paging, pertukaran master-slave, informasi clock, berbagai pembangunan hubungan lain sebagai bagian dari manajemen kontrol link atau baseband.