Bluetooth + Linux, или Синий зуб на службе cистемного администратора

Андрей Бешков

Некоторое время назад у меня возникла необходимость по выходным дням наведываться через Интернет в локальную сеть моего работодателя. Казалось бы, решение вопроса банально. Купить простенький модем, присоединить его к своей домашней телефонной линии и с помощью обычного десктопа делать то, что нужно. Но душа просила чего-то более удобного и мобильного. И тогда было решено подружить между собой мои служебные железки – ноутбук Samsung p25 и мобильный телефон Nokia 6310i. Побродив по просторам сети и посмотрев, как народ решает подобные проблемы, я уже было подумал купить себе соединительный кабель Nokia, прицепить его к последовательному порту и через него работать с GSM-модемом, встроенным в телефон. Но потом в голову стали приходить мысли о том, что фирменный соединительный кабель, в отличие от китайских подделок, – штука дорогая, к тому же при смене модели телефона кабель становится для меня совершенно бесполезен. Поэтому пришлось перейти ко второму варианту подключения – к использованию инфракрасной связи IrDA (Infrared Direct Access). Благо соответствующий функционал был встроен и в телефон, и в ноутбук. Но и тут не обошлось без недостатков. Во-первых, существует ограничение по радиусу действия. Во-вторых, устойчивое взаимодействие устройств возможно только в зоне прямой видимости, что не очень легко выполнить на рабочем столе, заваленном книгами и распечатками. К тому же глазки IrDA-излучателей должны быть направлены строго друг на друга и при этом желательно, чтобы приборы не двигались. Следовать этим требованиям, конечно, возможно, но уж слишком неудобно себя чувствуешь, да и мобильность какая-то ненастоящая получается.

Немного подумав, я пришел к выводу, что самым лучшим выходом из сложившейся ситуации будет использование Bluetooth. Телефон был готов к такому применению, а вот с ноутбуком вышла промашка. На его корпусе среди прочих полезных сведений о комплектации виднелась надпись, поначалу внушившая надежду: «Поддержка Memory Stick Slot и Bluetooth». А еще ниже мелким шрифтом значилось «опция», и, как всегда, эта загадочная дама со странным именем обошла нас своей благосклонностью. Итак, решено: будем покупать Bluetooth USB адаптер, в англоязычной документации называемый Bluetooth USB dongle, а в просторечии «синий свисток». В связи с тем, что на ноутбуке установлены две операционные системы, встает вопрос, какой именно адаптер покупать. С Windows проблем, скорее всего, не будет, потому как большинство производителей оборудования затачивает свои изделия именно под эту ОС. А вот с Linux крепкой дружбы никто не обещал. Список оборудования, которое удалось заставить нормально работать под Linux, можно посмотреть тут: http://www.holtmann.org/linux/bluetooth/devices.html. В нашем случае особое внимание стоит уделить разделу «Bluetooth USB adapters». Проанализировав прочитанное, пришел к выводу, что самой выгодной покупкой по соотношению цена-качество будет адаптер BT009X, производимый тайваньской фирмой Bluetake Technology. Купленное устройство выглядело изящно, миниатюрно и весило примерно грамм 50. Не удержавшись, конечно разобрал его, посмотрел, что внутри.

Удовлетворив любопытство, самое время вернуться к предмету нашего разговора.

История появления Bluetooth и механизмы его действия

Началось все примерно тысячу лет назад. В середине X века Данией правил король – викинг Гарольд I по прозвищу Синий зуб. Он провозгласил девиз «объединяйтесь все» и собственноручно стал осуществлять его. Благодаря стараниям короля множество разрозненных княжеств объединились в сильное государство, завладевшее к тому же частью земель Швеции и Норвегии.

В 1994 году компания Ericsson задалась целью придумать способ соединения различных устройств с помощью беспроводной связи. К началу 1997 года разработки, ведущиеся внутри фирмы, начали приносить первые результаты. Было принято решение о начале переговоров с остальными крупными производителями телекоммуникационного оборудования. Весной 1998 года компании Intel, IBM, Nokia, Ericsson и Toshiba объявили о начале совместных работ по созданию универсального стандарта коммуникаций для бытовых устройств. В честь доблестного короля – объединителя викингов стандарт решено было назвать Bluetooth, а само содружество рабочих групп компаний получило обозначение Bluetooth Special Interest Group (BSIG). Постепенно принять участие в начинании и присоединиться к BSIG решили Lucent, Motorola, Sun Microsystems, 3Com, Agere, Microsoft и многие другие производители разнородного оборудования и программного обеспечения. На данный момент ассоциация разработчиков Bluetooth насчитывает более двух тысяч компаний разного масштаба и несколько десятков тысяч волонтеров, принимающих участие в работе над проектом.

В сущности идея проекта довольно проста: необходимо стандартизировать механизмы соединения всех видов сотовых телефонов, компьютеров, наладонников, гарнитур hands-free и прочего движимого и недвижимого оборудования. Добиться этого можно, если отделить механизмы реализации связи между устройствами от самих устройств. Пусть проблемами общения занимаются миниатюрные радиоинтерфейсы, встроенные в каждый прибор. Они работают на частоте 2,45 ГГц ISM (Industrial-Scientific-Medical). В большинстве стран для вещания в этом диапазоне не требуется дополнительного лицензирования. Исключением являются Франция, Испания и Япония. Диапазон частот от 2,402 ГГц до 2,480 ГГц разбивается на 79 каналов размером в 1 МГц. Для уменьшения помех от внешних устройств вроде СВЧ-печей и повышения безопасности 1600 раз в секунду происходит псевдослучайный выбор одного из каналов. Отправка данных происходит уже с новым значением базовой частоты, взятым из выбранного интервала. Таким образом, получается, что приемник и передатчик синхронно переключают каналы связи. В англоязычной литературе это явление называется Frequency Hopping.

На данный момент существуют два основных подвида bluetooth-устройств. Отличаются они только дальностью действия. Большинство имеют зону уверенного приема сигнала радиусом в 10 метров. Хотя некоторые экземпляры обладают усилителем сигнала и способны взаимодействовать друг с другом на расстоянии 100 метров при условии, что все это будет происходить на открытой местности.

Еще одним интересным свойством такого способа общения является возможность спонтанного[1] объединения нескольких bluetooth-устройств в своеобразную динамическую локальную мини-сеть, называемую piconet. Давайте разберемся, как это реализовано на практике. Устройства, не присоединенные ни к одному piconet, находятся в режиме Standby и каждые 1,28 секунды слушают эфир на 32 зарезервированных для этого частотах. Как только они входят в зону устойчивой взаимной слышимости с другим устройством, одно из устройств принимает на себя главенствующую роль и начинает отсылать в эфир пакеты Inquiry. После отправки 16 пакетов по одному на каждую частоту наступает пауза, в течение которой должны прийти ответы от подчиненных устройств. Если никто не отозвался, то проверяются оставшиеся 16 частот. Обнаружение активных устройств зависит от того, в каком режиме они находятся: