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BLUETOOTH

LA BIBLIA

SISTEMA DE COMUNICACIÓN COMERCIAL DE PROXIMIDAD

PLINIO NEIRA VARGAS

HERMES ALEXIS GALVIS MEJIA

Trabajo de Pregrado Para Ingeniero Electrónico

Asesor:

Marta Lucía Rodríguez.

Ingeniera Electrónica.

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE ORIENTE

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Rionegro/Ant, Colombia

2012

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Contenido

DEDICATORIA ......................................................................................................................................................... V

AGRADECIMIENTOS .............................................................................................................................................. VI

LISTA DE TABLAS .................................................................................................................................................. VII

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................................................... VIII

RESUMEN .............................................................................................................................................................. XI

INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................................... XII

CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO ................................................................................................................................ 1

1.1 MARKETING ............................................................................................................................................................ 1 1.2 MARKETING DE PROXIMIDAD ...................................................................................................................................... 1 1.3 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO ................................................................................................................................... 4 1.4 ANCHO DE BANDA .................................................................................................................................................... 5 1.5 BANDA ISM ............................................................................................................................................................ 6 1.6 COMUNICACIÓN INALÁMBRICA .................................................................................................................................... 7 1.7 MODULACIÓN .......................................................................................................................................................... 7 1.8 MODULACIÓN DIGITAL ............................................................................................................................................... 8 1.9 MODULACIÓN GFSK (GAUSSIAN FREQUENCY SHIFT KEYING) ............................................................................................ 9 1.10 TÉCNICA DE MODULACIÓN DE ESPECTRO EXPANDIDO POR SALTO DE FRECUENCIA (FHSS) ..................................................... 9 1.11 MÉTODO DE ACCESO AL MEDIO ............................................................................................................................... 10 1.12 COMUNICACIÓN SERIAL ......................................................................................................................................... 11 1.13 COMUNICACIÓN SERIAL SINCRÓNICA (SPI)................................................................................................................. 11 1.14 COMUNICACIÓN BLUETOOTH .................................................................................................................................. 12 1.15 PERFIL ................................................................................................................................................................ 12 1.16 PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN .............................................................................................................................. 13 1.17 PROTOCOLOS ORIENTADOS A LA CONEXIÓN ................................................................................................................ 13 1.18 PROTOCOLOS NO ORIENTADOS A LA CONEXIÓN ........................................................................................................... 13 1.19 PILA DE PROTOCOLOS ............................................................................................................................................ 14 1.20 SISTEMA EMBEBIDO .............................................................................................................................................. 14

CAPÍTULO II: MARCO METODOLÓGICO ................................................................................................................ 15

CAPITULO III: TECNLOGIA BLUETOOTH ................................................................................................................. 20

3.1 LOS INICIOS DEL BLUETOOTH ..................................................................................................................................... 20 3.2 EVOLUCIÓN DE LA TECNOLOGÍA BLUETOOTH ............................................................................................................ 22 3.3 VERSIONES Y CLASES BLUETOOTH............................................................................................................................... 24

3.3.1 Clases Bluetooth ........................................................................................................................................ 24 3.3.2 Versiones Bluetooth ................................................................................................................................... 25

3.4 PILA DE PROTOCOLOS BLUETOOTH ............................................................................................................................. 26 3.4.1 Grupo de protocolos de aplicación ............................................................................................................ 28 3.4.2 Grupo de protocolos de middleware ......................................................................................................... 28 3.4.3 Grupo de protocolos de transporte............................................................................................................ 28 3.4.4 Características de los protocolos Bluetooth .............................................................................................. 29 3.4.5 Descripción de los protocolos Bluetooth .................................................................................................... 29 3.4.6 Protocolo de radio Bluetooth (Bluetooth Radio)........................................................................................ 30 3.4.7 Características de modulación ................................................................................................................... 31 3.4.8 Características del dispositivo receptor ..................................................................................................... 31 3.4.9 Protocolo de banda base y controlador de enlace (Base Band/Link Control “LC”) .................................... 32 3.4.10 Protocolo de administración del enlace (Link Manager “LM”) ................................................................ 33

3.4.10.1 Modos de operación LM ..................................................................................................................................... 34

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3.4.11 Protocolo de interfaz controladora de host (Host Controller Interface “HCI”) ........................................ 34 3.4.12 Protocolo de adaptación y enlace lógico (Logical Link Control and Adaptation Protocol “L2CAP“) ........ 35

3.4.12.1 Funciones de L2CAP ............................................................................................................................................ 36 3.4.12.2 Identificadores de canal ..................................................................................................................................... 36

3.4.13 Protocolo de comunicación por radiofrecuencia (Radio Frequency Communication “RFCOMM“) ......... 37 3.4.13.1 Segmento de comunicación RFCOMM ............................................................................................................... 38 3.4.13.2 Comunicación directa RFCOMM ......................................................................................................................... 38

3.4.14 Protocolo de intercambio de objetos (Object Exchange “OBEX“o “IrOBEX “ Infrared ) ........................... 39 3.4.14.1 Operaciones OBEX .............................................................................................................................................. 41 3.4.14.2 Ejemplo de Comunicación por Medio de OBEX .................................................................................................. 42 3.4.14.3 ¿RFCOMM vs OBEX? para el envío de objetos. .................................................................................................. 43

3.4.15 Tarjeta virtual estándar (Virtual Card “vCard”) ...................................................................................... 44 3.4.16 Protocolo de descubrimiento de servicios (Service Discovery Protocol “SDP”) ....................................... 44 3.4.17 Protocolo de control de telefonía (Telephony Control Protocol Specification “TCS”) ............................. 45 3.4.18 Protocolos de transporte y distribución de audio y video (Audio / Video Control Transport Protocol “AVCTP” Audio / Video Distribution Transport Protocol “AVDTP”) ..................................................... 45 3.4.19 Protocolo de encapsulación de la red Bluetooth (Bluetooth Network Encapsulation Protocol “BNEP”) . 46

3.5 PERFILES BLUETOOTH .............................................................................................................................................. 47 3.5.1 Perfil de acceso genérico (“GAP, Generic Access Profile”) ......................................................................... 48 3.5.2 Perfil de puerto serie (“SPP, Serial Port Profile”) ....................................................................................... 49 3.5.3 Perfil de aplicación de descubrimiento de servicios (“SDAP, Service Discovery Application Profile”) ........ 50 3.5.4 Perfil genérico de intercambio de objetos (“GOEP, Generic Object Exchange Profile”) ............................ 52 3.5.5 Perfiles Bluetooth derivados de los perfiles genéricos ............................................................................... 54

3.5.5.9 Perfil de transferencia de archivos (File Transfer Profile “FTP”) ........................................................................... 55 3.5.5.14 Perfil para envío de objetos (Object Push Profile “OPP”) ................................................................................... 56

3.5.6 Perfiles adicionales .................................................................................................................................... 56 3.6 REDES BLUETOOTH. ................................................................................................................................................ 60

3.6.1 Frecuencia en Bluetooth ........................................................................................................................... 60 3.6.2 Rol de los dispositivos Bluetooth en una red ............................................................................................. 60 3.6.3 Dispositivos de una red Bluetooth ............................................................................................................. 60 3.6.4 Enrutamiento Bluetooth ............................................................................................................................ 61

CAPITULO IV: COMPARATIVO ENTRE LAS TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS MÁS UTILIZADAS CON RELACIÓN AL BROADCASTING ................................................................................................................................................... 62

4.1 BLUETOOTH........................................................................................................................................................... 62 4.2 IRDA (INFRARED DATA ASSOCIATION) ........................................................................................................................ 63 4.3 WI-FI (WIRELESS FIDELIRY) ...................................................................................................................................... 64 4.4 RFID (RADIO FRECUENCY IDENTIFICATION) ................................................................................................................. 64 4.5 RED DE TELEFONÍA MÓVIL ......................................................................................................................................... 65 4.6 ZIGBEE ................................................................................................................................................................. 66 4.7 OTRAS TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS EMERGENTES ........................................................................................................ 66

CAPITULO V: COMPENDIO DE ALGUNAS APLICACIONES COMERCIALES CON BLUETOOTH ................................... 69

CAPITULO VI: PROTOTIPO DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN COMERCIAL DE PROXIMIDAD ................................ 81

6.1 ANÁLISIS DEL SISTEMA ............................................................................................................................................. 82 6.2 ESPECIFICACIONES FUNCIONALES ............................................................................................................................... 83 6.3 ESPECIFICACIONES NO FUNCIONALES .......................................................................................................................... 85

6.3.1 Hardware ................................................................................................................................................... 85 6.3.2 Software .................................................................................................................................................... 86

6.4 DISEÑO DEL SISTEMA ............................................................................................................................................... 89 6.4.1 Hardware ................................................................................................................................................... 89

6.4.1.1 Módulo Bluetooth ................................................................................................................................................ 89 6.4.1.2 Microcontrolador ................................................................................................................................................. 96 6.4.1.3 Memoria SD .......................................................................................................................................................... 98

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6.4.1.4 Elementos adicionales de la placa base ................................................................................................................ 99 6.4.1.5 Integración del hardware ................................................................................................................................... 100

6.4.2 Software .................................................................................................................................................. 101 6.4.2.1 Sistema embebido .............................................................................................................................................. 101 6.4.2.2 Descripción de los procesos a nivel embebido ................................................................................................... 108

6.4.2.3 PROCESO DE INTEGRACIÓN ............................................................................................................................... 109 6.4.2.4 Interfaz de usuario ................................................................................................................................ 111

6.4.2.5 Especificaciones de la interfaz de usuario. ......................................................................................................... 112 6.5 PRUEBAS E IMPLEMENTACIÓN ................................................................................................................................. 114

6.5.1 Pruebas de funcionalidad del módulo de comunicación serial ................................................................ 114 6.5.1.1 Desarrollo de la prueba del módulo de comunicación serial .............................................................................. 116

6.5.2 Pruebas de funcionalidad del módulo SPI ................................................................................................ 120 6.5.2.1 Desarrollo de la prueba para el manejo de la memoria SD mediante el protocolo SPI. ..................................... 123

6.5.3 Prueba de integración entre el módulo SPI y el módulo Serial del microcontrolador JM60 .................... 127 6.5.3.1 Desarrollo de la prueba de integración entre el módulo de comunicación serial y el módulo de comunicación SPI. .................................................................................................................................................................................. 130

6.5.4 Pruebas de funcionalidad del módulo Bluetooth BTM 404 ..................................................................... 132 6.5.4.1 Envío de comandos AT desde Hiperterminal: ..................................................................................................... 132 6.5.4.2 Comando AT que comprueba la conectividad del dispositivo Bluetooth BTM 404. ........................................... 133 6.5.4.3 Comando para cambiar el de PIN del dispositivo Bluetooth BTM 404. ............................................................. 134 6.5.4.4 Comando AT para cambiar el nombre del módulo Bluetooth BTM404.............................................................. 135 6.5.4.5 Comando AT para modificar la duración de “inquiry” ........................................................................................ 136 6.5.4.6 Comando AT que modifica la cantidad máxima de dispositivos que escanea el módulo Bluetooth BMT 404. .. 137 6.5.4.7 Comando AT “inquiry” ........................................................................................................................................ 138 6.5.4.8 Comando para establecer una sesión OBEX cliente-servidor ............................................................................. 138 6.5.4.9 Comando para cerrar una sesión OBEX cliente-servidor .................................................................................... 139 6.5.4.10 Prueba de la librería Bluetooth BTM404 y transferencia de objetos................................................................ 140

6.5.5 Prueba de integración del sistema. ......................................................................................................... 147

SISTEMA DE MARKETING POR BROADCASTING BLUETOOTH – INTERFAZ DE CONFIGURACIÓN ..........................151

BIBLIOGRAFÍA .....................................................................................................................................................157

ANEXO 1 ................................................................................................................................................................ 159 ANEXO 2 ................................................................................................................................................................ 162

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DEDICATORIA

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AGRADECIMIENTOS

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LISTA DE TABLAS

TABLA 1 MATERIAL DE INVESTIGACIÓN. .................................................................................... ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO. TABLA 2 CLASES BLUETOOTH. ............................................................................................................................................. 25 TABLA 3 VERSIONES BLUETOOTH. ........................................................................................................................................ 26 TABLA 4 RANGO REGULADO DE FRECUENCIA Y CANALES RF BLUETOOTH. ..................................................................................... 31 TABLA 5 PERFILES APROBADOS POR EL SIG A FEBRERO DE 2012 (WWW.BLUETOOTH.COM). ........................................................... 57 TABLA 6 POSIBLES COMPETENCIAS DE BLUETOOTH. ................................................................................................................. 67 TABLA 7 ALGUNOS ESTÁNDARES IEEE INALÁMBRICOS COMUNES. .............................................................................................. 67 TABLA 8 COMPARATIVO DE TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS. ....................................................................................................... 68 TABLA 9 COMPENDIO DE ALGUNAS APLICACIONES CON BLUETOOTH. ........................................................................................... 70 TABLA 10 TIEMPO DE TRANSMISIÓN DE ARCHIVOS DESDE UN DISPOSITIVO BLUETOOTH V2.0 DE UN SMART PHONE A UN LAPTOP. .......... 82 TABLA 11 COMANDOS AT DE DIFERENTES FABRICANTES DE DISPOSITIVOS BLUETOOTH. ................................................................ 107 TABLA 12 ALGUNOS REGISTROS DEL MÓDULO BTM404. ....................................................................................................... 113 TABLA 13 FUNCIONES UTILIZADAS DE LA LIBRERÍA SCI. ........................................................................................................... 115 TABLA 14 FUNCIONES UTILIZADAS DE LA LIBRERÍA FAT. .......................................................................................................... 122 TABLA 15 MÉTODOS DE LA LIBRERÍA BLUETOOTH BTM404. .................................................................................................. 140 TABLA 16 PRIMERAS PRUEBAS DE TRANSMISIÓN CON EL PROTOTIPO FINAL. ................................................................................ 144 TABLA 17 OBSERVACIONES SIGNIFICATIVAS DE PRUEBAS. ........................................................................................................ 146 TABLA 18 RESULTADOS DE PRUEBAS DE INTEGRACIÓN DEL SISTEMA. ......................................................................................... 148 TABLA 19 OBSERVACIONES SIGNIFICATIVAS DE LAS PRUEBAS DE INTEGRACIÓN. ........................................................................... 150

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LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 MEDIOS ELECTRÓNICOS UTILIZADOS EN EL MARKETING................................................................................................ XIII FIGURA 2 CARACTERÍSTICAS DE UNA ONDA SINUSOIDAL. ............................................................................................................. 4 FIGURA 3 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO................................................................................................................................ 5 FIGURA 4 REPRESENTACIÓN DEL ANCHO DE BANDA DE UNA SEÑAL. ............................................................................................... 6 FIGURA 5 BANDAS ISM. ...................................................................................................................................................... 6 FIGURA 6 MODULACIÓN AM Y FM. ....................................................................................................................................... 8 FIGURA 7 MODULACIÓN ASK................................................................................................................................................ 9 FIGURA 8 SALTOS DE FRECUENCIA EN FHSS. .......................................................................................................................... 10 FIGURA 9 ESQUEMA DE COMUNICACIÓN SPI. ......................................................................................................................... 11 FIGURA 10 INICIALES DEL REY HARALD BLAATAND QUE CONFORMAN EL LOGO BLUETOOTH. ............................................................ 20 FIGURA 11 CAPAS DEL MODELO OSI (ALEGXA.COM.AR). .......................................................................................................... 27 FIGURA 12 GRUPOS DE PROTOCOLOS BLUETOOTH. ................................................................................................................. 28 FIGURA 13 PILA DE PROTOCOLOS BLUETOOTH. ....................................................................................................................... 30 FIGURA 14 BANDA DE ESPECTRO BLUETOOTH. ........................................................................................................................ 31 FIGURA 15 SALTOS DE FRECUENCIA PSEUDO ALEATORIOS. ......................................................................................................... 33 FIGURA 16 PROTOCOLO DE INTERFAZ CONTROLADORA DE HOST (WWW.BLUETOOTH.COM). ........................................................... 34 FIGURA 17 CANALES CID EN EL PROTOCOLO L2CAP (WWW.BLUETOOTH.COM). .......................................................................... 37 FIGURA 18 SEGMENTO DE COMUNICACIÓN RFCOMM (WWW.BLUETOOTH.COM). ...................................................................... 38 FIGURA 19 COMUNICACIÓN DIRECTA RFCOMM (WWW.BLUETOOTH.COM). .............................................................................. 39 FIGURA 20 CONFIGURACIONES RFCOMM (WWW.BLUETOOTH.COM). ...................................................................................... 39 FIGURA 21 PROTOCOLO OBEX EN LA JERARQUÍA DE LA PILA DE PROTOCOLOS BLUETOOTH (HTTP://DEVELOPER.BLUETOOTH.ORG). ....... 40 FIGURA 22 ESTRUCTURA DE UN OBJETO OBEX. ...................................................................................................................... 41 FIGURA 23 COMUNICACIÓN OBEX ENTRE DOS DISPOSITIVOS BLUETOOTH. .................................................................................. 42 FIGURA 24 GRUPOS DE PERFILES GENÉRICOS BLUETOOTH (WWW.BLUETOOTH.COM). .................................................................... 48 FIGURA 25 CONEXIÓN DIRECTA MEDIANTE SPP (WWW.BLUETOOTH.COM). ................................................................................. 49 FIGURA 26 PERFIL SPP EN LA PILA DE PROTOCOLOS BLUETOOTH (WWW.BLUETOOTH.COM). .......................................................... 50 FIGURA 27 DESCUBRIMIENTO DE SERVICIOS EN DISPOSITIVOS BLUETOOTH (WWW.BLUETOOTH.COM). .............................................. 51 FIGURA 28 PETICIÓN DE SERVICIOS ENTRE DISPOSITIVOS BLUETOOTH (WWW.BLUETOOTH.COM). .................................................... 51 FIGURA 29 INTERCAMBIO DE OBJETOS (WWW.BLUETOOTH.COM). ............................................................................................. 52 FIGURA 30 PERFIL OBEX EN LA PILA DE PROTOCOLOS BLUETOOTH (WWW.BLUETOOTH.COM). ....................................................... 53 FIGURA 31 USO DEL PERFIL GAVDP (WWW.BLUETOOTH.COM). ............................................................................................... 55 FIGURA 32 RED SCATTERNET. ............................................................................................................................................. 61 FIGURA 33 SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE PROXIMIDAD. ........................................................................................................ 81 FIGURA 34 RELACIÓN TAMAÑO VS TIEMPO EN LA TRANSMISIÓN. ............................................................................................... 83 FIGURA 35 PROTOTIPO DE INTERFAZ GRÁFICA. ........................................................................................................................ 83 FIGURA 36 FÁCIL INSTALACIÓN. ........................................................................................................................................... 84 FIGURA 37 ADAPTADOR DE ENERGÍA. ................................................................................................................................... 84 FIGURA 38 CAMBIO DE ARCHIVO A IRRADIAR. ......................................................................................................................... 84 FIGURA 39 INTERFAZ DE CONFIGURACIÓN. ............................................................................................................................. 85 FIGURA 40 MÓDULO BLUETOOTH. ....................................................................................................................................... 85 FIGURA 41 MÓDULO MEMORIA SD. .................................................................................................................................... 86 FIGURA 42 MICROCONTROLADOR. ....................................................................................................................................... 86 FIGURA 43 DIAGRAMA DE FLUJO PREVIO A LA CODIFICACIÓN. ................................................................................................... 87 FIGURA 44 CODIFICACIÓN EN BAJO NIVEL. ............................................................................................................................ 87 FIGURA 45 CODIFICACIÓN EN NIVEL INTERMEDIO. .................................................................................................................. 88 FIGURA 46 INTERFAZ DE CONFIGURACIÓN. ............................................................................................................................. 88 FIGURA 47 ARQUITECTURA PROPUESTA................................................................................................................................. 89 FIGURA 48 MÓDULO BTM404 DE LAIRD TECHNOLOGIES (WWW.LAIRDTECH.COM). ..................................................................... 90 FIGURA 49 CARACTERÍSTICAS MODULO BTM404 (WWW.LAIRDTECH.COM). ............................................................................... 91

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FIGURA 50 CONTINUACIÓN CARACTERÍSTICAS MODULO BTM404 (WWW.LAIRDTECH.COM). ......................................................... 92 FIGURA 51 DIAGRAMA FUNCIONAL DEL MÓDULO BTM404 (WWW.LAIRDTECH.COM). ................................................................. 93 FIGURA 52 VISTA INFERIOR DEL MÓDULO BLUETOOTH BTM404 Y DISPOSICIÓN DE PINES (WWW.LAIRDTECH.COM). ........................... 93 FIGURA 53 VISTA SUPERIOR DEL MÓDULO BLUETOOTH BTM404. ............................................................................................. 94 FIGURA 54 DISEÑO DEL CONECTOR PARA EL MÓDULO BTM 404, CAPAS TOP Y BUTTON. .............................................................. 94 FIGURA 55 DISEÑO DEL CONECTOR PARA EL MÓDULO BTM 404, PISTAS EN DOS CAPAS Y MÁSCARA................................................ 94 FIGURA 56 PROTOTIPO REAL DEL CONECTOR PARA EL MÓDULO BLUETOOTH BTM404. .................................................................. 95 FIGURA 57 DESCRIPCIÓN DE LOS PINES DEL MÓDULO BTM404 (WWW.LAIRDTECH.COM). ............................................................ 95 FIGURA 58 ESQUEMÁTICO DEL MICRONTROLADOR MC9S08JM60. .......................................................................................... 97 FIGURA 59 MÓDULO CON EL MICROCONTROLADOR MC9S08JM60 DE LA EMPRESA I+D ELECTRÓNICA. ........................................... 97 FIGURA 60 CONEXIONES ELÉCTRICAS DE LA TARJETA SD. .......................................................................................................... 98 FIGURA 61 PCB PARA TARJETA SD DE DIGILENT. .................................................................................................................... 99 FIGURA 62 ARQUITECTURA DEL SISTEMA. ............................................................................................................................ 100 FIGURA 63 DISEÑO PROTOTIPO. ........................................................................................................................................ 100 FIGURA 64 INTERFAZ SERIAL ENTRE EL MICROCONTROLADOR Y EL MODULO BLUETOOTH. .............................................................. 102 FIGURA 65 PUERTOS DE TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN UTILIZADOS DEL MICROCONTROLADOR MC9S08JM60. ................................... 102 FIGURA 66 PARTICIÓN DE DATOS PARA LA TRANSMISIÓN. ....................................................................................................... 103 FIGURA 67 INTERACCIÓN ENTRE EL MICROCONTROLADOR Y BLUETOOTH MEDIANTE COMANDOS AT. .............................................. 104 FIGURA 68 PUERTOS DE COMUNICACIÓN SPI DEL MICROCONTROLADOR MC9S08JM60. ............................................................ 104 FIGURA 69 INTERFAZ SPI ENTRE EL MICROCONTROLADOR ESCLAVO (MEMORIA SD) UTILIZADA EN EL PROTOTIPO. ............................. 105 FIGURA 70 JERARQUÍA DE DRIVERS PARA MANIPULACIÓN DEL FILE SYSTEM FAT16. .................................................................... 106 FIGURA 71 INTERACCIÓN MEDIANTE CONEXIÓN DIRECTA. ....................................................................................................... 107 FIGURA 72 INTERACCIÓN MEDIANTE CONEXIÓN REMOTA. ....................................................................................................... 108 FIGURA 73 PROCESO REALIZADO POR EL SISTEMA EMBEBIDO. .................................................................................................. 111 FIGURA 74 PROTOTIPO INICIAL DE LA INTERFAZ DE USUARIO. ................................................................................................... 113 FIGURA 75 DIAGRAMA DE FLUJO PRUEBA COMUNICACIÓN SERIAL. ............................................................................................ 114 FIGURA 76 ABSTRACCIÓN DEL PROCESO PARA COMPROBAR EL MODULO SERIAL DEL MICROCONTROLADOR JM60. ............................. 115 FIGURA 77 CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO MCG DEL MICROCONTROLADOR MC9S08JM60 PARA UNA FRECUENCIA DE 24 MHZ. ..... 116 FIGURA 78 CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO SERIAL DEL MICROCONTROLADOR MC9S08JM60. ...................................................... 116 FIGURA 79 CODIFICACIÓN DEL DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA PRUEBA DEL MÓDULO SERIAL DEL MICROCONTROLADOR MC9S08JM60. 117 FIGURA 80 CONFIGURACIÓN DE LA HIPERTERMINAL A 9600 BPS. ............................................................................................. 117 FIGURA 81 RESULTADO DE LA PRUEBA DEL MÓDULO SERIAL. ................................................................................................... 118 FIGURA 82 TARJETA DE DESARROLLO UTILIZADA EN LA PRUEBA. ............................................................................................... 119 FIGURA 83 DIAGRAMA DE FLUJO PARA CREAR UN ARCHIVO TXT EN LA MEMORIA SD CON EL MICRCONTROLADOR JM60. .................... 120 FIGURA 84 ABSTRACCIÓN DEL PROCESO PARA CREAR UN ARCHIVO TXT DESDE EL MICROCONTROLADOR JM60 EN LA MEMORIA SD. ...... 121 FIGURA 85 CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO SPI DEL MC9S08JM60......................................................................................... 123 FIGURA 86 CODIFICACIÓN DEL DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA PRUEBA DEL MÓDULO SPI DEL MICROCONTROLADOR MC9S08JM60. .... 123 FIGURA 87 HARDWARE USADO EN LA PRUEBA DEL MÓDULO SPI Y LA MEMORIA SD. .................................................................... 124 FIGURA 88 ADAPTADOR DE MEMORIA SD CONECTADO A UN PUERTO USB DE UN PC. ................................................................. 125 FIGURA 89 ARCHIVO TEST.TXT CREADO DESDE EL MICROCONTROLADOR JM60 EN LA MEMORIA SD. ............................................... 125 FIGURA 90 DATOS GRABADOS EN EL ARCHIVO TEST.TXT DESDE EL MICROCONTROLADOR JM60. .................................................... 125 FIGURA 91 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PRUEBA DE INTEGRACIÓN DEL MÓDULO SERIAL Y SPI DEL MICROCONTROLADOR JM60............. 127 FIGURA 92 ABSTRACCIÓN DEL PROCESO DE COPIA DE ARCHIVO EN LA MEMORIA SD. .................................................................... 129 FIGURA 93 CODIFICACIÓN DEL DIAGRAMA DE FLUJO PARA LA PRUEBA DE INTEGRACIÓN SPI Y SERIAL. .............................................. 130 FIGURA 94 RESULTADO DE LA PRUEBA DE INTEGRACIÓN ENTRE EL MÓDULO SPI Y EL MÓDULO SERIAL DEL MICROCONTROLADOR JM60. 131 FIGURA 95 FINAL DEL PROCESO DE COPIA DEL ARCHIVO JPG. .................................................................................................... 131 FIGURA 96 MÓDULO BLUETOOTH HK-750 UTILIZADO EN LAS PRUEBAS. ................................................................................... 132 FIGURA 97 CONEXIÓN ENTRE EL MÓDULO BLUETOOTH BTM404 Y EL UART DE LA TARJETA DE DESARROLLO DEL MICROCONTROLADOR

JM60. ................................................................................................................................................................ 133 FIGURA 98 EJECUCIÓN DEL COMANDO AT. .......................................................................................................................... 133 FIGURA 99 EJECUCIÓN DEL COMANDO AT+BTK. .................................................................................................................. 134 FIGURA 100 EMPAREJAMIENTO ENTRE LOS MÓDULOS BLUETOOTH HK-750 Y BTM404 MEDIANTE EL SOFTWARE BLUESOLEIL. .......... 134 FIGURA 101 RESPUESTA DEL MÓDULO BLUETOOTH BTM404 A LA SOLICITUD DE EMPAREJAMIENTO. ............................................. 135

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FIGURA 102 EJECUCIÓN DEL COMANDO AT+BTN? ............................................................................................................... 135 FIGURA 103 EJECUCIÓN DEL COMANDO AT+BTN=”BT MARKETING”. ..................................................................................... 136 FIGURA 104 EJECUCIÓN DEL COMANDO ATS517? ............................................................................................................... 136 FIGURA 105 EJECUCIÓN DEL COMANDO AT ATS517=2. ....................................................................................................... 137 FIGURA 106 EJECUCIÓN DEL COMANDO ATS518? ............................................................................................................... 137 FIGURA 107 EJECUCIÓN DEL COMANDO AT518=2. .............................................................................................................. 138 FIGURA 108 EJECUCIÓN DEL COMANDO AT+BTI. ................................................................................................................. 138 FIGURA 109 EJECUCIÓN DEL COMANDO AT+OPS. ................................................................................................................ 139 FIGURA 110 EJECUCIÓN DEL COMANDO QUIT. .................................................................................................................... 139 FIGURA 111 PROTOTIPO INICIAL DIAGRAMA DE FLUJO FINAL DEL SISTEMA EMBEBIDO. .................................................................. 141 FIGURA 112 CONTINUACIÓN PROTOTIPO INICIAL DIAGRAMA DE FLUJO FINAL DEL SISTEMA EMBEBIDO. ............................................. 142 FIGURA 113 ABSTRACCIÓN DEL PROCESO DE MARKETING BLUETOOTH. ..................................................................................... 142 FIGURA 114 TRANSFERENCIA DE OBJETO DESDE MÓDULO BTM404 AL TELÉFONO CELULAR GALAXY MINI. ..................................... 143

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RESUMEN

La publicidad se ha extendido desde diferentes medios simples hasta medios tan complejos como los que tenemos hoy en día. Debido al volumen de penetración que quieren tener las empresas para captar la atención del cliente, hoy se observa la saturación de papeles en diferentes formatos informativos o publicitarios, provocando un gran problema no muy perceptible pero latente.

La contaminación, como consecuencia de la generación de residuos sólidos y la poca efectividad en la transmisión del mensaje, generan una necesidad de cambiar los paradigmas de comunicación.

El proyecto realizado trata de subsanar algunos problemas ambientales de la comunicación tradicional. Se desarrolló un dispositivo embebido y autónomo cuyo corazón es un dispositivo que utiliza la tecnología Bluetooth para transmitir mensajes a objetivos próximos que posean tecnología móvil y soporte comunicación Bluetooth, aprovechando el volumen de la base instalada de esta tecnología.

Para el desarrollo del proyecto primero se realizó una investigación exhaustiva de la tecnología y luego se enfocó el desarrollo a un proceso de ingeniería involucrando etapas bien definidas de análisis, diseño implementación y pruebas.

Se obtuvo conocimiento teórico y práctico a cerca de la tecnología Bluetooth, a partir de esto se desarrolló un prototipo que aporta una solución viable y novedosa para el momento tecnológico actual.

Una característica importante del prototipo es su facilidad de operar y su autonomía ya que no es indispensable la comunicación con un dispositivo de alto novel (un PC) para su puesta a punto.

El lector encontrará información centralizada acerca de la tecnología Bluetooth y tendrá la posibilidad de seguir la implementación de un prototipo de broadcasting, donde la principal enseñanza fue “Conocer antes que hacer”.

El prototipo desarrollado puede contribuir enormemente a cambiar paradigmas de comunicación y apoyar la filosofía ambientalista.

Muchas posibilidades futuras con variaciones del prototipo pueden ser aplicadas de una forma masiva, como podría ser la implementación de campañas de marketing en el sistema embebido, entre otras.

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INTRODUCCIÓN

La comunicación comercial de proximidad según ([1] Triana & Sotomonte, 2009) “es el más antiguo método de marketing de la historia; utilizado desde los puestos de mercados de las antiguas civilizaciones”. En la actualidad se tienen medios físicos como los volantes, folletos, afiches, vallas publicitarias y algunos medios electrónicos como la radio, la televisión y la internet.

La necesidad de transmitir mensajes mediante medios impresos, surgió en la edad media con el uso de los pergaminos, que eran utilizados para anunciar actos religiosos y reclamos políticos ([2] Ryki, 2007). Esta técnica, continuó hasta que en el siglo XVIII surgió un invento, que revolucionó el mundo de la comunicación: La aparición de las revistas y periódicos ([2] Ryki, 2007).

Por otro lado ([3] Frers, 2006) afirma:

“El incremento de la población y el consumo exagerado de objetos innecesarios, desechados casi siempre en un periodo corto, acarrea la demanda cada vez mayor de bienes de consumo, muchos de los cuales se presentan envueltos en papel, plástico o cartón; a esto, se suma la abundante propaganda y publicidad impresa y repartida en la vía pública y que, casi siempre, es arrojada a la calle. El comercio, las escuelas y otras instituciones, tiran diariamente enormes cantidades de desechos. La proporción de los diferentes materiales varía pero en nuestros días siempre predominan el papel y los plásticos”.

Lo anterior, demuestran en cierta forma el alto crecimiento de empresas litográficas y publicitarias que generan documentación impresa en gran volumen, llegando al punto de ser molestas y poco innovadoras, que no atraen la atención del cliente y en última instancia el material generado, es desechado con rapidez.

Por tanto, el marketing por proximidad con dispositivos móviles, es un tema relevante debido a que hoy cualquier entidad que quiera promocionar sus productos, continúa utilizando técnicas de publicidad cada vez con mayor volumen, buscando llegar al cliente de una manera más personalizada pero sin importarle el gran impacto ambiental que genera realizar este proceso con medios convencionales de publicidad, como por ejemplo: Volantes, vallas y afiches que saturan nuestro entorno.

Esta situación, ha hecho que se requiera innovar en el marketing de proximidad para minimizar la contaminación ambiental, mejorando su objetivo y siendo más puntual y personalizado el mensaje que se desea transmitir al cliente.

En virtud de lo anterior, se formulan los siguientes interrogantes:

¿Cuáles serán las alternativas que minimicen la contaminación ambiental que generan los mensajes impresos?

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¿Por qué, no utilizar la tecnología para reducir la emisión de documentos físicos utilizando la base existente de dispositivos móviles como receptores de mensajes de marketing y a bajo costo?

¿Cómo implementar un dispositivo para el marketing de proximidad que minimice el impacto ambiental, sea de bajo costo y tenga alta penetración?

¿Cómo aprovechar las bondades que brinda la tecnología Bluetooth en el marketing de proximidad?

La contaminación visual que se vive hoy, en la sociedad se volvió tan cotidiana que el ser humano la pasa desapercibida; por ejemplo: En el stand de una biblioteca, se encuentran ocho volantes diferentes; en una campaña política se ven miles de volantes, afiches y vallas publicitarias; en las organizaciones, las carteleras están saturadas de información que casi no es leída.

La evolución tecnológica de la comunicación comercial ha acompañado al hombre en todos los tiempos, sin embargo hoy se tiene tecnologías que no están siendo aprovechadas.

Figura 1 Medios electrónicos utilizados en el marketing.

En la figura 1 se observa la evolución de los medios electrónicos que se han utilizado para el marketing.

En general, si se analizan muchas situaciones cotidianas se observa que, además de los problemas ambientales, quienes emiten estos documentos invierten una gran cantidad de dinero que en un alto porcentaje va directamente a las canecas de basura; por ejemplo: En la Universidad Católica de Oriente se genera periódicamente, una cantidad de volantes que pueden saturar a la comunidad universitaria generando una gran contaminación ambiental y visual como también los altos costos que estos acarrean, despertando poca expectativa e interés.

([4] Guerrero, Cardona, & Fuertes, 2007) Afirman: “En los últimos años, el uso de dispositivos equipados con las tecnologías inalámbricas Bluetooth e IEEE 802.11g, ha

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crecido muy rápidamente” (pág. 72). Hoy, en 2012, la base instalada de dispositivos Bluetooth ha crecido proporcionalmente más de lo que aumentó en los últimos cinco años. Ésta, es una de las razones por las cuales se desea implementar un dispositivo con una tecnología que ponga fin a los problemas del marketing de proximidad.

Por otra parte, es importante mencionar lo que afirma ([5] Gironés, 2011): “La tecnología móvil ha cambiado la sociedad de una forma tan significativa como lo ha hecho internet” (pág. 17).La influencia de la tecnología Bluetooth en los dispositivos móviles actuales afectan significativamente el comportamiento y la forma como se comunican las personas.

Como objetivo principal del proyecto se pretendió atacar las debilidades del marketing actual aprovechando la tecnología del momento, para mejorar la difusión de mensajes cortos en los procesos de comunicación informativa.

En la investigación realizada se llegó a la conclusión que un gran porcentaje de los proyectos relacionados con el marketing de proximidad están implementados completamente con software o dependientes de él instalado en un computador, sin presentar un modelo que funcione de manera autónoma. El prototipo desarrollado es de operación autónoma. Opcional a esto tiene una interfaz de configuración.

En este trabajo además de desarrollar el prototipo se realizaron pruebas de campo con mensajes oficiales, también consolida información acerca de la tecnología Bluetooth para que sirva de base a quienes quieran profundizar en el tema. Además proporciona un abanico de posibles aplicaciones que pueden ser implementadas con esta tecnología.

Por todo lo anterior, el desarrollo de este proyecto tiene una gran relevancia, ya que disminuirá la contaminación visual y el desperdicio de papel, aprovechará la gran base de dispositivos móviles con Bluetooth para la transmisión de mensajes y hará parte en el cambio de los paradigmas de comunicación del hombre.

El presente documento se encuentra estructurado de la siguiente forma: En el capítulo I, se describen los términos generales a cerca de telecomunicaciones y marketing, los cuales sirven para la comprensión de los demás capítulos y de la tecnología Bluetooth. En el capítulo II se expone la metodología utilizada en el proceso de investigación y el desarrollo del prototipo. En el capítulo III trata detalladamente los aspectos básicos de la tecnología Bluetooth como historia, funcionamiento, perfiles básicos y protocolos. En el capítulo IV se realiza un comparativo entre diferentes tecnologías inalámbricas referentes al broadcasting. En el capítulo V se describen algunas aplicaciones que se pueden desarrollar con la tecnología Bluetooth. Por último en capítulo VI se presenta el desarrollo del prototipo de marketing de proximidad, el cual se expone mediante una metodología de ingeniería aplicada que comprende una etapa análisis de requerimientos, ésta da origen a los diseños que se implementarán, una etapa de desarrollo del prototipo, y finalmente un riguroso proceso de pruebas.

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CAPÍTULO I: MARCO TEÓRICO

Entender los elementos propios que involucran la tecnología para apoyar el marketing de proximidad, independiente de la jerarquía y componentes que lo integran es fundamental para la ubicación en el contexto del proyecto.

1.1 Marketing

([6] Kotler & Armstrong, 2001) definen: “Marketing, es la función comercial que identifica las necesidades y los deseos de los clientes, determina que mercados meta puede atender la organización y diseña productos y servicios y programas apropiados para atender a esos mercados” (pág. 7)

El marketing más que una función es una filosofía que pretende captar a los clientes de diferentes maneras enfocado a satisfacer de Éstos

1.2 Marketing de proximidad

([7] Pintado Blanco & Sanchéz Herrera, 2012) Definen al marketing de proximidad como: “La distribución de contenido o la información de relevancia a través de mensajes, multimedia, texto, imagen, utilizando dispositivos móviles dotados de Bluetooth, una transmisión que será recibida por los usuarios que están ubicados a una distancia próxima al punto emisor” (pág. 144).

El marketing de proximidad es una técnica de marketing directo que aprovecha la gran base instalada de dispositivos con tecnología Bluetooth embebida y los costos nulos de distribución.

El objetivo de la transmisión de información mediante mensajes cortos según ([1] Triana & Sotomonte, 2009) “ha sido, conseguir comunicarse con los clientes en el momento y lugar exacto cuando están dispuestos a escuchar y adquirir productos y servicios”.

La publicidad, se ha extendido desde diferentes medios simples hasta medios tan complejos como los que tenemos hoy en día. Debido al volumen de penetración que quieren tener las empresas para captar la atención del cliente, hoy se observa la saturación de papeles en diferentes formatos informativos o publicitarios provocando un gran problema no muy perceptible pero latente.

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La contaminación, como consecuencia de la generación de residuos sólidos y la poca efectividad en la transmisión del mensaje, generan una necesidad de cambiar los paradigmas de comunicación.

([8] Ho, 2006) Refiere: Con la tecnología Bluetooth, se pueden difundir mensajes de manera digital de una forma que no ha sido posible lograr con otras tecnologías; esto, implica que se tiene un gran potencial para ser explotado en aplicaciones innovadoras que requieran la transmisión de información, utilizando dispositivos móviles como receptores.

De acuerdo con ([9] Flores Villanueva, 2010): El teléfono móvil, no hace parte solamente del ámbito de las clases privilegiadas; éste, se ha convertido en un elemento indispensable en la vida cotidiana del ser humano, siendo el dispositivo más personalizado, permaneciendo activo por más tiempo que cualquier otro medio.

En la misma dirección, un estudio llevado a cabo por Zed Digital y del cual, afirma ([10] Coto, 2007): “El 91,4 por ciento de los usuarios, en su mayoría hombres y personas de clase social alta, afirman que: Darían su permiso para recibir publicidad en su teléfono móvil si obtuviesen a cambio algún tipo de prestación como por ejemplo: Descuentos en su factura”. Además ([11] Polo, 2007) dice: “A través de Bluetooth los usuarios recibirán publicidad, cuando pasen junto a un comercio de su agrado o bien, recibirán vía mensajes cortos información sobre rebajas de precios en artículos”.

De otra parte, ([12] Gafo, 2007) afirma: “El Marketing de proximidad, basado en la tecnología Bluetooth está en estado de gestación”; esto, significa que hoy, en año 2012, Europa y Asia han superado este estado inicial. En Colombia y Suramérica, aún están abiertas las posibilidades para explotar la tecnología en estas aplicaciones.

Además, de toda la amplia gama de posibilidades que tiene el Bluetooth marketing, también existen aplicaciones que van más allá de éste y se apoyan en la tecnología móvil. Un ejemplo específico está, en el sistema que implementó la Universidad Jaén de España llamado RIBUJA, el cual, permite a los usuarios recibir noticias e información académica personalizada en los dispositivos móviles que traigan consigo Bluetooth ([13] Díaz, 2010).

([14] Olamendi) Refiere, características principales, ventajas publicitarias, ejemplos de comunicación ciudadana y comunicación comercial a cerca del marketing de proximidad, como se describe a continuación:

Características principales: o Rapidez en la puesta en marcha de cualquier campaña. o Alcance y dirigibilidad en un entorno determinado. o Inmediatez de contacto. o Interactividad con el usuario. o Monitorización de la efectividad de la campaña. o Efecto viral de la información.

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Ventajas publicitarias o Simplifica la comunicación segmentada en base a unos criterios que no

eran posible hasta ahora. o El envío de todo tipo de contenido multimedia es sencillo y rápido. o Se puede combinar fácilmente este contenido con otros medios de

marketing (Carteles en exteriores, prensa, tv, entre otros). o Permite publicidad personalizada y consentida. Para verla el usuario,

conecta el Bluetooth y acepta un mensaje antes de recibir el anuncio: El que recibe el anuncio es porque le interesa. Requiere autorización pero no autentificación.

o En el caso de un anuncio, si la persona que lo recibe acepta su recepción indica que lo va a observar con interés, lo que no se consigue con la publicidad indiscriminada.

o La calidad del impacto que se consigue es absoluta. o Es posible en tiempo real modificar o añadir nuevas campañas.

Ejemplos de comunicación ciudadana: o Administraciones públicas, sedes corporativas, monumentos. o Oficinas de turismo: Mapas, guías, sistemas de transporte. o Estaciones de tren, aeropuertos, paradas de taxi. o Agendas de eventos y actividades con teléfono de contacto. o Itinerario turístico, ferias y reuniones empresariales. o Conciertos, noticias, exposiciones, juegos. o Partidos políticos para su publicidad. o Museos, campus universitarios, recintos deportivos. o Información deportiva.

Comunicación comercial: o Los mensajes promocionales son enviados en formato texto, imagen,

sonido o video a clientes potenciales de un área comercial. o Descarga de videos promocionales de una marca determinada que se

anuncia en una pieza de publicidad exterior (Vallas, paraderos de bus, entre otros).

o Carteleras de cines (descargas de thrillers). o Centros comerciales: Novedades, horarios, ofertas, actualización de

precios e información. o Loterías o sorteos. Por ejemplo en discotecas: Envío de consumo

gratuitos y pequeños sorteos. o Tiendas: Vales de descuento, productos, promociones, reducción de

publicidad impresa. o Stand ferial, envío a visitantes de tarjetas personales. o Conciertos, giras, festivales: Distribución de audio, video clips,

información, ofertas. o Entidades bancarias, agencias de seguros, concesionarios de autos. o Bares o restaurantes: Promociones, menús.

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1.3 Espectro electromagnético

([15] Hewiit, 2004) Afirma que “En el vacío, las ondas electromagnéticas se mueven a la misma rapidez, y difieren entre sí por la frecuencia. La clasificación de las ondas electromagnéticas por su frecuencia es el espectro electromagnético.” (pág. 498).

La cantidad de oscilaciones por segundo de una onda electromagnética es su frecuencia, f, y se mide en Hz (en honor a Heinrich Hertz). La distancia entre dos puntos máximos (o mínimos) consecutivos es la longitud de onda λ (lambda), el inverso de la frecuencia es el periodo de la señal T ([16] Tanenbaum, 2003, pág. 100).

En la figura 2 se muestran las características de una onda:

Figura 2 Características de una onda sinusoidal.

Según ([16] Tanenbaum, 2003, pág. 101) :

“Las porciones de radio, microondas, infrarrojo y luz visible del espectro pueden servir para transmitir información modulando la amplitud, frecuencia o fase de las ondas. La luz ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma serían todavía mejores, debido a sus frecuencias más altas, pero son difíciles de producir y modular, no se propagan bien entre edificios y son más nocivos para los seres vivos.

Los términos LF, MF y HF se refieren a las frecuencias baja, media y alta, respectivamente. Cuando se asignaron los nombres, no se esperaba que se sobrepasaran los 10 MHz, por lo que posteriormente a las bandas más altas se les nombró como bandas VHF (frecuencia muy alta), UHF (frecuencia ultra alta), EHF (frecuencia extremadamente alta) y THF (frecuencia tremendamente alta).”

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Figura 3 Espectro electromagnético.

En la figura 3 se observa la distribución de frecuencias en el espectro electromagnético.

La tecnología Bluetooth trabaja en la franja del espectro de 2.4 GHz llamada banda ISM.

1.4 Ancho de banda

En ancho de banda se define como una franja del espectro limitada entre dos frecuencias: Superior e inferior. Se encuentra relacionado con la capacidad que tiene un canal para transmitir información.

En la figura 4 el rango de frecuencias comprendidas entre f1 y f2 definen el ancho de banda donde se encuentra concentrada la mayor parte de energía de la señal y la frecuencia fc es la frecuencia central que contienen la máxima energía de la señal.

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Figura 4 Representación del ancho de banda de una señal.

1.5 Banda ISM

Las bandas ISM (Industrial, Scientific, Medical) definen las bandas de acceso libre regulado de 0.9 GHz, 2.4 GHz y 5.7 GHz y uso está basado en la IEEE 802.11 ([17] Griega, Barceló, Cerda, Peig, Abella, & Corral, 2008).

([16] Tanenbaum, Redes de computadoras, 2003, pág. 106) afirma:

“Los dispositivos para abrir puertas de garaje, teléfonos inalámbricos, juguetes controlados por radio, ratones inalámbricos y muchos otros dispositivos inalámbricos domésticos utilizan las bandas ISM. Para minimizar la interferencia entre estos dispositivos no coordinados, la FCC exige que todos los dispositivos que utilizan las bandas ISM utilicen técnicas de espectro expandido”.

En la figura 5 se muestra las bandas ISM:

Figura 5 Bandas ISM.

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“La banda de 900 MHz funciona mejor, pero está saturada y no está disponible en todo el mundo. La banda de 2.4 GHz está disponible en la mayoría de los países, pero está sujeta a algunas interferencias”. ([16] Tanenbaum, Redes de computadoras, 2003, pág. 107).

Bluetooth y algunas de las LANs inalámbricas 802.11 operan en la banda ISM. La banda de 5.7 se encuentra en desarrollo, sin embargo 802.11 la utiliza y se está popularizando con rapidez ([16] Tanenbaum, Redes de computadoras, 2003, pág. 106).

Las bandas ISM fueron definidas por la ITU en el artículo 5 de las Regulaciones Radio (RR), concretamente puntos 5.138 y 5.150 ([19] ITU, 2009).

Las bandas ISM no necesitan licencia y se encuentran abiertas para todo el mundo. Si embargo, deben respetarse las regulaciones que limitan la intensidad de potencia transmitida. Por tanto, este tipo de comunicaciones necesitan tener un margen de tolerancia frente a errores y utilizar técnicas de protección contra interferencias, como por el ejemplo FHSS (“Frequency Hopping Spread Spectrum”).

1.6 Comunicación inalámbrica

La comunicación inalámbrica se refiere a todo tipo de comunicación que utiliza el espacio electromagnético como medio de transmisión. Entre los tipos de comunicación más comunes se encuentran la radio, telefonía celular, IrDA, Zigbee, Wifi, Bluetooth, entre otras.

1.7 Modulación

La modulación es un proceso utilizado para transportar información sobre una onda portadora. La modulación combina en el proceso la señal de información con la señal la portadora, generando una onda de salida, llamada señal modulada. La modulación permite cambiar un parámetro de la portara, donde puede ser modulación de amplitud, frecuencia o fase.

La modulación permite aprovechar con mayor eficiencia el canal de canal de comunicación y mejora la relación señal a ruido.

Existen dos tipos de modulación análoga y digital. La modulación análoga se utiliza con señales de información continuas (moduladora). La modulación digital se utiliza con señales de información discreta.

A continuación se muestra un ejemplo de modulación análoga.

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Figura 6 Modulación AM y FM.

En la figura 6 se muestra un ejemplo de modulación de una onda de sonido (onda moduladora), con una portadora .En la parte inferior se muestra el resultado de dos esquemas de modulación:

Modulación de frecuencia: La frecuencia de la señal modulada varía en función de la amplitud de la señal moduladora y la máxima frecuencia es la de la señal portadora.

Modulación de amplitud: La amplitud de la señal modulada varía en función de la amplitud de la amplitud de la señal moduladora. La frecuencia de la señal modulada es constante y es la misma frecuencia de la portadora.

Existen muchas variaciones de modulación, donde son utilizadas en aplicaciones específicas como por ejemplo: PCM, PWM, AM, FM, ASK, FSK, QAM entre otras.

1.8 Modulación digital

La modulación digital es un método de modulación en el cual la señal moduladora (información) es una señal discreta o digital y la señal portadora es una señal continua. Por lo general la modulación digital es utiliza para la transmisión de datos, como por ejemplo en la transferencia de archivos.

Existen diferentes tipos de modulación digital, entre ellos están: ASK, PSK y FSK, FHSS.

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Figura 7 Modulación ASK.

En la figura 7 un ejemplo de modulación digital ASK.

1.9 Modulación GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying)

Esta modulación es una versión mejorada de FSK y consiste en pasar la señal banda base por un filtro Gaussiano antes de ser modulada, suavizando el ancho de pulso y disminuyendo su ancho de banda. Lo anterior se traduce a obtener una señal modulada con un ancho de banda menor y al incremento de la velocidad de transferencia en un mismo canal ([20] Alarcón Mellano, 2009, pág. 30).

1.10 Técnica de modulación de espectro expandido por salto de frecuencia (FHSS)

Esta técnica de modulación, utiliza 79 canales, cada uno de los cuales tiene un ancho de banda de 1 MHz, iniciando en el extremo más bajo de la banda ISM de 2.4 GHz.

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Figura 8 Saltos de frecuencia en FHSS.

“Para producir la secuencia de frecuencias a saltar, se utiliza un generador de números pseudoaleatorios. Siempre y cuando todas las estaciones utilicen la misma semilla para el generador de números pseudoaleatorios y permanezcan sincronizadas, saltarán de manera simultánea a la misma frecuencia. El tiempo invertido en cada frecuencia, es decir, el tiempo de permanencia, es un parámetro ajustable, pero debe ser menor que 400 mseg” ([16] Tanenbaum, Redes de computadoras, 2003, pág. 294).

“FHSS proporciona una forma justa de asignar espectro en la banda ISM no regulada. También proporciona algo de seguridad para que un intruso que no sepa la secuencia de saltos durante el tiempo de permanencia no pueda espiar las transmisiones” ([21] O., 2011, pág. 9).

“En distancias grandes, el desvanecimiento de múltiples rutas puede ser un problema y FHSS ofrece buena resistencia a ello. También es relativamente insensible a la interferencia de radio, lo que lo hace popular para enlaces de edificio en edificio. Su principal desventaja es su ancho de banda”. ([16] Tanenbaum, Redes de computadoras, 2003, pág. 294).

1.11 Método de acceso al medio

Es un método que mediante un conjunto de normas que permite a un equipo competir por el canal de comunicación.

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1.12 Comunicación serial

Es un protocolo de comunicación que utiliza el estándar RS-232 para la comunicación entre dispositivos. Un puerto serial envía y recibe bytes de información 1 bit a la vez, donde típicamente se utiliza para la transmisión de datos en formato ASCII. Para comunicarse utiliza tres líneas: Transmisión, tierra y recepción. Es una comunicación asíncrona, por lo que puede enviar y recibir datos al tiempo. ([22] NATIONAL INSTRUMENTS, 2006).

1.13 Comunicación serial sincrónica (SPI)

([23] Caprile, 2006) define :

“La comunicación SPI (Serial Peripheral Interface) o interfaz serial para periféricos, se trata de una interfaz serial sincrónica. En esencia existe una conexión en sentido Master-Slave (MOSI: Master Out, Slave In) y otra en sentido Slave-Master (MISO: Master In, Slave Out), Ambos cambian sus datos al ritmo de la señal de reloj. El Periférico (Slave) es seleccionado mediante una señal chip select y es posible conectar varios dispositivos, de modo que los datos enviados por el master van ingresando a un dispositivo, saliendo y luego ingresando en otro y así sucesivamente. Cada dispositivo es seleccionado por su correspondiente chip select”.

Debido a las dos vías de comunicación, SPI permite operar en full dúplex. Tanto los datos entrantes como salientes van sincronizados con una misma señal de reloj.

En la figura se muestra una configuración típica de comunicación SPI, para 4 dispositivos.

Figura 9 Esquema de comunicación SPI.

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En la figura 9 se muestra una configuración típica de comunicación SPI, para dos dispositivos.

1.14 Comunicación Bluetooth

La especificación Bluetooth, es un proyecto que ha sido desarrollado por compañías como: Apple, ERICSSON, Intel, Lenovo, Microsoft, Nokia, Toshiba, entre otras. Está diseñado como un estándar abierto para sistemas de corto alcance, donde cualquier dispositivo que soporte el estándar Bluetooth puede comunicarse con cualquier otro dispositivo similar ([24] Blake, 2004).

El estándar Bluetooth se asemeja a la versión de saltos de frecuencia del estándar Ethernet inalámbrico IEE802.11 en su parte técnica, además al igual que el sistema LAN, opera en la banda ISM de 2.4 GHz ([24] Blake, 2004).

Bluetooth define dos modos para modular: Obligatorio y opcional. El modo obligatorio “Basic rate” usa una forma de modulación binaria FM para reducir la complejidad del transceptor y el modo opcional “Enhanced Data Rate” usa la modulación digital PSK con dos variantes: Π/4-DQPSK y 8DPSK. La rata de símbolos para todas los modos de modulación es de 1 Ms/s y la velocidad de transferencia de datos es de 1Mbps en el modo Basic rate, 2 Mbps en el modo Enhanced Data Rate con Π/4-DQPSK y de 3 Mbps en el modo Enhanced Data Rate con 8DPSK. En las transmisiones full dúplex se utiliza el esquema de transmisión TDD (“Time Division Duplex”) para los dos modos ([25] Bluetooth, 2010).

Este proyecto expone de manera amplia la tecnología Bluetooth.

1.15 Perfil

Un perfil es la especificación de una interfaz de alto nivel.

En Bluetooth, los perfiles, definen la especificación de las posibles aplicaciones y el comportamiento para la comunicación con otros dispositivos. Según ([26] Bluetooth, 2012) como mínimo cada perfil Bluetooth debe cubrir.

Dependencias con otros perfiles.

Formatos recomendados para la interfaz con el usuario.

Partes concretas de la pila Bluetooth que se utilizan en el perfil (cada perfil utiliza opciones particulares y parámetros).

Cada nivel de la pila y lo que debe incluir.

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El presente proyecto expone los principales perfiles Bluetooth y sus características.

1.16 Protocolo de comunicación

([27] Herrera , 2003) Afirma:

“Un protocolo es un lineamiento de comunicación cuya función específica sirve para gobernar el intercambio ordenado de datos a través de la red y para suministrar la corrección de errores de información incomprensible. El protocolo se implementa mediante reglas rápidas y estrictas de procedimiento para hacer frente a cualquier eventualidad”.

Los protocolos han evolucionado de tal forma que se encuentran muchos estándares al respecto, pero una cualidad de estos, siempre será garantizar la compatibilidad entre pares de protocolos similares.

1.17 Protocolos orientados a la conexión

Un protocolo orientado a la conexión es aquel en el que las respectivas entidades mantienen información del estado del dialogo que se esta manteniendo. La información de dicho estado soporta el control de errores, secuencia y control de flujo, en donde la entidad receptora informa al transmisor que la información ha llegado correctamente. De no ser así, el receptor avisa que se debe dar una nueva retransmisión de la información ([28] Magallanes Diéguez & Gutiérrez, 2004). Un ejemplo de este protocolo es el protocolo TCP uno de los protocolos fundamentales de internet.

1.18 Protocolos no orientados a la conexión

A diferencia de los protocolos no orientados a la conexión, los protocolos no orientados a la conexión no proveen control de errores, secuencia y control de flujo. Los protocolos no orientados a la conexión siempre se encuentran en modo de transferencia de datos y no interesa si los datos llegan correctamente a la entidad receptora ([28] Magallanes Diéguez & Gutiérrez, 2004).Un ejemplo de este tipo de protocolo el protocolo UDP que utilizando para transmisión de video.

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1.19 Pila de protocolos

Se le llama pila de protocolos a una jerarquía pequeña de protocolos que trabaja juntos para llevar a cabo la transmisión de un nodo a otro de la red. La transmisión de paquetes de datos se hace de un protocolo a otro hasta que estos revisten la forma adecuada para transmitirse por el medio físico de la red ([16] Tanenbaum, Redes de computadoras, 2003, pág. 27).

1.20 Sistema embebido

([29] Galeano, 2009, pág. 3) Define:

“Como un sistema embebido a un circuito electrónico computarizado que está diseñado para cumplir una labor especifica en un producto. La inteligencia artificial, secuencias y algoritmos de un sistema embebido, están residentes en la memoria de una pequeña computadora denominada microcontrolador”

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CAPÍTULO II: MARCO METODOLÓGICO

Para el inicio del proyecto se basó en el limitado conocimiento que se tenía a cerca de la tecnología principal del prototipo, como lo es la tecnología Bluetooth, partiendo de una planeación inicial que se plasmó en un cronograma de trabajo el cual se siguió durante un año y se clasificó en tres etapas:

1. Investigación a cerca de tecnologías inalámbricas para el marketing con profundidad en la tecnología Bluetooth.

2. Búsqueda de dispositivo y proveedores para seleccionar el modulo con el cual se trabajó.

3. Luego de haber tenido el suficiente conocimiento de la tecnología, y haber seleccionado el modulo para trabajar, se estableció un procedimiento de trabajo basado en procesos de ingeniería, identificando con exactitud cada etapa del proceso y sus características. Entre ellas se tuvo definidas las etapas de análisis, diseño, e implementación (incluyendo procesos de pruebas).

Para la investigación se tuvo en cuenta el cronograma de trabajo y ésta fue realizada estudiando con detalle diferentes elementos como los que se listan en la tabla 1 los cuales no hacen parte de la bibliografía si no que pretenden dar al lector una aproximación a los elementos relacionados con el tema de investigación:

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Tabla 1 Elementos que soportaron el trabajo de investigación.

Material de investigación Nombre del material

Tesis de grado

Bluetooth broadcasting (johan ho)

Bluetooth broadcasting (remko de jong)

Implementación del protocolo Bluetooth para la conexión inalámbrica de dispositivos electrónicos programables

Diseño e implementación de un acelerómetro

Velocímetro móvil digital

Controlado por un pic de microchip

Monitoreo de parámetros a través de un sistema de telemetría

Sistema de localización en interiores, comunicación pic y módulo Bluetooth

Tarjeta multipropósito Bluetooth

contribución al desarrollo de aplicaciones alternativas de Bluetooth: localización de usuarios y telemando

Implementación de una red inalámbrica Bluetooth

Marketing móvil

Estudio del estándar IEEE 802.15.4 "Zigbee" y su comparación con el estándar IEEE 802.15.1 "Bluetooth"

sistema de marketing de proximidad sobre plataforma Bluetooth

sistema de reuniones inalámbricos para dispositivos móviles con tecnología Bluetooth

Sistema de publicidad por proximidad mediante tecnología Bluetooth como estrategia para aumentar las ventas en la empresa luicam touch exclusive

Sitios Web

http://www.Bluetooth.com/

http://marketing.blogs.ie.edu/archives/2006/12/bluecasting.php http://www.bluehertz.es/publicidad-Bluetooth.html

http://developer.Bluetooth.org

http://www.omg.org

http://www.lairdtech.com/

Libros MICROCONTROLADORES DE 32 BITS COLDFIRE V1/ FAMILIA JM.

Serial Port Complete.

Documentación de proveedores (Datasheets, manuales)

BTM404 (Ezurio), BTM402 (Ezurio)

Blu2i AT command Set,HC-05

RN-41,RN-42

HC-06

Bluetooth Serial Module Developer‟s Kit User Guide

Blue 2i module user guide

blu2i Quick Start Guide

BTM430/431

DATA MODULE

EmbeddedBlue™ 506

MC9S08JM60

Software Versiones Free y demos: Codewarrior C#, Labview, Eagle, Oficce, hiperterminal, Virtual serial port.

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Material de investigación

Nombre del material

Especificaciones Técnica

Specification of the Bluetooth system (master table of contents y compliance requirements.

Blu2i ftp client host - module protocol specification.

IrDA interoperability.

Generic object exchange profile.

Sandisk secure digital card.

Sd card reader using the m9s08jm60 series

Implementing File I/O Functions Using Microchip‟Memory Disk Drive File System Library.

Videos

What is Bluetooth low energy? (https://www.Bluetooth.org/OTV/1-Whatis/)

markets Bluetooth (https://www.Bluetooth.org/OTV/2-Markets)

Technology introduction (https://www.Bluetooth.org/OTV/3-TechnologyIntroduction/)

Architecture (https://www.Bluetooth.org/OTV/4-Architecture/)

Architecture (https://www.Bluetooth.org/OTV/4-Architecture/)

SD Card Reader using the S08JM family webcast (videos 1-10)

Otros documentos no clasificados

(papers, artículos, brochure)

El estándar Bluetooth IEEE 802.15.1

Los problemas de la basura y una posible solución (eco portal.net)

Tecnologías y protocolos de los sistemas

Programación de dispositivos Bluetooth a través de java

Bluetooth en .net

Tutorial on Bluetooth programming Módulo de Bluetooth para microcontroladores tutorial

Implementación del protocolo Bluetooth para la conexión inalámbrica de dispositivos electrónicos programables

Bluecasting

Ángeles y demonios del Mobile marketing

GPS marketing

Gran potencialidad de la publicidad al móvil en España

¿cómo se envía publicidad Bluetooth y otros contenidos?

Bienvenidos al planeta Bluetooth

Las operadoras españolas apuestan por la publicidad en el móvil

Bluesic: sistema de información contextual para terminales móviles

La tecnología Bluetooth implantada en la UJA.

¿tiene futuro zigbee?

Sistema inalámbrico para la interconexión de sensores biomédicos basado en sistemas Bluetooth.

Presentaciones

Seguridad en telefonía móvil

Aceptación tecnología: Mobile advertising

SD Card Training With The Flexis ™ Jm Family And The Demoflexisjmsd Card

Dispositivos con Bluetooth

Dongle ATHP-002 class 2

Hands Free Blueradio

Laptop HP

Teléfonos celulares

PDA

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Luego de haber realizado una investigación exhaustiva a cerca de la tecnología y los elementos relacionados con el proyecto, se realizó el diseño de la etapa metodología que se siguió para el desarrollo del prototipo, la cual se especifica a continuación y en capítulos posteriores se desarrolla:

1. Se realizó una depuración del planteamiento inicial, teniendo en cuenta los conocimientos adquiridos previamente para el desarrollo del prototipo.

2. Se siguió una metodología comúnmente utilizada en la solución de problemas de ingeniería, la cual consta de análisis, diseño, implementación y pruebas.

a) Análisis: Aquí se describió de manera detallada los requerimientos del prototipo, clasificados en requerimientos funcionales y requerimientos no funcionales, estos requerimientos describen detalladamente los objetivos que se deben alcanzar. Los requerimientos o especificaciones funcionales apuntan directamente al objetivo central que es el prototipo como tal (emitir objetos vía Bluetooth). Los requerimientos no funcionales van orientados a que debe hacerse para lograr los cumplir con los requerimientos funcionales, por ejemplo, manejo de los protocolos para la manipulación de la memoria SD, comunicación serial, comunicación SPI, entre otros.

b) Diseño: En el diseño se generaron esquemas basados en la abstracción de las especificaciones, tratando de plasmar en diagramas documentados la funcionalidad que se implementó. Por ser el proyecto de naturaleza hibrida, hardware-software, se creó componentes de diseño de manera independiente para el hardware y software sin dejar de lado los elementos de interfaz que los integran.

c) Implementación y pruebas: La implementación se basó en los diseños realizados y en cada paso se realizó una confrontación directa con las especificaciones como línea base. El prototipo esta segmentado en varios módulos claramente identificables, los cuales, se trabajaron de manera independiente realizando pruebas de funcionalidad de cada uno, luego de verificar que las pruebas de todos los módulos fueron satisfactorias, se procedió a integrar la solución en una plataforma de prueba, se realizaron pruebas de integración, luego de ser satisfactorias se procedió a ensamblar los diferentes módulos en la plataforma definitiva en la cual se realizaron las pruebas respectivas.

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CAPITULO III: TECNLOGIA BLUETOOTH

3.1 Los inicios del Bluetooth

El ser humano, por su condición innata de explorador, necesita libertad de movimientos. Hoy en día, puede establecer comunicaciones, revisar su correo electrónico, programar reuniones, revisar archivos o visualizar imágenes desde terminales móviles, La contribución de la tecnología Bluetooth se suma a este abanico de posibilidades aprovechando al máximo la tecnología de proximidad.

Según ([16] Tanenbaum, Redes de computadoras, 2003, pág. 310)“En 1994, la empresa L. M. Ericsson se interesó en conectar sus teléfonos móviles y otros dispositivos, sin necesidad de cables. A partir de allí se creó interés por algunas compañías a cerca de profundizar en la comunicación sin cables para cortas distancias. IBM, Intel, Nokia y Toshiba se unieron a este proyecto y formaron lo que hoy se conoce como SIG (grupo de interés especial)”.

Sin embargo el gran inventor de Bluetooth fue el Dr. Jaap Haartsen un ingenioso holandés que en 1991 comenzó a trabajar para Ericsson en Estados Unidos y poco después fue trasladado a la sede de Ericsson en Suecia donde a partir de la década de los ‟90 comenzó el desarrollo de una de la tecnologías mas prometedoras en el mundo de las telecomunicaciones ([30] ingeniatic, 2011).

([16] Tanenbaum, 2003, pág. 311)“El propósito Fue desarrollar un estándar inalámbrico para interconectar computadoras, dispositivos de comunicaciones y accesorios a través de radios inalámbricos de bajo consumo de energía, corto alcance y económicos”.

El proyecto fue llamado Bluetooth, ([16] Tanenbaum, Redes de computadoras, 2003, pág. 310)“En honor de Harald Blaatand (Bluetooth) II (940-981), un rey vikingo que unificó Dinamarca y Noruega”.

Figura 10 Iniciales del rey Harald Blaatand que conforman el logo Bluetooth.

En la actualidad la aceptación de la tecnología Bluetooth pasó de unos cuantos miembros en sus inicios a más de 20.000, con una base instalada de aproximadamente 2500 millones de dispositivos con tecnología Bluetooth.

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El SIG tiene actividad permanente, por lo que la tecnología seguirá evolucionando soportada por la gran aceptación a nivel mundial.

En este capítulo se describen las bases de la tecnología Bluetooth y las posibilidades que esta brinda.

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3.2 Evolución de la tecnología Bluetooth

Año Aspectos significativos

1998 Se conforma el grupo SIG (Special Interest Group) con cinco compañías.

A finales del año el grupo SIG alcanzo los 400 miembros.

El nombre de “Bluetooth” es oficialmente adoptado.

1999

La especificación “Bluetooth 1.0 “es liberada.

El grupo SIG realiza el primer evento “UnPlugFest” para ingenieros.

La tecnología Bluetooth es premiada como “La mejor muestra tecnológica en COMDEX”.

2000

Se desarrolla el primer teléfono móvil con tecnología Bluetooth.

Se desarrolla la primera tarjeta Bluetooth para PC.

Se realiza la demostración del primer prototipo de un mouse y un Laptop en CeBIT2000.

El primer prototipo Bluetooth USB es mostrado en COMDEX.

Se desarrolla el primer chip que integra radio frecuencia, banda base, funciones de microprocesador y software Bluetooth.

Se realiza la primera transmisión a un “HeadSet”.

2001

Se desarrolla la primera impresora con Bluetooth.

Se desarrolla el primer Laptop con Bluetooth.

Se desarrolla el primer manos libres para automóvil con Bluetooth.

Se desarrolla el primer manos libres Bluetooth para automóvil con reconocimiento de voz.

2002

Se desarrolla el primer kit de mouse y teclado Bluetooth.

Se desarrolla el primer receptor GPS con Bluetooth.

Bluetooth certifica el producto número 500.

La IEEE aprueba la especificación 802.15.1 para la tecnología Bluetooth.

Se desarrolla la primera cámara digital con Bluetooth.

2003

Se desarrolla el primer reproductor MP3 con Bluetooth.

La especificación Bluetooth Core V 1.2 es adoptada por el SIG.

Se alcanzan despachos de 1 millón de dispositivos semanal.

La FDA “US Food and Drug Administration” aprueba el primer sistema medico con tecnología Bluetooth.

2004

El SIG adopta la especificación Core V2.0 mejorando la rata de transferencia de datos.

La tecnología Bluetooth alcanza una base instalada de 250 millones de dispositivos.

El envío de dispositivos sobrepasa los 3 millones por semana.

Se desarrollan los primeros audífonos estéreo con Bluetooth.

2005

El envío de chipsets supera los 5 millones por semana.

El SIG alcanza 4000 miembros.

La oficina principal del SIG es abierta en Bellevue, WA, así como oficinas regionales en Malmo, Suecia y Hong Kong.

El SIG lanza el perfil Testing Suite V1.0, una herramienta calificada para los miembros.

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Año Aspectos significativos

2006

Se desarrollan las primeras gafas de sol.

Se desarrollan el primer reloj Bluetooth.

Se desarrollan el primer Picture Frame.

Bluetooth alcanza una base instalada de un billón de dispositivos.

El envío de chipsets supera los 10 millones por semana.

El Perfil Tuning Suite (PTS) para pruebas llega a ser parte del proceso de calidad en la fabricación de Bluetooth.

El SIG anuncia que integrara a la tecnología Bluetooth con la versión WiMedia Alliance de UWB (Ultra Wide Band).

2007

Se desarrolla Primer radio-reloj Bluetooth con alarma.

Se desarrolla el primer televisor.

El SIG alcanza 8000 miembros.

La revista SIGnature hace el debut en el “Bluetooth SIG's All Hands Meeting”, en Viena, Austria.

El director ejecutivo del SIG Mike Foley gana el premio “Telematics Leadership”.

El visor para el protocolo PTS es liberado, como parte de la liberación de la versión 2.1.1 de PTS. Con una gran mejora en la interfaz de usuario y la capacidad de generación de reportes.

2008

La tecnología Bluetooth celebra el décimo aniversario.

Cerca de 2 billones de productos con Bluetooth se han enviado en 10 años.

El SIG alcanza 10000 miembros.

El director ejecutivo del SIG Mike Foley es nombrado como parte del programa “ RCR Wireless News Mobile Movers and Shakers.”

El perfil Tuning Suite (PTS) versión 3.0 es liberada, incluyendo actualizaciones automáticas y futuras mejoras para la generación de reportes.

2009

El SIG adopta la especificación Core 3.0 HS, haciendo realidad la alta velocidad en Bluetooth.

El SIG alcanza 12000 miembros.

El evento “SIG AllHads Meeting” tuvo lugar en tokio, siendo la primera vez en Asia.

El SIG anuncia la adopción de la tecnología Bluetooth con bajo consumo de energía. El sello seria colocado en la especificación Bluetooth Core V4.0.

2010

El SIG supera los 13000 miembros.

El evento “All Hands Meeting” regresa a Seattle, Wash.,USA.

La oficina principal del SIG se traslada a Kirkland, Wash., USA.

Bluetooth SIG anuncia oficialmente la adopción de la especificación Bluetooth Core V4.0 con tecnología de bajo consumo.

El Perfil Tuning Suite (PTS) V4.1 es liberado. Incluye el Bluetooth con tecnología de bajo consumo y herramientas de prueba.

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Año Aspectos significativos

2011

El SIG supera los 15000 miembros.

El SIG seleccionó los televisores 3D como ganador del premio “Best of CES award winner”

SIG crea alianza con Apple y Nordic Semiconductor.

Panasonic, Samsung, Sony y X6D, anuncian que podrán trabajar con el SIG para desarrollar nuevos sistemas para gafas 3D activas con tecnología Bluetooth.

Apple libera los dos primeros computadores y teléfonos móviles con tecnología Bluetooth V4.0.

En mayo el SIG adopta el primer perfil nuevo para la versión Bluetooth 4.0.

Más de una docena de nuevos perfiles y servicios para Bluetooth 4.0 fueron desarrollados, creando así la infraestructura para los primeros dispositivos Bluetooth 4.0.

2012 Apple implementa los primeros iphone con dispositivos Bluetooth Core V4.0.

El SIG deja a disposición de la comunidad tecnológica un Kit desarrollo Bluetooth para la prueba de prototipos y mejora del conocimiento de la tecnología.

Se liberan especificaciones que masifican aún más la tecnología, llamadas Bluetooth Smart y Bluetooth Smart Ready.

3.3 Versiones y clases Bluetooth

La tecnología Bluetooth tiene dentro de sus procesos de estandarización guiados por el SIG, la clasificación en la evolución de la tecnología según dos nominaciones: Versiones y Clases.

3.3.1 Clases Bluetooth

Identifican la clasificación de los dispositivos según su potencia y alcance como: Clase 1, Clase 2 y Clase 3. Es importante mencionar que se garantiza la compatibilidad entre las clases.

A continuación se muestra en la tabla 2 las características de cada clase.

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Tabla 2 Clases Bluetooth.

Clase

Potencia Máxima

permitida (mW)

Potencia Máxima

permitida (dBm) Rango (Aproximado mts)

1 100 20 100

2 2.5 4 10

3 1 0 1

Además de las clases cada fabricante tiene influencia en la potencia y el alcance cuando manipulan los componentes discretos y adiciones posibles, como por ejemplo, la ganancia de la antena del transceptor, incrementado de esta forma la potencia que en última instancia se traduce en alcance.

3.3.2 Versiones Bluetooth

Las versiones identifican un avance significativo en la tecnología, en Bluetooth las versiones han marcado una evolución de gran transcendencia, por ejemplo, en la versión 4.0 el aspecto más significado fue el desarrollo de bajo consumo.

Las versiones de los estándares Bluetooth garantizan compatibilidad con las versiones anteriores. A continuación se muestra en la tabla 3 las principales características de cada versión.

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Tabla 3 Versiones Bluetooth.

Versión Características

V1.0 y V1.0B Estas versiones tuvieron inconvenientes y los fabricantes no podían

desarrollar fácilmente la interoperabilidad.

V1.1

En 1994 Sony y Ericsson toman con mayor interés la investigación de la tecnología Bluetooth.

corrige los errores de la especificación 1.0

incorpora el Indicador de Calidad de Señal (RSSI)

V1.2

Implementa la técnica de salto de frecuencia AFH (Adaptive Frecuency Hopping) para mejorar la resistencia a interferencias.

Mejora la calidad de voz para aplicaciones de audio extended Synchronous Connections (eSCO).

Mejora el HCI (Host Controller Interface) reduciendo el tiempo de sincronización entre dispositivos.

V2.0

Garantiza la compatibilidad con las versiones anteriores 1.x.

Implementa la técnica Enhanced Data Rate (EDR) aumentando las velocidades de transmisión hasta 3Mbps.

Reduce el consumo de potencia.

V2.1+EDR Simplifica los pasos para establecer la conexión entre dispositivos.

Mejora el consumo de potencia (5 veces menor) mediante la función “Sniff Subrating”.

V3.0+HS Reduce el consumo de energía (se intensifica la investigación en este

aspecto).

Mantiene la compatibilidad con las versiones anteriores.

V4.0

Reduce drásticamente el consumo de energía, ya que los dispositivos pueden durar encendidos durante años con baterías tipo botón.

Incorpora funcionalidades en dispositivos deportivos y médicos como por ejemplo, sensores para el monitoreo de señales.

Implementa el cifrado AES-128 que mejora la seguridad.

3.4 Pila de protocolos Bluetooth

La pila de protocolos de Bluetooth como en otras tecnologías, define el centro de la tecnología ya que describe el lenguaje común que deben utilizar los dispositivos para comunicarse entre sí.

Existe una pila de protocolos estandarizada que es el modelo OSI (Open system interconexión) la cual es una base para el desarrollo de otras tecnologías de comunicación, y consta de siete capas se muestran en la figura 11.

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Figura 11 Capas del modelo OSI (Alegxa.com.ar).

Los datos en la pila fluyen a través de todas las capas, en un extremo descienden desde la capa superior a la inferior y en el otro extremo es el proceso contrario, de la inferior a la superior.

Una pila de protocolos se encuentra constituida por capas las cuales se pueden organizar en diferentes grupos, dependiendo de la tecnología que se esté manejando, se pueden agrupar de acuerdo a su funcionalidad.

En el caso del Bluetooth las capas no son las mismas que el modelo OSI, pero si representan los protocolos, servicios y primitivas para el establecimiento de la comunicación entre dispositivos, en Bluetooth las capas se agrupan en tres niveles: Aplicación, middleware, y transporte que se muestran en la figura 12.

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Figura 12 Grupos de protocolos Bluetooth.

3.4.1 Grupo de protocolos de aplicación

Estos protocolos ofrecen a las aplicaciones la posibilidad de acceder a los servicios de las capas inferiores y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos a alto nivel (En este grupo por lo general se ven en las aplicación de software, bases de datos, entre otras).

3.4.2 Grupo de protocolos de middleware

El grupo de protocolos de middleware abstrae la complejidad y heterogeneidad de las redes de comunicaciones, proporcionando una interfaz para la fácil abstracción entre dos niveles completamente diferentes.

Funciona como una capa de abstracción de software distribuida, que se sitúa entre las capas de aplicaciones y las capas inferiores.

3.4.3 Grupo de protocolos de transporte

Este grupo de protocolos de transporte se encarga de la transferencia sin errores de los datos entre el emisor y el receptor, seguridad y técnicas de acceso al medio, sin

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necesidad de estar directamente conectados los extremos. También es encargado de mantener el flujo de la red y existe una capa específica de transporte que es la base de toda la jerarquía del protocolo.

3.4.4 Características de los protocolos Bluetooth

Dentro de las características viables de Bluetooth, en cada dispositivo según el estándar se tienen unos puntos a considerar para conocer profundamente la tecnología:

Determinar y examinar las propiedades de los dispositivos Bluetooth.

Descubrir los dispositivos Bluetooth dentro de un rango de comunicación establecido,

Búsqueda de servicios en el control remoto de dispositivos Bluetooth.

Crear aplicaciones cliente Bluetooth que pueden comunicarse con servidores remotos de Bluetooth.

Crear aplicaciones Bluetooth de servidor que puede atender las peticiones de los clientes Bluetooth.

3.4.5 Descripción de los protocolos Bluetooth

Los estándares de Bluetooth definen la pila de protocolos base para el desarrollo de esta tecnología, la cual la toman como referencia los fabricantes de dispositivos de módulos Bluetooth, con el objetivo de implementar desarrollos propios de bajo nivel para OEM (only equipment manufacturer), dándole valor agregado a la tecnología con implementaciones propias de cada fabricante con funcionalidades para el desarrollo de aplicaciones y sistemas de alto nivel.

En la figura 13 se muestra la pila de protocolos Bluetooth.

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Figura 13 Pila de protocolos Bluetooth.

A continuación se da una definición de los protocolos Bluetooth basados en la especificación del SIG (Special Interest Group).

3.4.6 Protocolo de radio Bluetooth (Bluetooth Radio)

En este nivel se modulan y demodulan los datos para la transmisión y recepción a través del aire.

Bluetooth fue diseñado para operar en un entorno de radio frecuencia ruidoso (LANs, Controles remotos, hornos microondas), para ello utiliza un esquema de reconocimiento rápido y técnicas de saltos de frecuencia para garantizar la calidad del enlace.

Este sistema opera en la banda de frecuencia de 2.4 GHz libre de ISM (Industrial, Scientific and Medical) comenzando en 2.400 GHz y terminando en 2.4835 GHz. El ancho de banda se divide en 79 canales RF y están enumerados desde el canal 0 hasta el 78. Cada canal ocupa 1MHz de ancho de banda, comenzando en 2.402 GHz.

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Tabla 4 Rango regulado de frecuencia y canales RF Bluetooth.

Rango regulado Canales RF

2.4 - 2.4835 GHz f=+k MHz, k=0, 1,2…78.

Con el fin de cumplir con las regulaciones de cada país relacionadas con el uso del espectro electromagnético, Bluetooth implementa unos márgenes de protección respecto al ancho de banda de trabajo. De esta manera, el límite inferior de protección es de 2 MHz y un límite superior es de 3,5 MHz, como se observa en la figura 14.

Figura 14 Banda de espectro Bluetooth.

3.4.7 Características de modulación

Bluetooth utiliza la modulación GFSK (Gaussian Frecuency Shift Keying) con un producto de ancho de banda por periodo de bit igual a 0.5 (BT = 0.5).

3.4.8 Características del dispositivo receptor

El aspecto más importante en el dispositivo receptor es el nivel de sensibilidad. Para poder medir una tasa de error de bit, el equipo receptor envía de vuelta la información

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decodificada. Para una tasa de error o BER (Bit Error Rate) del 0.1% se define el nivel de sensibilidad de un receptor Bluetooth mayor o igual a –70dBm.

3.4.9 Protocolo de banda base y controlador de enlace (Base Band/Link Control “LC”)

Estos protocolos controlan los enlaces físicos vía radio, ensamblando paquetes y generando el salto de frecuencia.

El nivel de banda base proporciona dos tipos de enlace físico:

Enlace asíncrono no orientado a la conexión (ACL, Asynchronous Connectionless)

Se caracteriza por:

Conexiones simétricas o asimétricas punto-multipunto entre maestro y esclavo.

Conexión utilizada para tráfico de datos.

No dar garantía de la transmisión de los datos.

Enlace síncrono orientado a conexión (SCO, Synchronous Connection-Oriented)

Se caracteriza por:

Conexiones simétricas punto a punto entre maestro y esclavo.

Conexión capaz de soportar voz en tiempo real y tráfico multimedia.

El protocolo de banda base define los canales físicos y los enlaces, aparte de otros servicios tales como información de conexión, errores de conexión, selección de canales y seguridad (ver anexo 1). Un canal Bluetooth, está representado por una secuencia de saltos pseudo aleatorios a través de los 79 canales RF.

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Figura 15 Saltos de frecuencia pseudo aleatorios.

3.4.10 Protocolo de administración del enlace (Link Manager “LM”)

Este protocolo configura y controla los enlaces con otros dispositivos Bluetooth, se encarga del establecimiento, la autentificación y la configuración del enlace.

El Link Manager localiza a otros gestores y se comunica con ellos gracias al protocolo de gestión del enlace LMP o LM.

Para poder realizar su función de proveedor de servicio, el LM utiliza los servicios incluidos en el controlador del enlace (LC, "Link Controller").

El protocolo Link Manager básicamente consiste en un número de PDUs (Protocol Data Units) que son enviadas de un dispositivo a otro.

A continuación se enuncian los servicios soportados por LM:

Transmisión y recepción de datos.

Petición de nombre: El gestor de enlace tiene un eficiente método para solicitar y reportar el ID o nombre de un dispositivo.

Petición de las direcciones de enlace.

Establecimiento de la conexión.

Autentificación.

Negociación del modo de enlace y establecimiento, por ejemplo, modo datos o modo voz/datos. Esto puede cambiarse durante la conexión.

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3.4.10.1 Modos de operación LM

Establecimiento de un dispositivo al modo "sniff" (Sondeo):

En este modo se reduce el ciclo de trabajo de una estación esclava, ya que sólo escucha cada M slots, siendo el valor de M negociado con el gestor de enlace. La estación maestra puede sólo comenzar la transmisión en tiempos/slots específicos, separados estos por intervalos regulares.

Mantenimiento de un dispositivo de enlace en espera:

En modo espera, el apagado del receptor durante períodos de tiempo más largos ahorra energía. Cualquier entidad puede volver a establecer un enlace, con una latencia media de 4 segundos. Esto es definido por el gestor de enlace y manejado por el controlador de enlace.

Establecimiento de un dispositivo en modo "estacionado":

Esto es útil cuando un dispositivo no necesita participar activamente en el canal, pero sí quiere permanecer sincronizado. En este modo dicha entidad "despierta" en intervalos regulares de tiempo para escuchar al canal y así poder re-sincronizarse con el resto de entidades involucradas.

3.4.11 Protocolo de interfaz controladora de host (Host Controller Interface “HCI”)

El protocolo HCI lleva las comunicaciones entre un módulo Bluetooth y un host separados, permitiéndole a este último acceder a las capacidades de hardware del módulo.

El HCI puede verse con una interfaz entre protocolos de bajo nivel y protocolos de alto nivel tal como se muestra en la figura 16.

Figura 16 Protocolo de interfaz controladora de Host (www.Bluetooth.com).

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La interfaz controladora del Host (Host Controller Interface) proporciona una interfaz de comandos para la controladora de banda base y para el gestor de enlace, y permite acceder al estado del hardware y a los registros de control.

Esta interfaz proporciona una capa de acceso homogénea para todos los dispositivos Bluetooth de banda base.

La capa HCI de la máquina intercambia comandos y datos con el firmware del HCI presente en el dispositivo Bluetooth. El driver de la capa de transporte de la controladora de la máquina (es decir, el driver del bus físico) proporciona a ambas capas de HCI la posibilidad de intercambiar información entre ellas.

Una de las tareas más importantes de HCI que se deben realizar es el descubrimiento automático de otros dispositivos Bluetooth que se encuentren dentro del radio de cobertura.

Esta operación se denomina en inglés “inquiry” (consulta). Debe tenerse en cuenta siempre que un dispositivo remoto sólo contesta a la consulta si se encuentra configurado en modo visible (discoverable mode).

El sistema Bluetooth proporciona una conexión punto a punto (con sólo dos unidades Bluetooth involucradas) o también una conexión punto multipunto. En el último caso, la conexión se comparte entre varios dispositivos Bluetooth.

3.4.12 Protocolo de adaptación y enlace lógico (Logical Link Control and Adaptation Protocol “L2CAP“)

El protocolo L2CAP Distribuye y acondiciona el tamaño de paquetes para las capas altas incluyendo tanto al HCI como al LM.

Proporciona servicios de datos tanto orientados a conexión como no orientados a conexión a los protocolos de las capas superiores, junto con facilidades de multiplexación, de segmentación y re ensamble.

L2CAP permite que los protocolos de capas superiores puedan transmitir y recibir paquetes de datos L2CAP de hasta 64 kilobytes de longitud.

L2CAP se basa en el concepto de canales. Un canal es una conexión lógica que se sitúa sobre la conexión de banda base. Cada canal se asocia a un único protocolo. Cada paquete L2CAP que se recibe en un canal se redirige al protocolo superior correspondiente. Varios canales pueden operar sobre la misma conexión de banda base, pero un canal no puede tener asociados a más de un protocolo de alto nivel.

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3.4.12.1 Funciones de L2CAP

Segmentación y re ensamblado de paquetes. Acepta paquetes de hasta 64KB de sus capas superiores.

Multiplexación de varias fuentes de paquetes, comprobando el protocolo de las capas superiores para así adaptarlo antes del re ensamble.

Proporcionar una buena gestión para la transmisión unidireccional a otros dispositivos Bluetooth.

Gestión de calidad de servicio (Quality of service “QoS“), para los protocolos de las capas superiores. En esta etapa negocia el tamaño máximo del campo de datos de las tramas. Con ello, evita que algún dispositivo envíe paquetes tan grandes que puedan desbordar al receptor.

L2CAP se utiliza para comunicarse sobre el acoplamiento ACL del anfitrión y su conexión se establece después de que el enlace ACL haya sido configurado. Una herramienta de diagnóstico útil es “btsockstat“, para algunas versiones de Linux. Realiza un trabajo similar al comando “netstat“ en Windows, pero en este caso para las estructuras de datos relacionadas con el sistema Bluetooth.

3.4.12.2 Identificadores de canal

L2CAP se encuentra basado en el concepto de “canales”, donde cada canal es llamado CID. Cada canal representa un punto de comunicación lógico entre dispositivos, la asignación del canal es independiente del dispositivo.

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Figura 17 Canales CID en el protocolo L2CAP (www.Bluetooth.com).

En la figura 17 se muestra el uso de CIDs in una comunicación entre entidades L2CAP en diferentes dispositivos. Los canales orientados a la conexión, representa la conexión entre dos dispositivos donde un CID identifica cada extremo del canal. Los canales no orientados a la conexión, restringen el flujo de datos a una sola dirección. Estos canales son utilizados para soportar un grupo de canales donde el CID en el origen representa uno o más dispositivo remotos.

Existe un número de CIDs reservados para propósitos especiales. La señalización del canal es un ejemplo de un canal reservado. Este canal es usado para crear y establecer canales de datos orientados a la conexión y para negociar los cambios en las características de los canales orientados y no orientados a la conexión.

3.4.13 Protocolo de comunicación por radiofrecuencia (Radio Frequency Communication “RFCOMM“)

El protocolo RFCOMM es un conjunto simple de protocolos de transporte, construido sobre el protocolo L2CAP y proporciona 60 conexiones simultáneas (canales RFCOMM) entre dos dispositivos Bluetooth. El protocolo emula el puerto serie RS 232, conocido también como puerto serie virtual. El protocolo está basado en el estándar ETSI TS 07.10.

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Sólo un subconjunto de la TS 07.10 estándar se utiliza y algunas adaptaciones del protocolo se muestra en la especificación Bluetooth RFCOMM.

RFCOMM permite descubrir los servicios brindados por otros dispositivos.

RFCOMM es un protocolo de transporte sencillo, con soporte hasta 9 puertos serie RS-232 (EIATIA-232-E).

3.4.13.1 Segmento de comunicación RFCOMM

Para los propósitos de RFCOMM, un camino de comunicación involucra siempre a dos aplicaciones que se ejecutan en dos dispositivos distintos (los extremos de la comunicación), estas aplicaciones no son de usuario final, pueden ser protocolos o servicios. Entre las aplicaciones existe un segmento que los comunica, este segmento sería el medio inalámbrico Bluetooth, como se muestra en la figura 18.

Figura 18 Segmento de comunicación RFCOMM (www.Bluetooth.com).

RFCOMM pretende cubrir aquellas aplicaciones que utilizan los puertos serie de las máquinas donde se ejecutan. El segmento de comunicación es un enlace Bluetooth desde un dispositivo a otro (conexión directa).

3.4.13.2 Comunicación directa RFCOMM

RFCOMM trata únicamente con la conexión de dispositivos directamente y también con conexiones entre el dispositivo y el modem para realizar conexiones de red. RFCOMM puede soportar otras configuraciones, tales como módulos que se comunican vía Bluetooth por un lado y que proporcionan una interfaz de red cableada por el otro.

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Figura 19 Comunicación directa RFCOMM (www.Bluetooth.com).

En una configuración simple el segmento de comunicación es un enlace de Bluetooth de un dispositivo a otro “Conexión directa”, como se muestra en la figura 19.

RFCOMM soporta otras configuraciones, como módulos que comunican vía Bluetooth de un lado y proveen una interfaz cableada por otro lado, aprovechando el legado que se tienen de dispositivos que poseen comunicación serial, como muestra en la figura 20.

Figura 20 Configuraciones RFCOMM (www.Bluetooth.com).

3.4.14 Protocolo de intercambio de objetos (Object Exchange “OBEX“o “IrOBEX “ Infrared )

OBEX es un protocolo de comunicaciones que facilita el intercambio de objetos binarios entre dispositivos. No es un protocolo nativo de Bluetooth, fue creado por los diseñadores de Infrared Data Association (IrDA). Es realmente orientado a la transferencia de archivos entre dispositivos Bluetooth, así como con el tradicional FTP.

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Las aplicaciones OBEX tienen operaciones GET y PUT. Concede comunicaciones rápidas y ubicuas entre dispositivos portables o en ambientes dinámicos.

OBEX es mantenido por la Infrared Data Association (IrDA) pero ha sido adoptada también por el Bluetooth Special Interest Group (SIG) y por la sección SyncML de la Open Mobile Alliance (OMA).

Una de las primeras aplicaciones populares de OBEX tuvo lugar en la Personal Digital Assistant Palm III. Esta PDA y sus múltiples sucesoras utilizaron OBEX para intercambiar tarjetas de negocio, datos e incluso aplicaciones.

La capa de protocolo OBEX se aplica sobre la capa RFCOMM y es útil cuando se desea transferir los datos como objetos o archivos.

En algunos casos los usuarios de un laptop llevan archivos a otro laptop o a una PDA, un computador industrial captura información de estado y diagnóstico de algunas piezas de maquinaria en planta, una cámara digital transfiere las imágenes al kiosco de información, también pueden enviarse tarjetas presentación personal entre dispositivos.

OBEX no está limitado a conexiones rápidas para escenarios desconectados, este permite también sesiones en las cuales la transferencia toma un gran periodo de tiempo manteniendo la conexión incluso cuando no se transmite.

Algunos candidatos a utilizar OBEX son: PCs, PDAs, teléfonos móviles, impresoras, cámaras, relojes, calculadoras, dispositivos de adquisición de datos, electrodomésticos, maquinaria industrial, instrumentos médicos, automóviles y equipos de oficina entre otros.

En la figura 21 se muestra el protocolo OBEX en la jerarquía de la pila de protocolos Bluetooth.

Figura 21 Protocolo OBEX en la jerarquía de la pila de protocolos Bluetooth (http://developer.Bluetooth.org).

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3.4.14.1 Operaciones OBEX

Cuando los clientes y servidores se comunican dentro de una sesión OBEX, sus interacciones se llaman operaciones. Para cada operación enviada desde un cliente, el servidor da una respuesta que indica el estado de la operación. OBEX trabaja como un tradicional esquema cliente-servidor.

Figura 22 Estructura de un objeto OBEX.

OBEX es similar en diseño y funcionalidad a HTTP, protocolo en el que el cliente utiliza un transporte fiable para conectarse a un servidor y así recibir o proporcionar objetos. No obstante, OBEX difiere en algunos puntos importantes:

Transporte: HTTP funciona normalmente sobre un puerto TCP/IP. OBEX, en cambio, es comúnmente implementado sobre una pila IrLAP (Infrared Link Access Protoco), IrLMP (Link Management Protocol), Tiny TP (Tiny Transport Protocol) de un dispositivo IrDA. Mientras que funcionando con Bluetooth, OBEX se implementa sobre una pila en Banda Base/Link Manager/L2CAP/RFCOMM.

Transmisiones binarias: HTTP utiliza texto legible por el ser humano, mientras que OBEX utiliza tripletas binarias llamadas cabeceras (“headers”) para intercambiar información sobre una petición o un objeto como se muestra en la figura 22. Éstos, resultan más simples de elaborar para dispositivos con características limitadas.

Soporte para realizar sesiones: Las transacciones HTTP carecen de estado. Generalmente, un cliente HTTP establece una conexión, efectúa una sola petición,

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recibe respuesta y cierra la conexión. En OBEX, una sola conexión de transporte podría utilizarse para efectuar varias operaciones relacionadas entre sí. De hecho, las últimas novedades de la especificación OBEX permiten almacenar la información del estado de una conexión intacta incluso si la conexión finalizó inesperadamente.

OBEX es el conjunto de varios perfiles de alto nivel:

En IrDA: o Perfil Point and Shoot o Perfil Infrared Financial Messaging (IrFM)

En Bluetooth SIG: o Perfil Generic Object Exchange o Perfil Object Push (transferencias de objetos de teléfono a teléfono) o Perfil File Transfer (transferencias de objetos de teléfono a PC) o Perfil de sincronización o Perfil de Imagen básica o Perfil de Impresión básica o En OMA (Open Mobile Alliance): SyncML Binding

3.4.14.2 Ejemplo de Comunicación por Medio de OBEX

Figura 23 Comunicación OBEX entre dos dispositivos Bluetooth.

¿Qué se necesita para enviar un archivo desde un teléfono a una impresora, como se muestra en la figura 23? En primer lugar, antes de crear la sesión OBEX, se necesita una conexión de transporte establecida (para el ejemplo, Bluetooth).

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Después que la conexión de transporte se ha establecido, el cliente Bluetooth tiene que emitir la conexión de la operación. Si el servidor Bluetooth, en este caso, la impresora, quiere aceptar un nuevo cliente para utilizar su servicio (como el servicio de impresión), entonces le responderá al cliente con el código de respuesta de aceptación. Si la impresora no quiso aceptar ningún cliente nuevo, entonces responderá con un código para el mensaje "OBEX Servicio no disponible".

Si la impresora ha aceptado la conexión de la operación. Se crea una sesión OBEX entre el cliente y el servidor. Con la sesión OBEX ahora en su lugar, el cliente puede enviar peticiones.

Las operaciones GET y PUT se utilizan para solicitar objetos o para enviar objetos al servidor OBEX.

La operación SETPATH se utiliza principalmente cuando el servidor OBEX tiene un sistema de archivos. El cliente OBEX enviará un SETPATH para cambiar el directorio de trabajo (el cd de comandos en DOS). El funcionamiento de SETPATH normalmente puede ser seguido por una operación GET o PUT.

Para terminar la sesión OBEX, el cliente debe enviar la operación DISCONNECT, Si tiene éxito, el servidor OBEX responderá con código de respuesta para dicha solicitud.

3.4.14.3 ¿RFCOMM vs OBEX? para el envío de objetos.

Se tienen dos protocolos sencillos en la arquitectura utilizada para enviar datos, RFCOMM y OBEX, y comparar las ventajas y desventajas del uso de ellos en la transferencia de archivos.

Se puede utilizar RFCOMM u OBEX para enviar y recibir archivos entre dispositivos Bluetooth. Sin embargo, RFCOMM es la mejor opción cuando se desea enviar y recibir datos, al igual que lo haría con un puerto serie.

RFCOMM debe usarse como una aplicación tradicional puerto serie y hacerla compatible con Bluetooth. Si se desea enviar cadenas de texto simples entre dos dispositivos Bluetooth (como en una aplicación de chat), entonces puede que no haya mucha ventaja al uso de OBEX. En este caso, probablemente se debe utilizar RFCOMM o L2CAP.

Por otra parte, OBEX es grande cuando se desea enviar datos de objetos, como archivos. Utilizando OBEX, puede enviar no sólo datos, sino que también puede enviar contexto o metadatos. Por ejemplo, al enviar un archivo usando OBEX, se puede enviar otra información útil sobre el archivo como el nombre del archivo, tipo de archivo, tamaño de archivo, o cualquier otra cosa que desee, para describir el archivo.

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3.4.15 Tarjeta virtual estándar (Virtual Card “vCard”)

vCard es un estándar para el intercambio de información personal, específicamente tarjetas electrónicas (electronic business cards).

Las vCards son usualmente adjuntadas a mensajes de e-mail, pero pueden ser intercambiadas en muchas otras formas a través de códigos QR o por medio de mensajes vía Bluetooth, este es un servició de objetos manipulado en Bluetooth por el protocolo OBEX.

3.4.16 Protocolo de descubrimiento de servicios (Service Discovery Protocol “SDP”)

El Protocolo SDP permite a las aplicaciones cliente descubrir la existencia de diversos servicios proporcionados por uno o varios servidores de aplicaciones, junto con los atributos y propiedades de los servicios que se ofrecen, pero no proporciona ningún mecanismo ni protocolo para utilizar dichos servicios.

Estos atributos de servicio incluyen el tipo o clase de servicio ofrecido y el mecanismo o la información necesaria para utilizar dichos servicios.

SDP se basa en una determinada comunicación entre un servidor SDP y un cliente SDP.

El servidor mantiene una lista de registros de los servicios, los cuales describen las características de los servicios ofrecidos. Cada registro contiene información sobre un determinado servicio. Un cliente puede recuperar la información de un registro de servicio almacenado en un servidor SDP lanzando una petición SDP.

Si el cliente o la aplicación asociada con el mismo deciden utilizar un determinado servicio, debe establecer una conexión independiente con el servicio en cuestión.

Normalmente, un cliente SDP realiza una búsqueda de servicios acotada por determinadas características. No obstante hay momentos en los que resulta deseable descubrir todos los servicios ofrecidos por un servidor SDP sin que pueda existir ningún conocimiento previo sobre los registros que pueda contener. Este proceso de búsqueda de cualquier servicio ofrecido se denomina navegación o browsing.

Dependiendo de los servicios que se quieran utilizar puede resultar necesario anotar algunos de los atributos. Algunas implementaciones de Bluetooth no soportan navegación de servicios y pueden devolver una lista vacía. En este caso se puede intentar buscar algún servicio determinado como por ejemplo buscar el servicio OBEX Object Push (OPUSH).

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3.4.17 Protocolo de control de telefonía (Telephony Control Protocol Specification “TCS”)

El protocolo TCS suministra servicios para aplicaciones de telefonía, control de llamadas de voz y datos a través de señalización.

La señalización tanto para punto-punto y punto-multipunto son soportados utilizando los canales L2CAP, la voz o los datos son transferidos directamente desde la banda base sobre los enlaces SCO.

El protocolo TCS está basado en el estándar Q.931 el cual fue un protocolo desarrollado para el control de llamadas de la de la red de telefonía pública. Además define mensajes y formatos de control que son creados para elementos terminales de comunicación (Cómo teléfonos y máquinas de fax).

Como el protocolo Q.931 ha tenido buen desempeño durante muchos años, el sistema Bluetooth ha adoptado muchos de los mensajes del procesamiento de llamadas de este protocolo (Configuración, conexión y desconexión).

3.4.18 Protocolos de transporte y distribución de audio y video (Audio / Video Control Transport Protocol “AVCTP” Audio / Video Distribution Transport Protocol “AVDTP”)

Los protocolos AVCTP y AVDTP se utilizan para el control y distribución de audio y vídeo a través de Bluetooth.

AVCTP y AVDTP son relativamente nuevas adiciones al protocolo Bluetooth, además se utilizan cuando se desea controlar las funciones de un reproductor de medios o si desea transmitir audio en estéreo.

El protocolo AVCTP describe los mecanismos de transporte para intercambiar mensajes en el control de dispositivos de audio y video.

El protocolo AVDTP define la negociación del flujo (stream) de audio y video, el establecimiento y los procedimientos de transmisión.

En nuevo estándar de Bluetooth a comienzo del año 2012, Bluetooth Core specification consideró estos protocolos para la implementación de dispositivos en la transmisión de TV 3D.

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3.4.19 Protocolo de encapsulación de la red Bluetooth (Bluetooth Network Encapsulation Protocol “BNEP”)

El protocolo BNEP es usado para transferir datos de una pila de protocolos a otra utilizando canales L2CAP. El propósito principal es la transmisión de paquetes IP en redes de área personal que soporten perfiles.

BNEP ejecuta funciones similares a SNAP (Subnetwork Access Protocol) el cual permite direccionar diferentes protocolos utilizando un SAP (Service Access Point) público.

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3.5 Perfiles Bluetooth

Un perfil Bluetooth es la especificación de una interfaz de alto nivel (CORBA/e ver anexo 2) para el uso entre dispositivos Bluetooth. Para utilizar un dispositivo con tecnología Bluetooth, éste deberá soportar ciertos perfiles.

Las especificaciones de un perfil determinado, definen los protocolos y características para soportar un modelo de uso particular, y consisten de un conjunto de descripciones acerca de cómo los dispositivos se comportarían al comunicarse.

La definición de perfiles garantiza la interoperabilidad, así, dispositivos de diferentes fabricantes que cumplen con las especificaciones de un perfil determinado, se deben comunicar correctamente cuando usan ese perfil.

En la especificación de un perfil, se definen parámetros de mensajería y protocolos que deben utilizarse para implementar la funcionalidad del perfil. Según el perfil puede tener especificaciones obligatorias y otras opcionales, de estas últimas el fabricante es quien decide su implementación o no.

La especificación define un grupo de cuatro perfiles genéricos que cubren la

especificación de los demás perfiles. El SIG tiene actividad constante y está

proponiendo nuevos perfiles. En la figura 24 se muestra la agrupación de perfiles.

Los cuatro perfiles genéricos se mencionan a continuación:

1. Perfil de Acceso Genérico (GAP, Generic Access Profile).

2. Perfil de Puerto Serie (SPP, Serial Port Profile).

3. Perfil de descubrimiento de servicios (SDAP Service Discovery Application

Profile).

4. Perfil Genérico de Intercambio de Objetos (GOEP, GenericObject Exchange Profile).

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Figura 24 Grupos de perfiles genéricos Bluetooth (www.Bluetooth.com).

Es indispensable que la especificación defina:

1. Las dependencias con otros perfiles.

2. Los formatos recomendados para la interfaz con el usuario

3. Las partes concretas de la pila Bluetooth que se utilizan (opciones particulares, Parámetros). Cuando sea necesario puede incluir una descripción del tipo de servicio requerido.

3.5.1 Perfil de acceso genérico (“GAP, Generic Access Profile”)

En este perfil se definen los procedimientos utilizados para el descubrimiento de dispositivos Bluetooth, además de los métodos de gestión del enlace necesarios para el establecimiento de la conexión entre dispositivos.

El Perfil GAP es el que garantiza la operatividad inicial en un proceso de comunicación Bluetooth, por lo que debe ser implementado en todo dispositivo Bluetooth, sin importar la aplicación que va a utilizar.

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Los dispositivos que tengan otros perfiles, de alguna manera deben implementar funcionalidad GAP que garantice el proceso inicial de comunicación.

3.5.2 Perfil de puerto serie (“SPP, Serial Port Profile”)

Uno de los primeros objetivos del Bluetooth fue sustituir el cable en comunicaciones de corto alcance, en las que predomina el protocolo de comunicación serial RS-232. Basados en esta premisa se desarrolló el perfil SPP para un canal orientado a la conexión y así dar inicio al potencial que esto tendría en un futuro. Ver figura 25.

Figura 25 Conexión directa mediante SPP (www.Bluetooth.com).

El perfil SPP se basa en el perfil de acceso genérico “GAP”, y la especificación define como debe ser la configuración entre dispositivos Bluetooth para emular la comunicación cableada RS-232 de manera inalámbrica, utilizando el protocolo RFCOMM, el cual es un protocolo de transporte básico en la pila de protocolos que emula entre dispositivos Bluetooth el puerto serie RS-232. Ver figura 26.

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Figura 26 Perfil SPP en la pila de protocolos Bluetooth (www.Bluetooth.com).

Las aplicaciones de alto nivel que son ejecutadas sobre dispositivos Bluetooth, son aplicaciones heredadas o que vienen de trabajar en un entorno de comunicación serial RS-232 mediante una conexión física cableada.

Toda aplicación heredada puede ser ejecutada en 2 extremos mediante un puerto serie virtual como si la conexión fuese física utilizando dispositivos Bluetooth, en la cual se utiliza señalización de control RS-232, en una aplicación que haga uso de la especificación Bluetooth en los 2 extremos de la comunicación.

3.5.3 Perfil de aplicación de descubrimiento de servicios (“SDAP, Service Discovery Application Profile”)

Cada dispositivo Bluetooth tiene implementados servicios que son expuestos para que otro dispositivo Bluetooth los utilice. El perfil SDAP describe los elementos que utiliza un dispositivo para descubrir los servicios en otro dispositivo Bluetooth, de los cuales se obtiene la información relativa de los servicios. Ver figura 27.

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Figura 27 Descubrimiento de servicios en dispositivos Bluetooth (www.Bluetooth.com).

El perfil SDAP utiliza el protocolo de descubrimiento de servicios SDP, el cual hace parte de la pila de protocolos Bluetooth y permite encontrar los servicios que ofrecen otros dispositivos que se encuentran en el radio de cobertura.

El descubrimiento de servicios no es automático. Se requiere que el usuario haga una petición de ejecución del protocolo SDP por medio de una aplicación de descubrimiento de servicios. Cuando el enlace se ha establecido con un dispositivo, se puede tener acceso a los servicios ofrecidos mediante una aplicación diseñada para esto. Ver figura 28.

Figura 28 Petición de servicios entre dispositivos Bluetooth (www.Bluetooth.com).

Se pueden realizar dos operaciones mediante el protocolo SDP:

a) ServiceSearching “Búsqueda de servicios”: permite localizar los dispositivos en el rango de cobertura que ofrezcan servicios.

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b) ServiceBrowsing “Enumeración de servicios”: Permite listar los servicios que

ofrece un dispositivo, puede interrogarse por servicios específicos.

3.5.4 Perfil genérico de intercambio de objetos (“GOEP, Generic Object Exchange Profile”)

Este perfil define la manera en que los dispositivos Bluetooth deben implementar el modelo de intercambio de objetos, el cual incluye en su estructura 3 perfiles de uso específico basados en el protocolo OBEX:

a) Perfil de Sincronización.

b) Perfil de carga de objetos (OBEX ObjectPush) .

c) Perfil de Transferencia de Archivos (OBEX File Transfer).

Figura 29 Intercambio de objetos (www.Bluetooth.com).

En la figura 29 se observa un escenario típico para la transferencia de objetos mediante este pefil.

El protocolo OBEX proporciona ambientes rápidos de conexión cómo:

Transferencia–desconexión (OBEX ObjectPush).

Establecimiento de sesiones durante un periodo que mantiene la conexión incluso cuando no exista actividad de transferencia (OBEX File Transfer).

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Figura 30 Perfil OBEX en la pila de protocolos Bluetooth (www.Bluetooth.com).

La principal funcionalidad de OBEX se centra en aplicaciones de carga y descarga de Objetos (Archivos), basado en el modelo cliente servidor mediante el perfil genérico para el intercambio de objetos. El cliente que envía objetos al servidor utiliza la operación PUT y cuando este desea obtener datos del servidor utiliza la operación GET. PUT y GET son operaciones del protocolo OBEX. En la figura 30 Se muestra el protocolo OBEX sobre el que actúa el perfil GOEP.

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3.5.5 Perfiles Bluetooth derivados de los perfiles genéricos

En un constante trabajo del Bluetooth SIG, Además del grupo genérico de perfiles, otros perfiles se han definido y adoptado.

Lo siguiente son una lista de algunos perfiles desarrollados:

Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP) Basic Imaging Profile (BIP) Basic Printing Profile (BPP) Cordless Telephony Profile (CTP) Device ID Profile (DID) Fax Profile (FAX) File Transfer Profile (FTP) General Audio/Video Distribution Profile (GAVDP) Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) Hands-Free Profile (HFP) Human Interface Device Profile (HID) Headset Profile (HSP) Intercom Profile (ICP) Object Push Profile (OPP) Personal Area Networking Profile (PAN) Phone Book Access Profile (PBAP) Serial Port Profile (SPP) Service Discovery Profile (SDAP) SIM Access Profile (SAP, SIM) Video Distribución Profile (VDP)

A continuación se describen algunos mencionados en la lista anterior, los cuales tienen relevancia en el desarrollo del presente proyecto.

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3.5.5.9 Perfil de transferencia de archivos (File Transfer Profile “FTP”)

Este perfil proporciono acceso remoto al File System de otro dispositivo, permitiendo el acceso a la lista de directorios, modificación de estos, captura, envío y borrado de archivos. El perfil FTP utiliza como transporte OBEX y está basado en GOEP.

Para la transferencia de archivos, el perfil define las siguientes operaciones:

a) Listar el contenido de un directorio

b) Navegar por la estructura de directorios.

c) Enviar objetos, mediante el comando PUT.

d) Extraer objetos, mediante el comando GET.

e) Borrar objetos.

Este perfil proporciona los servicios necesarios para A2DP y VDP e incluye el diseño para la distribución de audio y video por medio de Streaming.

Una aplicación común es la configuración de audífonos inalámbricos o parlantes inalámbricos con un reproductor de música, el reproductor envía mensajes a los dispositivos inicialmente para establecimiento de la conexión y posteriormente para el ajuste del stream de música. Ver figura 31.

Figura 31 Uso del perfil GAVDP (www.Bluetooth.com).

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3.5.5.14 Perfil para envío de objetos (Object Push Profile “OPP”)

El perfil OPP es un perfil para el envío de Objetos genéricos. Como objeto podrían citarse tarjetas de Presentación (Vcard), fotos o cualquier archivo que cumpla con la estructura del file system. Este perfil sigue el modelo de comunicación Push que se presenta cuando el emisor inicia la comunicación

Este perfil en las operaciones básicas de conexión, desconexión, envío, recepción y cancelación utiliza las interfaces que proporciona OBEX. El perfil se sitúa por encima de OBEX siguiendo la especificación Bluetooth.

Este perfil es el corazón del prototipo planteado en el presente proyecto.

3.5.6 Perfiles adicionales

Existen perfiles que todavía se encuentran en desarrollo y hay fabricantes que constantemente están generando nuevos perfiles.

Adicionalmente, los siguientes perfiles han sido recientemente aprobados por el SIG o están en fase de desarrollo:

a) Unrestricted Digital Information (UDI). Información digital no restringida.

b) Extended Service Discovery Profile (ESDP). Descubrimiento de servicios

extendido.

c) Video Conferencing Profile (VCP). Videoconferencia. Previsto para que sea

compatible con 3G-324M y que trabaje sobre conexiones 3G.

d) Message Access Profile (MAP). Acceso a mensajes.

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Tabla 5 Perfiles aprobados por el SIG a febrero de 2012 (www.Bluetooth.com).

Profiles Description

Advanced Audio

Distribution Profile

(A2DP)

describes how stereo quality audio can be streamed from a media source to a

sink.

Audio/Video Remote

Control Profile (AVRCP)

is designed to provide a standard interface to control TVs, stereo audio

equipment, or other A/V devices. This profile allows a single remote control

(or other device) to control all A/V equipment to which a user has access.

Basic ImagingProfile

(BIP)

defines how an imaging device can be remotely controlled, how an imaging

device may print, and how an imaging device can transfer images to a storage

device.

Basic PrintingProfile

(BPP)

allows devices to send text, e-mails, v-cards, images or other information to

printers based on print jobs.

Device ID Profile (DI)

provides additional information above and beyond the Bluetooth Class of

Device and to incorporate the information into both the Service Discovery

Profile (SDP) record and the EIR response.

Dial-Up Network Profile

(DUN)

provides a standard to access the Internet and other dial-up services via

Bluetooth technology.

File Transfer Profile

(FTP)

defines how folders and files on a server device can be browsed by a client

device.

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Profiles Description

General Audio/Video

DistributionProfile (GAVDP)

provides the basis for A2DP and VDP, which are the basis of the

systems designed for distributing video and audio streams using

Bluetooth technology.

GenericObjectProfile (GOEP) is used to transfer an object from one device to another.

Hands-Free Profile (HFP) HFP describes how a gateway device can be used to place and

receive calls for a hand-free device.

Hard Copy Cable Replacement

Profile (HCRP)

defines how driver-based printing is accomplished over a Bluetooth

wireless link.

Health DeviceProfile (HDP) enables Healthcare and Fitness device usage models.

HeadsetProfile (HSP) describes how a Bluetooth enabled headset should communicate with

a Bluetooth enabled device.

Human Interface Device Profile

(HID)

defines the protocols, procedures and features to be used by

Bluetooth keyboards, mice, pointing and gaming devices and remote

monitoring devices.

Message Access Profile (MAP) defines a set of features and procedures to exchange messages

between devices.

ObjectPushProfile (OPP) defines the roles of push server and push client.

Phone Book Access Profile

(PBAP)

defines the procedures and protocols to exchange Phone Book

objects between devices.

Personal Area Networking

Profile (PAN)

describes how two or more Bluetooth enabled devices can form an ad-

hoc network and how the same mechanism can be used to access a

remote network through a network access point.

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Profiles Description

SIM Access Profile (SAP) defines the protocols and procedures that shall be used to access a

GSM SIM card, a UICC card or an R-UIM card via a Bluetooth

Service Discovery Application

Profile (SDAP)

describes how an application should use SDP to discover services on

a remote device.

Service Port Profile (SPP) defines how to set-up virtual serial ports and connect two Bluetooth

enabled devices.

SynchronizationProfile (SYNC)

used in conjunction with GOEP to enable synchronization of calendar

and address information (personal information manager (PIM) items)

between Bluetooth enabled devices.

Video DistributionProfile (VDP) defines how a Bluetooth enabled device streams video over Bluetooth

wireless technology.

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3.6 Redes Bluetooth.

Las redes Bluetooth tienen un diseño especifico y diferentes características para su funcionamiento, a continuación se describe elementos básicos de las redes Bluetooth.

3.6.1 Frecuencia en Bluetooth

Al igual que en IP los datos se transmiten en pequeños paquetes, cada uno de ellos incluye una cabecera además de los datos.

La frecuencia de la banda en la que se transmiten los paquetes de los dispositivos, no transmiten siempre en una única frecuencia, sino que van saltando de una a otra en función del tráfico de la red y otros factores.

3.6.2 Rol de los dispositivos Bluetooth en una red

Básicamente los dispositivos Bluetooth pueden tener el rol de maestro o esclavo, el cual puede intercambiarse dependiendo de los parámetros de comunicación establecidos.

Los maestros son los encargados de dirigir el tráfico entre ellos mismos y los esclavos, e incluso entre un esclavo y otro.

3.6.3 Dispositivos de una red Bluetooth

Las redes Bluetooth están diseñadas para conectar hasta 8 dispositivos entre sí, lo que se denomina “Piconet”. Estos dispositivos ocupan el mismo canal físico, lo cual significa que están sincronizados con un reloj común y una tabla de secuencia de saltos (FHSS).

El dispositivo que coordina y genera el reloj de sincronización para las demás estaciones es conocido como maestro. Éste genera la tabla de secuencia de saltos pseudoaleatorios que es derivada de su reloj y dirección MAC. Todos los demás dispositivos que se sincronizan con el maestro son denominados esclavos.

El maestro puede estar conectado a dos piconet distintas, y como puede haber varios maestros en una misma red, se pueden interconectar varias piconets entre si de forma encadenada, formado lo que se llama una “Scatternet”, como se muestra en la figura

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32. Esto implica que un dispositivo Bluetooth habilitado no puede ser maestro en más de una Piconet puesto que si una Piconet es definida por la sincronización del reloj de un solo maestro, es imposible que Éste coordine las estaciones de dos o más Piconets. Sin embargo, un dispositivo Bluetooth habilitado podría ser esclavo de muchas piconets independientes.

Una Scatternet tiene un límite de hasta máximo diez piconets. Esto da un máximo de 8 x 10 – 8 = 72 dispositivos esclavos.

Figura 32 Red Scatternet.

3.6.4 Enrutamiento Bluetooth

El hecho de que un dispositivo Bluetooth pueda hacer parte de dos o más piconets y formar lo que es una scatternt, no implica que Éste tenga la capacidad de realizar funciones de enrutamiento, ya que la especificación Bluetooth no define algoritmos de enrutamiento. Esto es responsabilidad de los protocolos de aplicación que se encuentran en las capas superiores. Sin embargo, existen algunos trabajos sobre enrutamiento para Bluetooth como describe: Routing Vector Method ([31] Bhagwat, J, & Segall, 1999).

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CAPITULO IV: COMPARATIVO ENTRE LAS TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS MÁS UTILIZADAS CON RELACIÓN AL BROADCASTING

En la actualidad existen una gran variedad de tecnologías inalámbricas de las cuales cada una tiene su potencial y objetivo bien definido, a continuación se dan a conocer las características de algunas de ellas relacionadas con técnicas de broadcasting.

4.1 Bluetooth

Bluetooth es una especificación de comunicación inalámbrica para la transmisión de datos utilizando enlaces RF (Este trabajo se centra en esta tecnología).

Para la comunicación cercana o de proximidad con Bluetooth, la implementación es de bajo costo y está orientada al bajo consumo, lo que lo hace ideal para dispositivos móviles.

Existen varias versiones de la tecnología Bluetooth y en la actualidad está en la versión cuatro (2012). También posee una gran base instalada de dispositivos a nivel mundial, posicionándose fuertemente en el mercado.

Cada dispositivo Bluetooth tiene una dirección única (MAC), la cual no es mostrada a los usuarios y usa una identificación más amigable mostrando un nombre asociado.

Existen varios proyectos de investigación acerca de la tecnología Bluetooth para uso en diferentes áreas como: En los teléfonos móviles, streaming de audio, transferencia de objetos, control, y otros campos que le dan un gran futuro a la tecnología.

Bluetooth opera en la banda ISM de 2.45 GHz. Para evitar interferencias con otros dispositivos, Bluetooth divide la banda en 79 canales de 1Mhz cada uno. Una transmisión Bluetooth cambia entre estos canales hasta 1600 veces por segundo.

El alcance del transmisión de Bluetooth depende de la clase, la cual esta relacionada con la potencia de transmisión. Por ejemplo: La clase dos tiene un rango aproximado de 10 metros, la clase 1 hasta 100 metros y la clase tres hasta 1 metro.

Bluetooth ha desarrollado varias versiones que incluyen diferentes características de operación, como por ejemplo, la velocidad de transferencia en la versión 2.0 que alcanza los 3 Mbps .

Un dispositivo Bluetooth tienen 3 modos de operación: “Off”, “Oculto” “Promiscuo”. Cuando está en modo promiscuo, otros dispositivos Bluetooth están habilitados para verlo cuando lo buscan y pueden conectarse a este. Cuando está en modo oculto otros dispositivos no lo pueden ver. Los dispositivos pueden tener un ID para conectarse a

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dispositivos ocultos, esto puede hacerse apareando los dispositivos, pero usando un clave de paso, la cual el usuario debe aceptar. (En el caso de dispositivos que requieran conexión inmediata como audífonos y manos libres, la confirmación puede venir configurada de fábrica). Cuando un código es reconocido, los dos dispositivos guardan su ID y estos posteriormente pueden conectarse en modo oculto. En modo Off el dispositivo Bluetooth esta apagado y no es visible para los demás dispositivos.

Un dispositivo Bluetooth (maestro) puede conectarse con siete dispositivos esclavos simultáneamente. Una red de hasta siete dispositivos es llamada Piconet. No todos los dispositivos pueden conectarse con otros dispositivos a la vez, por ejemplo, algunos teléfonos solo pueden conectarse con un dispositivo a la vez. Todos los dispositivos no pueden ser maestros en una Piconet, pero si pueden ser esclavos. Un maestro sólo puede comunicarse con un esclavo a la vez, pero este conmuta rápidamente entre ellos para conceder una transferencia simultáneamente, esto puede hacer que se vea lenta la comunicación.

EL número de canales Bluetooth es limitado, esto puede hacer que aumente el riesgo de interferencia disminuyendo su desempeño, otro factor que influye en el desempeño es el tiempo de “descubrimiento” que usa el Bluetooth para escanear dispositivos que puedan ser conectados, ya que si muchos dispositivos Bluetooth están cerca y utilizan el servicio de descubrimiento incrementa en riesgo de no encontrar los dispositivos en el primer intento.

Un vez se establece un enlace Bluetooth, puede transferirse archivos desde unos cuantos KB hasta varios MB, siempre y cuantos ambos dispositivos soporten el protocolo de transferencia de objetos.

4.2 IrDA (Infrared Data Association)

En la tecnología IrDA se definen estándares para dispositivos que emiten radiación infrarroja de corto alcance. La tecnología infrarroja fue la primera tecnología de transmisión de datos para teléfonos inalámbricos. IrDA utiliza la luz infrarroja como medio de comunicación en dispositivos que tengan línea de vista, lo cual es una es una restricción de esta tecnología.

La especificación IrDA define la comunicación para rangos menores de un metro, sin embargo, algunos dispositivos pueden alcanzar un poco más.

La rata de transferencia varia de 2.4 Kbps a 16 Mbps siendo más rápida que algunas versiones de Bluetooth.

A pesar de la alta velocidad de IrDA, la desventaja es que requiere línea de vista, lo que hace que solo transfiera a un cliente a la vez y la hace inapropiada para broadcasting.

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4.3 Wi-Fi (Wireless Fideliry)

Wi-Fi es el nombre de un estándar que define la alianza Wi-Fi. Los estándares están definidos para las redes LAN, generalmente utilizadas por computadores personales y está basada en la especificación IEEE 802.11.

Existen diferentes versiones de la especificación 802.11 las cuales implementan funcionalidades adicionales (802.11a, 802.11b, 802.11g, entre otras). Por ejemplo la 802.11g soporta velocidades hasta de 50 Mbps con un alcance de alrededor de 30 metros, a la vez que es compatible con versiones anteriores.

Algunas compañías mejoran las velocidades con especificaciones que son parte del estándar. La versión 802.11n teóricamente podría soportar una rata de transferencia de hasta 540 Mbps, además de la alta rata de transferencia ésta consume más potencia, es más costosa de implementar y no es muy común en dispositivos portables.

Existen una gran variedad de servicios que conceden la transferencia de archivos entre dos dispositivos sobre una conexión Wifi, pero muchos de ellos requieren un software de comunicación específico y no existe un estándar para enviar archivos sobre una conexión wifi, lo que limita esta tecnología en aplicaciones de broadcasting.

4.4 RFID (Radio Frecuency Identification)

RFID es un estándar para identificar objetos con “tags” RFID. Los “tags” RFID son pequeños microchips con antenas que contienen información de identificación acerca del objeto que lo contienen o un código de identificación que tiene información a encontrar en una base de datos externa. Un “tag” RFID típico almacena alrededor de 2kb de datos, limitando la información que pueda enviar.

El rango de los “tag” RFID va desde pocos milímetros a varios metros usando “tags” pasivos (“tags” que no poseen su propia energía), hasta 100 metros o más con “tags” activos (“tags” que son alimentados con una fuente de energía). El rango también depende de otros factores como el lector RFID usado y las interferencias. La rata de transferencia es altamente variable, dependiendo de la frecuencia de implementación usada, del tipo de “tag” activo o pasivo y posiblemente otros factores.

Pocos dispositivos móviles soportan RFID. Nokia en un tiempo liberó teléfonos con NFC (Near field Communication) el cual es un estándar basado en RFID. NFC fue desarrollado por Sony y Philips enfocados en la privacidad del usuario para evitar la mala reputación que la tecnología RFID había tenido. Desde que NFC fue definido para corto alcance, no ha sido buen candidato para el uso de broadcasting.

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Si RFID llegara a ser común, de alguna manera podría ser posible hacerse broadcasting con esta tecnología. Si los “tags” RFID activos son usados podrían tener un rango suficiente para adquirir información sin poner el teléfono a una distancia cercana, asumiendo que los lectores RFID del teléfono también tienen la potencia suficiente para captar las señales. Las limitaciones de almacenamiento pueden ser temporales si se crean “tags” con más espacio. La principal razón de los “tags” RFID es para poco almacenamiento y consumos de potencia económicos que justifiquen la producción en masa. Si son usados para broadcasting, en situaciones públicas será muy difícil, ya que los lectores RFID no son muy comunes y costos. Sin embargo existen controversias al respecto.

4.5 Red de telefonía móvil

La red de telefonía móvil es una red inalámbrica que conecta teléfonos móviles y tiene otras funciones como transferencia de mensajes. Hay varios tipos de redes, la más popular es la GSM (Sistema Global para Comunicaciones Móviles).

Existen varias formas para que la red de telefonía móvil pueda ser usada para el broadcasting. Una forma es usando mensajes cortos “SMS” (Short Message Service) o mensajes multimedia “MMS” (Multimedia Message Service) para broadcasting, los cuales son usados ahora por las compañías de telefonía móvil para enviar campañas de mensajes a sus clientes. SMS es un servicio en el cual los usuarios envían mensajes cortos de texto a otros teléfonos móviles. “MMS” es un servicio similar a SMS pero en los mensajes envía clip de audio y video adicional a los mensajes de texto.

Una ventaja de usar SMS para enviar mensajes, es que todos los teléfonos móviles soportan este servicio. Sin embargo los mensajes no reciben confirmación del receptor. El broadcasting por MMS se ha vuelto más popular cada vez que mejoran los teléfonos. La desventaja de usar estos servicios de broadcasting es que el costo se incrementa cuando los mensajes son enviados a una cantidad de personas. Los mensajes tampoco pueden enfocarse a un área de destino si no que su objetivo es basado en un grupo de usuarios conocidos.

Otra forma de utilizar la telefonía móvil para broadcasting es la telefonía llamada “broadcasting celular”, la cual es una función de la red de telefónica móvil muy poco usada. Esta tecnología permite hacer broadcasting de mensajes de texto a todos los teléfonos móviles conectados a la célula.

Sin embargo en muchos países existen controversia sobre cual tipo de broadcasting puede ser usado, si existiese el método ideal lo más lógico es que fuese usado por el gobierno en emergencias.

También se podría hacer broadcasting sobre una conexión GPRS (General Packet Radio Service). GPRS es un servicio que permite a los usuarios de telefonía móvil

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varios accesos sobre la red GSM. GPRS actúa como un Gateway a internet, permitiendo a los usuarios descargar paginas web o contenido para móviles. Las ratas de transferencia son de 30-80 kbps, significativamente mas bajo que Bluetooth. Esta forma de broadcasting tampoco esta habilitada para un cubrimiento de área, como lo soporta Bluetooth, además tiene costo para los usuarios. (Usual mente el costo de acceder a GPRS es cobrado por kilobytes transferido).

4.6 ZigBee

ZigBee es una especificación para comunicación inalámbrica basada en el estándar IEEE 802.15.4 para redes de área personal. Está orientado para aplicaciones de bajo consumo de potencia y consume menos potencia que las primeras versiones de Bluetooth, sin embargo este tiene una velocidad de transmisión más baja que Bluetooth (Bluetooth Core V 4.0 fue desarrollado con alta prioridad en el bajo consumo).

Zigbee utiliza varias bandas de radio para la comunicación inalámbrica: 2.4 GHz, 9.15 Mhz y 864 Mhz y la velocidad máxima es diferente en cada banda. Con la velocidad más alta a 250 kbps en la banda 2.4 GHz, el radio de alcance esta alrededor de los 100 metros.

La tecnología Zigbee está diseñada principalmente para propósitos de monitoreo y control, ésta soporta una gran cantidad de dispositivos con conexiones simultaneas, 65000 y más de acuerdo al estándar.

Un nodo conectado puede estar en modo inactivo y también puede ir a un modo activo para la transmisión, esto logra mejorar el bajo consumo sin necesitar una conexión cada vez que se quiera transmitir un dato y permite un gran número de conexiones simultáneas, sin usar todo el ancho de banda disponible.

Esta tecnología no permite transferencias significativas de datos y no es importante para técnicas de broadcasting. Su fuerte es la automatización, el monitoreo y el control. Al igual que con RFID no existen muchos dispositivos que implementen esta tecnología.

4.7 Otras tecnologías inalámbricas emergentes

El mundo tecnológico no se detiene y en cada momento surgen innovaciones de grupos o compañías independientes. Por eso es importante estar en contacto con los nuevos desarrollos que de una u otra forma han surgido con investigaciones justificadas y en muchos casos buscando un elemento diferenciador de las tecnologías existentes o

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tratando de mejorarlas. A continuación se listan algunas de las tecnologías inalámbricas que en su momento podrían ser catalogadas como competidoras de Bluetooth.

Tabla 6 Posibles competencias de Bluetooth.

Tecnología Desarrolladores

Wibree Nokia, Octubre 2006

Vitrus COMPUTEX, Taipei, Taiwan. Junio 2012

WI-FI Direct Wi-Fi Alliance, 2010

Kleer Kleer (Fabless

semiconductor company)

No obstante Bluetooth está respaldado por el SIG y sus miembros con una gran trayectoria que les permite desarrollar versiones mejoradas.

Tabla 7 Algunos Estándares IEEE Inalámbricos Comunes.

Estándares

IEEE 802.15 Wireless PAN

IEEE 802.15.1 Certificación Bluetooth

IEEE 802.15.2 Coexistencia IEEE 802.15 e IEEE 802.11

IEEE 802.15.3 Taza de transferencia alta en Wireless PAN

IEEE 802.15.4 Taza de transferencia baja en Wireless PAN (ej:

ZigBee, WirelessHART, MiWi, entre otras)

IEEE 802.15.5 Mesh Networking para WPAN (Malla de redes)

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Tabla 8 Comparativo De Tecnologías Inalámbricas.

TECNOLOGÍA VELOCIDAD DE

TRANSFERENCIA RADIO DE COBERTURA DISPONIBILIDAD

Bluetooth V1.x: 273.1 kbps

V 2.0: 3 Mbps

10-100 mts En miles de dispositivos móviles, computadores,

teléfonos, electrodomésticos, automóviles, entre otros.

IrDA 2.4 kbps -16Mbps Hasta 1mt Disponible en algunos celulares y computadores. Se volvió

menos común con la introducción de Bluetooth.

Wi-Fi Hasta 54 Mbps de 30 a 50 metros Comúnmente usado en muchos computadores, PDAs y teléfonos inteligentes.

RFID Variable Tags pasivos: hasta unos pocos metros tag activos: Cientos de metros NFC:

Pocos centímetros

Muy usado en la industria y en los ambientes de negocios, supermercados. Algunas

compañías de celulares lo han incorporado habilitando los

teléfonos con NFC.

SMS/MMS Variable Según el cubrimiento de la red celular

SMS Es prácticamente soportado por todos los

teléfonos actuales. MMS es soportado en los teléfonos de

últimas generaciones.

Broadcasting Celular

Variable Según el cubrimiento de la red celular.

Debería ser soportado por todos los teléfonos móviles.

GPRS 30-80 kbps Según el cubrimiento de la red celular

Soportado por los nuevos modelos de teléfonos.

Zigbee Hasta 250 kbps De 10 a 100 metros. Comúnmente utilizado en proceso de monitoreo como

edificios, automatización, redes de sensores y máquinas

industriales.

69

CAPITULO V: COMPENDIO DE ALGUNAS APLICACIONES COMERCIALES CON BLUETOOTH

Las características de la tecnología Bluetooth las hacen aptas para un sin número de aplicaciones, de las cuales aquí presentamos a continuación algunas de ellas y podrían ser la base para otros proyectos o dar pautas para la imaginación de los desarrolladores:

1. Marketing de proximidad.

2. Remplazo de cables seriales.

3. Audio Streaming.

4. Walkie Talkie.

5. Control y automatización.

6. Entretenimiento.

7. Monitoreo de infraestructura urbana.

8. Localización en interiores.

9. Seguridad perimetral.

10. Alarmas.

11. Redes PAN.

12. Biomedicina.

13. FTP.

14. Tarjetas de información en taxis.

15. Gateway.

16. Centros de alto rendimiento deportivo.

70

Tabla 9 Compendio de algunas aplicaciones con Bluetooth.

Aplicación Descripción

1. Marketing de proximidad

Las estrategias de mercado de ventas, estudio de mercado y el posicionamiento de un producto, existen de los primeros años del hombre, sin embargo, las tendencias han evolucionado cada vez más a la cercanía o marketing de proximidad, la cual busca satisfacer o enganchar al cliente o consumidor inmediato.

La tecnología Bluetooth por sus características tiene un gran potencial en esta área, el sistema de broadcasting que puede implementarse rompe con muchos paradigmas, es de bajo costo y tiene un alto nivel de penetración, ya que existen muchos dispositivos en la actualidad que poseen esta tecnología que esta soportada por grandes multinacionales.

71

Aplicación Descripción

2. Remplazo de cables

seriales

Los dispositivos Bluetooth pueden ser utilizados para el remplazo de cables

y de hecho fue una de las primicias básicas en sus inicios. Hoy en día se

implementan dispositivos Bluetooth ensamblados con UARTs haciéndolo

apto para que cualquier dispositivo sea capaz de enviar y recibir datos bajo

las normas Bluetooth, eliminando de esta manera el molesto y costoso

tendido de cables que se tienen en muchos dispositivos. Este dispositivo es

apto para aplicaciones de corto alcance M2M. Estas aplicaciones se basan

en SPP (Serial Port Profile), utilizando los servicios RFCOMM.

Esta aplicación es apta para ambientes donde se dispositivos con

comunicación RS-232.

72

Aplicación Descripción

3. Audio Streaming

Este tipo de aplicaciones están basados en los perfiles HeadSet y

HandFree, entre están: dispositivos para conectarse telefónicamente,

transmisión de audio desde una fuente hacia un bafle Bluetooth,

sincronización de un teléfono móvil con equipos de sonido de un vehículo,

entre otras.

Debe tenerse en cuenta que este tipo de comunicación es half-duplex, luego

de establecerse los parámetros para iniciar el streaming.

4. Walkie-Talkie

El radio Bluetooth puede utilizarse para aplicaciones que permitan

comunicarse con otro equipo Bluetooth como si se tratara de otra llamada

normal, los hay de diversos tipos: Utilizando dos teléfonos celulares o

utilizando dos terminales manos libres que soporten perfiles de Streaming

de Audio y Hand Free.

Estas aplicaciones son útiles para comunicación inter oficinas, en el hogar, o

para dos pasajeros en una motocicleta.

73

Aplicación Descripción

5. Control y automatización.

Bluetooth como otras tecnologías inalámbricas puede utilizarse en procesos

de control y automatización, en la industrial, robótica, domótica, entre otros,

con la gran ventaja que se tiene hoy en día, que muchos de los procesos

pueden monitorearse o controlarse mediante un teléfono celular. También

una gran cantidad de equipos industriales, comerciales y de robótica están

incorporando el Bluetooth como una opción más de comunicación.

6. Entretenimiento

La industria del entretenimiento puede ser una de las mas favorecidas con

la tecnología Bluetooth, con la que implementan controles de joystick, gafas,

brazaletes, cascos, tableros interactivos, zapatos y accesorios que vuelven

más atractivos los juegos.

74

Aplicación Descripción

7. Monitoreo de

infraestructura urbana

En las grandes ciudades con grandes obras de infraestructura que deben

ser monitoreadas constantemente es útil integrar redes de sensores con

Bluetooth para monitorear constantemente condiciones físicas de una

estructura como por ejemplo, la dilatación de los puentes colgantes en

Manhattan.

8. Localización en interiores

Una de las aplicaciones que más demanda ha tenido en la actualidad es la

de posicionamiento y el uso de la tecnología Bluetooth en este tipo de

desarrollo no ha sido la excepción. Tener certeza de la posición de una

persona en un hogar o empresa es de vital importancia, puesto que se

ahorra tiempo en localizar o hacer llamado a la misma. Existen múltiples

estrategias para desarrollar este tipo de ideas, una de ellas consiste en

realizar triangulación por medio de dispositivos Bluetooth que detecten la

señal del transceptor a localizar, que en la mayoría de veces será un

teléfono celular. Esta triangulación se basa en la potencia de la señal

recibida, la cual se lleva por medios matemáticos a medidas de longitud.

75

Aplicación Descripción

9. Seguridad Perimetral

La versión Bluetooth Core 4.0, hace énfasis en el bajo consumo, lo cual la

hace ideal para este tipo de aplicaciones que requieren que el receptor y el

transmisor estén encendidos constantemente y que además sean móviles.

La seguridad perimetral puede ser utilizada para el cuidado de los niños, por

ejemplo, cuando una madre sale de compras, el niño podrá tener un módulo

Bluetooth que le indique al teléfono móvil de su madre que se está alejando

o se encuentra en el área de cobertura (Zona segura).

10. Alarmas

Para evitar la pérdida o el robo de elementos personales, se podrían utilizar

dispositivos Bluetooth que se enlazan con el teléfono móvil creando un

vínculo permanente. Podrían ser llaveros, pulseras y accesorios similares.

El funcionamiento es sencillo: Suena una alarma si se pierde la

comunicación entre los dispositivos. Esta aplicación es para áreas limitadas

según el alcance permitido por el dispositivo. Esta es una manera de

controlar que no se deje lejos algo valioso (Asumiendo que siempre se lleve

el móvil en el bolsillo).

76

Aplicación Descripción

11. Red PAN

Debido al alto crecimiento de dispositivos con tecnología Bluetooth, estos

se han vuelto un accesorio cotidiano y es común que en un rango de pocos

metros se tengan varios dispositivos que puedan interactuar entre sí de

diversas formas y utilizando diferentes servicios que brinda la tecnología.

Los dispositivos Bluetooth son usados comúnmente en: Impresoras con

PCs, intercambio de objetos (música, fotografías, etc), chats privados para

empresas, dispositivos biomédicos para monitoreo de la salud de los

pacientes, entre otros.

La redes Bluetooth llamadas Piconets admiten hasta siete dispositivos

esclavos y un maestro. Pueden enlazarse varias Piconets formando una red

llamada Scatternet, sin embargo este no es el fuerte de la tecnología

Bluetooth.

77

Aplicación Descripción

12. Biomedicina

Las características que tiene la tecnología Bluetooth y más aún, la versión

Core 4.0, la hacen candidata a ser un estándar de transmisión para

dispositivos biomédicos.

El estándar incluye varios perfiles dedicados a la salud. Muchos

dispositivos podrían implementar estar tecnología como:

Electrocardiogramas, fonendoscopios, medidores de presión y temperatura,

entre otros.

78

Aplicación Descripción

13. FTP

Pueden crearse aplicaciones FTP (para la transferencia de archivos) que

trabajan a alto nivel utilizando el File System (FAT 32, NTFS u otro) para

intercambiar archivos comúnmente en una interfaz amigable.

Una aplicación es FTP útil para hacer copias de seguridad de un dispositivo

móvil o explorar el File System de un dispositivo que tenga Bluetooth.

Por lo general esta aplicación se basa en el perfil OBEX utilizando los

métodos PUT y GET.

14. Tarjetas de información

en taxis

La seguridad del pasajero en cierto grado puede darse cuando este conoce

datos acerca del vehículo, conductor y la empresa que lo transporta. Dicha

información podría estar activa en el taxi y disponible para los pasajeros,

simplemente activando el Bluetooth. Recibirán de inmediato una Vcard, o

archivo con información que le brinde la sensación de seguridad al pasajero.

79

Aplicación Descripción

15. Gateway

Un Gateway es un dispositivo que permite interconectar redes con

protocolos diferentes, comúnmente haciendo la interfaz entre dos

protocolos. Las comunicaciones que se tienen hoy en día son muy

heterogéneas y en el caso de las comunicaciones inalámbricas se podría

tener la necesidad de hacer interactuar diferentes dispositivos con

diferentes tecnologías como por ejemplo: Wifi, Bluetooth, ZigBee, entre

otras.

En el caso del Bluetooth se podrían implementar gateways con ZigBee para

aprovechar al máximo estas dos tecnologías.

Un proyecto que hace uso de los Gateway podría ser “Ciudad Inteligente” el

cual monitorea variables físicas por medio de dispositivos Bluetooth. Un

grupo de estas lleva datos a un nodo central Zigbee y varios nodos ZigBee

transmiten la información a puntos Wifi que la almacena en una base de

datos central disponible en internet.

80

Aplicación Descripción

16. Centros de alto

rendimiento deportivo.

Las ventajas del Bluetooth con las redes PAN (Redes de área personal),

apoyándose en los perfiles homologados por el SIG para la salud (Health

Profile, heart Profile, entre otros) e implementando un Gateway, se podría

monitoreas variables física corporales durante el entrenamiento de un

deportista, llevarlas a un sistema de información y además de registrarlas,

pueda generar información predictiva que mejore el desempeño del

deportista.

81

CAPITULO VI: PROTOTIPO DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN COMERCIAL DE PROXIMIDAD

El sistema propuesto es un sistema para la comunicación de proximidad con autonomía de operación. Consiste en utilizar hardware junto con la tecnología Bluetooth para irradiar mensajes cortos en un radio de cobertura de corto alcance (En promedio un radio de 30 metros). El sistema está compuesto por un módulo Bluetooth, un microcontrolador y un módulo de memoria SD. Los datos a transferir se almacenan en la memoria SD, de allí el microcontrolador los captura, posteriormente los transmiten al módulo Bluetooth y este finalmente lo irradia a estaciones Bluetooth cercanas.

El sistema a implementar como dispositivo embebido de comunicación, posee los dos elementos básicos, hardware y software. El desarrollo del hardware involucra además elementos de software de bajo nivel, el cual requiere un análisis detallado de los elementos software para la integración de los dispositivos en un sistema.

Respecto al software se plantea una interfaz de alto nivel, la cual tendrá como objetivo comunicarse con el dispositivo hardware desarrollado, y en este se implementará parámetros de configuración. En la figura 33 se muestra un esquema aproximado del prototipo.

Figura 33 Sistema de comunicación de proximidad.

82

6.1 Análisis del sistema

Los elementos del sistema que se desarrollarán tendrán una funcionalidad operativa, la cual deberá seguir el usuario una vez el dispositivo este instalado en un punto fijo con alimentación directa. Los elementos de la funcionalidad se listan a continuación:

1. Verificar que el dispositivo este encendido, mediante una señal visual.

2. Insertar la memoria SD en el dispositivo. Ésta debe contener el archivo que será irradiado por el dispositivo.

Virtualmente cualquier archivo puede ser enviado, sin embargo para el objetivo de la comunicación que se pretende, se recomiendan archivos de imágenes en formato JPG o videos cortos, con tamaños desde 2 KB hasta 4MB. Sin embargo, el usuario debe tener en cuenta que el tiempo de transferencia incrementa a medida que aumenta el tamaño del archivo y la distancia entre los dispositivos receptor y transmisor.

A continuación se muestra una tabla promedio realizada entre un laptop y un Smartphone con Bluetooth V 2.0 a una distancia de seis metros.

Tabla 10 Tiempo de transmisión de archivos desde un dispositivo Bluetooth V2.0 de un Smart phone a un Laptop.

Tipo de

archivo Tamaño (KB)

Tiempo de transmisión

(seg)

JPG 3 2

JPG 6 2

JPG 322 6

PDF 915 15

APK 1,495 23

MP3 3,748 50

83

Figura 34 Relación Tamaño Vs tiempo en la transmisión.

3. Configuración del dispositivo por medio de una interfaz gráfica: Aquí se configuran los valores y variables del dispositivo para que inicie la transmisión del archivo que se encuentra almacenado en la memoria SD.

Figura 35 Prototipo de interfaz gráfica.

6.2 Especificaciones funcionales

El dispositivo deberá irradiar por Bluetooth la imagen grabada en la memoria SD y deberá tener características funcionales como:

84

a) Facilidad de instalación: El dispositivo no necesitara de una persona experta para instalarlo, simplemente el usuario seguirá una guía rápida de instalación.

Figura 36 Fácil instalación.

b) Adaptador de Energía: El cual que será conectado a 110 Voltios.

Figura 37 Adaptador de energía.

c) Modificación de Archivos: El usuario podrá cambiar el archivo a irradiar de la memoria mediante un dispositivo externo de lectura y escritura para memorias SD compatible con FAT16.

Figura 38 Cambio de archivo a irradiar.

d) Interfaz de Monitoreo: Desde el software el usuario podrá modificar algunos parámetros de configuración del dispositivo.

85

Figura 39 Interfaz de configuración.

6.3 Especificaciones no funcionales

Para llegar al desarrollo del sistema planteado se requiere el manejo de algunos elementos individuales que integren la solución de acuerdo a los requerimientos del sistema, los cuales se describen a continuación:

6.3.1 Hardware

a) Módulo Bluetooth: Este es el dispositivo que se encargara de irradiar el archivo contenido en la memoria SD. Se requiere un conector para alojar el módulo Bluetooth y poder comunicarlo con un microcontrolador.

Figura 40 Módulo Bluetooth.

86

b) Módulo memoria SD: Este módulo se encargara de alojar la memoria SD, en la cual se almacenará el archivo que será irradiado. Este módulo también provee las conexiones físicas necesarias para interactuar con el microcontrolador.

Figura 41 Módulo Memoria SD.

c) Microcontrolador: Es el dispositivo encargado de coordinar todas las acciones necesarias para irradiar el archivo, integra el módulo de memoria SD y el modulo Bluetooth. Constituye el corazón del sistema.

Figura 42 Microcontrolador.

d) Fuente de alimentación: Esta parte del sistema toma la energía de la fuente y genera la transformación requerida por los módulos del dispositivo a desarrollar.

6.3.2 Software

a) Programa firmware: Es un programa que se encuentra embebido en el microcontrolador y es el encargado de controlar todas las acciones del sistema. Este se desarrollará en un lenguaje de programación orientado a

87

microcontroladores, con rutinas de bajo nivel y nivel intermedio. Se deben implementar los drivers para controlar cada módulo, además del programa que coordina el sistema.

Figura 43 Diagrama de Flujo Previo a la Codificación.

Figura 44 Codificación en Bajo Nivel.

88

Figura 45 Codificación en Nivel Intermedio.

b) Interfaz de usuario: Se implementara una interfaz en un lenguaje de alto nivel la cual utilizara el usuario para configurar características del sistema.

Figura 46 Interfaz de configuración.

89

6.4 Diseño del sistema

Por ser la naturaleza del sistema híbrida, integrando hardware y software de bajo nivel, además de software de alto nivel, los diseños serán plasmados para cada una de estos elementos:

6.4.1 Hardware

El sistema está integrado por diferentes módulos los cuales requieren una plataforma base para integrarlos, el esquema general del dispositivo se muestra a continuación:

Figura 47 Arquitectura propuesta.

6.4.1.1 Módulo Bluetooth

El modulo seleccionado para el sistema planteado debe soportar los siguientes perfiles: GAP (Generic Access Profile), SDP (Service Discovery Profile), SPP (Serial Port Profile) y Generic OBEX Push/Pull Client, que son requeridos para el objetivo planteado.

El módulo que se utilizará en el proyecto es el BMT404 de la empresa Laird Technologies.

90

Figura 48 Módulo BTM404 de Laird Technologies (www.lairdtech.com).

Este módulo es un integrado de Clase 1, el cual incorpora amplificación de potencia, bajo ruido, que maximiza los enlaces RF para proveer grandes rangos de cobertura. El modulo está diseñado para integración de aplicaciones a bajo costo y es implementado con la versión 2.0 de Bluetooth.

Este módulo es una de la soluciones más completas y compactas, haciéndola ideal para la integración y manipulación de dispositivos, posee alta sensibilidad y una antena de alta ganancia que provee un excelente rango de cobertura. Típicamente en espacio abierto podrían alcanzarse los mil metros con una potencia de transmisión de 65mW.

El modulo está basado en el chip “Cambridge Silicon Radio‟s BlueCore 04 chipset”. Implementa un procesador virtual utilizado para crear un procesador de comandos AT, el cual puede usarse directamente mediante comunicación serial con la implementación de un conjunto amplio de comandos AT que manipulan todas las opciones del módulo, ahorrando horas de programación y tiempo de integración.

Adicionalmente el modulo provee: 7 lineas I/O y dos entradas análogas. Estas pueden manipularse mediante conexión cableada a un UART o remotamente por enlace Bluetooth.

91

Figura 49 Características Modulo BTM404 (www.lairdtech.com).

92

Figura 50 Continuación Características Modulo BTM404 (www.lairdtech.com).

93

Figura 51 Diagrama funcional del Módulo BTM404 (www.lairdtech.com).

Para su interacción, el módulo está compuesto por un conector de 40 pines de 0.5 mm para integrarlo a la plataforma de la aplicación.

Figura 52 Vista inferior del módulo Bluetooth BTM404 y disposición de Pines (www.lairdtech.com).

94

Figura 53 Vista superior del módulo Bluetooth BTM404.

El módulo posee un conector macho de 40 pines, por lo que fue necesario diseñar el PCB para el socket. El diseño fue enviado a la empresa Colcircuitos S.A.S para su fabricación. En las figuras 54, 55 y 56 se muestran los diseños y el prototipo real del conector para el módulo Bluetooth BTM404.

Figura 54 Diseño del Conector para el módulo BTM 404, Capas Top y Button.

Figura 55 Diseño del Conector para el módulo BTM 404, Pistas en dos capas y Máscara.

95

Figura 56 Prototipo real del conector para el módulo Bluetooth BTM404.

Figura 57 Descripción de los Pines del Módulo BTM404 (www.lairdtech.com).

96

Para ver las demás especificaciones del módulo, consultar el datasheet en el sitio Web de Laird Technologies (www.lairdtech.com).

6.4.1.2 Microcontrolador

El microcontrolador constituye el corazón del sistema a desarrollar, ya que es el encargado de coordinar las acciones entre los diferentes dispositivos (Modulo Bluetooth, Memoria SD, Leds indicadores y demás periféricos requeridos). El microcontrolador posee una funcionalidad única que proporciona las herramientas necesarias; protocolos de comunicación, puertos digitales y análogos, reloj del sistema, memoria entre otros elementos que se requieren para realizar las tareas de gestión del sistema a bajo nivel. Los módulos principales que se utilizan en el sistema están los de comunicación serial y SPI.

El microcontrolador que se selecciono para el proyecto entre varias opciones fue el MC9S08JM60 de 8 bits, de la familia Flexis de la empresa Freescale, el cual posee un sistema “bootloader” que lo hace potente, ya que no requiere un dispositivo programador adicional mas que un cable USB estándar.

Cuando eligió en el microcontrolador se pensó que tuviera comunicación serial para la interacción con el modulo Bluetooth, y comunicación SPI para el manejo de la memoria SD.

Además de las anteriores características el microcontrolador puede funcionar con bajo consumo de energía y accesible en nuestro medio.

97

Figura 58 Esquemático del microntrolador MC9S08JM60.

Las demás características se pueden consultar en el datasheet que se encuentra

disponible en el sitio Web de FREESCALE (www.freescale.com).

Figura 59 Módulo con el microcontrolador MC9S08JM60 de la empresa I+D electrónica.

98

6.4.1.3 Memoria SD

Debido a las limitantes de memoria que tiene el microcontrolador, además de la versatilidad que se requiere en el desarrollo del sistema, se tiene la necesidad de una memoria externa para almacenar los objetos que serán irradiados (Archivos).

Luego de analizar varias opciones de almacenamiento se opto por trabaja con una memoria SD, la cual en su implementación de FAT16 es abierta y con disponibilidad para acceder al File System liberado por Microsoft hace varios años y de la cual se encuentra disponible mucha información a cerca de su estructura de funcionamiento.

La memoria almacenara los archivos que serán manipulados por el microcontrolador utilizando el protocolo de comunicación SPI, para ser enviados al modulo Bluetooth por medio del protocolo de comunicación serial.

La memoria SD posee nueve pines, de los cuales uno es el reloj, otro es para los comandos, cuatro son de datos y los restantes de alimentación. El rango de voltaje de alimentación permitido es de 2.7 a 2.6 voltios.

Figura 60 Conexiones eléctricas de la tarjeta SD.

Para la integración de la memoria SD al sistema se requiere implementar una PCB que contenga los conectores y el socket para alojar la tarjeta.

99

Figura 61 PCB Para tarjeta SD de Digilent.

Para la manipulación de la tarjeta a bajo nivel se requiere del manejo del protocolo de comunicación SPI, además del manejo del estándar del File System para FAT16.

6.4.1.4 Elementos adicionales de la placa base

La placa base del hardware, además de los módulos principales que integrará, requiere del diseño del enrutamiento para la integración de estos componentes y otros elementos que harán la solución definitiva. A continuación se describen estos elementos:

a) Alimentación del sistema: La alimentación del sistema se hará mediante un adaptador que ira conectado a una fuente AC y entregara un nivel DC a la placa base de 12 voltios. Debido a que los módulos se alimentan con 3.3 voltios, será necesario reducir el voltaje por medio de un regulador.

b) Interruptor de encendido: El sistema tendrá un interruptor independiente para encender o apagar el dispositivo.

c) Indicadores del sistema: El sistema tendrá indicadores externos que informan a cerca del funcionamiento o estados del sistema, mencionados a continuación:

Indicador 1: Informa si el dispositivo esta encendido o no.

Indicador 2: Informa si el dispositivo está transmitiendo.

Indicador 3: Informa si está disponible la memoria que contiene la información a transmitir.

100

d) Pulsador de Reset: Este botón se utilizará para llevar al sistema a un estado de configuración inicial.

6.4.1.5 Integración del hardware

Se analizaron varias posibilidades para integrar los componentes del sistema: por modularidad, por costos del prototipo, por mantenimiento y los mismos requerimientos de integración y programación. Se decidió fabricar una placa base la cual contiene tres socket para la conexión de: Módulo Bluetooth, Microcontrolador, memoria SD. Los módulos que se integraran a la base son los mencionados anteriormente.

Figura 62 Arquitectura del sistema.

Además de los módulos, la placa base contiene las rutas que los integran junto con la etapa de alimentación y los indicadores del sistema. Todo el hardware será encapsulado en una caja cerrada que protegerá los elementos y será el producto final del prototipo.

Figura 63 Diseño Prototipo.

101

6.4.2 Software

La naturaleza del sistema a desarrollar a nivel de software esta compuesta por dos elementos que son:

Software embebido: Necesario para controlar todas las acciones del sistema a nivel electrónico.

Software de interfaz de usuario: Lo utilizara el usuario final para configurar el dispositivo.

6.4.2.1 Sistema embebido

El núcleo del sistema está constituido por el microcontrolador MC9S08JM60 de Freescale sobre el cual se utilizaran rutinas de programación mapeadas en un lenguaje de mayor nivel sobre las instrucciones de ensamblador propias del procesador.

El lenguaje de programación para este sistema será C ANSI, y el ambiente de desarrollo utilizado será Code warrior versión 6.3.

El sistema deberá coordinar la interacción entre el microcontrolador, la memoria SD y el módulo Bluetooth. Para coordinar esto es necesario implementar procedimientos para el control de comunicaciones y manejo de periféricos. Las comunicaciones que se requieren para el sistema son:

a) Comunicación serial: Puesto que el modulo Bluetooth implementa funciones de alto nivel mediante un procesador de comandos AT, la comunicación serial se utilizará desde el mircrocontrolador para que el modulo sea manipulado con estos comandos mediante comunicación serial RS 232.

102

Figura 64 Interfaz serial entre el microcontrolador y el modulo Bluetooth.

Para implementar la comunicación serial se utilizará el driver para manipular el puerto serial del microcontrolador. Los puertos utilizados para recepción y transmisión se muestran en la siguiente figura.

Figura 65 Puertos de transmisión y recepción utilizados del microcontrolador MC9S08JM60.

Para configurar el reloj del sistema se debe tener en cuenta la taza de baudios que soporta el modulo Bluetooth. En este caso el módulo BTM404 soporta tasas de: 1200, 2400 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 28800, 38400, 57600, 115200 baudios.

Para el sistema propuesto la velocidad seleccionada será de 15200 baudios para aprovechar al máximo la tasa de transferencia, esto implica un aumento en el consumo

103

de potencia del dispositivo, y en nuestro caso lo despreciaremos ya que el sistema está conectado a una fuente directa.

El factor de velocidad es importante porque la aplicación requiere que el usuario reciba los datos de una manera “inmediata”.

La comunicación serial se utilizará para transmitir hacia el Bluetooth dos tipos de información que son:

1. Comandos AT: Son enviados al módulo Bluetooth para cambiar valores de configuración de los registros internos. Los cuales están relacionados con los perfiles que soporta.

2. Datos: El objetivo del sistema es transmitir objetos (archivos) por Radio Frecuencia. Los datos deben gestionarse mediante una técnica de Streaming. Ésta exige una fuente de datos para el caso serán objetos guardados como archivos en una memoria SD. El origen de los datos proporciona un archivo que debe ser particionado en unidades básicas o paquetes que sean compatible con el File System que se está trabajando. Para la aplicación el paquete tiene un tamaño de 512 bytes y el File System utilizado es FAT 16.

Figura 66 Partición de datos para la transmisión.

El microcontrolador recibe datos vía comunicación serial desde el Bluetooth en respuesta a los comandos enviados. Estas respuestas son mensajes que indican

104

el estado de los registros del Bluetooth y algunos de ellos se utilizan en el microcontrolador para modificar parámetros del proceso.

Figura 67 Interacción entre el Microcontrolador y Bluetooth mediante comandos AT.

b) Comunicación SPI: El protocolo SPI (“Serial Peripheral Interface”) se utilizará en el proyecto para comunicar el microcontrolador con la memoria SD. Allí se hace el intercambio de datos. El microcontrolador envía comandos para manipular el File System de la memoria SD. Estos comandos son implementaciones del driver para el File System FAT 16.

El SPI es un bus de tres líneas por el cual se transmiten paquetes, una para transmisión, otra para recepción y otra para el reloj. Cada dispositivo conectado al bus puede ser simultáneamente transmisor y receptor (Full Duplex).

En la figura 68 se muestran los puertos del microcontrolador para la comunicación SPI.

Figura 68 Puertos de comunicación SPI del microcontrolador MC9S08JM60.

105

La comunicación SPI puede transmitir datos desde 1 bit hasta 1Mbps, los datos son transferidos en bloques de ocho bits. Donde se envía el bit más significativo primero. Se realiza por medio de las siguientes líneas:

a) SS (“Slave Select”): Sirve para seleccionar el esclavo.

b) MOSI (“Master Out Slave In”): Transporta los datos del maestro al esclavo.

c) MISO (“Master Input Slave Out”): Transporta los datos del esclavo hacia el

maestro.

d) SCK: Es la línea del reloj y sincroniza la transferencia de datos. Tiene dos bits de configuración que se configuran para trabajar en cuatro modos de operación, A, B, C, D que determinan el valor de la polaridad del reloj.

Figura 69 Interfaz SPI entre el microcontrolador esclavo (Memoria SD) utilizada en el prototipo.

Los drives utilizados sobre el protocolo SPI y que interactúan entre la memoria y el microcontrolador son los siguientes:

a) SPI: Provee los procedimientos para inicializar el protocolo, enviar datos y recibir datos.

b) SD: Provee los procedimientos para inicializar la memoria (FAT16), enviar comandos de control, retardos para estabilización de la señal del reloj, escribir bloques de datos y leer bloques de datos.

c) FAT: Provee los procedimientos para manipular el File System FAT16 sobre la memoria SD a nivel superior del driver SD, estos realizan las siguientes operaciones: Obtener parámetros de la memoria, abrir archivos, cerrar archivos, leer archivos, escribir archivos y listar archivos.

106

Figura 70 Jerarquía de Drivers para manipulación del File System FAT16.

c) Comunicación Bluetooth: El sistema de comunicación Bluetooth es una tecnología relativamente nueva de la que muchos fabricantes han tomado ventaja, basados en la especificación del SIG y dando valor agregado a cada producto con una implementación propietaria de un sistema operativo de nivel intermedio basado en comandos AT.

El conjunto de comandos AT se ha convertido en un lenguaje familiar, fácil de utilizar y muy común entre los desarrolladores de tecnología, lo cual hace accesible la implementación de elementos con tecnología Bluetooth para cualquier persona con unos conocimientos técnicos básicos.

Los comandos AT están directamente relacionados con la manipulación de los registros internos del core del módulo Bluetooth, generando así una abstracción a un nivel superior de la programación directa en lenguaje de máquina.

El SIG generó especificaciones que deben ser implementadas a bajo nivel por los fabricantes, sin embargo estos tienen la libertad de implementar la funcionalidad del dispositivo Bluetooth mediante un juego de comandos AT diseñados por los mismos fabricantes.

La ventaja de utilizar los comandos AT es que se trabaja a nivel de aplicación y se pueden realizar implementaciones relativamente complejas en tiempo reducido.

Por el contrario existe la desventaja palpable que cada fabricante desarrolla un juego de comandos AT diferentes, lo que implica que un desarrollo con un módulo de un fabricante, no pueda ser compatible solamente cambiando el módulo por el de otro fabricante.

En la tabla 10 se muestra un ejemplo de comandos AT que tienen la misma función pero es llamado de forma diferente por cada fabricante.

107

Tabla 11 Comandos AT de diferentes fabricantes de dispositivos Bluetooth.

Módulo Comando AT Función

Ezurio BTM404 AT+BTF=<string> Cambiar el nombre del

dispositivo.

HC-06 AT+NAME<string> Cambia el nombre del

dispositivo

Existen dos formas de enviar comandos AT a un módulo Bluetooth, directa y remota. Cada módulo posee una opción de configuración que indica la forma de recepción de comandos.

El envío de comandos AT directos : En la mayoría de los módulos se realiza mediante comunicación serial y puede hacerse con un PC conectado a sus puertos de comunicación serial o mediante la comunicación directa de los puertos seriales de un microcontrolador.

Figura 71 Interacción mediante conexión directa.

El envío de comandos AT remotos: Se realiza desde otro dispositivo que posea conexión Bluetooth.

108

Figura 72 Interacción mediante conexión remota.

La comunicación directa de utilizará para la interacción entre el microcontrolador y el modulo Bluetooth.

El microcontrolador implementará en lenguaje C los procedimientos necesarios que enviarán los comandos de control al módulo Bluetooth.

6.4.2.2 Descripción de los procesos a nivel embebido

El software embebido en el microcontrolador tendrá los elementos necesarios para cumplir con el objetivo del proyecto, ya que allí se coordinarán todas las acciones de integración entre el microcontrolador, la memoria SD, el módulo Bluetooth y la interfaz de usuario. Estos elementos se listan a continuación:

Microcontrolador: Para que el microcontrolador pueda ejecutar las acciones de control debe tener una configuración previa de:

o Reloj y frecuencia de operación.

o Puertos digitales de entrada y salida.

o Registro de comunicación serial y SPI.

o Registros de control (reset, watch dog timer, debug, entre otros).

o Interrupciones globales del sistema.

o Procedimientos de interacción entre la memoria SD y el microcontrolador.

109

o Procedimientos de interacción entre el módulo Bluetooth y el

microcontrolador.

Bluetooth: El módulo Bluetooth debe ser configurado de acuerdo a las acciones que se requeridas por el prototipo. Para el sistema planteado es necesario implementar:

o Configuración de parámetros para habilitar la comunicación serial e

interactuar con el microcontrolador con conexión directa.

o Habilitación del módulo Bluetooth para que sea descubierto y permita la

conexión con otros dispositivos Bluetooth (Perfil SDP)

o Habilitación del perfil básico para establecer comunicación serial (perfil

SPP), basado en RFCOMM.

o Habilitación del perfil genérico para intercambio de objetos (perfil GOEP).

o Habilitación del perfil utilizado para la transferencia de objetos (perfil OPP,

basado en OBEX).

o Ejecutar la función para la búsqueda de dispositivos.

o Establecer conexión con dispositivos (Sesión OBEX).

o Enviar los datos mediante Streaming a los dispositivos Bluetooth

escaneados (Confirmación de aceptación, inicio de transmisión y fin de la

sesión).

Memoria SD: La memoria SD debe configurarse para utilizar el protocolo SPI y poder interactuar con el microcontrolador, además implementar la funcionalidad con el File System FAT 16. La funcionales a implementar son:

o Configurar parámetros para implementar la comunicación SPI (reloj,

registros del sistema, entre otros).

o Implementar la funcionalidad requerida en el proyecto para FAT 16

(Inicializar memoria SD y FAT, abrir archivos, leer archivos, guardar

archivo, cerrar archivo).

6.4.2.3 Proceso de integración

El programa principal permite integrar los elementos software (drivers) de los módulos mencionados anteriormente. La parte inicial del programa consiste en implementar la configuración del hardware: Microcontrolador, módulo Bluetooth, memoria SD. Además

110

de la configuración, en el programa principal se implementará la funcionalidad del prototipo, incorporando una máquina de estados que controle el proceso.

Una vez se estabilice la señal de alimentación del sistema, Éste comprueba los periféricos, es decir, que estén configurados el modulo Bluetooth y el módulo de la memoria SD. Seguido de esto se verifica que la memoria SD este correctamente insertada en el módulo, una vez esto esté bien, se verifica en la memoria la existencia del archivo a transmitir con las especificaciones requeridas.

El sistema inicia un escaneo de dispositivos Bluetooth, si no encuentra ninguno repite la búsqueda. Por cada dispositivo que encuentre se debe almacenar su MAC en una lista. Por cada elemento de la lista, se tomará la MAC como dirección destino del archivo a enviar. Está dirección es utilizada para crear una sesión OBEX. Cada dispositivo de la lista debe establecer una sesión OBEX independiente.

Una vez iniciada la sesión OBEX, el archivo a transmitir es extraído de la memoria mediante Streaming fragmentado en paquetes de 512 bytes. Una vez enviado el último paquete del archivo se finaliza la sesión OBEX. Si se realizó el proceso con la lista de las MACs almacenadas, se espera un tiempo programado y se reinicia el proceso indefinidamente.

A continuación se muestra el diagrama que resume el proceso anteriormente descrito.

111

Figura 73 Proceso realizado por el sistema embebido.

6.4.2.4 Interfaz de usuario

En el desarrollo del prototipo se plantea una interfaz de usuario mediante la cual Éste va a interactuar con el módulo. Debido a la naturaleza del sistema, la interfaz será implementada para realizar operaciones de configuración del dispositivo, ya que el prototipo que se desarrollará es autónomo y muchas de la acciones las realiza sistema embebido, por lo tanto estará relacionado directamente con la interfaz, sin embargo no será un requisito indispensable para el correcto funcionamiento del sistema.

112

6.4.2.5 Especificaciones de la interfaz de usuario.

Se implementará una interfaz gráfica de usuario de alto nivel que permita ejecutar de manera transparente y amigable, acciones de configuración que dejen el dispositivo listo para su funcionamiento.

Las operaciones a programar en la interfaz deben implementar funciones para:

a) Establecer comunicación directa: En el prototipo esta comunicación se da entre el microcontrolador y el módulo Bluetooth por comunicación física directa.

b) Comandos de configuración:

Cambio de nombre del dispositivo remoto: Esta acción permite cambiar el nombre del dispositivo Bluetooth.

Configurar tiempo de escaneo: Esta acción permite configurar el tiempo durante el cual el módulo busca dispositivos. Este tiempo puede ser de 1 a 20 segundos.

Configurar la cantidad de dispositivos a escanear: Esta acción permite configurar la cantidad máxima de dispositivos. Esta puede ser de 1 a 7.

Consultar información básica del módulo: Estas consultas mostrarán la siguiente información: Tiempo en segundos que tarda el dispositivo solicitando información a las unidades, nombre del dispositivo y el máximo número de unidades a detectar.

Las consultas anteriores brindarán la información necesaria para el caso en el que se pueda presentar algún error en la configuración del sistema, de este modo se sabrá el valor en el que se encuentran los registros internos del Bluetooth relacionados con él envío de archivos.

Los registros y comandos que serán consultados son:

113

Tabla 12 Algunos registros del módulo BTM404.

Registro Descripción

S102

Este registro habilita los perfiles Serial Port Profile, Headset, DUN,

Audio Gateway, Handsfree, OBEXFTP, Audio Gateway. Para el

sistema sólo serán habilitados los perfiles Serial Port Profile y

OBEXFTP ya que son los que intervienen en él envío de objetos.

S517

Este registro permite configurar en unidades de segundos, el tiempo

que tarda el módulo Bluetooth solicitando información a las demás

unidades activas. Por ejemplo la MAC.

S518

Este registro controla el número de unidades que el módulo

Bluetooth puede detectar, donde según el estándar Bluetooth el

número máximo es de 8

Establecer valores por defecto: El prototipo se diseñará para trabajar con una configuración básica o configuración por defecto que lleva las variables del prototipo a valores fijos conocidos.

Figura 74 Prototipo inicial de la interfaz de usuario.

114

6.5 Pruebas e implementación

Las siguientes pruebas se realizaron para cumplir con los requisitos funcionales y no funcionales referentes al sistema propuesto.

6.5.1 Pruebas de funcionalidad del módulo de comunicación serial

Para comprobar el correcto funcionamiento del módulo serial del microcontrolador JM60 se realizaron pruebas para transmitir y recibir datos entre el microcontrolador y un computador por medio del protocolo RS-232.

Figura 75 Diagrama de flujo prueba comunicación serial.

115

Figura 76 Abstracción del proceso para comprobar el modulo serial del microcontrolador JM60.

En la figura 75 se observa que para probar el módulo serial del microcontrolador JM60 primero se configura el reloj del microcontrolador y se deshabilita el COP, luego se espera a que sea enviado un dato desde el computador. Si el dato recibido es la letra „A‟, entonces se procede a transmitir un mensaje de confirmación.

El reloj del microcontrolador se configuró a 24 MHz debido a la naturaleza, ya que es necesario que el procesamiento tenga la mayor velocidad posible.

El módulo serial cuenta con una librería llamada SCI y dispone de varias funciones, de las cuales se usaron las siguientes en el proyecto:

Tabla 13 Funciones utilizadas de la librería SCI.

Función Descripción

void SCIInit(void) Esta función permite inicializar el módulo serial.

void SCIStartTransmit(UINT8 cData); Esta función envía un byte por serial.

void SCITransmitArray(UINT8 *pStr, UINT16 length)

Esta función envía un vector de bytes por serial y recibe como parámetros un apuntador al vector y la longitud del vector.

116

6.5.1.1 Desarrollo de la prueba del módulo de comunicación serial

Para cumplir con el objetivo de la prueba fue necesario conocer la frecuencia del reloj del bus del microcontrolador para la correcta configuración del módulo SCI.

En la figura 77 se muestra el código para configurar la frecuencia del reloj del microcontrolador JM60.

Figura 77 Configuración del módulo MCG del microcontrolador MC9S08JM60 para una frecuencia de 24 MHz.

Una vez configurada la frecuencia del oscilador microcontrolador JM60, se procedió a configurar el módulo serial. Dicha configuración consistió en definir la velocidad de transferencia (baudios), habilitar transmisor, receptor y habilitar interrupciones por recepción. El código de la configuración se muestra en la figura 78.

Figura 78 Configuración del módulo serial del microcontrolador MC9S08JM60.

Por último, se procedió a codificar el diagrama de flujo visto en la figura 79.

117

Figura 79 Codificación del diagrama de flujo para la prueba del módulo serial del microcontrolador MC9S08JM60.

Para visualizar los datos transmitidos por el microcontrolador JM60 se usó el software hiperterminal que viene con el sistema operativo Windows Xp. Este fue configurado con

los mismos parámetros de configuración del módulo serial del microcontrolador.

Figura 80 Configuración de la hiperterminal a 9600 bps.

118

En la figura 81 se observa que el resultado de la prueba fue satisfactorio. Por consiguiente las funciones de su librería son funcionales para el proyecto.

Figura 81 Resultado de la prueba del módulo serial.

Los elementos utilizados en la prueba fueron los siguientes y se muestran en la figura

82:

Microcontrolador JM60 Freescale.

Tarjeta de desarrollo del micrcontrolador JM60.

BDM.

Cable serial RS-232.

Computador de escritorio.

Hiperterminal.

119

Figura 82 Tarjeta de desarrollo utilizada en la prueba.

120

6.5.2 Pruebas de funcionalidad del módulo SPI

Para verificar los drivers que intervienen en el manejo de la memoria SD y que son manipulados por medio de la comunicación SPI, se realizó una prueba básica que consistió en crear un archivo con extensión txt en la memoria SD desde el microcontrolador JM60.

Figura 83 Diagrama de flujo para crear un archivo txt en la memoria SD con el micrcontrolador JM60.

121

Figura 84 Abstracción del proceso para crear un archivo txt desde el microcontrolador JM60 en la memoria SD.

En el diagrama de flujo mostrado en la figura 83 describe el procedimiento para crear un archivo con extensión txt en una memoria SD mediante el protocolo SPI que posee el microcontrolador JM60.

La descripción del diagrama de la figura 83 es el siguiente: Inicialmente se configura el reloj del bus del microcontrolador y se desactiva el COP, luego se comprueba si el archivo se encuentra en memoria, si es así, el programa termina (no crea el archivo), de lo contrario, se crea el contenedor del archivo, se escribe en el archivo la información deseada, se cierra el archivo y finaliza el programa.

Para realizar esta prueba se utilizaron librearías desarrolladas por Freescale. Estas librerías comprenden el manejo de la memoria SD, el File System (FAT 16) y la comunicación SPI del microcontrolador JM60.

Como se explicó en apartados anteriores, los drivers de la memoria SD son dependientes, es decir, el File System necesita del driver SD y el driver SD necesita del driver SPI para el correcto funcionamiento de los procesos que se llevan a cabo en la memoria.

Al ser el driver File System el de mayor nivel, fue el que se utilizó directamente para manipular la memoria SD. El driver Cuenta con diferentes funciones, de las cuales las siguientes se utilizaron:

122

Tabla 14 Funciones utilizadas de la librería FAT.

Prototipo de la función Descripción

void FAT_Read_Master_Block(void)

Esta función lee el sector donde se encuentra almacenado los parámetros de inicialización de la memoria, como por ejemplo la dirección donde se encuentra el nombre de los archivos, el formato de la memoria, la ubicación de los archivos existentes, entre otros. Esta función debe ser invocada al inicio del programa, de lo contrario el driver no funcionará correctamente.

UINT8 FAT_FileOpen(UINT8*,UINT8)

Esta función permite configurar el modo de acceso al archivo (crear, leer o modificar). Antes de realizar una acción en la memoria SD referente a un archivo como crear, leer, sobre escribir, anexar nueva información o modificar, se debe utilizar esta función. La función recibe como parámetro un apuntador al nombre del archivo y un dato tipo int (enumerado) que indica cualquiera de las acciones mencionadas. Esta función retorna un código que indica si el archivo fue encontrado, no fue encontrado, si fue creado, o si hubo un error en el procedimiento.

void FAT_FileWrite(UINT8*,UINT32)

Esta función sirve para escribir, anexar o sobre escribir datos en un archivo creado previamente con la función FAT_FileOpen la cual deja apuntado al archivo en memoria. Esta función escribe como máximo bloques de 512 bytes, ya que Ésta es la máxima capacidad de los clusters de la memoria SD (según la especificación de FAT 16). La función recibe como parámetros un apuntador a un array de datos y el tamaño del array.

UINT16 FAT_FileRead(UINT8*)

Esta función posee las mismas características de la función FAT_FileWrite. Su tarea consiste en leer el contenido de un archivo y almacenarlo en un buffer. La máxima capacidad de información que puede leerse es de 512 bytes (según la especificación de FAT 16). Esta función recibe como parámetro de entrada un array que almacena los datos leídos desde memoria y retorna el tamaño del buffer leído.

void FAT_FileClose(void) Esta función debe ser invocada luego de realizar cualquier acción que implique una escritura en la memoria SD.

Esta prueba se diseñó para verificar: Las conexiones eléctricas, el funcionamiento del protocolo SPI del microcontrolador JM60 y la manipulación de la memoria SD con formato FAT16.

123

6.5.2.1 Desarrollo de la prueba para el manejo de la memoria SD mediante el protocolo SPI.

Al igual que la prueba anterior, inicialmente se configuró el reloj del bus del microcontrolador JM60 a 24 MHz. A continuación, se configuró el módulo SPI encargado de manipular a bajo nivel la memoria SD.

Figura 85 Configuración del módulo SPI del MC9S08JM60.

Al configurar los módulos que intervinieron en el funcionamiento de la memoria SD, se procedió a codificar el diagrama de flujo de la figura 83.

Figura 86 Codificación del diagrama de flujo para la prueba del módulo SPI del microcontrolador MC9S08JM60.

124

Los elementos utilizados en la prueba fueron los siguientes y se muestran en la figura 87:

Microcontrolador JM60 Freescale.

Tarjeta de desarrollo del micrcontrolador JM60.

Cable serial RS-232.

Slot para memoria SD.

Memoria SD FAT 16 de 2 GB.

BDM.

Protoboard.

Computador de escritorio.

Adaptador USB para memorias SD.

Hiperterminal.

Figura 87 Hardware usado en la prueba del módulo SPI y la memoria SD.

Una vez fue ejecutado el código en el microcontrolador JM60, se insertó la memoria SD en un adaptador que se conectó a un PC, tal como se muestra en la figura 88.

125

Figura 88 Adaptador de memoria SD conectado a un puerto USB de un PC.

Al conectar la memoria SD en el PC, se observó que efectivamente el archivo fue escrito en memoria sin ningún problema y los datos se lograron visualizar correctamente mediante el bloc de notas de Windows 7.

Los resultados se pueden observar en las figuras 89 y 90.

Figura 89 Archivo test.txt creado desde el microcontrolador JM60 en la memoria SD.

Figura 90 Datos grabados en el archivo Test.txt desde el microcontrolador JM60.

126

El resultado de las pruebas fue satisfactorio, ya que tanto las conexiones electicas del módulo SD como los drivers funcionaron correctamente.

127

6.5.3 Prueba de integración entre el módulo SPI y el módulo Serial del microcontrolador JM60

Figura 91 Diagrama de flujo de la prueba de integración del módulo serial y SPI del microcontrolador JM60.

128

Debido a que el sistema necesitaba adquirir datos de un archivo de la memoria SD y enviarlos por medio del protocolo serial RS 232 hacia el dispositivo Bluetooth BTM404, se diseñó una prueba que involucró el funcionamiento de los drivers de la memoria SD y el módulo serial del microcontrolador JM60. La prueba consistió en crear una copia de un archivo JPG de 36.6 KB en una memoria SD mediante el uso de los protocolos de comunicación SPI y serial. El procedimiento se describe a continuación:

1. Se crea un archivo copia (contenedor) que inicialmente se encuentra sin información para grabar los datos del archivo original.

2. Se Leen los datos del archivo original almacenado en la memoria SD por medio del módulo SPI del microcontrolador JM60. La información leída se almacena en un buffer de 512 bytes.

3. Se transmite y recibe por medio del módulo SCI del microcontrolador JM60 el buffer que contiene los datos leídos por el módulo SPI.

4. Se escribe en el archivo copia creado en el paso 1 los datos que contiene el buffer.

5. Se repiten los pasos 2,3 y 4 hasta que se haya terminado el proceso de copia del archivo original.

En el diagrama de flujo de la figura 91 se observa el algoritmo de la prueba realizada para la integración de los módulos serial y SPI.

129

Figura 92 Abstracción del proceso de copia de archivo en la memoria SD.

130

6.5.3.1 Desarrollo de la prueba de integración entre el módulo de comunicación serial y el módulo de comunicación SPI.

Dentro de las funciones que se utilizaron para la prueba, se encuentran algunas de las descritas en las dos pruebas anteriores. En la figura 93 se observa la codificación del diagrama de flujo de la figura 91.

Figura 93 Codificación del diagrama de flujo para la prueba de integración SPI y serial.

131

En la configuración del hardware se realizó un puente físico (loopback) entre los pines PTE0 Y PTE1 del microcontrolador JM60, los cuales corresponden al transmisor y receptor del módulo serial.

Para comprobar si la prueba fue exitosa, se ejecutó el código que se muestra en la figura 93, luego se extrajo la memoria SD del slot y se ingresó al adaptador USB para ser conectada a un computador.

Figura 94 Resultado de la prueba de integración entre el módulo SPI y el módulo Serial del microcontrolador JM60.

Figura 95 Final del proceso de copia del archivo jpg.

En las figuras 94 y 95 se aprecia que al analizar la memoria SD el archivo copia (bkc.jpg) fue creado correctamente luego de que el microcontrolador JM60 encendió el led indicando que el proceso había terminado.

132

6.5.4 Pruebas de funcionalidad del módulo Bluetooth BTM 404

Como se explicó en secciones anteriores, el módulo Bluetooth BTM 404 se comunica mediante comandos AT que son proporcionados por el fabricante, en este caso Laird Technologies.

A continuación se describen todas las pruebas realizadas con el módulo Bluetooth, las cuales tenían la finalidad de comprobar la funcionalidad del dispositivo.

6.5.4.1 Envío de comandos AT desde Hiperterminal:

Para comprobar el funcionamiento del módulo Bluetooth, primero se realizaron pruebas mediante el envío de comandos AT por hiperterminal con la configuración que trae el módulo por defecto (9600,n,8,1).

Los elementos utilizados en las pruebas fueron:

UART de la tarjeta de desarrollo del micrcontrolador JM60.

Cable serial RS-232.

Módulo Bluetooth BTM404.

Tarjeta de conexión para el módulo BTM404.

Protoboard.

Módulo Bluetooth HK-750 (ver figura 96).

Computador de escritorio.

Hiperteminal.

Software BlueSoleil.

Figura 96 Módulo Bluetooth HK-750 utilizado en las pruebas.

133

Figura 97 Conexión entre el módulo Bluetooth BTM404 y el UART de la tarjeta de desarrollo del microcontrolador

JM60.

Luego de conectar los componentes necesarios, se procedió a realizar las siguientes pruebas desde hiperteminal:

6.5.4.2 Comando AT que comprueba la conectividad del dispositivo Bluetooth BTM 404.

Para comprobar la conectividad entre el módulo Bluetooth y la hiperteminal del computador de escritorio, se envió la cadena “AT” y se obtuvo la respuesta “OK” desde el módulo Bluetooth, tal como se muestra en la figura 98.

Figura 98 Ejecución del comando AT.

134

6.5.4.3 Comando para cambiar el de PIN del dispositivo Bluetooth BTM 404.

Para emparejar dos dispositivos Bluetooth (realizar una conexión por primera vez) es necesario que ambos compartan un PIN. En la figura 99 se muestra el resultado de enviar el comando “AT+BTK” utilizado para cambiar el PIN del Bluetooth BTM404.

Figura 99 Ejecución del comando AT+BTK.

Para comprobar que el PIN del módulo Bluetooth fue asignado correctamente, se realizó la prueba de emparejamiento entre los módulos Bluetooth HK-750 y BTM 404 tal como se muestran en las figura 100.

Figura 100 Emparejamiento entre los módulos Bluetooth HK-750 y BTM404 mediante el software BlueSoleil.

135

Figura 101 Respuesta del módulo Bluetooth BTM404 a la solicitud de emparejamiento.

6.5.4.4 Comando AT para cambiar el nombre del módulo Bluetooth BTM404.

Antes de cambiar el nombre del módulo Bluetooth se ejecutó el comando AT+BTN? para saber el nombre actual del dispositivo. En la figura 102 se muestra el resultado del comando:

Figura 102 Ejecución del comando AT+BTN?

Luego de saber el nombre actual del dispositivo, se ejecutó el comando AT+BTN=”BT Marketing” para cambiar el nombre y se verificó con el comando anterior, tal como se muestra en la figura 103.

136

Figura 103 Ejecución del comando AT+BTN=”BT Marketing”.

6.5.4.5 Comando AT para modificar la duración de “inquiry”

Para modificar la duración de “Inquiry” (búsqueda y reconocimiento), primero se verifico el valor que tenía almacenado el módulo Bluetooth en su memoria, tal como se muestra en la figura 104.

Figura 104 Ejecución del comando ATS517?

El resultado anterior indica que dispositivo Bluetooth tarda 20 segundos tratando de encontrar otros dispositivos Bluetooth que se encuentran a su alcance. En la figura 105 se muestra como se cambió el valor anterior para que el dispositivo Bluetooth tardara menos tiempo en realizar el “Inquiry”, además se observa su verificación.

137

Figura 105 Ejecución del comando AT ATS517=2.

6.5.4.6 Comando AT que modifica la cantidad máxima de dispositivos que escanea el módulo Bluetooth BMT 404.

Inicialmente se verificó el valor por defecto que tenía el módulo Bluetooth BTM 404 almacenado en memoria referente a la máxima cantidad de dispositivos que escanea tal como se muestra en la figura 106.

Figura 106 Ejecución del comando ATS518?

Luego de verificar que el máximo número de dispositivos que escanea el módulo Bluetooth es 8, se procedió a modificar el valor por 2 y luego se comprobó dicho cambio, tal como se muestra en la figura 107.

138

Figura 107 Ejecución del comando AT518=2.

6.5.4.7 Comando AT “inquiry”

Al ejecutar este comando, el módulo Bluetooth BTM404 encuentra dispositivos Bluetooth activos en su área de cobertura. El número máximo de dispositivos se encuentra relacionado con el con el registro S518 del módulo Bluetooth BTM 404. En la figura 108 se muestra la ejecución del comando, el cual muestra el valor de las MACs de los dispositivos encontrados.

Figura 108 Ejecución del comando AT+BTI.

6.5.4.8 Comando para establecer una sesión OBEX cliente-servidor

Para establecer una sesión OBEX cliente-servidor entre el módulo Bluetooth BTM 404 (dispositivo cliente) y otro dispositivo Bluetooth activo, es necesario utilizar el comando AT+OPS<MAC (dispositivo servidor)>. Éste retorna el código 200 OBX que indica que la sesión se estableció correctamente.

En la figura 109 se observa la ejecución del comando AT+OPS

139

Figura 109 Ejecución del comando AT+OPS.

6.5.4.9 Comando para cerrar una sesión OBEX cliente-servidor

Luego de crear una sesión OBEX entre un cliente (Módulo BTM 404) y un servidor, es necesario cerrarla, de lo contrario el canal quedará ocupado indefinidamente y el dispositivo cliente no podrá comunicarse con otro posible servidor.

Para cerrar una sesión OBEX se debe utilizar el comando AT QUIT. El dispositivo cliente responde con el código 200 OBX indicando que la sesión se cerró exitosamente. Este comando sólo debe usarse luego de establecer una sesión OBEX. En la figura 110 se observa la ejecución del comando QUIT.

Figura 110 Ejecución del comando QUIT.

140

6.5.4.10 Prueba de la librería Bluetooth BTM404 y transferencia de objetos.

Luego de comprobar los comandos AT necesarios para que el módulo Bluetooth realizara las funcionalidades descritas en los requerimientos de prototipo, se procedió a desarrollar una librería que contuviera los métodos necesarios para realizar la transferencia de objetos según la especificación de requerimientos, con el módulo Bluetooth BTM 404. En la tabla 14 se observa la descripción de las funciones públicas de la librería desarrollada “BluetoothBTM404”.

Tabla 15 Métodos de la librería Bluetooth BTM404.

Prototipo de la función Descripción Entrada(s) salida(s) Observaciones

UINT8 Send_ATcommand(UINT8 *atPtr,UINT8 l)

Esta función envía comandos AT que

retornan OK

Un apuntador a la cadena que representa el

comando AT y su longitud

Retorna código que evalúa la

respuesta Bluetooth

Esta función sólo sirve para comandos AT que

solamente retornan OK

UINT8 Get_MacsBluetooth(void)

Esta función captura las Macs

de los dispositivos bluetoooth que se encuentran activos

Ninguna Cantidad de direcciones MACs

capturadas

Ninguna

UINT8 OBEX_Connection(UINT8 *bt_addPtr)

Esta función establece una sesión OBEX

Cliente-Servidor

Dirección (MAC) del servidor

Confirmación del intento de conexión.

Ninguna

void OBEX_Disconnection(void)

Esta función cierra una sesión OBEX Cliente-Servidor

Ninguna Confirmación de cierre de sesión

Esta función debe utilizarse sólo cuando la función

OBEX_Connection devuelve

OBEX_CONNECT

UINT8 Put_FileName(UINT8 *filenamePtr,UINT8 lengthfile)

Esta función envía el comando PUT

para enviar archivos al destino

(servidor)

Nombre del archivo y longitud

Confirmación del comando PUT

Esta función sólo debe ser usada luego haber

establecido una sesión OBEX con un servidor.

UINT8 Send_SizeObxBuffer(UINT16 l_buffer)

Esta función envía el tamaño del buffer de un

archivo.

Tamaño del buffer

Ninguna Esta función debe ser usada luego de enviar un

comando PUT

UINT8 BT_SendFile(UINT8 *buffPtr,UINT16 l_buffPtr)

Esta función envía buffer de datos de

un archivo.

Buffer de datos de un archivo y

longitud del buffer.

Confirmación del envío de datos

Ninguna

UINT8 Close_FileObx(void) Esta función sirve para cerrar un archivo (El servidor lo empaqueta)

Ninguna Confirmación de cierre de archivo

Esta función sólo debe usarse cuando no se desean enviar más datos al servidor, o se desea cerrar una sesión OBEX.

141

Después de codificar la librería “Bluetooth BTM 404”, se realizaron varias pruebas que consistieron en enviar un archivo con extensión TXT que contuviera 15 caracteres ASCII a teléfonos celulares diferentes. El diagrama general utilizado para la codificación del programa requerido para las pruebas se muestra en la figuras 111 y 112.

Figura 111 Prototipo inicial diagrama de flujo final del sistema embebido.

142

Figura 112 Continuación prototipo inicial diagrama de flujo final del sistema embebido.

Figura 113 Abstracción del proceso de Marketing Bluetooth.

143

Los elementos que se utilizaron en la prueba fueron los siguientes:

Tarjeta de desarrollo del microcontrolador JM60.

Microcontrolador JM60.

Cable serial RS-232.

Módulo Bluetooth BTM404.

Tarjeta de conexión para el módulo BTM404.

Protoboard.

Computador de escritorio.

Hiperteminal.

Teléfonos celulares: Sony Ericsson cybershot C903, Samsung Galaxy mini, Sony

Ericsson XPERIA arc S.

Cómo puede apreciarse en la figura 114, las pruebas fueron realizadas con el prototipo armado en protoboard.

Figura 114 Transferencia de objeto desde Módulo BTM404 al teléfono celular Galaxy Mini.

En la tabla 15 se observa la descripción de cada una de las pruebas realizadas.

144

Tabla 16 Primeras pruebas de transmisión con el prototipo final.

Prueba realizada Dispositivos (Objetivo)

distancia del objetivo en metros

Resultados Observaciones

Envío de archivo creado desde el microcontrador JM60 a una dirección MAC estática programada.

Teléfono Móvil 3-4 Para ambos casos la

transferencia fue exitosa.

La dirección MAC se tomó estática desde el programa principal. No se realizó la operación de descubrimiento.

Envío de archivo estático creado desde el microcontrador JM60 a una dirección MAC adquirida por medio de la operación de descubrimiento.

Teléfono Móvil 3-4 Para ambos casos la transferencia fue exitosa

La dirección MAC se adquirió mediante la operación de descubrimiento ejecutada desde el microcontrolador JM60.

Envío de archivo a una dirección MAC escaneada dinámicamente. Se escanearon varias direcciones MACs pero se envío el archivo solo a una dirección.

Smart Phone 3-4 Para ambos casos la transferencia fue exitosa

Las direcciones MACs fueron adquiridas mediante la operación de descubrimiento ejecutada desde el microcontrolador JM60.

La transferencia del archivo se realizó mediante un Flujo de datos (Stream) desde el microcontrolador JM60.

145

Prueba realizada

Dispositivos (Objetivo)

distancia del objetivo en

metros

Resultados Observaciones

Envío de archivo a una dirección MAC nula o que no existe, podría darse el caso que el usuario se va del área de cobertura.

2 Smart Phone

Diferentes

3-4 No se realizó transferencia, el sistema respondió con error de transferencia no valida. Fue el resultado esperado.

Si la MAC no existe o ésta había sido encontrada y el dispositivo destino sale del área de cobertura la transferencia es cancelada por el módulo BTM404.

Envío de archivo sin que el usuario acepte o rechace la transmisión.

teléfono Móvil 3-12 No se realizó transferencia,

resultado esperado.

El módulo BTM404 mantuvo activa la conexión, no la cerró y quedó en espera de respuesta por parte del dispositivo destino. Se esperó aproximadamente 6 minutos y la conexión permaneció activa. En los dispositivos Bluetooth que se encuentran embebidos en teléfonos móviles la cancelación de una sesión OBEX no está predeterminada por el fabricante. Sin embargo existen dispositivos en los cuales el fabricante programa un tiempo en el dispositivo Bluetooth para que el usuario acepte el inicio de una sesión OBEX, cancelando automáticamente la sesión después de que se cumple el tiempo programado. Esto puede ser crítico en el sentido de que si el fabricante no programa el tiempo para aceptar una sesión OBEX algunos sistemas se quedarían en un estando de “Stand By” mientras el dispositivo destino, rechaza, acepta o se sale del área de cobertura.

Envío de archivo .TXT

teléfono Móvil 4 El archivó no fue transferido

cuando el usuario

destino acepto la

transferencia.

No todos los dispositivos admiten todo tipo de Objetos (archivos), porque en algunos casos no soportan o no tienen aplicación para abrirlos, también algunos formatos son deshabilitaos por el fabricante.

146

Tabla 17 Observaciones significativas de pruebas.

Observaciones significativas

La transferencia es sensible a: El Tiempo “Time Out” de aceptación o rechazo de un archivo en

una sesión OBEX. La Cobertura cuando el destino se aleja del área. El tipo de objetos que soporta el dispositivo Bluetooth, los cuales

son programados por el fabricante.

147

6.5.5 Prueba de integración del sistema.

Estas pruebas fueron realizadas con el fin de comprobar la funcionalidad final del sistema embebido mediante el envío de objetos a teléfonos móviles y Smart phones con dispositivos Bluetooth que soportaran el perfil OBEX para intercambio de objetos.

El diagrama de flujo que se implemento fue idéntico al de las figuras 141 y 142, con una modificación en el proceso para enviar los datos desde la memoria SD hacia el Bluetooth BTM404, ya que el driver de la tarjeta SD presentó problemas de lectura. El problema se corrigió mediante un algoritmo que implementa la técnica de streaming para el envío de datos.

Los elementos utilizados fueron los mismos que en la prueba anterior y los resultados y observaciones se muestran en la tabla 18.

148

Tabla 18 Resultados de pruebas de integración del sistema.

Prueba realizada Resultado Observaciones

Prueba de reconocimiento de la memoria SD por parte del microcontrolador JM60 Satisfactorio.

Prueba de inicialización de la memoria SD por parte del microcontrolador JM60. Satisfactorio.

Prueba de detección de protección de escritura de la memoria SD por parte del microcontrolador JM60. Satisfactorio.

Prueba de cambio de nombre del archivo almacenado en la memoria SD (Driver FAT 16).

Error al leer el archivo.

Se realizó debug y se comprobó que no se estaba realizando el proceso de lectura del sector maestro de la memoria SD. Se generó la secuencia y se realizó nuevamente la prueba, corrigiéndose el problema.

Prueba hasta que el destino inicia la recepción del objeto.

Problema en la finalización del envío.

El destino se queda recibiendo datos. La secuencia de petición no alcanza en la transmisión a reconocer el fin del archivo. Faltaba ejecutar SD_init(), donde se lee el Master Block

En el envío de un archivo, el destino no encuentra el final del archivo. Se transmite con problemas el objeto (llega incompleto al destino).

Problema en envío y finalización del objeto

Se captura del driver FAT el file size (tamaño del archivo) y se crea procedimiento de envío por medio de Streaming.

Prueba del procedimiento de streaming: Se envío una imagen a un teléfono celular y la transmisión fue exitosa. El destino aceptó la transferencia. Satisfactorio

Prueba en zona muerta (Sin objetivos Bluetooth cercanos): El sistema se mantuvo escaneando unidades Bluetooth. Satisfactorio

Prueba de envío de archivo a un Smart phone Sony Ericsson: Se habilitó el Bluetooth de un Smart phone y el sistema transmitió correctamente un archivo JPG de 32 Kbytes aproximadamente en 30 segundos. Una vez terminado el procedimiento de envío de archivos, el sistema regresó a un estado conocido. Satisfactorio

Prueba de envío de archivo a un Smart pone Samsung: Se habilitó el Bluetooth de un Smart phone Samsung y el sistema transmitió correctamente un archivo JPG de 32 Kbytes en 32 segundos. Satisfactorio

Se habilitó un teléfono celular Smart phone para que recibiera un archivo JPG y este no aceptó la transferencia, luego transcurrir un minuto el Smart phone automáticamente finalizó la sesión OBEX, el sistema recibió la confirmación y regresó a un estado conocido. Satisfactorio

El sistema realizó un inquiry y detecto 3 dispositivos Bluetooth activos. El primer dispositivo fue un teléfono celular que rechazó el envío de un archivo JPG. El sistema recibió la confirmación y continuo con la próxima MAC almacenada en la lista de dispositivos detectados. Satisfactorio

149

Prueba realizada Resultado Observaciones

El dispositivo destino cancelo la transmisión en el proceso de streaming. El modulo se detuvo y no continuo enviando datos.

Problema en la transmisión

Verificando el proceso en modo debug, se comprobó que el dispositivo se quedaba en un Loop en el método OBEX disconect.

Se repitió el proceso anterior en un Smart Phone diferente y el proceso funciono adecuadamente. Dudoso Se continuó verificando

Se repitió la prueba anterior con otro Smart Phone y funciono correctamente. Dudoso. Se continuó verificando

Se repitió nuevamente el proceso anterior con el smart phone del caso anterior y se generó un error.

Problema en la transmisión

Se corrigió el problema comentando un fragmento del código de confirmación de comunicación serial en el método OBEX disconection.

Se envío un archivo de 32 Kbytes a tres MACs escaneadas. La transmisión fue exitosa para los tres objetivos. Satisfactorio.

Para el caso de prueba anterior se adiciono una rutina de espera en la secuencia de envío de tramas Bluetooth, con el fin de estabilizar la transmisión.

Prueba de transferencia a un teléfono móvil, el cual no acepto ni rechazo la transmision de una archivo mientras se alejaba del transmisor Bluetooth, hasta una distancia aproximada de 40 metros con una pared de barrera, cerrando la sesión al perder cobertura. El sistema volvió a un estado conocido. Satisfactorio

Prueba de transmisión de archivo a un Smart phone que se encontraba aproximadamente a 12 metros de distancia con barrera de una pared. El objetivo se desplazaba y acepto la transmisión, mientras recibía el archivo se fue alejando aproximadamente a 15 metros y culminó la transmisión exitosamente. Satisfactorio

Prueba de trasmisión a un teléfono celular Smart phone en movimiento. El destino acepto la transmisión y continuo desplazándose, sin terminar la transmisión, aproximadamente a los 24 metros se perdió la comunicación. La sesión OBEX fue finalizada y el sistema volvió a un estado conocido. Satisfactorio

El sistema trabajó de manera autónoma durante 58 minutos sin interrupción alguna, en la cual se realizaron de nuevo las pruebas anteriores sin problemas. Satisfactorio

150

Tabla 19 Observaciones significativas de las pruebas de integración.

Observaciones

En un sistema embebido es indispensable utilizar una herramienta de depuración para ejecutar pruebas que en caso de errores se poder detectar los puntos críticos del problema.

Fue importante montar un ambiente de pruebas que integrara herramientas que aportaran de manera independiente a la depuración del sistema. Para el caso, se montó el prototipo con el depurador en tiempo real y la hiperterminal como apoyo visual en los mensajes de interacción con sistema.

Las pruebas fueron realizadas con distintas clases de dispositivos Bluetooth

como destino, que en efecto generaron resultados diferentes, sin embargo, al final de las pruebas se observó la homogeneidad en la funcionalidad de los dispositivos, que soportan la tecnología Bluetooth y las especificaciones desarrolladas por el SIG.

151

Sistema de Marketing por Broadcasting Bluetooth – Interfaz de Configuración

El prototipo desarrollado está diseñado para trabajo autónomo, ya que los parámetros de configuración esenciales se han implementado en el hardware. No obstante se creó un programa de interfaz en el cual se pueden leer, configurar o establecer los valores predeterminados del hardware, mediante una comunicación serial RS232.

El sistema de Interfaz de configuración se ha desarrollado con el IDE MS. Visual Estudio 2010 Versión Express (Libre), en lenguaje C#.

Las características y Funcionalidad de la interfaz se muestran a continuación.

Interfaz para Consultar la Configuración Actual

152

Partes de la Interfaz de Configuración del sistema de Marketing Bluetooth

1 Configuración Actual

Aquí se puede ver la configuración que tiene el dispositivo actualmente, si se desea verificar el último cambio se accede al proceso del indicador Nr. 9

2 Modificar configuración

En esta parte se presenta la opción de modificar alguno de los 3 parámetros básicos de configuración. Se confirma haciendo click en el botón Modificar.

3 Configuración Predeterminada

El modulo por defecto trabaja con unos parámetros configurados en el diseño del hardware. Si hace click sobre el Botón Actualizar, el módulo volverá a sus valores por defecto.

4 Puerto de Comunicación

Una vez se Accede al sistema se cargan en esta lista los puertos seriales disponibles en el sistema Operativo. Por defecto se establece en el primer puerto que encuentre. Puede modificarse según el puerto que desee utilizarse para la comunicación.

5 Conectar

Esta opción establece la conexión con el puerto seleccionado. El Puerto queda abierto listo para trasmitir y puede ejecutarse cualquier opción de 1,2 o 3.

6 Desconectar

Esta opción es para cerrar la conexión del puerto seleccionado. Podría utilizarse para cambiar de puerto o simplemente para liberarlo por ejemplo para que lo utilice otro programa. En este modo no puede haber proceso de las opciones en los números 1, 2 o 3.

7 Indicador del estado de la comunicación

Si este indicador esta en Rojo indica que no hay conexión activa con el puerto, por lo que no puede ejecutarse ninguna de las opciones de los numerales 1,2 o 3. Si el indicador esta en Verde, indica que la conexión con el puerto se ha establecido y se pueden ejecutar los procesos de los numerales 1,2 o 3.

8 Marquesina Informativa Muestra un "Banner" informativo acerca del programa

9 Ejecución de Proceso

Al hacer click sobre estos botones se realiza la operación indicada, según la opción donde se posicione 1,2 o 3. En la Opción 1 (Configuración Actual) el botón realiza una operación de lectura del módulo y trae los valores actuales de configuración. En la opción 2 (Modificar Configuración) el botón realiza una actualización del módulo con los valores registrados, se hace una operación de escritura. En la opción 3 (Configuración predeterminada) se hace una operación de escritura con los valores predeterminados.

153

Interfaz para Modificar la Configuración

Interfaz para Establecer Configuración Predeterminada.

154

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158

ANEXOS

159

ANEXO 1

Resumen de los elementos de Seguridad Bluetooth.

En la actualidad, las tecnologías inalámbricas envían constantemente una cantidad de información de dispositivo a dispositivo y de persona a persona de una forma casi transparente. Estos datos que provienen de e-mails, fotos, contactos, direcciones, entre otros, sin duda necesitan ser enviados desde la fuente hasta el destino de una forma segura y confiable.

Desde sus inicios la tecnología Bluetooth ha hecho énfasis en la seguridad en el proceso de comunicación entre los dispositivos. El SIG ha adoptado a más de 8000 miembros y entre ellos cuenta con un grupo de expertos en el área de seguridad. El grupo está compuesto por ingenieros de compañías, quienes proveen información importante la cual es documenta en especificaciones que contribuyen al desarrollo de la tecnología en éste ámbito.

Los desarrolladores de la tecnología Bluetooth cuentan con diferentes opciones a la hora de implementar niveles de seguridad en los sistemas. Bluetooth cuenta con cuatro modos se seguridad para la comunicación entre dos dispositivos:

1. Modo de seguridad 1: No seguro. 2. Modo de seguridad 2: Se garantiza un nivel seguridad en el servicio. 3. Modo de seguridad 3. Se garantiza un nivel seguridad en el enlace. 4. Modo de seguridad 4: Se garantiza un nivel de seguridad en el enlace con

intercambio de clave de encriptación.

Cada fabricante determina cuales modos de seguridad implementan en los dispositivos.

Los dispositivos y servicios cuentan con diferentes niveles de seguridad. Los dispositivos cuentan con dos niveles de seguridad: “Dispositivo confiable” y “Dispositivo no confiable”. Si un dispositivo de confianza ha sido emparejado con cualquier otro, entonces éste tendrá acceso a todos los servicios de Éste sin restricciones.

Los servicios tienen tres niveles de seguridad:

1. Servicios que requieren autorización y autenticación. 2. Servicios que requieren sólo autenticación. 3. Servicios que son accesibles para todos los dispositivos.

La tecnología Bluetooth también dota a los dispositivos con características de autenticación y encriptación de datos. Esto es manejado a través del módulo de seguridad de los dispositivos Bluetooth. Esta es la parte del Core Bluetooth la cual se encuentra desarrollada en la plataforma y la pila de protocolos Bluetooth.

Para resumir, las principales características de seguridad que implementa la tecnología Bluetooth son:

160

1. Apareamiento (Cuando hay conectividad) a. Autenticación con intercambio del código PIN. b. Autenticación sin el intercambio del código PIN. c. Autenticación segura con encriptación asimétrica.

2. Encriptación de datos.

3. Firma de datos sin encriptación.

Autenticación

La autenticación es la acción que toma un dispositivo Bluetooth para verificar su identidad en otro dispositivo con el fin de acceder a los servicios que ofrece. No requiere de la intervención de los usuarios, ya que implica que ambos dispositivos compartan una clave de enlace de 128 bits mediante un esquema desafío/respuesta.

Si los dispositivos se van a comunicar por primera vez, entonces ocurre un proceso llamado “pairing” o emparejamiento. Esto implica que ambos dispositivos deben compartir una clave o PIN para generar la clave de enlace. Luego que se autentica el código en ambas estaciones, la clave es almacenada y no habrá necesidad de volver a realizar el proceso de “pairing” entre los dispositivos.

Código PIN de autenticación.

Autorización

La autorización es el proceso que determina los derechos que tiene un dispositivo Bluetooth para poder acceder a los servicios que ofrece otro sistema.

Encriptación

161

El cifrado de datos protege los datos que fluyen de una fuente a un destino Bluetooth. Permite garantizar la seguridad de los paquetes, ya que si un agente malicioso logra capturar los datos, éste no podrá descifrarlos a menos que tenga la clave de encriptación.

162

ANEXO 2

CORBA

Los retos de la integración tecnológica son cada vez más exigentes en cuanto a tiempo de producción y desarrollo, además se necesita cada vez más recurrir a procesos de estandarización. Lo visto en los últimos años acerca de la evolución creciente se ha presentado gracias a las alianzas entre multinacionales de tecnología.

Existen organizaciones que giran alrededor de la creación de estándares que en un fin último promueven la comunicación y homogeneidad en los desarrollos que se hagan sobre cualquier tecnología. Entre estas organizaciones hay entidades como la IEEE, la ISO entre otras, las cuales son muy reconocidas a nivel internacional, pero existen otras organizaciones dedicadas a estandarizar procesos más especializados que promueven el desarrollo de estándares de tecnología, algunos de carácter general y otros más específicos.

La OMG (Object Management Group) es una organización conformada por varias compañías con el fin de desarrollar especificaciones que promuevan la estandarización e interoperabilidad de tecnologías. Las especificaciones desarrolladas son la base para los desarrolladores de tecnología quienes las utiliza en sus desarrollos hardware y software. Cada fabricante toma la especificación como base, pero además de esto haces mejoras que dan el distintivo en sus productos, manteniendo la interoperabilidad.

La OMG ha desarrollado varias especificaciones, y una de las que mayor impacto han tenido en el desarrollo tecnológico moderno es CORBA, cuya primera versión fue liberada en 1991 y ha tenido una evolución constante, que desde sus inicios fue fundamentada para tecnologías de software y hoy incluye varias especificaciones para promover la interoperabilidad y el desarrollo de aplicaciones hardware.

Logotipo CORBA. (www.corba.org)

CORBA “Common Object Request Broker Architecture”. Esta es una especificación abierta, independiente de la arquitectura del vendedor y de la infraestructura que requieren las aplicaciones de cómputo para trabajar sobre ambientes compartidos.

163

Un programa basado en CORBA independiente del proveedor, en al menos un equipo de cómputo, sistema operativo, lenguaje de programación y red, debe interoperar con otro programa basado en CORBA del mismo u otro proveedor, sobre al menos un equipo de cómputo, sistema operativo, lenguaje de programación y Red.

CORBA no es la única especificación que la OMG produce. Se recomienda visitar el sitio www.omg.org para ver más detalles.

Algunas de las grandes compañías han embebido CORBA en sus dispositivos de red para aplicaciones financieras, médicas y otras más.

Potencialidad de CORBA

CORBA es útil en muchas situaciones, porque es una alternativa viable de cómo integrar máquinas y software de diferentes fabricantes, en cualquier sistema, desde grandes servidores hasta teléfonos móviles, sistemas de tiempo real y pequeños sistemas embebidos. Este es el middleware de elección para un gran número de compañías.

Los cuatro puntos fuertes de CORBA se basan en: Encapsulación, Polimorfismo, Herencia e Instanciación.

En CORBA, el Cliente y el Objeto (servidor) pueden ser escritos en diferentes lenguajes de programación.

La esencia de CORBA esta en la separación de la interface y la implementación, habilitado por el IDL, y define como habilitar la interoperatividad, con transparencia para el usuario. En la siguiente Figura se muestra la funcionalidad del IDL.

Uso de un interfaz IDL en 2 entornos diferentes.

164

CORBA/e

La OMG generó la especificación CORBA/e para sistemas embebidos y distribuidos de tiempo real.

Una especificación se implementa mediante componentes de alto nivel denominados Perfiles. Los primeros dos perfiles adoptados fueron: “CORBA/e Compact Profile” y “CORBA/e Micro Profile” y están orientados para regular recursos en sistemas embebidos.

Se anunció que los dos primeros perfiles proporcionan estándares industriales de interoperabilidad y comportamiento predecible para sistemas de tiempo real y computación embebida (DRE).

165

Algunas Especificaciones Middleware CORBA / IIOP (www.omg.org).

SPECIFICATION Acronym Topical area /

domain Document #

Asynchronous Method Invocation for

CORBA Component Model AMI4CCM middleware ptc/2012-04-02

Common Object Request Broker

Architecture (CORBA/IIOP)

CORBA middleware

formal/2011-11-01

formal/2011-11-02

formal/2011-11-03

CORBA/e CORBA/e

real-time,

middleware formal/2008-11-06

Common Secure Interoperability

(see CORBA/IIOP) CSIv2 security, middleware

Chapter 24 of

CORBA/IIOP 3.0.3

Firewall Traversal FIRE middleware ptc/2004-04-05

Interface Definition Language 3.5 IDL35 middleware

Online Upgrades ONUP middleware formal/2008-01-13

Robotic Technology Component

RTC middleware,

components

formal/08-04-04

(v1.1 in process)

UML Profile for CORBA CORP UML Profile formal/2002-04-01

UML Profile for CORBA and CCM CCCMP UML Profile formal/2008-04-07

Wireless Access and Terminal

Mobility in CORBA WATM

middleware,

telecommunications formal/2005-05-02