Vertikale Schnitte

13 neue Bluetooth-Profile

Murat Özkilic, Dusan Zivadinovic - 18.04.2003

Während die Auslegung anderer Funktechniken, etwa WLAN, wie in Fels gemeißelt festgeschrieben ist und Erweiterungen praktisch völlig neue Spezifikationen nach sich ziehen, kann man dem Bluetooth-Standard neue Kommunikationsarten einfach "anheften", nämlich in Form neuer Profile, etwa für drahtlose Audio- oder Video-Szenarien.

Besondere Stärken des Bluetooth-Standards sind seine Flexibilität und Vielseitigkeit. Zunächst hat Bluetooth lediglich Kabelverbindungen, zum Beispiel zwischen PC und Peripheriegeräten ersetzt, sodass man schnurlos surfen, drucken oder auch vernetzen kann. Zu den "echten" Drahtlos-Anwendungen, die es bei mobilen Geräten wegen der umständlichen Handhabung kabelbasiert gar nicht gäbe, gehören die Übertragung von Terminen, Visitenkarten und Notizen. Nun erweitern die Ingenieure die Bluetooth-Spezifikation zunehmend in dieser Richtung, zum Beispiel für die drahtlose Übertragung von Bildern, Video-Clips oder auch HiFi-Audio-Signalen. Diese 13 Neuzugänge haben wir im Folgenden mit ihren Vorzügen und Nachteilen aufgeführt.

Die Nahtstellen zwischen den Anwendungen und der Bluetooth-Hardware sind die so genannten Profile. Ein Profil legt fest, wie Bluetooth-Protokolle mit bestimmten Parametern genutzt werden, damit zwei Partner herstellerunabhängig kommunizieren können, und zum Beispiel eine Internet-Wählverbindung aufbauen. An solchen Aktionen sind in der Regel mehrere Protokollschichten beteiligt. Nachrichtentechniker sehen die Profile deshalb auch als "vertikale Schnitte" durch den Bluetooth-Protokoll-Stack.

In der Regel ist ein Profil bei den zwei Kommunikationspartnern verschieden ausgelegt wegen ihrer unterschiedlichen Rollen. Beim Dialup Networking Profile (DUN) etwa gehören ein Modem-Skript auf der PC-Seite und eine Modem-Emulation auf Seiten des Bluetooth-Modems zur Spezifikation.

Universal ausgelegt, eignet sich das Bluetooth-Modem-Skript aber nicht wie übliche Modem-Skripts nur für ein bestimmtes Gerät, sondern für jede Wählgegenstelle (Modem oder ISDN), die ein DUN-Profil hat. Diese DUN-Gegenstelle wiederum emuliert immer ein herkömmliches Modem mitsamt einem AT-Interpreter, wählt also zum Beispiel die Rufnummer 12345, wenn sie den Befehl atd12345 via Bluetooth bekommt.

Eine grundlegende Rolle nimmt das Generic Access Profile (GAP) ein, denn darin sind Betriebsmodi oder auch Sicherheitsaspekte so festgelegt, dass GAP-Bluetooth-Geräte verschiedener Hersteller einander "sehen" und auf allgemeiner Ebene interagieren können. Die meisten übrigen Profile setzen direkt oder indirekt auf GAP auf. Darin ähnelt Bluetooth den DECT-Schnurlosgeräten, die ebenfalls einen Standard namens GAP enthalten, sodass sich zum Beispiel ein Siemens-DECT-Telefon an einer DeTeWe-Basisstation anmelden kann.

In Bluetooth ist dieses Konzept aber noch vielfältiger. Schon in Bluetooth 1.1 sind 17 Profile festgelegt. Sie sind zwar für viele Anwendungen ausgelegt, doch für manche neuen unzulänglich. Deshalb kamen eine Reihe weiterer hinzu. Man kann sie in drei Gruppen einordnen, je nachdem, ob sie direkt auf Generic Access Profile (GAP), Serial Port Profile (SPP) oder Generic Object Exchange Profile (GOEP) aufsetzen.

Zu der ersten Gruppe gehören Audio/Video Remote Control, Extended Service Discovery, Common ISDN Access, Personal Area Networking, Hardcopy Cable Replacement, Advanced Audio Distribution, Video Distribution sowie Human Interface Device.

Mit dem vielseitigen Serial Port sowie DUN und Fax gibt es drei Profile, die die wichtigsten Kommunikationsarten so abdecken, dass die herkömmlichen, auf Draht aufsetzenden Anwendungen ohne Änderungen über Bluetooth funktionieren. Das sind Programme für die Internet-Einwahl, die Fax- und Terminal-Kommunikation oder auch Synchronisationsprogramme für Handys. Keines davon berücksichtigt aber die ISDN-Besonderheiten, zum Beispiel die D-Kanal-Signalisierung etwa für die Gebühreninformation, oder die Sprachübertragung. Daher hat man im Sommer letzten Jahres das so genannte Common ISDN Access Profile in die Spezifikation aufgenommen (CIP).

Bluetooth-PCs, die mit CIP ausgestattet sind, können sämtliche vormals für ISDN-Karten konzipierten Anwendungen, die auf der ISDN-Schnittstelle CAPI aufsetzen, nun über Funk nutzen. Die CAPI-Schnittstelle und die CAPI-Anwendungen müssen dabei nicht mehr in einem Gerät, nämlich dem PC, vereint sein. Vielmehr wird das CAPI nun Bestandteil des nur per Funk angebundenen ISDN-Adapters, während die Anwendungen auf dem PC verbleiben.

Die CAPI-Programme kommunizieren zwar wie bei herkömmlichen ISDN-Lösungen über CAPI-Messages mit dem ISDN-Adapter, doch befördert nun Bluetooth die Kommandos zwischen CAPI und Programmen. Erst der CAPI-Bluetooth-Adapter generiert D-Kanal-Nachrichten, um Daten- oder Sprachverbindungen aufzubauen. Wegen der Funkübertragung wurde die CAPI-Spezifikation etwas erweitert, um zum Beispiel zu berücksichtigen, dass Nachrichten auf dem Funkweg verloren gehen können oder verzögert eintreffen.

Darüber hinaus bietet CIP noch weitere, weniger offensichtliche Vorzüge: Während man Sprache üblicherweise über synchrone, verbindungsorientierte Links befördert (SCO, Synchronous Connection Oriented), öffnen CIP-Geräte auch für die Sprachübertragung, zum Beispiel für Anrufbeantworter- oder Telefonie-Programme, einen "einfachen" asynchronen, verbindungslosen Link (ACL, Asynchronous Connectionless Link).

Das hat mehrere Vorteile: Anders als SCO-Links, die sich 64 kBit/s reservieren, belegen AC-Links die Funkkanäle nur bei Bedarf. So bleibt für andere Teilnehmer des Pico-Netzes mehr Bandbreite übrig. Zudem müssen bei CIP die Sprachsignale nicht vom ISDN-Standard auf eines der beiden Bluetooth-Verfahren umkodiert werden (logPCM oder CVSD), sondern sie werden einfach in CAPI-Messages gekapselt und zum PC durchgereicht. So bleibt die Sprachqualität auf dem hohen ISDN-Niveau.

Bluetooth-ISDN-Geräte mit CIP gibt es bereits seit geraumer Zeit vom Berliner Kommunikationsspezialisten AVM, der auch die CIP-Spezifizierung angestoßen hat. Dazu zählen der Blue-Fritz! USB-Adapter für PCs sowie die ISDN-Adapter AP-X und AP-ISDN.

Erste Geräte mit dem Personal Area Network Profile, PAN, gibt es ebenfalls schon am Markt. PAN wurde hauptsächlich deshalb konzipiert, weil bisherige Vernetzungstechniken, DUN und LAN Access Profile (LAP), für die Anmeldung PPP verwenden (Point-to-Point Protocol) und damit bei der Authentifizierung auf spezielle Server angewiesen sind. Das dürften Handheld-bewehrte Bluetooth-Surfer umständlich finden, denn ob zu Hause, unterwegs oder in der Firma, in jedem der Netze müssen Administratoren zunächst Kennungen anlegen, bevor der ungeduldige, mobile Surfer "rein" kann.

PAN kommt ohne PPP aus, setzt aber auf dem neuen Bluetooth Network Encapsulation Protocol auf (BNEP), das Ethernet-Rahmen, also Netzwerk-Pakete über Bluetooth befördert. Während LAP und DUN ihre PPP-Pakete erst umständlich über die serielle Schnittstelle (SPP) leiten müssen, setzt BNEP direkt auf L2CAP auf, dem Data-Link-Layer von Bluetooth (Logical Link Control and Adaptation Protocol). Derzeit ist lediglich spezifiziert, wie BNEP IPv4- und IPv6-Pakete übertragen soll. Der Transport von IPX und anderen Netzwerkprotokollen ist immerhin theoretisch möglich.

Das PAN-Profil gibt es in drei Ausprägungen: Wie bei LAP kann man Access-Points bauen (PAN-APs), die Bluetooth-Funkern den Zugang zu einem Ethernet-LAN vermitteln (PAN Units, PANU). Vom LAN-basierten DHCP erhalten sie ihre IP-Adresse und können dann andere LAN-Dienste nutzen.

Statt sich bei einem fest installierten PAN-AP anzumelden, können sich auch mehrere PANUs kooperativ untereinander vernetzen. Ein Master, der Group Ad-hoc Network Point, (GN), koordiniert das Geschehen. In diesem Ad-hoc-Netz gibt es jedoch weder DHCP-Server noch andere typische LAN-Dienste. Deshalb müssen sich PANUs über das so genannte Autonet-Verfahren unter anderem IP-Adressen selbst zuteilen.

Interessant ist, dass die Entwickler nicht nur Bridges oder Router als Mittler zwischen Bluetooth und anderen Netzwerken erwarten (ISDN oder auch LAN), sondern ausdrücklich auch Handys als Access Points vorsehen — für den Internet-Zugang über Mobilnetze. Bisherige Bluetooth-Handys haben nur das DUN-Profil für Wählverbindungen, sie verhalten sich zum PC, Laptop oder PDA also wie ein Modem, das einen Client bedient. Mittels PAN dürften nun mehr "echte" Netzwerk-Funktionen in die Handys einziehen, da sie ja bei Anfragen selbstständig Internet-Verbindungen aufbauen und ein bis mehrere PANUs versorgen sollen.

Gruppenbildung: Alle Profile setzen zwar letztlich auf GAP auf, manche erfordern aber mehr Protokollaufwand als andere. PAN ist allerdings nicht bis ins letzte Details durchdefiniert. Beispielsweise überlassen es die Entwickler den Geräteherstellern, sinnvolle Verfahren für die Implementation von Broadcast und Multicast zu finden — nur in normalen, kabelgebundenen Netzen ist es sinnvoll, jeden Teilnehmer mit Broadcast- oder Multicast-Paketen zu versorgen. Bei Funknetzen dürfte das unnötig die Bandbreite verknappen. Auch müssen inaktive Bluetooth-Teilnehmer berücksichtigt werden.