Блютуз скорость – Скорость передачи данных Bluetooth

Содержание

Скорость передачи данных Bluetooth

Передача данных посредством Bluetooth осуществляется на частоте 2.4 ГГц. Данный диапазон разделен на 79 каналов. При этом, каждому из них предоставлена полоса, шириной 1 МГц. Все имеющиеся специализации используют синхронный, либо асинхронный вид связи.

Последние модификации (основные)

Bluetooth 2.0

Вышедший в ноябре 2004 года, Bluetooth 2.0 обладает еще большей скоростью передачи данных, а также имеет обратную совместимость с предшествующими версиями. Увеличенная скорость обеспечивается за счет использовании технологии EDR. Ее заявленная скорость равняется 3 Мб/с.Однако, как показывает практика, за счет данной технологии максимальная скорость передачи данных доходит лишь до 2.1 Мб/с. В версии 2.0 удалось добиться не только улучшения скорость, но и значительно увеличить помехоустойчивость, что в итоге помогло снизить и энергозатраты.

Помимо этого, 2.0 отличается упрощением подключения к ней нескольких устройств. Добиться этого удалось в следствие увеличения разрядности адресации. Это позволило подключаться по локальной сети не 8 устройствам, как прежде, а уже 256.

2.0 + EDR спецификация обладает следующими особенностями:

  1. Ускоряет скорость передачи данных по Bluetooth в 3 раза (в действительность на 2.1 Мб/с).
  2. Добавление дополнительной полосы пропускания частично решило проблему подключения к Bluetooth сразу нескольких устройств.
  3. Уменьшились энергозатраты, в следствие уменьшения нагрузки.

Bluetooth 3.0

Спецификация Bluetooth 3.0 была принята в 2009 году и произвела настоящий фурор, так как скорость передачи данных при ее использовании доходит до 24 Мб/с. Возможным это стало в следствие применения в ней двух модулей, один из которых был обычным Bluetooth 2.0, а другой работающий по протоколу 802.11, поддерживая скорость до 24 Мб/с. При этом выбираемый для передачи данных модуль зависит от размера файла. Так, медленный канал используется для передачи небольших файлов, а высокоскоростной для больших.

Основной негативной стороной Bluetooth 3.0 + HS является слишком большое энергопотребление при работе. как ни странно, такой минус стандарта 3.0 связан с высокой скоростью его работы. Однако, стандарте 3.0 имеется и одно неоспоримое преимущество. А именно, это возможность работать по протоколу 802.11 или, проще говоря, Wi-Fi. Благодаря этому скорость передачи данных значительно увеличилась. В теории, используя версию 3.0 скорость соединения должна достигать 54 Мб/с.

Так, благодаря стандарту 3.0 можно будет в самые сжатые временные отрезки прокачивать данные DVD-объема. Тем не менее, по словам разработчиков реальная скорость стандарта 3.0 составляет 22–26 Мб/с.

Bluetooth 4.0

Преимуществом Bluetooth 4.0 по сравнению с предыдущей спецификацией является его уменьшенное энергопотребление. Скорость передачи данных при использовании стандарта 4.0 достигает 1 Мб/с (размер пакета 8-27 байт). Кроме того, скорость соединения устройств, совместимых с спецификацией 4.0, уменьшена до 5 миллисекунд, а расстояние, на которое возможна передача данных, достигает 100 метров. Также, стандарт 4.0 предоставляет достаточный уровень безопасности, который гарантирует 128-битное AES-расширение.

Преимущества Bluetooth 4.0:

  1. Совмещает в себе предшествующие протоколы. Поддерживает основные функции предыдущих протоколов.
  2. Увеличение скорости.
  3. Значительное уменьшение энергопотребления устройства, использующего стандарт 4.0, достигнутое за счет измененного алгоритма работы (передатчик включается только в тот момент, когда происходит передача данных).

Как правило, стандарт 4.0 больше подходит для миниатюрных электронных датчиков. К примеру, для наручных измерителях давления, температуры, для тренажеров, различных миниатюрных устройств с небольшой энергоемкостью.

Видео обзор технологии Bluetooth:

winetwork.ru

Встречайте Bluetooth 5.0 — в 4 раза дальше и в 2 раза быстрее / Habr

Исполнительный директор Bluetooth SIG сообщил о новой версии стандарта. Компания прислушалась к маркетологам и, видимо, собирается для упрощения назвать версию Bluetooth 5 без обычной точки. Интереснее то, что новая версия будет предоставлять вдвое более быструю связь, а радиус действия увеличится в четыре раза по сравнению с Bluetooth 4.2. Другое важное обновление связано с функцией широковещательных пакетов установки соединения(advertising packet): Bluetooth-устройства смогут отправлять увеличенные фрагменты информации гаджетам, с которыми они не сопряжены.

АПД: исправлены показатели — по сообщению Bluetooth SIG, в новости была ошибка: радиус увеличится в 4 раза, а скорость — в 2 раза, а не наоборот, как в первой рассылке.


Технологию Bluetooth начали разрабатывать в 1994 году в качестве беспроводной замены кабелям RS-232. Это была Ericsson, и шведские корни компании повлияли на название и логотип: BlueTooth произошло от имени Харальда I Синезубого, а логотип складывается из двух скандинавских рун «хаглаз» и «беркана» . Датский король удостоился такой чести благодаря своему второму прозвищу — «Объединитель».

Bluetooth используют для передачи данных между персональными компьютерами и периферийными устройствами, игровыми приставками и джойстиками, между телефонами и гарнитурами, наушниками, умными устройствами. Использование Bluetooth привело к тому, что сейчас в России есть целое поколение людей, помнящих, как в школе они передавали музыку и картинки с телефона на телефон.

Технология завязана на использовании радиоволн в ISM-диапазоне (Industry, Science and Medicine), она использует свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц, и в нём применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Благодаря псевдослучайной последовательности переключения между частотами возможна работа нескольких устройств друг рядом с другом без помех.

Первая версия Bluetooth 1.0 была готова в 1998 году, но проблемой была плохая совместимость между продуктами различных производителей. Версия 1.1 исправила ряд ошибок и получила индикацию мощности принимаемого сигнала. Проблему с совместимостью решила стандартизация версии Bluetooth 1.2 рабочей группой IEEE. Скорость версии 2.0, выпущенной в 2004 году, достигала 2,1 Мбит/с благодаря технологии ускорения передачи данных Enhanced Data Rate (EDR), а базовая скорость составляла 1.1 Мбит/с. В 2007 году 2.1 мог запрашивать характеристики устройства для фильтрации при сопряжении и экономить батарею. Bluetooth 3.0 с технологией HS в 2009 году мог в теории разогнаться до 24 Мбит/с.

Ericsson T39 — первый телефон с поддержкой Bluetooth, 2000 год

До последнего момента передовой версией была Bluetooth 4.2. Множество носимых устройств без поддержки смартфоном этой версии просто не будут работать. На смену 4.2 приходит Bluetooth 5. ArsTechnica со ссылкой на письмо исполнительного директора Bluetooth SIG Марка Пауэлла пишет о том, что скорость нового стандарта по сравнению с 4.2 увеличится в 2 раза, радиус действия — в 4 раза, а также даст «значительно больше возможностей для широковещательных пакетов». На момент написания статьи само письмо было недоступно. Уже сейчас в версии 4.2 такие пакеты имеют размер 47 байт, из которых 31 доступны для записи данных. Пока неизвестно, насколько больше они станут в новой версии.

Возможность передавать пакеты неопределенным адресатам без установки соединения широко используется так называемыми «маячками» — миниатюрными передатчиками, которые периодически передают широковещательные пакеты, которые могут содержать информацию о местоположении, заменяя систему GPS внутри зданий, рекламу и другие привязанные к локальному местоположению данные, например, информацию об экспонатах выставки.

Возможно, первые устройства с Bluetooth 5.0 появятся в начале 2017 года. Увеличение скорости и энергоэффективности используют в новых гаджетах для «умного дома» и носимых устройствах.

habr.com

Блютуз: что это такое и как им пользоваться

Хотите узнать, что такое Bluetooth (Блютуз) и как им пользоваться, например, в телефоне, чтобы наконец избавиться от проводов? Тогда изучайте нашу статью, ведь в ней Вы узнаете все о том, как работает Блютуз.

Bluetooth — это беспроводная персональная сеть передачи данных, которая используется для сопряжения устройств, оснащенных специальными модулями.

По большому счету, о Блютус знают все, кто хоть немного знаком с современными технологиями и пользуется компьютерами, смартфонами и планшетами. Данная технология передачи данных по воздуху одна из самых массовых и появилась достаточно давно, поэтому вопрос о том, что это такое, простителен для только для чайников, которые совсем не слышали о Блютуз, или как его еще многие называют — Блютус.

Как пользоваться Блютузом?

В основном его используют для того, чтобы передать те или иные данные с одного устройства на другое, но это далеко не единственная сфера применения. Можно управлять устройствами на расстоянии без надоедливых проводов, соединять несколько устройств на достаточно большом расстоянии (до 100 метров). Особенно это впечатляет, если сравнить ее с технологией ИК-портов.

Вспомните, как меньше, чем 10 лет назад, нам приходилось держать телефоны вплотную друг к другу, чтобы просто передать по ИК-порту понравившуюся картинку или мелодию, и при малейшем шевелении одного из устройств процесс прерывался. К счастью, технологии идут вперед семимильными шагами, главное — вовремя за ними успевать и всегда быть в курсе новинок, ведь они делают нашу жизнь более интересной и комфортной.

Беспроводное соединение устройств действительно очень удобно! Так, например, можно подсоединить к компьютеру клавиатуру, колонки и мышку, тем самым не оставив шанса вашим домашним животным повредить провода и вывести из строя только что купленную технику. И все это благодаря тому, что проводов попросту нет. Здорово, не правда ли?

  1. Почти все современные ноуты уже оснащены встроенной поддержкой Bluetooth.
  2. А для ПК всегда можно при желании купить специальный подключаемый к USB порту адаптер.
  3. Кроме компьютера, опцию можно найти в телефонах, наушниках или мини-гарнитуре, планшете, фотоаппарате, умных часах и еще много где, ведь фантазия производителей действительно безгранична!

Читайте также по в этой рубрике:

Но все-таки наибольшее распространение технология получила именно в смартфонах, поэтому подробнее остановимся именно на том, как пользоваться Блютузом на телефоне. Начнем с того, для чего нужен Блютуз в телефоне и зачем его добавляют практически на все современные устройства.

На самом деле, все очень просто — технология предназначена для обмена данными, а значит, вы можете передать нужные файлы с телефона на практически любое устройство. Это может быть второй смартфон, наушники, ноутбук, мини-колонка и т.д. Исключение составляют только Айфоны — их владельцам такая возможность недоступна. Для активации функции нужно:

  • Нажать соответствующий значок в выпадающем меню.

  

  • Или зайти в настройки устройства.

  

Алгоритм действий по соединению будет зависеть от того, на каком именно устройстве вы хотите воспользоваться опцией. Описывать их сейчас мы сейчас не будем, ведь таких устройств слишком много. Но к счастью, о многих из них на нашем сайте есть отдельные статьи.

Кстати, о том, что такое nfc в телефоне и как им пользоваться мы рассказывали в другой статье.

Как работает Блютус?

Чтобы понять, как работает Bluetooth (Блютуз) и что это такое, стоит вернуться к тому, с чего мы начали нашу статью — определению.

Итак — это стандарт беспроводной связи, обеспечивающий передачу информации между различными устройствами: телефонами, компьютерами, компьютерной периферией, часами, бытовой техникой и прочими девайсами. 

А теперь рассмотрим принцип работы Bluetooth (Блютуз):

  • передача данных основана на радиоволнах;
  • при передаче используется единый ISM диапазон, который был принят за основу общим решением союза компаний;
  • отправка и принятие цифровой информации может осуществляться как между двумя девайсами, так и от одного к нескольким устройствам.

Советуем также почитать нашу статью о решении возможных проблем при работе беспроводных мышек.

Радиус действия Bluetooth

Что касается вопроса о том, на каком расстоянии работает и ловит Блютуз, то согласно последним данным с Википедии, его зона действия весьма обширна. Радиус действия bluetooth может достигать 100 метров.

По данным на 2019 г. беспроводной интерфейс даже позволяет отправлять файлы пользователям, которые находятся в другом помещении. То есть, включив функцию, Вы без проблем сможете передать игру, файл или изображение другу, который живет в соседнем доме.

Стоит отметить, что устройства с первыми версиями на низких скоростях с трудом обменивались данными в пределах одной комнаты или даже управлять устройствами с помощью беспроводной мышки. Но к счастью, теперь все изменилось.

Скорость передачи

Что касается скорости передачи данных Bluetooth, то она будет зависеть от версии, которую вы используете:

  • 1.0 — до 1 Мб/с
  • 2.0 — около 3 Мб/с
  • 3.0 — до 24 Мб/с для больших пакетов
  • 4.0 — до 24 Мб/с, и увеличилась скорость до 1 Мб/с в устройствах с размер пакета 8-27 байт). 
  • Для версии 5.0 она составляет около 100 Мб/с

Как можно увидеть, скорость передачи данных по блютус за время существования технологии значительно выросла, ведь первые версии могли передавать файлы на скорости максимум до 1 Мб в секунду. На момент 2019 г. самой свежей является пятая версия стандарта — Bluetooth 5.0, которая действует с 2016 года. Она передает информацию на скорости до 100 Мб в секунду, что действительно впечатляет.

Кстати, все версии совместимы друг с другом. Разница будет только в дальности связи и скорости передачи данных. Разработчики не собираются останавливаться на достигнутых скоростях и возможностях несмотря на то, что беспроводную сеть данного стандарта активно пытаются вытеснить с рынка конкурентные разработки.

По сравнению со скоростью передачи данных у Wi-Fi, этот показатель, даже у последней версии, конечно не очень впечатляет. Кстати, а чем вообще отличается Блютуз от Вай фай? Как раз об этом мы и поговорим в следующем разделе!

Обновление: совсем скоро выйдет новая версия — Bluetooth 5.1. Ее отличительной особенностью будет максимальная точность поиска и определение направления движения. Подробнее о ней вы можете узнать здесь.

Отличие Блютус от Вай Фай

Ради интереса мы специально провели мини-опрос среди своих знакомых, и результаты на удивили! Многие не знают, чем Блютуз отличается от Вай Фай, более того, некоторые даже думали, что это просто названия одного стандарта беспроводной связи. Но они не правы, разница между ними есть, и она огромна.

Для наглядности мы собрали все характеристики обеих технологий в сравнительную таблицу.

Wi-Fi Bluetooth

 Сфера применения

Основная цель – это избавление пользователей от проводов при использовании Он придуман для того, чтобы передавать данные между 2 устройствами – будь то например, 2 компьютера, а также телефоны и любая другая техника.
Радиус действия  Около 300 метров в зоне прямой видимости Может достигать максимум 100 метров. В одном помещении обычно это около 10 метров.
Диапазон частот От 2.4 ГГц до 5 МГц 2,4-2,4835 ГГц
Стандарт  IEEE 802.11 Bluetooth 4.0
Подключение, установка и настройка  Для этой сети нужно обязательно устанавливать модем или маршрутизатор Устройствам Bluetooth не нужна доп. настройка или установка оборудования. Нужно просто выбрать совместимое устройство, на которое нужно передать данные.
Тип сети  WLAN – в ней может быть большое количество устройств, возможно создание локальной сети. Можно создать лишь ограниченную двумя устройствами сеть (PAN – персональная сеть)
Скорость передачи данных до 500 Мбит/с до 12 Мбит/с

Но и сходства есть. Так. например, обе технологии используют для передачи данных определенные радиочастоты и являются беспроводными стандартами связи. А путают их потому, что самые простые действия, к примеру передача фотографий с телефона на компьютер, можно сделать с помощью обеих опций. Сказать, что лучше использовать — Блютуз или Вайфай, невозможно, не зная конкретной ситуации, ведь обе эти технологии хороши по-своему и используются для разных целей.

Кстати, впервые созданием данной технологии занялась компания Ericsson в далеком 1994 году. Общее распространение Блютуз начал получать с 1998 года, когда была создана специальная группа компаний, в которую входили Ericsson, IBM, Intel, Nokia и Toshiba, которые совместными усилиями занимались разработкой.

Как выглядит Блютуз и где он есть?

Bluetooth в дословном переводе с английского состоит из двух слов – голубой и зуб. В переводе с датского это сочетание означает синезубый (в честь короля викингов из Дании).

Расшифровка значка технологии весьма любопытная. На эмблеме красуются две скандинавские руны, совмещенные вместе. Цветовое решение логотипа также полностью соответствует названию.

  • Существует огромное количество устройств, которые можно использовать без подключения проводов именно благодаря наличию Блютус, и с каждым днем их количество только растет.
  • Найти эту технологию можно сейчас практически везде: в телефонах, компьютерах, наушниках, телевизоре, магнитоле, пылесосах, кофеварках, стиральных машинах и даже в холодильниках!

Да-да, мы абсолютно серьезно, в некоторых современных холодильниках действительно есть эта опция — она помогает: отслеживать свежесть продуктов, заказывать их из магазина, дистанционно изменять температуру, выполнять автоматическую диагностику на предмет неполадок, входить в интернет и даже соц. сети. Кажется, будущее уже наступило.

Вреден ли Блютуз для здоровья человека?

Вопрос о том, вреден ли Блютуз для здоровья человека, весьма актуален, ведь с каждым днем технология все больше внедряется в нашу жизнь. Ее добавляют в огромное количество техники, делая нашу жизнь удобнее и интереснее.

Да, излучение от bluetooth оказывает влияние на здоровье, но оно настолько незначительно, что особого вреда нанести не сможет, бояться нечего. Однако, врачи говорят о том, что при регулярном использовании вред от Блютуз все-таки есть – могут возникнуть головные боли или раздражительность.

В общем, удобство во много раз превышает тот минимальный вред, который оказывает на организм использование, например, той же блютус гарнитуры, без которой не могут представить себе жизнь люди за рулем, которым технология Hands Free пришлась весьма по душе, ведь по обычному телефону автомобилистам во время движения поговорить не получится. Поэтому, просто соблюдайте меру при использовании, и все будет хорошо!

На каком устройстве вы чаще всего используете Bluetooth?
Poll Options are limited because JavaScript is disabled in your browser.

  • Мобильный телефон/Смартфон 42%, 31 голос

    31 голос 42%

    31 голос — 42% из всех голосов

  • Наушники 23%, 17 голосов

    17 голосов 23%

    17 голосов — 23% из всех голосов

  • Колонки, клавиатура, мышь 16%, 12 голосов

    12 голосов 16%

    12 голосов — 16% из всех голосов

  • ПК/ноутбук 9%, 7 голосов

    7 голосов 9%

    7 голосов — 9% из всех голосов

  • Другое 9%, 7 голосов

    7 голосов 9%

    7 голосов — 9% из всех голосов

Всего голосов: 74

01.02.2019

×

Вы или с вашего IP уже голосовали.
Голосовать

besprovodnik.ru

Спецификация Bluetooth 4.0 принята. Ждем новых свершений / Habr

Протоколы скоростной передачи данных сейчас «пекут», как горячие пирожки. Не успели еще модули беспроводной связи стандарта 3.0 обосноваться в различного рода девайсах, как Bluetooth Special Interest Group (SIG) приняла спецификацию Bluetooth Core Specification Version 4.0. Интересно, что уже в четвертом квартале этого года производители обещают выпускать мобильные и не очень устройства с интегрированным модулем Bluetooth 4.0. Подробные характеристики Bluetooth Core Specification Version 4.0. давайте поместим под катом, довольно много букаф.

Так вот, устройства с новым модулем связи смогут обмениваться данными со скоростью до 24 Мбит/сек. Согласитесь, это намного больше, чем у наиболее распространенного сейчас (по крайней мере, в странах СНГ) Bluetooth 2.1 + EDR с его 3 Мбит/сек.

Особенностью Bluetooth 4.0 является не только высокая скорость передачи данных, которой должно быть достаточно для большинства современных устройств, но и пониженное энергопотребление модуля связи. Дело в том, что разработчики применили новую энергосберегающую технологию, которая позволяет внедрить Bluetooth 4.0 даже в маломощные устройства со слабым питанием.

Подобные девайсы могут быть использованы практически во всех сферах, включая медицину, развлечения, спорт и другие.

Отметим, что в Bluetooth 4.0. повышена безопасность передачи данных — теперь все, что передается, шифруется по протоколу AES-128. Еще одним плюсом является значительное расширение зоны действия модуля связи — до ста и более метров.

Разработчики утверждают, что от стандартной «таблетки», 3-х вольтовой батарейки типа CR 2025, модуль связи Bluetooth 4.0 сможет работать несколько лет. Интересно было бы проверить это утверждение на практике, правда? Радует, что ждать осталось совсем немного.

В пресс-релизе сообщается также, что все члены рабочей группы Bluetooth SIG смогут «пощупать» устройства с Bluetooth 4.0 на очередной, 37-й встрече SIG, которая должна пройти на этот раз в Барселоне, Испания, 4-8 октября. Разработчики предоставят для теста устройства как с предыдущими спецификациями Bluetooth, так и с Bluetooth 4.0.

Сразу после этого производители смогут активно внедрять модули связи нового типа в собственные устройства.

В общем, подведем итоги. Главными преимуществами Bluetooth 4.0 являются:

— низкое потребление энергии;

— высокая скорость передачи данных, до 24 Мбит/сек;

— увеличенная дальность действия, свыше 100 метров;

Что же, Bluetooth 4.0, мы тебя ждем.

Вот здесь размещен официальный пресс-релиз спецификации.

habr.com

как правильно выбрать беспроводные наушники

Philips BT6000R12 8.jpg
В век современных технологий никого уже не удивишь беспроводными девайсами: мы активно используем Wi-Fi на телефонах и ноутбуках, к компьютерам подключаем беспроводные мыши и клавиатуры, а музыку слушаем через Bluetooth-наушники. И вот тут случается загвоздка — а как выбрать самые лучшие наушники конкретно для ваших девайсов, ведь протоколов передачи звука по BT достаточно много, и далеко не все из них поддерживаются и наушниками, и самим устройством? 

История и характеристики стандарта Bluetooth


Но начнем мы, как обычно, в истории создания BT. А создавать его начали, что примечательно, за несколько лет до USB — еще в 1994 году над этим стандартом стала работать компания Ericsson, достаточно известный в то время производитель телекоммуникационного оборудования. Сам стандарт разрабатывался как беспроводная альтернатива проводному подключению по RS-232 (более известному как последовательный порт). Сами спецификации были готовы уже к 1998 году — тогда же была создана группа Bluetooth SIG, куда вместе с Ericsson вошли IBM, Intel, Nokia и Toshiba. В 2002 году Bluetooth стал частью стандарта IEEE 802.15.1 (Wi-Fi, напомню, входит в стандарт IEEE 802.11). На данный момент в группу Bluetooth SIG входит более 18000 компаний, что делает Bluetooth одним из немногих основных стандартов по передаче данных на небольшие расстояния.

Как же работает Bluetooth? Он, как и Wi-Fi и множество других систем, работает в ISM-диапазоне — от 2.4 до 2.4835 ГГц. Разумеется, использование одного диапазона приводит к интерференции (наложению) сигналов — а это, в свою очередь, негативно сказывается на стабильности и скорости работы. С учетом того, что звук нужно передавать всегда в одном качестве без задержек, разработчики стандарта пошли на хитрость. Пожалуй, самой главной проблемой для BT является именно Wi-Fi — таких сетей в диапазоне 2.4 ГГц в каждом доме множество, а всего в этом диапазоне может быть 13 каналов шириной в 22 МГц:
ccf7c3cd9495d0cab6e3de46174071fc.png

Тут подход прост: и передатчик, и приемник все время использует один достаточно широкий канал. Да, он может перекрываться с другими каналами, что негативно скажется на скорости, но не на стабильности — и это всех устраивает. Bluetooth же использует другой подход: в ISM-диапазоне у него аж 79 каналов (в некоторых странах 23 — но Россия к ним не относится) шириной всего в 1 МГц, а приемник и передатчик с частотой в 1600 раз в секунду меняют канал по заданному алгоритму:
d859d5f2c04c4254906df2224b7fc850.jpg

Это сделано специально для того, чтобы сильно уменьшить вероятность наложения сигналов в таком небольшом диапазоне частот. Но интерференцию это не отменяет — небольшие каналы BT вполне могут попасть в большие каналы Wi-Fi, и это приведет к потере скорости, что для качественной передачи звука недопустимо. Поэтому BT использует технологию AFH (Adaptive Frequency Hopping). Ее принцип заключается в том, что при смене каналов Bluetooth игнорируются те каналы, которые попадают в большой канал Wi-Fi:
3e30e721209cb7e432084d37bdd7828f.jpg

Так что если вы пользуетесь Bluetooth в одном месте, то в теории никаких проблем с передачей звука нет — из 79 каналов будут выбраны свободные, что обеспечит достаточную скорость. Если вы перемещаетесь, то тут могут возникнуть проблемы — но, с другой стороны, часто вы видели на улице сети Wi-Fi? Так что технологию передачи звука по BT можно считать вполне помехоустойчивой, и осталось разобраться только со стандартами передачи звука по нему.

Bluetooth-профили для передачи звука


Самый первый профиль появился вместе со стандартом Bluetooth 1.2 больше 15 лет назад — уже тогда разработчикам стандарта пришло в голову, что беспроводной звук — это здорово. Увы, сам стандарт, называемый HSP — Headset Profile — для прослушивания музыки подходил слабо: передача звука шла в моно-формате с битрейтом до 64 кб/с. Этого более чем хватало для работы гарнитур — для них этот профиль, в общем-то, и был создан — но музыка, переданная в таком формате, звучала гораздо хуже самого криво пожатого 128 кб/с mp3, воспроизводимого через динамик тогдашних телефонов.

Следующий профиль назывался HFP (Hands-Free Profile), и, как понятно по названию, он опять же предназначался для гарнитур — все тот же монозвук с низким качеством. Из улучшений — более продвинутая работа: к примеру, при звонке можно было передавать звук с телефона на колонки машины, и использовать для ответа микрофон в машине. Но нас интересует именно передача музыки, и для нее этот профиль по понятным причинам категорически не подходит.

Первым профилем, предназначенным именно для передачи стереозвука, стал A2DP — Advanced Audio Distribution Profile. Именно в нем появилась функция опроса подключаемых к устройству наушников, дабы найти общий для них кодек, и, что самое главное — именно в этом профиле появилась возможность управлять сжатием аудио: увы, избежать сжатия нельзя из-за невысокой пропускной способности Bluetooth, но вот само сжатие сильно зависит от используемых кодеков и версии BT, так что итоговое качество звука может сильно варьироваться. 

Кодек SBC — жмет хуже MP3, но в стерео

Если сказано, что ваши беспроводные колонки или наушники поддерживают A2DP и ни слова больше — то, скорее всего, будет использоваться для сжатия именно кодек SBC (Subband Coding). Сам принцип кодирования схож с MP3, однако тут упор идет не на минимизацию звуковых потерь, а на упрощение вычислений, дабы даже на слабых мобильных процессорах сжатие происходило очень быстро. Поэтому, к примеру, полностью отрезаются частоты выше 14 кГц. Поэтому, хоть SBC и допускает битрейт до 345 кб/с, MP3 в 320 кб/с будет звучать существенно лучше — достаточно просто посмотреть на спектры:
Breathe_SPECTROGRAM.png
Как видно, лучше всего звук передает AptX (о нем ниже), далее идет MP3, ну и SBC на последнем месте.

AAC —  единственный хороший кодек для iPhone


SBC — это стандартный кодек A2DP-профиля, и, разумеется, он далеко не единственный — есть и более продвинутые средства сжатия звука. И самый популярный среди них — кодек AAC (Advanced Audio Coding). Он же, к слову, самый лучший, если вы хотите использовать беспроводные наушники с iPhone, так что если у вас именно он — ищите наушники с его поддержкой (а таковых достаточно много). Да и вообще формат AAC используется больше всего именно в Apple — к примеру, все песни в iTunes или Apple Music используют именно его.

Изначально AAC разрабатывался как преемник MP3 — он дает лучшее качество звука при том же битрейте за счет нескольких оптимизаций: к примеру, удаляются не воспринимаемые человеком частоты, удаляется избыточность в кодированном сигнале, используется более широкое окно в 2048 точек (что такое окна можно почитать здесь) и так далее. Так что в итоге такой кодек работает существенно лучше SBC и вполне подходит для повседневного прослушивания музыки по Bluetooth — главное, чтобы его поддерживали как наушники, так и само устройство — иначе будет использоваться стандартный кодек SBC с печальными последствиями для звука.

aptX — оптимальный выбор для любителей хорошего звука


Это — один из немногих кодеков, который может передавать по BT звук в MP3 и AAC без дополнительной обработки — а, значит, и без влияния на качество звука. Двухканальный звук тут передается с битрейтом до 352 кб/с, и, разумеется, никакие частоты не обрезаются: используется частотный диапазон от 10 Гц до 22 кГц, чего более чем хватает для человеческого уха. 

В 2009 году появилась более продвинутая версия aptX HD, она позволяет передавать звук с битрейтом до 576 кб/с — а этого уже хватает для воспроизведения некоторых Hi-Res-аудио, чем явно будут довольны меломаны.

Однако, увы, у aptX есть одна достаточно серьезная проблема: так как эта технология принадлежит Qualcomm, то и работает она только на устройствах с их Bluetooth-чипами, и именно поэтому поддержки aptX нет и не может быть на iPhone, где за Wi-Fi и BT отвечает чип от Broadcom. Ну и как в случае с AAC — поддерживать aptX должны как само устройство, так и наушники — в противном случае произойдет откат до AAC или SBC.

LDAC — единственный выбор для меломанов


Меломаны, конечно же, скажут — 576 кб/с у aptX HD это здорово, но есть музыка во flac с битрейтом и вдвое выше. И тут на помощь приходит Sony с собственным кодеком, который обеспечивает передачу звука с битрейтом аж в 990 кб/с с частотой дискретизации в 96 кГц — что, в общем-то, обеспечивает более качественное воспроизведение аудио, чем с CD-дисков. И если раньше этот кодек использовался сугубо в устройствах от Sony, то начиная с Android 8.0 он включен в проект AOSP, так что если под ваш смартфон есть прошивка на нем, и у вас есть наушники с поддержкой LDAC, то вы можете насладиться действительно Hi-Res-аудио по Bluetooth.

Итоги


А в итоге мы видим, что звук по Bluetooth развился настолько, что удовлетворит любым пожеланиям: для нетребовательных слушателей с простыми наушниками и музыкой в MP3 с битрейтом в 128 кб/с есть SBC. Для тех, кто привык слушать музыку из iTunes или же MP3 в 320 кб/с, есть AAC и aptX. Ну а для меломанов с музыкой в flac есть aptX HD и LDAC. Однако не забывайте — оба устройства должны поддерживать нужный вам кодек — иначе вы будете слушать flac с кодеком SBC, что явно вам не понравится. 

www.iguides.ru

Bluetooth 5, Bluetooth BR / EDR или Bluetooth Low Energy (BLE)? Что лучше?

Беспроводная связь становится неотъемлемой частью электроники, так как все больше и больше потребителей требуют возможности отправлять и получать данные, не привязываясь к разъемам и кабелям. Одним из самых популярных протоколов беспроводной связи является Bluetooth, который имеет универсальность для поиска «родственников» в самых разных приложениях.

Среди многих других приложений Bluetooth встроен в автомобили, так что пользователи могут воспроизводить свою любимую музыку со смартфона на автомобильной стереосистеме. Новая область безопасности «умного дома» использует Bluetooth, чтобы позволить людям выполнять такие задачи, как запирание и отпирание входной двери с помощью телефона. Bluetooth также можно использовать для отправки файлов между планшетом и компьютером, отправки уведомлений с фитнес-трекера на компьютер или телефон и многое другое. На рисунке ниже изображены два распространенных устройства с поддержкой Bluetooth, смартфон и ноутбук.

Благодаря протоколу Bluetooth мы можем отправлять и получать данные без шнуров и проводов

Все эти различные приложения подпадают
под общий термин «Bluetooth», но, что удивительно, не все из них используют одни и те
же беспроводные протоколы. Некоторые используют Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), в
то время как другие используют базовую скорость Bluetooth / повышенную скорость передачи данных (Bluetooth BR
/ EDR). Более новые приложения даже могут использовать Bluetooth 5.

Большинство людей не знают ни о разнице между Bluetooth BR / EDR и BLE, ни о том, какой из них лучше всего подходит для их конкретных приложений. С появлением Bluetooth 5 все стало более запутанным, что еще больше стирает грань между этими протоколами. Цель этой статьи — объяснить, чем BLE отличается от Bluetooth BR / EDR и как Bluetooth 5 обещает улучшить оба протокола. Это также поможет вам определить версию, наиболее подходящую для вашего приложения.

История

Чтобы лучше понять, чем отличаются Bluetooth с базовой скоростью передачи данных (BR) / повышенную скорость передачи данных (EDR) и BLE, важно изучить историю этих беспроводных технологий. Каждый из них был разработан Специальной группой по интересам Bluetooth (Bluetooth SIG), которая управляет всеми протоколами Bluetooth. По мере разработки Bluetooth SIG выпускает новую спецификацию для внесения улучшений. Временная шкала на рисунке ниже показывает спецификации Bluetooth, которые были выпущены и где Bluetooth BR, Bluetooth EDR, BLE и Bluetooth 5 соответствуют этим спецификациям.

График выпуска новых спецификации Bluetooth на протяжении многих лет

Bluetooth с базовой / повышенной скоростью передачи данных (BR/EDR)

Bluetooth BR был первым разработанным протоколом Bluetooth. В нем реализован уникальный метод использования гауссовой
частотно-сдвиговой манипуляции (GFSK) для обмена данными в диапазоне ISM 2,4
ГГц. Эта полоса была выбрана потому, что, в отличие от большинства полос
частот, для работы в ней не требуется лицензия, поэтому связь полностью
бесплатна. Bluetooth BR быстро завоевал популярность,
поскольку он предоставил недорогой и маломощный способ отправки и получения
данных по беспроводной сети на короткие расстояния со скоростью передачи данных
до 0,7 Мбит / с.

Несколько лет спустя была выпущена новая спецификация Bluetooth 2.0, которая включала опцию Bluetooth EDR. Bluetooth EDR позволяет передавать данные в два-три раза быстрее, чем предыдущая версия. Это стало возможным потому, что он использует дифференциальную квадратурную фазовую манипуляцию (QDPSK) и дифференциальную 8-уровневую фазовую манипуляцию (8DPSK) вместе с GFSK. GFSK передает один бит на символ, тогда как QDPSK передает два бита на символ, а 8DPSK передает три бита на символ.

BLE

Когда BLE был
впервые разработан, на самом деле это был даже не Bluetooth! Он был разработан Nokia как беспроводная технология под
названием Wibree. Данный стандарт был разработан так, чтобы потреблять очень
мало энергии (а также быть очень дешевым и простым в настройке), что делает его
идеальным решением для устройств, работающих от батарей небольшой емкости.

Wibree включает
в себя множество методов, аналогичных Bluetooth BR / EDR, включая
работу в диапазоне ISM 2,4 ГГц, модуляцию GFSK, схему
канала и скачкообразную перестройку частоты. Параллели между ними привели к
тому, что Bluetooth SIG принял Wibree в свою спецификацию. Он был выпущен
как новый беспроводной стандарт потребляющий мало энергии для работы под
названием Bluetooth Low Energy (BLE). BLE
впервые появился в спецификации Bluetooth 4.0.

Bluetooth 4.0 не «уничтожил» полностью стандарты Bluetooth BR / EDR, но вместо этого предлагал BLE в дополнение к Bluetooth BR / EDR. Потребительские устройства с BLE часто назывались Bluetooth Smart, а Bluetooth BR / EDR — Bluetooth Classic; однако эти термины больше не используются для дифференциации каждого протокола. В соответствии с этой спецификацией радиостанции могут быть разработаны для работы в качестве радиомодуля BD / EDR только Bluetooth, радиомодуля BLE или спаренного радиомодуля, который поддерживает Bluetooth BR / EDR и BLE.

Bluetooth 5.0

Bluetooth SIG делает все возможное, чтобы вносить улучшения, соответствующие эволюции технологий, и одним из ключевых достижений, которые, по-видимому, движут электроникой, является Интернет вещей (IoT). BLE сыграл большую роль в развитии IoT, но Bluetooth SIG хотел еще больше расширить возможности Bluetooth в приложениях IoT. Новые достижения в оригинальной технологии BLE были выпущены в Bluetooth 5.0, который называется Bluetooth 5.

Bluetooth BR/EDR vs. BLE

Давайте сравним сходства и различия только между Bluetooth BR / EDR и BLE. Хорошее место для начала —  физический уровень (PHY) протоколов. PHY содержит схему, используемую для модуляции и демодуляции аналоговых сигналов и преобразования их в цифровые символы. Различия на физическом уровне — это один из факторов, который делает каждый протокол ориентированным на конкретные приложения. Четыре области PHY, где BR / EDR и BLE различаются, — это схема канала, энергопотребление, задержка и пропускная способность.

Схема канала

И Bluetooth BR / EDR, и BLE обмениваются данными в диапазоне ISM
2,4 ГГц, но различаются по количеству каналов, в которых они делят диапазон
частот. Bluetooth BR
/ EDR делит
полосу на 79 каналов, разнесенных на 1 МГц. BLE использует
более простой передатчик и приемник, поэтому он разделяет полосу на 40 каналов,
разнесенных на 2 МГц.

Одна вещь, с которой должны работать Bluetooth BR
/ EDR и
BLE, независимо от количества используемых каналов, это помехи.
Диапазон ISM 2,4 ГГц полон передатчиков, использующих все преимущества
нелицензионного диапазона. Чтобы минимизировать помехи, как Bluetooth BR /
EDR, так и BLE используют
скачкообразную перестройку частоты, когда радиостанция работает на одном канале
в течение короткого периода времени, прежде чем перейти на другой канал для
продолжения связи.

BLE также добавляет еще один элемент в свою схему канала. BLE резервирует три канала для передатчика BLE, чтобы «заявить», что он доступен для подключения. Частота этих трех рекламных каналов была стратегически выбрана таким образом, чтобы они не мешали трем наиболее часто используемым каналам Wi-Fi, также работающим в диапазоне ISM 2,4 ГГц. После установления соединения радиостанции продолжат свою связь на одном из 37 других каналов. На рисунке ниже изображена схема канала для BLE и показано, где три рекламных канала расположены в полосе частот.

Схема канала BLE

Мощность

Минимизация потребления энергии
является ключевым отличием между Bluetooth
BR / EDR
и BLE, о
чем свидетельствует тот факт, что BLE имеет
«низкое энергопотребление» в своем названии! Bluetooth BR / EDR использует
максимальную выходную мощность 100 мВт для передачи данных примерно до 10-100
м. Это было хорошо в те дни, когда большинство устройств можно было часто
заряжать. Однако, поскольку спрос на продукты, которые могут работать от
батареи в течение нескольких месяцев или лет без подзарядки, увеличивается,
такой уровень выходной мощности будет слишком большим, поскольку это приведет к
быстрому разряду батареи.

BLE предлагает идеальное решение. Он уменьшает энергию, включая передатчик и приемник только тогда, когда они необходимы для отправки или получения данных, с максимальной выходной мощностью всего 10 мВт для передачи в одном и том же диапазоне. BLE также отправляет данные короткими пакетами. Когда пакеты не отправляются, радиоприемник бездействует, потребляя мало энергии. Этот процесс помогает BLE соответствовать своему названию.

Задержка

Еще одно преимущество BLE делает его лучше, чем Bluetooth BR / EDR —
задержка. Переход Bluetooth BR / EDR в активное
состояние (готовность передавать данные) занимает около 100 мс. Существует
дополнительная задержка в 100 мс с момента получения данных на передатчике до
момента их получения на приемнике. В некоторых случаях это может привести к
довольно заметной задержке. Это также приводит к увеличению энергопотребления,
поскольку дополнительное время, необходимое для отправки данных, приводит к
увеличению потребления энергии от батареи.

BLE предлагает гораздо меньшую задержку. BLE будет готов отправлять данные уже через 3 мс. Кроме того, задержка с момента получения данных на передатчике до момента их доступности на приемнике составляет всего 6 мс. Это позволяет отправлять данные гораздо быстрее и экономит электроэнергию.

Пропускная способность

В этот момент вам может быть
интересно, почему кто-то выбрал бы Bluetooth
BR / EDR
вместо BLE. Хорошо,
где BLE отстает от Bluetooth
BR / EDR
в пропускной способности. И Bluetooth BR /
EDR, и BLE используют
GFSK, поэтому теоретически максимальный предел пропускной способности
составляет 1 Мбит / с. Однако такие факторы, как издержки протокола,
ограничения радиосвязи и искусственные программные ограничения, ограничивают
фактическую пропускную способность.

На практике Bluetooth BR
может достигать пропускной способности
до 0,7 Мбит / с, в то время как Bluetooth
EDR может
достигать пропускной способности 2,1 Мбит / с. Этой пропускной способности
достаточно для приложений, таких как потоковое аудио. Поскольку BLE отправляет данные короткими пакетами для экономии энергии,
его пропускная способность сталкивается с дополнительными ограничениями.
Максимальная пропускная способность может достигать только 0,27 Мбит / с. Хотя
этой пропускной способности недостаточно для потоковой передачи звука, более
чем достаточно для отправки данных датчика, которые не нужно постоянно
передавать.

Из этих четырех разделов становится ясно, что различия на физическом уровне для каждого из этих протоколов вызывают много различий в рабочих параметрах. В таблице ниже приведены основные параметры между Bluetooth BR / EDR и BLE.

Bluetooth BR / EDR и Bluetooth BLE

BLE 5.0

Bluetooth 5 использует оригинальную технологию BLE с низким энергопотреблением, но включает некоторые новые улучшения. Одним из самых больших улучшений является нововведения на физическом уровне, которые можно выбрать для улучшения максимальной дальности или пропускной способности. Bluetooth 5 также добавляет улучшения, которые улучшают публикацию объявлений в сети.

Первый физический слой (PHY), который
предлагает Bluetooth 5, называется LE 1M. Это тот же
PHY используется для BLE в спецификации Bluetooth 4.2, поэтому большинство его параметров будут
соответствовать параметрам, показанным в таблице 1. LE 1M является
единственным физическим слоем, который является обязательным в Bluetooth 5. Другие два PHY являются дополнительными.

Bluetooth 5 интегрирует закодированный физический уровень как один
из дополнительных физических слоев, который может расширить диапазон связи.
Кодированный PHY достигает большей дальности, вводя избыточность для получения
некоторого выигрыша в обработке вместо увеличения мощности передатчика.

Bluetooth 5 вводит дополнительные избыточные биты, которые
используются для определения правильного значения бита. Кодированный физический
слой существует в двух вариантах: S = 2 и S = 8. S = 2 отправляет два символа
на бит, что уменьшает пропускную способность в два раза, но теоретически
удваивает диапазон. S = 8 отправляет восемь символов на бит. Хотя это снижает
пропускную способность до 125 кбит / с, но примерно в четыре раза увеличивает
диапазон. На практике фактический диапазон будет немного ниже теоретических
значений, но этот метод все же помогает достичь гораздо большего диапазона.

Радиус действия маловажен для большинства
конечных приложений, поэтому Bluetooth
5 обязательно включил что-то для приложений, где пропускная способность важнее
дальности. Существует опция двойной скорости передачи данных под названием LE 2M, которая увеличивает скорость передачи необработанных данных
до 2 Мбит / с. Это позволяет передавать данные с максимальной фактической
пропускной способностью 1,4 Мбит / с. Это означает, что данные могут
передаваться даже быстрее, чем Bluetooth
BR, но с меньшим энергопотреблением.

Таблица 2 сравнивает три физических уровня, доступные в Bluetooth 5, чтобы показать, как они отличаются с точки зрения скорости передачи данных и диапазона.

Сравнение физических слоев Bluetooth 5

Bluetooth 5 предлагает множество улучшений в публикации данных. Он по-прежнему использует ту же схему каналов, что и BLE, но включает опции для рассылки данных на всех 40 каналах вместо трех. В Bluetooth 5 небольшие пакеты данных могут передаваться по трем каналам, используемым в BLE. Однако теперь они могут указывать на большие публикуемые пакеты (до 255 октетов), которые можно отправлять по дополнительным 37 каналам. Это также помогает уменьшить объем контента на трех основных каналах. Bluetooth 5 также включает улучшения для цепочки пакетов, периодической публикации данных и меньшего минимального интервала между передачей сообщений.

Приложения

Различия в PHY являются ключом к
определению того, какой протокол лучше всего подходит для каждого приложения. В
последних нескольких разделах мы рассмотрели много технических деталей, которые
можно применять для лучшего понимания идеального использования каждого
протокола.

Давайте начнем с Bluetooth BR / EDR. Он снижает скорость задержки и мощность пакета для более высокой пропускной способности, поэтому он лучше всего подходит для приложений, где пропускная способность является критически важной спецификацией. Это делает его идеальным протоколом для приложений, таких как потоковая передача видео / звука или отправка больших объемов данных. Распространенными приложениями являются беспроводные гарнитуры (рисунок ниже) и приложения типа точка-точка.

Беспроводные наушники лучший пример использования протокола Bluetooth BR / EDR

BLE лучше всего подходит для приложений, которым необходимо отправлять только небольшие объемы данных, в результате чего устройство может проснуться, передать необходимые данные и затем вернуться в спящий режим. Низкое энергопотребление BLE делает его обязательным для устройств, которые питаются от небольшой батареи. Приложение, которое хорошо подходит для BLE, — это пульсометр. Монитор сердечного ритма не должен часто отправлять данные, но он должен работать в течение длительного периода времени от батареи. Поскольку область IoT продолжает развиваться, мы, вероятно, увидим много новых приложений BLE.

Важно отметить, что когда вы выбираете
устройство Bluetooth с
поддержкой для своего приложения, вы должны быть уверены, что выбрали
интегральную схему (ИС), которая поддерживает протокол, который вы планируете
использовать. Вы не можете купить ИС наугад и предположить, что она
поддерживает как Bluetooth BR /
EDR, так и BLE. Как
упоминалось ранее, Bluetooth BR / EDR
и BLE используют
разные физические уровни, поэтому вам необходимо убедиться, что выбранная
интегральная схема поддерживает физический уровень для протокола, который вы
планируете использовать, или она поддерживает оба PHY, если вы считаете, что
оба могут быть полезны для вашего приложение.

Bluetooth 5, который обещает значительные улучшения, уже начал
появляться в популярных технологиях. Многие популярные смартфоны уже предлагают
поддержку Bluetooth 5. Как и в случае с большинством беспроводных протоколов, Bluetooth 5 интегрировался в большую часть электроники. Тем не
менее, становится очевидным, что настало время Bluetooth 5.

Если вы хотите быть готовым к использованию Bluetooth 5, необходим микроконтроллер, совместимый с Bluetooth 5, для соответствия основным требованиям. Одним из примеров является Maxim MAX32666GWPBT, который имеет два ядра Arm Cortex-M4 и отдельное оборудование, предназначенное для работы стека Bluetooth (рисунок ниже). Это оставляет два ядра полностью бесплатными для вашего приложения. Другим вариантом является маломощный микроконтроллер Arm Cortex-M4 MAX32665 с блоком с плавающей запятой (FPU) и Bluetooth 5. Этот микроконтроллер имеет функции управления питанием, такие как импульсный источник питания с одним индуктором и несколькими выходами (SIMO), и динамическое масштабирование напряжения для минимизации энергопотребления и, следовательно, хорошо подходит для систем с батарейным питанием.

Микроконтроллер MAX32666GWPBT предназначен для приложений Bluetooth 5

Итоги

Как и в любом хорошем уроке, лучший
способ проверить свои знания — это викторина. Испытайте себя, вернитесь к
приложениям, перечисленным в начале этой статьи, и посмотрите, сможете ли вы
определить, какой протокол Bluetooth
используется каждым из них. Если вы не
помните, ответы ниже …

Bluetooth BR
/ EDR хорош
для приложений, где критична максимальная пропускная способность. Он может
потреблять значительное количество энергии, поэтому он не подходит для
приложений, в которых требуется длительное время автономной работы. Он также
имеет большую задержку и занимает больше времени для настройки соединения для
начала отправки данных. Следовательно, он не предназначен для приложений,
которые передают и получают нечастые короткие сообщения. Вы можете найти его
используемым для подключения телефона к автомобильной стереосистеме для
воспроизведения музыки или отправки файлов между компьютерами или планшетами.
Оба приложения требуют высокой пропускной способности и могут позволить себе
«потреблять некоторую мощность».

BLE используется тогда, когда критически важно низкое
энергопотребление и высокая пропускная способность не требуется. Он может
отправлять данные очень быстро и имеет малую задержку. Вы найдете его в
приложениях, которые должны работать в течение длительного времени на
аккумуляторе или в тех, которым не требуется часто отправлять данные. BLE используется в системах домашней безопасности, таких как
интеллектуальные дверные замки и в фитнес-трекерах.

Хотя все эти технологии и называются Bluetooth, они действительно предлагают различные преимущества в
мире беспроводной электроники. Чтобы определить, какой протокол лучше всего
подходит для ваших приложений, обязательно посмотрите на различия в PHY,
перечисленные в таблице 1, чтобы увидеть, где каждый протокол превосходит.
Кроме того, следите за тем, как Bluetooth
5 изменит отрасль в ближайшие несколько лет благодаря более высокой пропускной
способности, большему диапазону и расширенным возможностям публикации сообщений.

elenergi.ru

Bluetoothмеждународный стандарт беспроводных коммуникациймалого радиуса действия

Логотип стандарта «Bluetooth»

Технология Bluetooth является твердо устоявшимся коммуникационным стандартом для беспроводной связи на малых расстояниях, соединяя устройства посредством одной универсальной радиолинии с малым радиусом действия. Изначально дальность действия радиоинтерфейса закладывалась равной 10 метрам, однако сейчас спецификациями Bluetooth уже определена и вторая зона — около 100 м. При этом нет необходимости в том, чтобы соединяемые устройства находились в зоне прямой видимости друг друга. К тому же, взаимодействующие между собой приборы могут находиться в движении.

Происхождение названия

Технология получила своё название в честь скандинавского короля Харальда Синезубого (Harald Bluetooth), прославившегося объединением датских и норвежских земель. В 1994 году компания Ericsson воздвигла памятник Харальду в шведском городе Лунде, освежив в памяти потомков эпизоды мировой истории и дав имя монарха новой беспроводной технологии для мобильных коммуникаций.

Создание и развитие технологии

1994

В 1994 году компания Ericsson сформировала рабочую группу по разработке нового радиоинтерфейса, который позволил бы устанавливать связь между сотовым телефоном и беспроводной гарнитурой, и при этом не был бы дорогим и энергоёмким. Согласно проекту, технология должна была обеспечить:

  • использование по всему миру;
  • работу с голосом и передачей данных;
  • возможность установки соединений типа ad hoc;
  • возможность противостоять помехам от других источников в открытой полосе;
  • очень компактный размер для обеспечения удобной интеграции с различными устройствами;
  • ничтожное энергопотребление, в сравнении с другими устройствами, предназначенными для подобных целей;
  • открытый интерфейсный стандарт;
  • низкую стоимость.

1998

В начале 1998 года компании Nokia Corporation, IBM, Toshiba, и Intel присоединились к консорциуму по разработке беспроводной связи, создав специальную рабочую группу (Special Interest Group — SIG). В развитии участвовали и другие, менее крупные организации.

1999

В конце 1999 года было опубликовано первое описание новой технологии. Сразу же было объявлено, что созданный вариант стандарта Bluetooth 1.0.B не является окончательным и финальная спецификация должна выйти только после дополнительных проверок и доработок.

2002

Спустя год после выпуска первого варианта стандарта, группа SIG опубликовала версию 1.1 спецификации Bluetooth. В марте 2002 года Палата стандартов IEEE-SA одобрила новый стандарт беспроводных коммуникаций, получивший обозначение IEEE 802.15.1 и созданный на основе спецификации Bluetooth 1.1.

2004

В 2004 году была разработана технология Bluetooth 2.0, которая увеличила скорость передачи данных до 2,1 Мбит/с, а функциональность Bluetooth-устройств была расширена в 2007 году с появлением Bluetooth 2.1.

2008

Последнее обновление Bluetooth было в августе 2008 г., когда Bluetooth SIG представил версию 2.1+EDR. В тот раз было снижено энергопотребление и повышен уровень защиты данных.

2009: Bluetooth 3.0

В апреле 2009 года консорциум Bluetooth SIG проанонсировал выпуск новой версии технологии беспроводной передачи данных Bluetooth. Новая, третья версия Bluetooth обеспечит скорость передачи данных, сопоставимую со стандартом Wi-Fi, что в несколько раз выше по сравнению с Bluetooth 2.1. Согласно пресс-релизу консорциума, «новая спецификация позволит передавать большие видеофайлы, коллекции музыкальных треков и библиотеки фотографий за секунды».

Новая спецификация будет включать технологию Enhanced Power Control (EPC), которая обеспечит более стойкое соединение между Bluetooth-устройствами, препятствуя его разрыву при возникновении препятствий на пути сигнала.

Консорциум анонсировал, что скорость передачи данных от одного Bluetooth-устройства третьего поколения к другому составит 300 Мбит/с.

2010: Bluetooth 4.0

Спецификации беспроводного интерфейса Bluetooth 4.0, отличающегося низким энергопотреблением, наконец утверждены. По словам представителей ассоциации Bluetooth Special Interest Group, отвечающей за его стандартизацию, первыми устройствами, поддерживающими данную технологию, станут интеллектуальные измерительные приборы и портативные компьютеры. И появятся они на рынке уже в 2010 году.

Стандарт Bluetooth 4.0 представляет собой модернизированный вариант предыдущей версии технологии, Bluetooth 3.0, которая была подготовлена в 2009 году. В новую версию включены спецификации, обеспечивающие снижение энергопотребления при передаче небольших порций данных на короткие расстояния. Сюда же относятся и возможности высокоскоростной пересылки, представленные в версии Bluetooth 3.0 и позволяющие устройствам переключаться на беспроводные локальные сети 802.11 для передачи данных со скоростью до 25 Мбит/с.

Ожидается, что в первую очередь технология найдет применение в часах, интеллектуальных измерительных устройствах, шагомерах и других приспособлениях, работающих на компактных батарейках. Портативные компьютеры и смартфоны в конечном итоге также будут оснащены интерфейсами Bluetooth 4.0 и смогут собирать данные, поступающие с других устройств. Помимо всего прочего, это поможет осуществлять постоянный контроль за состоянием здоровья людей и следить за эффективным использованием электроэнергии.

Функции беспроводной передачи данных, которые появляются во все новых электронных устройствах, упрощают их взаимодействие с другими устройствами. Однако использование с этой целью технологии Wi-Fi не оптимально: она требует постоянного подключения, что отрицательно сказывается на продолжительности работы устройств от батарей. Благодаря Bluetooth 4.0 можно сократить энергопотребление при организации обмена небольшими порциями данных (в том числе служебных) на коротких расстояниях.

В настоящее время существуют и другие беспроводные технологии, способные составить конкуренцию Bluetooth 4.0. В комплекте Nike+iPod используется патентованная технология, обеспечивающая быструю передачу небольших порций данных от специального датчика, вмонтированного в обувь Nike, на устройства Apple iPod и iPhone. В конце июня компания Monster анонсировала очки Vision Max 3D, осуществляющие информационный обмен с телевизором посредством беспроводной технологии с низким энергопотреблением, которая была разработана в рамках проекта Zigbee Alliance.

Ассоциация Bluetooth SIG объединяет более 13 тыс. компаний, к числу которых относятся такие известные производители, как Intel, Lenovo, Microsoft, Motorola и Nokia Corporation.

2014: Bluetooth 4.2

В начале декабря 2014 года организация Bluetooth Special Interest Group выпустила техническую спецификацию беспроводной технологии передачи данных Bluetooth 4.2. Стандарт значительно улучшили в том, что касается скоростных характеристик и информационной безопасности.

В стандарт обещают официально добавить возможность прямого подключения к Сети. То есть устройства с поддержкой Bluetooth 4.2 смогут не только напрямую взаимодействовать друг с другом, но и подключаться к Интернет (благодаря поддержке протокола IPv6/6LoWPAN) через соответствующие точки доступа.

Ключевая идея развития стандарта заключается в том, чтобы с помощью Bluetooth можно было соединить любые устройства друг с другом. То есть, по сути, речь идет о так называемом Интернете Вещей (Internet of Things, IoT). Согласно оценкам Harvard Business Review и Goldman Sachs, в 2020 году к Интернету Вещей будет подключено 28 млрд «вещей». Разработчики Bluetooth претендуют на определенную (видимо, значимую) долю этого пирога. Учитывая тот факт, что технология Bluetooth достаточно энергоэффективна, шансы на успех высоки.

Также спецификация Bluetooth стала безопаснее. Отныне активные Bluetooth-устройства будет сложнее отследить или перехватить соответствующий трафик до тех пор, пока пользователь самостоятельно не разрешит подобное в настройках. Новые Bluetooth-гаджеты смогут передавать данные со скоростью в 2,5 раза больше, чем при использовании предыдущей версии протокола. Этого удалось достичь с помощью увеличения размера стандартного пакета данных.

Ожидается, что первые устройства с поддержкой Bluetooth 4.2 будут представлены в начале 2015 года. Точных сроков производители пока не называют.

2016: Bluetooth 5

17 июня 2016 года консорциум Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) представила следующую версию стандарта Bluetooth — 5. Ее появление на коммерческом рынке запланировано в конце 2016 или начале 2017 года [1].

Bluetooth 5 предложит вчетверо больший радиус действия, вдвое большую скорость передачи данных и восьмикратно увеличенную емкость сообщения бесконтактной радиопередачи.

Контакты Bluetooth сегодня и завтра, (2016)

Это первое значительное обновление стандарта начиная с 2009 года, когда эфир увидел Bluetooth 4.

С увеличением емкости радиосообщений станет возможна передача более сложной, интеллектуальной информации. Это приведет к изменению способа передачи информации Bluetooth-устройствами. Модель создания пары уйдет в прошлое. На ее место придет так называемое бесконтактное соединение, утверждают в Bluetooth SIG.

Мировые поставки устройств с поддержкой Bluetooth к 2020 году достигнут 371 млн штук, согласно оценке ABI Research. Восьмикратно увеличенная емкость радиосообщений Bluetooth 5 предоставит возможности для распространения радиомаяков и услуг с привязкой к местности в сферах автоматизации, промышленности и предпринимательства.

Сегодня в мире используется 8,2 млрд Bluetooth-устройств. Благодаря дальнейшему развитию Bluetooth, включая выпуск Bluetooth 5, к 2020 году данная технология будет присутствовать в одной трети всех запущенных устройств интернета вещей.


Марк Пауэлл (Mark Powell), исполнительный директор Bluetooth SIG

2017

Bluetooth-вирус BlueBorne смог вскрыть соседнее устройство за 10 секунд

Специалисты компании Armis Labs обнаружили в сентябре 2017 года вирус, который может распространяться и заражать смартфоны и другие устройства через Bluetooth без участия пользователей, пишет издание Wired[2].

Данному способу взлома было присвоено имя BlueBorne, он использует уязвимости в протоколе Bluetooth, передается с одного устройства на другое, причем действует вирус так, что пользователи не подозревают о том, что их система взломана[3].

По словам руководителя исследовательского подразделения Armis Labs Бена Сери, BlueBorne может привести к такому же массовому заражению, как и вирус WannaCry. Заражение может произойти в течение десяти секунд после того, как при сканировании ближайших устройств с включенным Bluetooth программа обнаружит уязвимость.

Три производителя операционных систем уже заявили, что выпустили обновления для ликвидации уязвимостей. В Apple заявили, что BlueBorne не страшен системам на iOS 10 или более новых версий, в Windows выпустили соответствующую «заплатку» еще в июле, а Google выпустила обновление в августе, однако его установка может занять некоторое время. ​Linux также разрабатывает способ защиты от нового вируса, однако под управлением этой операционной системы работает множество устройств (например, телевизоры), которые или не получают обновления, или делают это слишком редко.

Bluetooth Mesh

В середине июля организация Bluetooth SIG, которая занимается развитием беспроводной технологии, анонсировала формат Bluetooth с многоячеечной передачей данных.[4]

Представленный стандарт Bluetooth для передачи данных использует виртуальную сеть из множества ячеек. Данные в сети передаются от одной ячейки к другой, пока не дойдут до адресата.

Примерная схема сети Bluetooth Mesh

Стандарт Bluetooth Mesh может применяться, например, если нужно отправить данные с датчика в одной комнате на компьютер в другой в той же квартире. Информация будет передаваться через промежуточные узлы: смартфоны, планшеты, компьютеры и любые другие устройства, которые поддерживают технологию.

В том числе Bluetooth Mesh может оказаться полезным при организации взаимодействия устройств интернета вещей (IoT) для «умного» дома. Датчики и сенсоры смогут обмениваться данными с центральным узлом на больших расстояниях. Аналогичная отправка сигнала напрямую к приемнику потребовала бы больших затрат энергии, нежели передача на ближайшую ячейку. Как результат, устройства интернета вещей смогут работать дольше от одного аккумулятора, при этом их не потребуется подключать по проводу.

Особенность Bluetooth Mesh в том, что он не требует изменения аппаратной «начинки» устройства. Стандарт может работать на всех устройствах с Bluetooth 4.0 и 5.0, однако потребуется обновление софта.

Серия продукции Toshiba Bluetooth с низким энергопотреблением поддерживает стандарт Bluetooth Mesh

Решения Toshiba для сетей с ячеистой топологией обеспечивают увеличенный радиус действия и повышенную надежность обмена данными Bluetooth.

9 августа 2017 года компания Toshiba Electronics Europe объявила, что серия продукции Bluetooth с низким энергопотреблением теперь поддерживает стандарт Bluetooth Mesh. Сочетание стандарта Bluetooth Mesh 1.0 и прикладного программного обеспечения Toshiba позволяет изделиям Bluetooth с низким энергопотреблением компании Toshiba одновременно увеличить радиус действия и надежность обмена данными за счет использования сети Bluetooth с ячеистой топологией, а также увеличить время работы от батареи.

Благодаря сочетанию открытого решения для создания сетей с ячеистой топологией и собственных решений для коммуникационных систем Bluetooth компания Toshiba повышает надежность обмена данными на основе ведущей в мире коммуникационной технологии и расширяет поддержку таких быстро растущих сегментов, как системы промышленной автоматизации, управление зданиями и освещением.

Ранее расширение эффективного радиуса обмена данными по технологии Bluetooth с низким энергопотреблением или передача сигнала через большое количество стен требовали повышения мощности передачи, что отрицательно сказывалось на времени автономной работы. Передача на большой мощности была основным способом решения таких проблем, как радиочастотные помехи в промышленной среде или передача сигналов через толстые бетонные стены. Этот подход имел существенные ограничения, и оказался неэффективным для устройств с ограниченным питанием, работающих от батарей, а также для сред с неблагоприятной радиочастотной обстановкой.

Поддержка нового сетевого стандарта Bluetooth Mesh 1.0 позволяет устройствам Bluetooth с низким энергопотреблением компании Toshiba конфиденциально и надежно ретранслировать сообщения по сети с ячеистой топологией, не требуя непосредственных подключений между устройствами. Это увеличивает радиус действия и повышает надежность обмена данными по технологии Bluetooth с низким энергопотреблением без повышения требований к электропитанию.

Благодаря решениям для систем Bluetooth с низким энергопотреблением компания Toshiba также может обеспечить расширение радиуса обмена данными и увеличение мощности сигнала для работы на расстоянии более 300 м на открытом пространстве при низких уровнях мощности передатчика и приемника. Благодаря наличию поддержки технологии Bluetooth Mesh продукция компании Toshiba служит полнофункциональным решением, обеспечивая больший радиус действия для Bluetooth версии 4.2 по сравнению с предыдущими одноранговыми подключениями Bluetooth.

2019

Преступники используют Bluetooth-сканеры для поиска дорогих автомобилей

В ноябре 2019 года стало известно о том, что преступники в Сан-Франциско используют Bluetooth-сканеры для поиска дорогой электроники в автомобилях и грабят их.

Злоумышленники при помощи специального оборудования находят в машинах ноутбуки, смартфоны и другие гаджеты. В полицейском управлении Сан-Хосе признали угрозу.

Bluetooth-сканеры для поиска дорогой электроники в автомобилях и грабят их

По словам Дерала Хейланда (Deral Heiland), специалиста по безопасности интернета вещей в ИБ-компнаии Rapid7, многие устройства с модулями Bluetooth (BT) и Bluetooth Low Energy (BLE)излучает сигналы. Но ноутбуки с закрытыми крышками экранов не должны этого делать, если они находятся в режиме гибернации.

Хейланд рекомендует пользователям отключать Bluetooth, когда модуль не используется. Сам эксперт именно так делает.

Люди часто называют собственные устройства BT и BLE в своих телефонах очень личными именами. Чего я только не видел: и номера телефонов, и полное имя, и даже пароли для доступа. Поэтому сразу дам совет, выключайте Bluetooth, если не пользуйтесь им, и никогда не давайте устройству имя, которое содержит персональную информацию, — сообщил эксперт.

Он также рекомендовал пользователям хранить в автомобилях полностью отключенные устройства, чтобы не дать возможность злоумышленникам отследить это оборудование.

Однако проблема усугубляется уязвимостями в стандарте Bluetooth. Об одной из них ранее сообщила организация по стандартизации технологии Bluetooth. Используя «дыру» в технологии шифрования, злоумышленник может получить доступ к информации на устройстве и перехватить трафик, которым гаджеты обмениваются между собой.

Для проведения подобной атаки необходимо соблюдение нескольких условий: злоумышленник должен находиться в радиусе действия установленного соединения, а оба атакуемых гаджета должны использовать Bluetooth BR/EDR, при этом уязвимость будет затрагивать каждое из устройств.[5]

Технические характеристики Bluetooth

Для работы радиоинтерфейса Bluetooth используется так называемый нижний (2,45 ГГц) диапазон ISM (Industrial, Scientific, Medical), предназначенный для работы промышленных, научных и медицинских приборов. Особенностью данного диапазона является то, что почти во всех странах мира (включая Россию), он свободен от лицензирования, то есть для использования сертифицированного передающего оборудования, работающего на этих частотах, не требуется дополнительное разрешение.

Ширина канала для Bluetooth-устройств составляет 723,2 Кбит/с в асинхронном режиме или 433,9 Кбит/с в полностью синхронном режиме. Через Bluetooth-соединение можно передавать аудиоинформацию — через 3 канала по 64 Кбит/сек каждый, в случае, если не передаются другие данные. Возможна и комбинированная передача данных и голоса.

Принцип работы и соединения Bluetooth-устройств

Первоначально все Bluetooth-устройства находятся в режиме Standby, в котором они каждые 1,28 секунды прослушивают 32 фиксированные частоты. Устройство, оказавшись в незнакомом окружении, начинает посылать запросы на этих частотах.

При приеме запроса Bluetooth-устройство реагирует на него в соответствии с режимом, в котором оно находится. В режиме отклика (discoverable mode) устройство всегда отвечает на все полученные запросы. Режим ограниченного отклика (limited discoverable mode) подразумевает, что устройство может отвечать на запросы только ограниченное время или при других определенных условиях. Третий режим, отказа в отклике (non-discoverable mode), запрещает устройству отвечать на запрос.

Кроме того, при подключении устройство может быть подключаемым (connectable mode) или недоступным (non-connectable mode). Во втором случае устройство не позволяет настроить ряд параметров соединения и обмениваться данными.

После взаимного обнаружения устройства определяют используемый диапазон частот, размер страниц, количество и порядок смены частот и другие физические параметры соединения.

Каждое Bluetooth-устройство имеет глобальный уникальный адрес (аналог MAC-адресов у сетевых плат), но на уровне пользователя обычно используется имя устройства, которое может быть любым и не быть уникальным. Имя может быть длиной до 248 байт и использовать кодовую страницу в соответствии с Unicode UTF-8.

Bluetooth-устройства могут устанавливать соединения не только типа точка-точка, но, что и является основным, многоточечные соединения. При этом они объединяются в пикосети. Процедура соединения инициируется одним, причем любым, из устройств, которое и становится главным (master) в пикосети. При этом в одной пикосети может быть не более семи ведомых (slave) устройств.

Использование Bluetooth

Основным направлением использования Bluetooth является создание персональных сетей (PAN, или private area networks), включающих такие разноплановые устройства, как мобильные телефоны, PDA, МР3-плееры, компьютеры и даже микроволновые печи и холодильники. Возможность передачи голоса позволяет встраивать интерфейс Bluetooth в беспроводные телефоны или, например, беспроводные гарнитуры для сотовых телефонов. Узлами персональной сети могут быть любые устройства, имеющие потребность в получении информации или обладающие необходимой информацией.

Bluetooth с поддержкой биометрии, GPS и IPv6

Предполагаемый план дальнейшего развития Bluetooth был неофициально получен летом 2013 года из Bluetooth Special Interest Group (SIG), якобы показывая, какие функциональные возможности следующих трех итераций беспроводного протокола будут доступны как для разработчиков, так и для пользователей.

Согласно документу, будущие версии Bluetooth смогут похвастаться поддержкой биометрии, GPS и IPv6.

Согласно MYCE, в конфиденциальном документе прогнозируется, что Bluetooth LE, или Bluetooth Low Energy, вероятно, будет одним из основных направлений, ориентированным на продление срока службы батарей для все более меньших устройств.

«Из основных возможностей, запланированных для дебюта, самое интересное представляет собой функции позиционирования, которые могут хорошо сочетаться с недавним приобретением Apple WiFiSLAM, небольшой фирмы, которая создала технологию «внутреннего GPS» на основе Wi-Fi стандарта», объяснил AppleInsider.

«Новая итерация Bluetooth, как ожидается, будет готова в 2014 году и будет основана на расширенной структуре пакета, который позволяет осуществлять пеленгацию, отслеживание движения и позиционирование «внутреннего GPS».

Между тем, инженеры также работают над интеграцией IPv6 в Bluetooth LE — это позволило бы назначить каждому Bluetooth-совместимому устройству уникальный идентификатор (IP-адрес), позволяя объектам реального мира быть обнаруженными и доступными через Интернет.

Неудивительно, что будущие версии Bluetooth также будет предлагать более высокую скорость передачи, более низкое энергопотребление, расширенный диапазон и повышенную конфиденциальность.

Конкурирующие технологии

  • Wi-Fi Direct (Wi-Di) — протокол беспроводной передачи данных, который построен на базе Wi-Fi, но проще в настройке. Главные его преимущества – скорость соединения в 12 раз выше, чем у Bluetooth, дальность связи – до 100 метров, а главное – хорошая защищенность.
  • Visible Light Communication (VLC ) — в 2011 году используя световые волны, излучаемые белыми LED-источниками, которые модулируются на определенной частоте, ученым из Германии удалось сбросить файл с одного компьютера на другой со скоростью 10 мегабит в секунду. При этом не использовались никакие кабели и беспроводные маршрутизаторы. Только световые волны, колебание которых незаметны для человеческого глаза. Радиус действия технологии, которая получила название Visible Light Communication или просто VLC около 5 метров. Разработчики подчеркивают невероятную защищенность передачи данных от перехвата.

Примечания

www.tadviser.ru

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *