Беспроводная технология передачи данных bluetooth

Что такое Bluetooth (блютуз) и как он работает?

В этой статье рассмотрим технологию беспроводной связи Bluetooth, ее принцип действия и важные нюансы.

Вы можете подумать что технология беспроводной связи Bluetooth появилась недавно, но на самом деле эта технология была разработана более 20 лет назад.

Появление устройств Bluetooth стало облегчением для тех, кто часто передавал данные с одного телефона на другой.

С тех пор эта технология развивается с каждым годом.

Эта функция беспроводной связи существует во многих устройствах.

Что такое Bluetooth и как он работает?

Технология основана на передаче данных с помощью радиоволн.

Bluetooth работает на частоте 2402-2480 МГц, что соответствует частоте домашней сети.

Принцип работы этой беспроводной технологии: приемник и передатчик взаимодействуют друг с другом и передают данные по одному из 79 каналов.

При этом частота передачи меняется 1600 раз в секунду, что позволяет нескольким устройствам, расположенным поблизости, работать одновременно.

Они не перекрывают частоты друг друга при передаче и могут работать параллельно.

Эта функция также отвечает за безопасность передаваемой информации, поскольку следующая частота вычисляется псевдослучайно, и частоты известны только тем устройствам, которые ею обмениваются.

Трудно перехватить такой поток информации.

В начале своего существования Bluetooth использовался для передачи файлов с мобильных телефонов на мобильные телефоны в качестве замены кабелей или инфракрасных портов.

Но уже с первой версии появилась Bluetooth-гарнитура, и вы можете использовать ее для совершения звонков по телефону вместо того, чтобы держать его в руке.

Теперь беспроводной обмен данными является основной функцией Bluetooth.

Эту технологию использует множество устройств:

• беспроводные наушники и микрофоны,
• клавиатуры и мыши,
• умные часы,
• элементы управления подсветкой в спортивной обуви и другие умные гаджеты.

Теперь вы можете положить телефон в карман и с помощью беспроводной технологии Bluetooth принимать входящий вызов, и разговаривать по телефону по беспроводным наушникам или прочитать текстовой сообщение на смарт часах и т.п..

Вам больше не нужно развязывать провода наушников, чтобы послушать музыку, и тянуться к телефону каждый раз, когда услышите звонок.

В чем отличие Bluetooth от wi-fi

Сходство между Bluetooth и Wi-Fi заключается в том, они работают по принципу передачи данных по беспроводному каналу.

Несмотря на то, что их диапазоны схожи, Wi-Fi работает в диапазоне 2412 МГц-2472 МГц и 5160-5825 МГц.

Wi-Fi диапазон совпадает с диапазоном работы Bluetooth.

На этом сходство заканчивается.

Устройства с Wi-Fi имеют большую полосу пропускания и мощность, что помогает передавать данные на большие расстояния.

В отличие от Wi-Fi, Bluetooth может не только передавать данные в асинхронном режиме, но и передавать данные синхронно (SCO–synchronous connection-oriented),

поэтому он обеспечивает передачу голоса в реальном времени со скоростью до 64 Кбит/с.

На каких устройствах используется Bluetooth?

Bluetooth применятся в гаджетах, которым требуется беспроводная передача информации на короткие расстояния, таких как:

• смартфоны;
• ноутбуки;
• планшеты;
• принтеры;
• цифровые фотоаппараты;
• беспроводные мыши;
• клавиатуры и джойстики;
• наушники, гарнитуры и акустические системы.

Список постоянно обновляется, так что не удивляйтесь, если он окажется неполным.

Устройства с технологией Bluetooth

Bluetooth устанавливается в устройства, которое можно назвать портативными.

Bluetooth устанавливается во всех смартфонах.

Также он распространен в ноутбуках, но не во всех.

На персональных компьютерах Bluetooth он не входит в стандартную комплектацию, но при желании всегда могут внешний Bluetooth адаптер.

Во всех небольших устройствах, обозначенных как «беспроводные», он устанавливается по умолчанию и обычно включается сразу после запуска устройства, чтобы упростить его поиск и подключение.

Версии Bluetooth

С момента появления этой технологии передачи данных было разработано несколько стандартов:

Bluetooth 1.0

Первая версия больше не используется на новых устройствах.

Первая версия была выпущена в 1998 году и стала основой для дальнейшего развития технологии.

Как и все первые версии новых технологических решений, он имеет проблемы и часто прерывает соединение во время передачи файлов.

Bluetooth 2.0+EDR

Появился в конце 2004 года. Скорость передачи увеличилась до 3 Мбит/с, снижено энергопотребление и повышена стабильность соединения.

Версия 2.1

Выпущенная в 2008 году, сократила потребление энергии в пять раз.

Bluetooth 3.0+HS

Появилась в 2009 году. Экономичный канал связи со скоростью 3 Мбит/с был сохранен, и был добавлен новый канал, более быстрый со скоростью 21 Мбит/с.

Выбор канала производится в соответствии с размером передаваемой информации.

Bluetooth 4.0

Все старые форматы передачи данных по-прежнему поддерживаются, и был добавлен очень экономичный формат, который позволяет обмениваться информацией с небольшими датчиками. Поддержка версии продолжалась до 2014 года.

Bluetooth 5.0

Выпущена в середине 2016 года, удвоила скорость передачи и позволила увеличить дальность в четыре раза, поддерживает низкое энергопотребление, скорость передачи достигает 50 Мбит/с, а дальность действия достигает 240 метров.

Bluetooth 5.1

Новая версия, появившаяся в 2019 году, позволила устройствам определять местоположение других устройств, к которым они подключены, с точностью до сантиметра, а также направление, с которого поступает искомый сигнал.

Bluetooth 5.2

Также известный как Bluetooth LE Audio.

Это стандарт, выпущенный в начале 2020 года, который может улучшить качество звука и энергоэффективность всех устройств.

Он использует новый коммуникационный кодек (LC3), который может более эффективно сжимать и распаковывать передаваемые данные и позволяет передавать аудио на несколько устройств одновременно.

Источник

Коротко об истории Bluetooth: четверть века для путешествия от 1.0 до 5.2

Беспроводные технологии появились несколько десятков лет назад. Не так давно мы писали в своем блоге об истории WiFI, а теперь самое время вспомнить о «родственнике» — технологии Bluetooth.

Без WiFi и Bluetooth, вероятно, современный мир выглядел бы несколько иначе, и не обязательно — лучше. Нам повезло — раз став популярной, технология Bluetooth продолжала развиваться, получая все новые возможности.

Как все начиналось

Идея о создании беспроводной технологии передачи данных, кроме WIFi, появилась не вдруг. Пробовали реализовать ее такие крупные игроки IT-рынка, как Ericsson, Nokia, Intel, Toshiba и несколько других компаний.

Для концентрации и фокусирования их усилий в марте 1998 года была создана группа SIG — Special Interest Group, куда и вошли все эти и другие компании. У участников было несколько критически важных пожеланий к Bluetooth:

• Технология должна быть надежной.
• Беспроводная передача данных должна быть простой.
• Ее должны поддерживать большинство гаджетов.
• Bluetooth должна быть универсальной, чтобы смартфоны, ноутбуки и другие гаджеты могли предлагать возможности беспроводной связи.

Развитие происходило и происходит бурными темпами. В настоящий момент в состав группы SIG входит более 30 тысяч компаний со всего мира.

Первое поколение

Первая версия протокола так и называлась — Bluetooth 1.0, она появилась в 1998 году. К ней предъявляли претензии — как компании, так и обычные пользователи, которые жаловались на совместимость устройств, сложность в настройке и т.п.

К сожалению, насчет совместимости действительно были проблемы — далеко не все гаджеты быстро и оперативно выявляли все Bluetooth-устройства поблизости. Кроме того, у разных девайсов были различные версии беспроводного модуля, так что вполне могло случиться так, что два устройства с вроде бы одинаковыми версиями Bluetooth не видели друг друга.

Чуть позже появилась обновленная версия — 1.0В. И в 2000 году появилась версия Bluetooth 1.1 с большим количеством улучшений — теперь пользователи получили возможность определять уровень сигнала беспроводного соединения и передавать данные по незашифрованным каналам. А устройства в большинстве случаев видели друг друга. Конечно, проблемы случались, но в большинстве случаев все работало как надо.

Ну и «в люди» Bluetooth вышел уже начиная с версии 1.2. Она отличалась повышенной пропускной способностью канала (вплоть до 1 Мбит/с) и улучшения помехоустойчивости. Плюс появилась поддержка профиля A2DP, что означало возможность передавать стереозвук.

Версия 2.0

Спустя четыре года после выхода версии Bluetooth 1.1 появился Bluetooth 2.0. Конечно, по сравнению с предыдущим поколением улучшений была масса. Вот главные:

• Увеличенная до 3 Мб/с скорость передачи данных. Правда, это была теоретическая скорость, на практике этот показатель составлял примерно 2 Мб/с.
• Появление EDR, что улучшило качество приема и передачи.
• Возможность работать одновременно с несколькими устройствами.

В последнем варианте версии 2.1 энергопотребление удалось снизить в пять раз, плюс значительно улучшить защиту передаваемых данных.

А теперь — версия 3.0

Здесь вообще улучшили все и вся. Особенно отличились разработчики в плане улучшения скорости передачи данных. Теоретический предел ширины канала — 24 Мб/с. На практике получалось несколько ниже, но все равно гораздо больше, чем у версии 2.0.

Интересно, что версия 3.0 включала и 2.0. Более новая использовалась в том случае, если нужно было передать большой объем данных. Предыдущая — в том случае, если файл маленький высокая скорость передачи данных не особо нужна.

Через год — Bluetooth 4.0

Каждая новая версия Bluetooth появлялась быстрее, чем предыдущая. Так, «четверка» вышла всего через год после «тройки». Производители мобильных устройств не успели еще освоить закупленные чипы с Bluetooth 3.0, а уже надо было выпускать модели устройств с обновленным стандартом.

Огромный плюс 4.0 — в низком энергопотреблении. Оно настолько небольшое, что модули Bluetooth стало возможным устанавливать в небольшие датчики, сенсоры и прочие устройства. Экономия энергии стала возможной благодаря тому, что чип активируется лишь в момент отправки или приема данных.

В итоге обычной батарейки CR2032 хватает для нескольких лет работы модуля 4.0. Именно благодаря этой особенности четвертого поколения беспроводной связи стало возможным выпускать поисковые метки для ключей, кошельков и т.п. Раньше такое и представить было невозможно.

В четвертой версии значительно увеличен радиус действия — вплоть до 100 метров.

Эта версия продержалась несколько лет, с разными улучшениями, добавляемыми в апдейтах протокола — 4.1 и 4.2.

И, наконец, Bluetooth 5.0

16 июня 2016 года Bluetooth Special Interest Group (SIG) представила спецификацию Bluetooth 5.0. Радиус увеличили еще в четыре раза, до 300 метров, а скорость, по сравнению с «четверкой» — в два, до 48 Мбит / с. В помещении радиус действия беспроводной связи уменьшается до 40 метров, что тоже очень неплохо.

Кроме того, в этой версии удалось избавиться от проблем в протоколе, которые приводили к эксплуатации уязвимостей злоумышленниками. Речь идет о проблеме BlueBorne, которая привела к компрометации большого количества устройств.

Bluetooth 5 идеально подходит для IoT устройств благодаря низкому энергопотреблению и высокой скорости передачи данных. Одно из достоинств этой версии беспроводной связи — то, что она может работать в очень загруженных с точки зрения радиоизлучения местах.

Bluetooth 5 используется в большом количестве устройств, включая промышленный IoT, любые носимые устройства, от трекеров до умных часов, смартфонах, медиацентрах, ноутбуках и т.п.

А еще — звук можно транслировать сразу на несколько устройств, так что к одному источнику может подключиться сразу несколько пользователей. Эта возможность была усовершенствована в версии Bluetooth 5.2. Она включает LE Isochronous Channels — функцию для поддержки нового стандарта передачи аудио LE Audio. Она дает возможность передавать данные с привязкой ко времени на одно или несколько устройств для синхронизированной по времени обработки (пример: беспроводные наушники с раздельными приёмниками), а также для параллельной трансляции на неограниченное количество устройств. Версия 5.2 появилась в начале января 2020 года.

Что касается Bluetooth 6.0, то, вероятно, разработка новой спецификации уже ведется, но информации по ней пока нет, так что ждем.

Источник