Bluetooth технологии и спецификации

Технология Bluetooth и отличия Bluetooth 5.0 от версий Bluetooth 4

Вы уже знаете, что Bluetooth – это технология беспроводного обмена данными между устройствами, находящимися на небольшом расстоянии друг от друга. Эта технология давно вошла в обиход, и сегодня мы не представляем себе мобильных устройств без Bluetooth. Технология Bluetooth уже неоднократно обновлялась, и в этой статье мы рассмотрим отличия версии Bluetooth 5.0 от версий Bluetooth 4 (4.2, 4.1, 4.0).

Последняя на текущий момент версия Bluetooth – 5.0 – была анонсирована на сайте Bluetooth.com 16 июня 2016 года, а ее официальный пресс-релиз состоялся 7 декабря того же года. И вскоре после этого два технологических гиганта – Samsung и Apple – выпустили первые смартфоны с поддержкой Bluetooth 5.0 (модели Samsung Galaxy S8 и Apple iPhone 8, 8 Plus и iPhone X).

Преимущества Bluetooth 5

Новая версия Bluetooth содержит ряд усовершенствований. Однако если у вас относительно старое устройство, то апгрейд Bluetooth до версии 5.0 не даст вам никаких практических преимуществ новой версии. Bluetooth обладает свойством обратной совместимости. Но вы сможете устанавливать связь с другими пользовательскими устройствами с актуальной версией Bluetooth 5.0.

К преимуществам Bluetooth 5.0 по сравнению с версией 4.2 относятся следующие: в четыре раза больший радиус действия; в два раза большая скорость передачи данных; в восемь раз большая информационная емкость сообщения. И главное преимущество версии 5.0 – спецификация Bluetooth Low Energy (BLE), устанавливающая сверхнизкие нормативы энергопотребления для любых аудиоустройств (до этого стандарт Bluetooth Low Energy не мог использоваться при подключении беспроводных наушников). Рассмотрим отличия Bluetooth 5.0 подробнее.

Более эффективное параллельное использование Bluetooth 5.0 и Wi-Fi

Стандарт Bluetooth 5 позиционировался на рынке как обеспечивающий более эффективное сосуществование и взаимодействие беспроводных технологий, что может быть ошибочно интерпретировано как более эффективное сочетание Bluetooth и Wi-Fi в одном устройстве. В действительности здесь имеется в виду одновременное использование разных BLE устройств, находящихся в непосредственной близости друг от друга. Скачкообразная перестройка несущей частоты Bluetooth 5 по псевдослучайным алгоритмам уменьшает вероятность одновременного попадания вашего устройства в один радиоканал с соседним BLE устройством, использующим тот же диапазон (2.4 ГГц), что увеличивает надежность каждого из этих соединений. Bluetooth 5 позволяет пользователю управлять различной аппаратурой со смартфонов, наушников и других мобильных устройств, оснащенных Bluetooth.

Скорость передачи данных по Bluetooth

Версия Bluetooth 5 быстрее, чем 4: Bluetooth 4 может обеспечить передачу со скоростью 1 Мбит/с, а Bluetooth 5 – 2 Мбит/с.

Радиус действия Bluetooth 5.0

Радиус действия Bluetooth 4 составляет 50 м на улице и 10 м в помещении, тогда как у Bluetooth 5 радиус действия увеличивается до 60 м на улице и до 40 м в помещении.

Энергетическая эффективность

Стандарт Bluetooth 5 разработан в расчете на меньшее энергопотребление, чем у Bluetooth 4. Это значит, что устройство с Bluetooth 5 при прочих равных условиях может работать в автономном режиме дольше, чем устройство с Bluetooth 4.

Информационная емкость сообщения

По Bluetooth 4.0 можно передать сообщение длиной 31 байт, а по Bluetooth 5.0 – 255 байт.

Сравнение характеристик Bluetooth 5 и Bluetooth 4

Характеристика	Bluetooth 5	Bluetooth 4
Максимальная скорость передачи данных, Мбит/с	2	1
Радиус действия в помещении, м	40	10
Энергопотребление	низкое	высокое
Информационная емкость сообщения, байт	255	31
Производительность в условиях высокой загрузки эфира	лучше	хуже
Время автономной работы	больше	меньше
Защита данных	лучше	хуже
Теоретическая пропускная способность	2 Мбит/с (в реальных условиях – около 1.6 Мбит/с)	1 Мбит/с
Надежность соединения	высокая	низкая
Поддержка устройств IoT	есть	нет
Использование Bluetooth-ретрансляторов	Ретрансляторы используются более широко и более эффективны благодаря большей скорости передачи и большему радиусу действия	Ретрансляторы используются менее широко и менее эффективны из-за меньшей скорости передачи и меньшего радиуса действия

Часто задаваемые вопросы и ответы

Ниже приводится перечень часто задаваемых вопросов (с ответами), составленный на основе популярных запросов пользователей интернета по теме Bluetooth. Эти вопросы и ответы помогут вам лучше усвоить информацию о технологии Bluetooth.

Что предлагает последняя версия Bluetooth 5.0?

Последняя версия Bluetooth 5.0, опубликованная в декабре 2016 года, предлагает вдвое большую скорость передачи, в восемь раз большую информационную емкость передаваемого сообщения и в четыре раза большую дальность действия в помещении по сравнению с предыдущей версией Bluetooth.

Bluetooth 5 действительно лучше?

Bluetooth 5.0 очевидно эффективнее предыдущей версии.

Можно ли устанавливать Bluetooth-подключения между устройствами с Bluetooth 5.0 и устройствами с Bluetooth 4?

Да, Bluetooth 5 обладает обратной совместимостью по отношению к версиям Bluetooth 4 (4.2, 4.1, 4.0).

Что нового в версии Bluetooth 5.1?

Основное отличие Bluetooth 5.1 от других версий Bluetooth – направленность сигнала. В предыдущих версиях, включая Bluetooth 5.0, уровень сигнала определяется только расстоянием от передатчика. В Bluetooth 5.1 сигнал наибольшей интенсивности формируется в направлении подключаемого устройства.

Что нового в версии Bluetooth 5.2?

Ключевых отличий от 5.1 нет. Немного уменьшили задержки припередачи данных, добавили несколько улучшений для TWS наушников и улучшили передачу данных для устройств с низкой пропускной способностью вроде финтнес-браслетов.

Выпускаются ли наушники с Bluetooth 5.0?

Да, наушники с Bluetooth 5.0 предлагают такие бренды, как Sony, Samsung, Bose, JBL, AKG, Apple, ATH, Master & Dynamic, Plantronics, Jabra, Logitech, Razer, Sennheiser, Beyerdynamic, Mpow, Enacfire, Klipesh и др.

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