модуль связи блютуз что это

Bluetooth: технология и ее применение

Что же такое Bluetooth? Это технология беспроводной связи, созданная в 1998 году группой компаний: Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba. В настоящее время разработки в области Bluetooth ведутся Bluetooth SIG (Special Interest Group), в которую входят также Lucent, Microsoft и многие другие.

Интерфейс Bluetooth позволяет передавать как голос (со скоростью 64 Кбит/сек), так и данные. Для передачи данных могут быть использованы асимметричный (721 Кбит/сек в одном направлении и 57,6 Кбит/сек в другом) и симметричный методы (432,6 Кбит/сек в обоих направлениях). Работающий на частоте 2.4 ГГц приемопередатчик, коим является Bluetooth-чип, позволяет в зависимости от степени мощности устанавливать связь в пределах 10 или 100 метров. Разница в расстоянии, безусловно, большая, однако соединение в пределах 10 м позволяет сохранить низкое энергопотребление, компактный размер и достаточно невысокую стоимость компонентов. Так, маломощный передатчик потребляет всего 0.3 мА в режиме standby и в среднем 30 мА при обмене информацией.

Частотный диапазона Bluetooth в большинстве стран свободен от лицензирования, но во Франции, Испании и Японии из-за законодательных ограничений необходимо использовать отличные от указанных выше частоты.

Часто приходится сталкиваться с мнением, что находящиеся в пределах действия связи Bluetooth-устройства могут просто соединиться и начать обмениваться информацией, которая, возможно, не предназначена для сторонних ушей или глаз. На самом деле автоматический обмен информацией между Bluetooth-устройствами ведется лишь на уровне аппаратного обеспечения, т.е. исключительно для определения самого факта возможности соединения. А вот на уровне приложений пользователь сам решает, ввести или запретить автоматическую установку связи. Таким образом, использование Bluetooth становится не опаснее подключения к Интернету, в котором все узлы также соединены электрически, но это еще не означает получение безоговорочного доступа к любому ресурсу.

Стоит также заметить, что стандарт Bluetooth разрабатывался с расчетом на малую мощность, поэтому воздействие его на организм человека сведено к минимуму.

Основным направлением использования Bluetooth должно стать создание так называемых персональных сетей (PAN, или private area networks), включающих такие разноплановые устройства, как мобильные телефоны, PDA, МР3-плееры, компьютеры и даже микроволновые печи с холодильниками (вот уж что давно не подключали в сеть ). Возможность передачи голоса позволяет встраивать интерфейс Bluetooth в беспроводные телефоны или, например, беспроводные гарнитуры для сотовых телефонов. Возможности применения Bluetooth на практике безграничны: помимо синхронизации PDA с настольным компьютером или подсоединения относительно низкоскоростной периферии вроде клавиатур или мышей интерфейс позволяет очень просто и с небольшими затратами организовать домашнюю сеть. Причем узлами этой сети могут быть любые устройства, имеющие потребность в информации либо обладающие необходимой информацией.

Как легко заметить, интерфейс Bluetooth намного лучше приспособлен для использования в тех беспроводных устройствах связи, где требуется достаточно низкая цена, нет необходимости в высоких скоростях и желательно низкое энергопотребление. Однако, как уже отмечалось, возможно создание комбинированных сетей, тем более что IEEE 802.11 работает совершенно по другому принципу кодирования передаваемых данных, следовательно, находясь на одной и той же рабочей частоте, оба стандарта будут слышать друг друга физически, но чужие сигналы будут расценены каждым из них как посторонний шум.

Немаловажным аспектом в развитии Bluetooth является тот факт, что эта технология не подлежит лицензированию и ее использование не требует выплаты каких-либо лицензионных отчислений (хотя и требует подписания бесплатного соглашения). Такая политика позволила многим компаниям энергично включиться в процесс разработки устройств с интерфейсом Bluetooth, кои были в большом количестве продемонстрированы на выставке CeBIT 2001.

Наибольший интерес, естественно, вызывают устройства, обеспечивающие переход с уже существующих интерфейсов на Bluetooth. Одним из них стало Industrial Bluetooth Serial Port Adapter шведской компании connectBlue. Как видно из названия, это устройство предназначено для промышленного применения и позволяет подключать к Bluetooth любые приборы, оборудованные последовательным портом:

Типичным вариантом использования может стать, например, конфигурирование промышленных установок при помощи ноутбука.

Компания Belkin, знаменитая, в частности, своими продуктами для шины USB, представила целый набор устройств Bluetooth:

Здесь мы видим отличное USB решение для настольных (и не только) компьютеров: характеристики те же, что и в предыдущем случае, к тому же это устройство позволяет обмениваться данными по голосовым каналам.

Есть даже адаптер для Palm V: Palm просто кладется в него, как в стандартную кроватку, после чего можно синхронизироваться с настольным компьютером или выходить в Интернет при помощи мобильного телефона, также снабженного Bluetooth интерфейсом. Данный адаптер питается от батареи самого Palm’а.

На выставке можно было найти даже Bluetooth адаптер для Compact Flash:

Компания Troy XCD представила адаптер для подключения принтера с интерфейсом Centronics к Bluetooth:

А вот фотография его прототипа в работе:

3000AS представляет собой Linux-сервер, который может также работать как шлюз в локальную сеть или Интернет. В отличие от большинства других Bluetooth-устройств 3000AS имеет мощный приемопередатчик, обеспечивающий связь в пределах 100 м, причем в комплект входит внешняя антенна, повышающая надежность связи при наличии внешних помех. Для подключения можно использовать ISDN (с выбором вариантов «постоянно онлайн» или «подключение по требованию»), 10/100 Мбит Ethernet, а также RS-232 для сервисного применения. Сервер может также быть запитан через UPS.

Для расширения доступа к серверу могут использоваться малогабаритные точки доступа Red-M 1000AP:

Сервер автоматически определяет и конфигурирует все точки доступа, находящиеся в пределах дальности его действия. Внешние устройства могут быть подсоединены к точке доступа через 10/100 Мбит Ethernet.

Схожую систему представил MiTAC: их Bluetooth Access Point несет на борту 750МГц процессор Transmeta Crusoe TM5400, встроенный NAT и DHCP сервер и, как и предыдущий образец, мощный приемопередатчик дальностью действия до 100 м:

Распространенным вариантом является подключение стандартных устройств ввода через Bluetooth, например, вот так:

Sony представила на CeBIT специальный модуль в формате Memory Stick под названием InfoStick:

Очень неплохая идея, особенно учитывая наличие аналогичного устройства для Compact Flash.

Источник

Главные отличия между Bluetooth 4.2 и Bluetooth 5.0

Содержание

BlueTooth 5

Новый Bluetooth 5 обеспечивает пользователям наилучшее качество связи. Bluetooth 5 имеет значительно улучшенную производительность и функциональность, особенно когда речь доходит до масс-маркета. Например внедрения блокчейна в ритейл.

Bluetooth поддерживается Bluetooth Special Interest Group (SIG), компанией, в которую входит более 30 000 компаний-членов в области телекоммуникаций, вычислительной техники, сетей и бытовой электроники. IEEE стандартизировал Bluetooth как IEEE 802.15.1. Bluetooth SIG контролирует разработку технологии, управляет квалификационной программой и защищает товарные знаки кактут. Производитель должен соответствовать стандартам Bluetooth SIG, чтобы продавать его как устройство Bluetooth. На эту технологию распространяется сеть патентов, которые лицензируются для отдельных соответствующих устройств.

Bluetooth разрабатывался как замена кабеля RS-232 и был создан в 1994 году.

В апреле 2017 года исследователи безопасности обнаружили несколько эксплойтов в программном обеспечении Bluetooth на различных платформах, включая Microsoft Windows, Linux, Apple iOS и Google Android. Эти уязвимости в совокупности называются «BlueBorne». Эксплойты позволяют злоумышленнику подключаться к устройствам или системам без аутентификации и получать «практически полный контроль над устройством». Исследовательский центр связался с разработчиками Google, Microsoft, Apple, Samsung и Linux, чтобы они могли исправить свое программное обеспечение до согласованного объявления об уязвимостях.

Bluetooth 5 разработчики обеспечили высокой конфиденциальностью и безопасностью. Bluetooth создаёт основу для будущего, он революционизирует восприятие IoT людьми. Новая версия этой технологии имеет такие преимущества как низкое энергопотребление, недорогое аппаратное обеспечение и небольшие реализации, которые используются в крупных интернет магазинах.

Bluetooth 5.0 является продолжением Low Energy LE. Его скорость составляет 48 Мбит / с (вдвое больше, чем в предыдущей версии). Он может быть подключен на расстояние до 300 метров или 985 футов (в 4 раза больше чем последняя версия). Диапазон ISM составляет 2,4-2,485 ГГц. Немного разочаровывает пользователей тем, что он не имеет обратной совместимости со своими старыми или предыдущими версиями. Это требует нового оборудования, которое должно быть современным и продвинутым, чтобы устройства соответствовали требованиям Bluetooth v5.0 для его бесперебойной работы. Более того, разработчики современных приложений на Андроиде и iOS используют передовую графику и анимацию с нативных систем для улучшения пользовательского взаимодействия с их приложением и блютуз-устройством. Примеры такой анимации и графики смотрите в этом коротком ролике:

Скорость Bluetooth 5 быстрее, чем Bluetooth 4. 2 с форматом 2 Мбит / с, что вдвое больше скорости Bluetooth 4, примерно 1 Мбит / с, что позволяет Bluetooth 5 соответствовать одному из требований IoT. Это все благодаря пропускной способности 5 Мбит / с Bluetooth 5 по сравнению с 2,1 Мбит / с Bluetooth 4. Поддержка устройств IoT Bluetooth 5 легко удовлетворяет требования различных устройств IoT с хорошим диапазоном и высокой скоростью передачи данных, в то время как Bluetooth 4 не может удовлетворять все требования устройств из-за его низкой скорости и малого рабочего диапазона. Это означает, что устройства IoT будут хорошо работать с Bluetooth 5 и правильно использовать все его функции в крупных и сложных проектах на стеке нефтяной области и блокчейна.

Совместимость Bluetooth 4 лучше всего работает с устройствами, совместимыми с версией 4 серии, но не будет работать с устройствами, которые имеют Bluetooth 5, в то время как Bluetooth 5 компилируется с v1, v2, v3, v4, v4.1 и версией 4.2, но несмотря на это не будут использоваться все функции Bluetooth 5.

Bluetooth 4 активно работает в радиусе 50 м на открытом пространстве и в радиусе 10 м в помещении, что делает его не очень удобным, в то время как Bluetooth 5 активно работает в радиусе 200 м на открытом пространстве и в радиусе 40 м в помещении.

Увеличение радиуса активной работы даст возможность, например, использовать беспроводные наушники вдали от телефона, например, во время бега на стадионе. Вы спокойно сможете оставить телефон в раздевалке и он не будет вам мешать при беге.

Для организации интернета вещей особенно важен увеличенный радиус действия. Если для квартир как-то хватало и старых версий Bluetooth, то в большом доме приходилось идти на компромиссы. Теперь же можно без проблем выставить какой-то элемент IoT во двор, подальше от остальных.

Bluetooth 5 Beacon стал более популярным благодаря увеличению дальности и скорости, в то время как Bluetooth 4 Beacon стали менее популярными из-за меньшей скорости и дальности, а также из-за низкой емкости сообщений в 31 байт.

Пример

А сейчас на примере расскажу чем примечательно такое усовершенствование. Допустим вы пришли в больницу которая использует Интернет вещей. С версией 4.2 зайдя в больницу человек мог получить через Bluetooth только данные о том в какой кабинет ему необходимо, для получения большего количества информации данная версия не пригодна. Если же человек зашёл в больницу с 5 версией кроме информации о кабинете он также получит информацию о докторе, необходимых справках, времени ожидания и телефон главврача (один из кейсов блокчейна в медицине), а все потому, что эта технология уже имеет не 31 Байт, а 255.

Bluetooth 5 был специально разработан так, чтобы потреблять маленькое количество энергии на устройстве по сравнению с Bluetooth 4. Это означает, что вы можете держать свой Bluetooth включенным в течение более длительного периода времени и намного более активно его использовать по сравнению с Bluetooth 4, который потребляет больше энергии, чем его новый аналог.

Bluetooth 5 работает намного более надежно в перегруженной среде чем Bluetooth 4.2. Это объясняется тем, что новая версия была создана с учетом того факта, что важные процессы с участием Bluetooth чаще всего происходят в перегруженной среде, что негативно влияет на его работу.

Bluetooth 5 потребляет в несколько раз меньше электроэнергии с батареи чем свой предшественник. Для телефонов с емкостью батареи в 3000 мАч Bluetooth 4.2 не был проблемой, а вот для умных часов наоборот. Благодаря изменённой системе потребления энергии в Bluetooth 5 большинство умных часов увеличат свою автономность.

В любом случае благодаря увеличению скорости передачи данных в новой версии автоматически увеличится скорость синхронизации умных часов со смартфоном, элементов интернета вещей друг с другом и с базой, взаимодействие между компьютером и беспроводными или периферийными устройствами.

Масштабировать интернет вещей станет проще благодаря новой последовательной системе подключения. Раньше каждый девайс соединялся с общим базовым, а теперь достаточно будет подключиться к соседнему элементу.

Может, когда-то мы увидим городскую систему IoT не в рамках квартиры или дома, а целого района или даже города? И основана она будет на энергоэффективном и легко масштабируемом усовершенствовании Bluetooth 5.

Необходимо отметить, что внедрение Bluetooth 5 в “маячки” значительно улучшит их работу, ведь в новой версии увеличена ёмкость сообщений. В маячках используется Bluetooth из за его возможности передавать информацию неопределенным адресатам без установки соединения.

Улучшения

Все улучшения Bluetooth относятся к спецификации Bluetooth Low Energy, которая была впервые использована в Bluetooth 4.0, а не к обычному Bluetooth-радио, которое потребляет при своей работе большое количество энергии. Технология Bluetooth Low Energy изначально была создана для уменьшения энергопотребления периферийных устройств Bluetooth. Первоначально он использовался для носителей, маяков и других маломощных устройств, но обладал некоторыми серьезными ограничениями.

В Bluetooth 5.0, Bluetooth Classic в основном используется для аудио, таких как беспроводные телефонные соединения и беспроводные наушники. Bluetooth Low Energy чаще встречается в носимых устройствах, интеллектуальных устройствах IoT, оборудовании для мониторинга фитнеса и аксессуарах с питанием от батареи, таких как клавиатура. Конечно, Bluetooth Classic также может питаться от батарей, но требования к энергопотреблению Bluetooth Low Energy ниже.

Странно, но AirPods от Apple не используют Bluetooth 5.0. Их работа основана на Bluetooth 4.2 и специально разработанном чипе Apple W1, который улучшает соединение между устройствами.

Вывод

Итак мы видим, что Bluetooth 5 значительно превосходит своего предшественника Bluetooth 4.2. Он очень сильно улучшает работу всех устройств которые взаимодействуют при помощи Bluetooth 5. Все характеристики увеличены в несколько раз, что положительно сказывается на его популярности. Новая версия предоставляет множество преимуществ, которые не могут быть не замеченными. В общем, компания разработчиков отлично поработала над улучшениями.

Источник

Тайны синего зуба: что нового в Bluetooth 5.0 и чем он отличается от более ранних версий

Те, кому слегка за 30, наверняка помнят времена, когда Bluetooth использовали для передачи картинок и видеороликов с телефона на телефона, а единственным беспроводным гаджетом в доме была беспроводная-мышка. Впрочем, технология «синего зуба» не стоит на месте, а количество беспроводных гаджетов и носимой электроники растет день ото дня. При этом за годы развития протокол оброс кучей разных версий, которые заметно отличаются друг от друга, поэтому человеку непосвященному легко запутаться в этом лесу. В данном материале мы разберемся в ключевых отличиях между разными версиями, а также рассмотрим какой Bluetooth нужен для популярных товаров вроде беспроводных наушников, умных колонок, смарт-часов, игровых геймпадов и т. д.

Что такое Bluetooth и как он работает

Для начала небольшая и забавная предыстория. В 1998 году перед группой инженеров Intel поставили задачу разработки радиотехнологии ближнего действия, которая сможет объединить компьютеры, телефоны и прочую технику. Забавно, что самой большой проблемой при разработке стало название — ни один из предложенных вариантов не устраивал верхушку Intel. Тогда руководитель проекта Джим Кардак услышал от друга историю о датском короле Харальде Синезубом (прим: Bluetooth в переводе с английского значит синий зуб), который покорил вечно воевавших Данию и Норвегию, обратив оба народа в Христианство. Символичное объединяющее название «Синий зуб» взяли на время. Однако из-за проблем с патентами Intel не смогла использовать название Personal Area Networking и новая сеть так и осталась «синезубой», а странный логотип отражает первые буквы имени Харальда Блютуза (ХB), написанные рунным алфавитом.

Чтобы лучше понимать отличия новых и старых версий, рассмотрим как вообще работает Bluetooth на примере простой передачи файла с одного смартфона на другой. Итак, сначала вы активируете радиопередатчик, работающий в диапазоне частот 2.4 ГГц. Первый смартфон начинает отслеживать все сигналы в этих пределах, а второй пингует нечто вроде приветственного сигнала. После обнаружения друг друга передатчик первого смартфона формирует из радиоволн особый шаблон, который меняется более тысячи раз в секунду, прыгая между частотами от 2.4 ГГц до 2.48ГГц в практически случайном порядке. Получается нечто вроде уникального рукопожатия, по которому оба смартфона определяют друга друга и игнорируют все остальные активные Bluetooth-устройства в радиусе действия. Далее начинается процесс отправки: данные разбиваются на пакеты (оформленные определенным образом блоки данных с инструкциями по сборке из них исходного файла), а процессор приемника обрабатывает эти пакеты, складывает их в один файл и помещает его в постоянную память устройства. Этот принцип работы является общим для всех беспроводных устройств. Различаются лишь принципы передачи данных и особенности подключения.

Актуальные версии Bluetooth

На данный момент актуальная версия Bluetooth — это 5.1. В большинстве современных гаджетов используется «пятерка» и «четверка», а третья и более ранние версии уходят на покой и не особо актуальны. Важно понимать, что новые версии протокола работают и со старыми. То есть, смартфон с Bluetooth пятого поколения легко присоединиться к гаджету с Bluetooth 3.0. Однако играть они будут по правилам младшей версии, которая не умеет всего того, что старшая.

Bluetooth 2

Bluetooth 2.0 вышел в массы в 2004 г. Основным нововведением стала поддержка Enhanced Data Rate (EDR) для ускорения передачи данных. Номинальная скорость EDR составляет порядка 3 Мбит/с, хотя на практике это позволило повысить скорость до 2.1 Мбит/с. Чуть позже была добавлена функция расширенного запроса характеристик устройства и энергосберегающая технология Sniff Subrating, которая позволяет увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора в 3 — 10 раз.

Вторая версия и ее предшественники сейчас используются преимущественно там, где не нужно сочетание скорости и объема. Например, в селфи-палках, где по сути нужно нажать затвор камеры. Или простых беспроводных мышках. Тем более, что

Bluetooth 3

Третья версия вышла в 2009 году и серьезно изменила принципы работы протокола ради серьезного увеличения скорости. Теперь новые модули с поддержкой Bluetooth 3 фактически объединяли две радиосистемы: первая фактически работает в стандарте Bluetooth 2.0 и обеспечивает скорость передачи в 3 Мбит/с, а вторая совместима со стандартом 802.11 и обеспечивает возможность передачи данных со скоростью до 24 Мбит/с. Фактически это была попытка объединить несколько имеющихся беспроводных технологий в одну, которая проложила путь к действительно прорывной четвертой версии протокола.

Bluetooth 4

Bluetooth четвертого поколения фактически объединили несколько протоколов связи: обычный, высокоскоростной (скорость до 1 Мб/с) и с низким энергопотреблением. Последний из них — Bluetooth Low Energy продвигался как идеальное решение для миниатюрных устройств эпохи интернета вещей, но скорее пригодился при создании гарнитур, беспроводных наушников и фитнес браслетов.

Также в четвертой версии два Bluetooth-устройства смогут устанавливать соединение менее чем за 5 миллисекунд и поддерживать его на расстоянии до 100 м. Для этого используется усовершенствованная коррекция ошибок, а необходимый уровень безопасности обеспечивает 128-битное AES-шифрование. Также в четвертой версии добавилась поддержка первых кодеков aptX для передачи аудио без потерь. Наиболее распространенной сейчас является модификация Bluetooth 4.2, с более сложной и безопасной, чем у первоначальной модификации процедурой установления соединения между устройствами.

Bluetooth 5

В настоящее время актуальной версией Bluetooth является версии 5.0 и 5.1. «Пятерка» была представлена летом 2016 года и отличается увеличенным радиусом действия (до 40 метров в помещении и 200 метров на улице), увеличенной пропускной способностью (в теории может быть 6.25 Мб/с, но на практике получается порядка 2 Мб/с) и сниженным энергопотреблением. Также появилась важная для интернета вещей (IoT) фича последовательного подключения устройств. Данные теперь могут передавать не только напрямую от одного устройства к другому, — например со смартфона умному холодильнику, — но и через сеть посредников, которыми выступают другие умные домашние гаджеты. То, есть, это уже больше похоже не на дорогу с двусторонним движением, а на кольцевую развязку автомагистрали, по которой множество машин движется в десятке разных направлений.

Хотя, все улучшения делались с прицелом на умный дом, больше всего выиграли беспроводные колонки, наушники и другие музыкальные девайсы. Благодаря увеличению скорости передачи данных и использованию новых кодеков качество звука кардинально улучшилось. К примеру, новая версия кодека aptX HD поддерживает 24-битное качество музыки по Bluetooth на частоте до 48 кГц. И еще одно достижение — соотношение сигнал-шум, достигающее 129 дБ, а это уже величина, доступная не на всех современных ЦАПах референсного уровня. Однако даже без поддержки кодеков типа AptX звучат они в разы лучше пускай и не на уровне обычных проводных моделей, но очень близко.

Чуть позже вышла версия 5.1, упор в которой был сделан на работу с определением местоположения. Устройства не только смогут понимать, что они находятся поблизости с Bluetooth-меткой, но и определять направление ее движения. Представьте будущее, в котором «умными» стали даже обычный пульт от ТВ и брелок на ключах. Их пропажа в квартире больше не будет проблемой.

Я покупаю гаджет. Какая версия Bluetooth мне нужна?

Портативная акустика. Здесь пока нет однозначного ответа, многие хорошие модели отлично работают на Bluetooth 4.2, другие на Bluetooth 5.0 могут звучать хуже. Однозначно сказать в чем причина тут никак не получится, так как для качества звука куда важнее исполнение самой колонки. Главное, чтобы версия была не ниже 4.2 так как там скорость передачи будет слабее. А вот расход энергии у новых моделей более экономный. Хотя, тут опять же все зависит скорее от емкости встроенной батареи.

Смарт часы и браслеты. Многие модели 2018 года работают с протоколом 4.2, в то время, как свежие смарт-часы и фитнес-трекеры перешли на протокол пятого поколения. В случае с «пятеркой» первоочередное удобство заключается в автономности и радиусе действия. Смартфон можно бросить в другом конце квартиры и он все равно будет держать прочный контакт с наручным гаджетом. Если, конечно, вы не потомок английского лорда и не живете в огромном особняке с 5 спальнями.

Подробнее о том, чем интересна концепция умного дома, вы можете узнать из нашего материала «Что такое умный дом: функции, виды, составляющие и экосистемы».

Источник