в каком диапазоне работает блютуз

Частота bluetooth

Передача данных посредством Bluetooth осуществляется на частоте 2.4 ГГц. Говоря еще точнее, диапазон работы находится в рамках 2402-2480 ГГц. При этом в большинстве стран мира для передачи данных выделены 79 каналов. Ширина одного такого канала составляет 1 МГц. Данный диапазон используется для гражданских целей.

Принцип работы

Принцип работы Bluetooth заключается в передаче данных посредством быстрой смены частот, которая происходит приблизительно 1600раз в секунду. Данная схема работы обеспечивает отличную защищенность от помех и предоставляет возможность принимающим сигнал устройствам не мешать друг другу, в следствие смешивания частот. Кроме того, это обеспечивает практически полную безопасность пользователям внутренней сети, т.к. подключиться к принимающим устройствам не представляется возможным. К тому же, маленький радиус действия Bluetooth, не располагает к несанкционированному подключению, с возможностью остаться незамеченным.

Скачкообразное изменение частоты

Смена канала при передаче данных посредством Bluetooth происходит каждые 625 мкс. Эти 625 мкс одновременно являются интервалом времени, за который осуществляется передача данных, которая измеряется в пакетах. При этом, один пакет может быть передан не за один такой интервал, а за несколько. После завершения передачи пакета данных, происходит заранее определенная для каждого устройства смена канала (частоты). Также, может применяться и адаптивное скачкообразное изменение частоты. Оно необходимо для того, чтобы ограничить передачу данных с устройств определенным количеством каналов. При этом, открывшийся частотный диапазон можно использовать для передачи данных другими устройствами. Таким образом уменьшается риск возникновения частотных помех для устройств пикосети.

Кроме того, необходимость ограничить диапазон частот для передачи данных может быть вызван, запретом использования определенных частотных каналов в ряде стран. К примеру, в некоторых европейских странах, в частности в Испании и Франции, разрешается использовать только 22 частоты, вместо обычных 79.

Источник

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

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:

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:

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

Отличия версий Bluetooth 5.0 от 5.1 и 5.2

В этой статье рассматриваются спецификации стандартов Bluetooth 5.2, 5.1 и 5.0. Это сравнение даёт возможность понять, как будут выглядеть устройства следующего поколения с поддержкой Bluetooth.

Технологии непрерывно развиваются и Bluetooth стала одной из важных технологий, которые в последние годы заметно изменились. Bluetooth является одним из стандартов беспроводной связи устройств с низким энергопотреблением. Над технологией работали много лет и сейчас наступило время версии Bluetooth 5.2.

Сначала мы рассмотрим спецификации Bluetooth, которые применяются во многих беспроводных наушниках и устройствах связи.

Разница между Bluetooth 5.2, 5.1 и 5.0

Bluetooth 5.0

Улучшенная спецификация Bluetooth 5.0 была представлена через 2 года после появления Bluetooth 4.2. Здесь содержалось немало новых интересных возможностей. В результате версия 5.0 была более привлекательной для постоянных пользователей беспроводных устройств в разных сферах применения.

Высокая скорость передачи данных

Главным усовершенствованием Bluetooth 5.0 была повышенная скорость передачи данных.

Скорость 2 Мбит/с при оптимальных условиях является достаточно высокой и эффективной. Другое усовершенствование представляет собой устранение проблем с задержкой.

Лаги при определённых условиях использования Bluetooth встречались довольно часто. Повышение скорости передачи данных позволило сталкиваться с лагами заметно реже.

Улучшенное качество звука

Bluetooth 5.0 повысил качество звука на подключенных устройствах. Здесь свою роль снова сыграло повышение скорости передачи данных. Задержек при передаче звука стало меньше, что дало возможность применять технологию AptX.

Увеличение диапазона действия

В каждой версии Bluetooth можно столкнуться с проблемами в плане площади покрытия. Дальность действия Bluetooth может влиять на качество передачи данных. Если сравнивать с Bluetooth 4.2, диапазон действия Bluetooth 5.0 стал заметно выше.

Дальность действия стандарта увеличилась до 200 м. Если находиться в помещении, дальность действия составляет 40 м. Можно получить звук отличного качества при подключении между устройствами в разных комнатах. В идеальных условиях можно не беспокоиться о стенах, способных помешать сигналу проходить между двумя устройствами.

Новшества Bluetooth 5.1

Bluetooth 5.1 является последней и самой продвинутой на данный момент технологией Bluetooth. Здесь появилось несколько преимуществ и функций, которые дают подключенным устройствам новые возможности. Частые пользователи стандарта должны оценить их.

Разницу между версиями 5.0 и 5.1 нельзя назвать большой, если сравнить диапазон действия, скорость передачи данных и другие функции. Есть несколько малозаметных изменений, которые могут оказаться весьма полезными.

Улучшенное определение направления

Bluetooth раньше никогда не использовали как способ определения направления или местоположения ваших устройств. В версии Bluetooth 5.1 способность определять направление до устройств стала значительно лучше. Достаточно точно определяя силу полученного сигнала, можно оценить расстояние до устройства.

Улучшенное определение направления даёт возможность обнаруживать устройства с точностью до нескольких сантиметров. Если у устройства есть множество антенн, это может быть отличным вариантом для эффективного определения местоположения устройств.

Уменьшение энергопотребления

Bluetooth 5.0 разработали для уменьшения энергопотребления. Функциональность новой версии Bluetooth 5.1 была улучшена. В случае с наушниками это означает, что вы сможете дольше слушать звук при одинаковой ёмкости батареи.

Энергопотребление снижено благодаря улучшению кэширования Generic Attribute Profile. Оно приводит к обнаружению сервиса при включении устройств. Информация о подключении сохраняется в кэше и устройствам не нужно постоянно проверять подключение. Это экономит заряд батареи и можно будет пользоваться устройством дольше. Также это даёт доступ к более быстрому подключению.

Улучшенное рекламирование подключения

Одна из новых функций Bluetooth 5.1 помогает работать рандомизированной индексации рекламных каналов. Предыдущие версии Bluetooth применяли циклы 37, 38 и 39 в хронологическом порядке. В Bluetooth 5.1 любой канал можно выбирать случайным образом.

Это позволит подключаться к разным Bluetooth-устройствам в помещении и не беспокоиться о помехах. Например, можно будет использовать Bluetooth-наушники и Bluetooth-динамики одновременно и их сигнал не будет мешать друг другу.

В чём Bluetooth 5.1 превосходит версию 5.0?

Узнав о двух последних стандартах Bluetooth, будет логично сравнить их.

Точность определения местоположения

Это одна из уникальных возможностей Bluetooth 5.1. Bluetooth 5.0 может показать, насколько далеко находится приёмник, но версия 5.1 умеет указать конкретное местоположение.

Bluetooth 5.0 делает это при помощи определения силы сигнала. Bluetooth 5.1 использует больше антенн и с их помощью определяет точное местоположение, а сила сигнала по-прежнему определяет расстояние. Bluetooth 5.1 может указать местоположение с точностью до нескольких сантиметров.

Кэширование GATT

Кэширование GATT позволяет ускорить подключение устройств, которые уже подключались раньше. Каждый раз при соединение двух устройств они обмениваются информацией о поддержке стандартов друг у друга. В Bluetooth 5.0 одному устройству часто требуется проверять местонахождение другого.

В Bluetooth 5.1 этого процесса нет. Если информация не менялась со времени первого подключения, необходимые данные берутся из кэша, что позволяет экономить энергию. В результате можно получать доступ к более быстрым подключениям.

Возможность рекламирования подключения

Ещё одна полезная опция Bluetooth 5.1. Устройства начинают транслировать свою доступность для подключения, как только они включаются. Например, динамики или наушники с поддержкой Bluetooth начинают искать устройства для подключения, когда они извлекаются из чехла или включаются.

Bluetooth 5.1 обладает продвинутой возможностью под названием рандомизированная индексация рекламного канала. Каждое устройство может работать на определённом канале. Это обеспечивает отсутствие прерывания сигнала со стороны других Bluetooth-устройств, даже когда они располагаются близко друг к другу.

Ради чего стоит обновляться до Bluetooth 5.1?

Стоит ли приобретать устройство с поддержкой Bluetooth 5.1? Доводы в пользу такого решения описаны выше. Отличия от Bluetooth 5.0 вы теперь также знаете.

Основная причина обновиться до последней версии Bluetooth заключается в повышении качества звука и видео.

Вкратце преимущества Bluetooth 5.1 выглядят следующим образом:

Что нового в Bluetooth 5.2?

К сожалению, из-за отсутствия потребительских устройств на основе этого стандарта информации пока мало. Известно, что это не самая крупная ревизия и потому номер версии будет 5.2 вместо 6.0. Новые спецификации позволяют передавать больше данных между устройствами с прежней или меньшей пропускной способностью, вроде фитнес-браслетов. Новый кодек LC3 улучшает сжатие и распаковку данных. LC3 может передавать звук без потери качества с применением меньше пропускной способности.

Протокол Enhanced Attribute в версии 5.2 поддерживает параллельную передачу данных через несколько Bluetooth-устройств одновременно. Технология напоминает о маршрутизаторах MIMO Wi-Fi, которые уже доступны в продаже.

Появление изохронных каналов приносит функцию двойного звука, которая позволит многочисленным подключенным устройствам работать из одного источника. В результате могут появиться потребительские аудиоустройства, способные слушать одновременно телевизор, ноутбук или другие устройства без использования современных методов переключения.

Ещё раз перечислим три основные новшества Bluetooth 5.2:

Примечание: Bluetooth 5.2 не может поддерживать новый LE Audio. Появятся дополнительные спецификации, которые будут добавлять профили поверх Bluetooth 5.2 для разных вариантов использования звука. Bluetooth 5.2 был представлен наряду с анонсом LE Audio 6 января 2020 года.

В подключениях каждый поток называется подключенным изохронным потоком (CIS). Когда CIS требуется синхронизация, как при отправке данных на правый и левый наушники, они настраиваются как часть единой группы под названием Connected Isochronous Group (CIG).

Потоки, которые входят в состав одной CIG, делятся данными о синхронизации, необходимыми для синхронизации потоков на нескольких приёмниках. CIG делают возможной двунаправленную передачу данных, как в случае с наушниками с микрофонами, которые отправляют управляющие данные на устройство-источник.

Также нужно иметь в виду, что устройство может создавать множество групп CIG.

При использовании связи без подключения (широковещательной передачи) группы синхронизированных потоков могут передавать данные из одного источника на несколько приёмников. Каждый поток называется изохронным потоком широковещательной передачи (BIS). Группа потоков BIS носит название изохронная группа вещания (BIG).

В качестве примера можно назвать телевизор, который передаёт звуковой сигнал на множество приёмников, вроде нескольких наушников.

Как и в случае с CIG, одно устройство может создавать несколько BIG.

Заключение

Bluetooth 5.1 представляет собой одну из уникальных современных технологий беспроводной связи. Чтобы получить её максимальные возможности, придётся подождать. Производителям нужно время, чтобы включить данную технологию в состав своих устройств. Несколько устройств с поддержкой Bluetooth 5.1 уже существуют.

Bluetooth 5.1 является одним из интересных примеров современных технологий. Остаётся дождаться её повсеместного распространения.

Источник