Kaikki mitä sinun tulee tietää Bluetooth-tekniikasta. Bluetooth - mikä se on ja miten tekniikka toimii

Mikä on Bluetooth ja mihin sitä käytetään? Tekniikan perusteet ja luomispäivämäärä

Bluetooth-viestintä on langattoman teknologian standardi lyhyen kantaman tiedonsiirtoon, joka käyttää lyhytaaltoisia mikroaaltoradioaaltoja ISM-alueella 2,4–2,485 GHz tiedonsiirtoon kiinteiden ja mobiililaitteiden välillä sekä Personal Area Networks (PAN) -verkkojen rakentamiseen.

Teknologian kehitti tietoliikennetoimittaja Ericsson vuonna 1994, ja siitä on tullut niin osa jokapäiväistä elämää, että on mahdotonta kuvitella elämää ilman sitä. Auton elämä mukaan lukien. Aluksi uusi tekniikka suunniteltiin langattomaksi vaihtoehdoksi datakaapeleiden RS-232-liitännälle. Bluetoothin avulla voidaan yhdistää erilaisia ​​laitteita, välttäen synkronointiongelmia ja ilman turhia johtoja.

Bluetooth-määrityksen on kehittänyt Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), johon kuuluu nykyään yli 25 000 televiestintä-, tietojenkäsittely-, verkko- ja kulutuselektroniikka-alan yritystä.

Bluetoothin nousu alkoi IEEE:n kanssa tehdystä sopimuksesta, jonka perusteella Bluetooth-spesifikaatiosta tuli osa IEEE 802.15.1 -standardia. Tällä hetkellä saatiin useita patentteja, jotka ilmestyivät tekniikan kehityksen aikana.

Bluetooth-nimen mysteeri

"Bluetooth" on virheellinen englanninkielinen sana skandinaavisesta Blåtand/Blåtann, (vanhanorjalainen blátǫnn), joka oli 1000-luvulla eläneen kuningas Harald Bluetoothin lempinimi. Hän onnistui yhdistämään taistelevat tanskalaiset heimot yhdeksi valtakunnaksi legendan mukaan, hän esitteli myös kristinuskon. Kansakuntia yhdistäneen Haraldin esimerkkiä seuraten Bluetooth teki saman protokollien kanssa yhdistäen ne yhdeksi yleismaailmalliseksi standardiksi.

Ja vähän lisää nimestä. Sana "blå" nykyaikaisissa skandinaavisissa kielissä tarkoittaa "sinistä", mutta viikinkien aikana sen toinen merkitys tarkoitti myös "mustaa". Siksi todennäköisimmin Haraldilla oli tietysti musta etuhammas, mutta ei sininen. Ja käännöksessä tanskalainen Harald Blåtand tulkittaisiin oikeammin Harald Blacktoothiksi kuin Harald Bluetoothiksi. Tämä on niin historiallinen epätarkkuus.

Nimen idean ehdotti vuonna 1997 Jim Kardash, joka kehitti järjestelmän, jonka avulla matkapuhelimet pystyivät "puhumaan" tietokoneiden kanssa. Kehityshetkellä Jim luki Frans G. Bengtssonin historiallista romaania Viking Ships, joka kertoi tarinan viikinkeistä ja kuningas Harald Bluetoothista. Siten romaani vaikutti nimeen.

Bluetooth-logo yhdistää kaksi skandinaavista riimua "haglaz" ja "berkana".

1998

Viisi kampanjaa muodostaa Bluetooth Special Interest Groupin (SIG)

Bluetooth SIG toivottaa tervetulleeksi 400. jäsenensä vuoden loppuun mennessä

Bluetooth-nimi saa virallisen tilan

1999

Bluetooth 1.0 -spesifikaatio julkaistu

SIG:n Bluetooth isännöi ensimmäistä UnPlugFest-kehittäjätapaamista

Bluetooth-tekniikka palkittiin "Best of Show Technology Award" -palkinnolla COMDEXissa

2000

Ensimmäinen Bluetooth-matkapuhelin saapuu markkinoille

Ensimmäinen PC-kortti tulee näkyviin

Kannettavan tietokoneen hiiren prototyyppi ja esitelty CeBIT 2000:ssa

USB-moduulin prototyyppi näkyy COMDEXissa

Ensimmäinen siru, joka yhdistää radiotaajuuden, kantataajuuden, mikroprosessoritoiminnot ja langattoman Bluetooth-viestintäohjelmiston

Ensimmäiset kuulokkeet tulevat myyntiin

2001

Ensimmäinen tulostin

Ensimmäinen kannettava tietokone

Ensimmäinen handsfree-autosarja

Ensimmäinen handsfree puheentunnistuksella

Bluetooth SIG, Inc. perustettiin voittoa tavoittelemattomaksi osakeyhtiöksi

2002

Ensimmäinen sarja näppäimistöä ja hiiri

Ensimmäinen GPS-vastaanotin

Hyväksyttyjen Bluetooth-tuotteiden määrä oli 500 kappaletta

IEEE hyväksyy langattoman Bluetooth-tekniikan 802.15.1-standardin

Ensimmäinen digikamera

Bluetooth-toteutus

Bluetooth toimii taajuuksilla 2400–2483,5 MHz (mukaan lukien toleranssialue 2 MHz alemmalla alueella ja 3,5 MHz yläosassa). Näin ollen, kuten näet, toimintaperiaate perustuu radioaaltojen käyttöön. Bluetooth-radioliikenne tapahtuu ISM-kaistalla, jota käytetään erilaisissa kodinkoneissa ja langattomissa verkoissa.

Bluetooth käyttää radiotekniikkaa nimeltä Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS). Bluetooth jakaa tiedot paketeiksi ja lähettää jokaisen paketin yhdellä määritetyistä 79 kanavasta (toimintataajuudet). Jokaisen kanavan kaistanleveys on 1 MHz. Bluetooth 4.0 -viestintä käyttää 2 MHz:n kaistanleveyttä, johon mahtuu 40 kanavaa. Ensimmäinen kanava alkaa taajuudella 2402 MHz ja jatkuu 2480 MHz:iin 1 MHz:n välein. Bluetooth käyttäämää, signaalin kantoaaltotaajuus hyppää 1600 kertaa sekunnissa.

Kunkin yhteyden taajuuksien välinen vaihtojärjestys on näennäissatunnainen ja sen tietävät vain lähetin ja vastaanotin, jotka siirtyvät synkronisesti kantoaaltotaajuudesta toiselle 625 μs välein (yksi aikaväli). Jos siis useita vastaanotin-lähetin-pareja toimii lähellä, ne eivät häiritse toisiaan. Tämä algoritmi on myös olennainen osa lähetetyn tiedon luottamuksellisuutta suojaavaa järjestelmää: siirtyminen tapahtuu näennäissatunnaisalgoritmin mukaan ja määräytyy kullekin yhteydelle erikseen.

Bluetooth-versiot

Bluetooth 1.0

Ensimmäisen version 1.0 laitteissa oli useita ongelmia. Niiden yhteensopivuus kolmannen osapuolen laitteiden kanssa oli keskinkertainen. 1.0- ja 1.0B-versioissa laiteosoitteen (BD_ADDR) lähettäminen oli pakollista yhteydenmuodostusvaiheessa, mikä teki yhteyden anonymiteetin toteuttamisen protokollatasolla mahdottomaksi ja oli version suurin haittapuoli.

Bluetooth 1.1

Ensimmäinen päivitys 1.1 korjasi monet versiossa 1.0B löydetyt puutteet. Lisätty: tuki salaamattomille kanaville ja RSSI (Received Signal Strength Indication) tehotason ilmaisulle.

Bluetooth 1.2

Myöhemmässä päivityksessä oli parannuksia: Nopea yhteys ja löytäminen. Siitä on tullut vastustuskykyinen radiohäiriöille adaptiivisen taajuuden ketteryyden ja hajaspektrin käytön ansiosta. Tiedonsiirtonopeus jopa 1 Mbit/s. Enhanced Synchronous Connections (eSCO) ilmestyi, mikä paransi äänen lähetyksen laatua äänivirrassa. Host Controller Interface (HCI) -liitäntään on lisätty tuki kolmijohtimiselle UART-liitännälle. IEEE-standardi 802.15.1-2005 on hyväksytty standardiksi.

Bluetooth 2.0+EDR

EDR tarjoaa seuraavat edut: 3-kertainen siirtonopeuden kasvu 2,1 Mbps:iin, mahdollisuus muodostaa useita yhteyksiä lisäkaistanleveyden ansiosta. Vähentynyt energiankulutus pienentyneen kuormituksen ansiosta.

Bluetooth 2.1

Lisätty tekniikka edistyneeseen laiteominaisuuksien kysymiseen, energiaa säästävä Sniff Subrating -tekniikka, jonka avulla voit pidentää laitteen käyttöaikaa yhdellä akun latauksella 3-10 kertaa. Päivitetty spesifikaatio yksinkertaistaa ja nopeuttaa merkittävästi kahden laitteen välisen viestinnän muodostamista, mahdollistaa salausavaimen päivittämisen katkaisematta yhteyttä

Bluetooth 2.1+EDR

Elokuussa 2008 Bluetooth SIG esitteli version 2.1+EDR. Uusi Bluetooth-versio vähentää energiankulutusta viisi kertaa, parantaa tietoturvaa ja helpottaa Bluetooth-laitteiden tunnistamista ja yhdistämistä vähentämällä tarvittavien vaiheiden määrää.

Bluetooth 3.0+HS

21. huhtikuuta 2009 Bluetooth 3.0+HS ilmestyi. Tiedonsiirtonopeus (teoreettisesti) on noussut 24 Mbit/s:iin. Erikoisominaisuus oli AMP (Alternate MAC/PHY) lisäys 802.11:een nopeana viestinä. AMP:lle toimitettiin kaksi tekniikkaa: 802.11 ja UWB.

Bluetooth 4.0

Neljä vuotta myöhemmin, 30. kesäkuuta 2010, Bluetooth SIG hyväksyi 4.0-spesifikaation. Bluetooth 4.0 sisälsi seuraavat protokollat: klassinen Bluetooth, nopea Bluetooth ja Bluetooth vähän energiaa.

Bluetooth 4.1

SIG esitteli Bluetooth 4.1 -määrityksen vuoden 2013 lopussa. Yksi Bluetooth 4.1 -spesifikaatiossa toteutetuista parannuksista koskee Bluetoothin ja neljännen sukupolven LTE-matkaviestinnän yhteistyötä. Standardi tarjoaa suojan keskinäisiltä häiriöiltä koordinoimalla automaattisesti datapakettien lähetystä.

Bluetooth 4.2

Bluetooth 4.2 esiteltiin 2. joulukuuta 2014. Standardia on parannettu nopeusominaisuuksiltaan ja tietoturvaltaan.

Bluetooth 4.2 lisää mahdollisuuden muodostaa suora yhteys Internetiin. Toisin sanoen Bluetooth 4.2 -tuella varustetut laitteet eivät pysty olemaan vain suorassa vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, vaan myös muodostamaan yhteyden Internetiin (IPv6/6LoWPAN-protokollan tuen ansiosta) asianmukaisten tukiasemien kautta. Standardin kehittämisen keskeinen ajatus on, että Bluetoothin avulla voidaan yhdistää mitä tahansa laitteita toisiinsa.

Turvallisen ja nopean viestinnän lisäksi Bluetooth 4.2 on myös energiatehokkaampi, kaikki tämä siirtää viime kuukausien trendin kohti verkkoyhteyksiä: yhä useammat laitteet alkavat käyttää tähän Bluetoothia, jolla on mm. positiivinen vaikutus akun käyttöikään.

2003

Ensimmäinen MP3-soitin Bluetooth-tekniikalla

Bluetooth SIG:n hyväksymä Bluetooth-versio 1.2

Bluetooth-tuotteiden toimitukset kasvavat miljoonaan viikossa

Ensimmäinen hyväksytty lääketieteellinen Bluetooth-järjestelmä

2004

SIG ottaa käyttöön Core Specification -version 2.0 Enhanced Data Rate (EDR)

Bluetooth-tekniikka on asennettu vakiona 250 miljoonaan laitteeseen

Toimitukset ylittivät 3 miljoonaa yksikköä viikossa

Ensimmäiset stereokuulokkeet

2005

Tuotetoimitukset nousivat 5 miljoonaan piirisarjaan viikossa

SIG toivottaa tervetulleeksi 4 000. jäsenensä

SIG avaa pääkonttorinsa Bellevuessa, Washingtonissa ja aluetoimistot Malmössä, Ruotsissa ja Hongkongissa

SIG julkaisee Profile Testing Suite (PTS) v1.0:n, testaus- ja tyyppitestaustyökalun, joka on kehitetty kokonaan talon sisällä

2006

Ensimmäiset aurinkolasit

Ensimmäiset tunnit

Ensimmäinen digitaalinen valokuvakehys, joka tukee Bluetoothia

Bluetooth asennettuna miljardiin laitteeseen

Bluetooth-laitteita toimitetaan 10 miljoonaan viikossa

Profile Tuning Suite (PTS) -testauksesta tulee pakollinen osa kelpuutettuja Bluetooth-tuotteita

SIG ilmoittaa integroivansa Ultra-Wide Band (UWB) -teknologian WiMedia Allianceen

2007

Ensimmäinen herätyskelloradio

Ensimmäinen televisio

SIG toivottaa tervetulleeksi 8 000 jäsentä

Bluetooth SIG:n toimitusjohtaja Michael Foley saa Telematics Leadership Award -palkinnon

PTS Protocol Viewer julkaistaan ​​osana äskettäin julkaistua versiota 2.1.1 sekä merkittävästi päivitetty käyttöliittymä

Yleisimmät Bluetooth-profiilit

Langattoman Bluetooth-tekniikan käyttäminen edellyttää, että laitteet pystyvät tulkitsemaan tiettyjä Bluetooth-profiileja, jotka ovat ominaisia ​​tietyille sovellusalueille ja määrittävät yleiset käyttäytymiset, jotta Bluetooth-laitteet voivat viestiä muiden Bluetooth-laitteiden kanssa.

Profiili on joukko toimintoja tai ominaisuuksia, jotka ovat käytettävissä tietylle Bluetooth-laitteelle.

On olemassa laaja valikoima Bluetooth-profiileja, jotka kuvaavat erilaisia ​​sovelluksia tai laitteiden käyttöskenaarioita.

Luettelo Bluetooth SIG:n hyväksymistä pääprofiileista lyhyt kuvaus ja tarkoitus:

Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) suunniteltu musiikin lähettämiseen langattomiin kuulokkeisiin tai muihin laitteisiin.

Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP) suunniteltu ohjaamaan televisioiden ja erittäin tarkkojen laitteiden vakiotoimintoja. Voit luoda laitteita, joissa on kaukosäädintoimintoja.

Peruskuvausprofiili (BIP) suunniteltu kuvien lähettämiseen laitteiden välillä. Tällä profiililla on mahdollista muuttaa kuvan kokoa ja muuntaa se vastaanottavan laitteen tukemaan muotoon.

Perustulostusprofiili (BPP) sen avulla on mahdollista lähettää tekstiä, sähköposteja, vCard-kortteja tulostimelle. Profiili ei vaadi ohjaimia.

Common ISDN Access Profile (CIP) käytetään laitteiden pääsyyn integroitujen palvelujen digitaaliseen verkkoon, ISDN.

Langaton puhelinprofiili (CTP) tukee langatonta puhelua.

Laitetunnusprofiili (DIP) auttaa määrittämään laiteluokan, sen valmistajan ja tuoteversion.

Puhelinverkkoprofiili (DUN) Protokolla tarjoaa normaalin pääsyn Internetiin tai muuhun puhelinpalveluun Bluetoothin kautta.

Faksiprofiili (FAX) tarjoaa rajapinnan matkapuhelimen tai lankapuhelimen sekä henkilökohtaisen tietokoneen välille, johon faksiohjelmisto on asennettu.

Tiedostonsiirtoprofiili (FTP_profile) tarjoaa pääsyn laitteen tiedostojärjestelmään.

Yleinen äänen/videon jakeluprofiili (GAVDP) tukikohta A2DP:lle ja VDP:lle.

Generic Access Profile (GAP) pohja muille profiileille.

Generic Object Exchange Profile (GOEP) perusta muille tiedonsiirtoprofiileille, jotka perustuvat OBEXiin.

Paperikaapelin vaihtoprofiili (HCRP) Laitteen ja tulostimen välisen kaapeliliitännän vaihtaminen. Profiilin negatiivinen puoli, joka ei tee siitä universaalia, on ajurien asennustarve.

Hands-free-profiili (HFP)

Human Interface Device Profile (HID) tukee HID-laitteita, kuten näppäimistöjä, hiiriä, ohjaussauvoja jne. Erottuva piirre on, että se käyttää hidasta kanavaa ja toimii pienemmällä teholla.

Kuulokkeiden profiili (HSP) Käytetään langattoman kuulokkeen ja puhelimen yhdistämiseen.

Intercom-profiili (ICP) Mahdollistaa äänipuhelut Bluetooth-yhteensopivien laitteiden välillä.

LAN-käyttöprofiili (LAP) tarjoaa Bluetooth-laitteille pääsyn LAN-, WAN- tai Internet-tietokoneverkkoihin toisen Bluetooth-laitteen kautta, jolla on fyysinen yhteys näihin verkkoihin.

SIM-käyttöprofiili (SAP, SIM) voit käyttää puhelimesi SIM-korttia, jolloin voit käyttää yhtä SIM-korttia useille laitteille.

Synkronointiprofiili (SYNCH) mahdollistaa henkilökohtaisten tietojen synkronoinnin (PIM).

Videon jakeluprofiili (VDP) mahdollistaa videon suoratoiston.

Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) protokolla P-to-P (Point-to-Point) -yhteyksien järjestämiseen Bluetoothin kautta.

Bluetooth: tekniikka ja sen sovellus

...ja hän sanoi: "Saakoon kaikki yhdistyä."

On täysin mahdollista, että juuri näihin keskiaikaisen Tanskan kuninkaan Harald II Bluetoothin (Harald II Bluetooth) sanoihin liittyy hänen toinen lempinimensä - "yhdistäjä", josta 1000 vuotta myöhemmin tuli uuden langattoman tiedonsiirtorajapinnan nimi.

Mikä on Bluetooth? Tämä on langaton viestintätekniikka, jonka loi vuonna 1998 yritysryhmä: Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba. Tällä hetkellä Bluetoothin alan kehitystä toteuttaa Bluetooth SIG (Special Interest Group), johon kuuluvat myös Lucent, Microsoft ja monet muut.

Bluetoothin päätarkoituksena on tarjota taloudellista (virrankulutukseltaan) ja halpaa radioliikennettä erityyppisten elektronisten laitteiden välillä, ja elektronisten komponenttien kompaktiudella on huomattava merkitys, mikä mahdollistaa Bluetoothin käytön pienissä laitteissa. rannekellon kokoinen.

Bluetooth-liitännän avulla voit siirtää sekä ääntä (64 Kbps) että dataa. Tiedonsiirrossa voidaan käyttää epäsymmetrisiä (721 Kbit/s yhteen suuntaan ja 57,6 Kbit/s toiseen suuntaan) ja symmetrisiä menetelmiä (432,6 Kbit/s molempiin suuntiin). 2,4 GHz:n taajuudella toimiva lähetin-vastaanotin, joka on Bluetooth-siru, mahdollistaa yhteyden muodostamisen 10 tai 100 metrin etäisyydelle tehosta riippuen. Etäisyysero on varmasti suuri, mutta 10 metrin päässä oleva yhteys mahdollistaa alhaisen virrankulutuksen, kompaktin koon ja melko alhaisen komponenttihinnan. Näin ollen pienitehoinen lähetin kuluttaa vain 0,3 mA valmiustilassa ja keskimäärin 30 mA tiedonvaihdossa.

Bluetooth toimii FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum) -periaatteella. Lyhyesti sanottuna tämä voidaan selittää seuraavasti: lähetin jakaa datan paketeiksi ja lähettää ne käyttämällä näennäissatunnaista taajuushyppelyalgoritmia (1600 kertaa sekunnissa) tai kuviota, joka koostuu 79 alitaajuudesta. Vain ne laitteet, jotka on määritetty samaan lähetyskuvioon, voivat "ymmärtää" toisiaan - vieraille laitteille lähetettävä tieto on tavallista kohinaa.

Bluetooth-verkon päärakenneelementti on niin kutsuttu "pikonetti" - kokoelma 2-8 laitetta, jotka toimivat samalla mallilla. Jokaisessa pikoverkossa yksi laite toimii isäntänä ja loput orjayksiköinä. Isäntä määrittää mallin, jolla sen pikonetin kaikki orjalaitteet toimivat, ja synkronoi toiminnan. Bluetooth-standardi mahdollistaa itsenäisten ja jopa synkronoimattomien pikoverkkojen (jopa 10) liittämisen niin sanottuun "hajaverkkoon" (en ole vielä nähnyt tämän termin oikeaa venäjänkielistä käännöstä, mutta yksi käännöksistä verbistä hajottaa kuulostaa "scatterilta"). Tätä varten kussakin pikoverkossa on oltava vähintään yksi yhteinen laite, joka on toisessa isäntä ja toisessa orja. Yhdessä hajaverkossa Bluetooth-liitäntään voidaan siis kytkeä samanaikaisesti enintään 71 laitetta, mutta kukaan ei rajoita samaa Internetiä käyttävien porttilaitteiden käyttöä kaukoviestintään.

Bluetooth-taajuusalue on lisenssivapaa useimmissa maissa, mutta Ranskassa, Espanjassa ja Japanissa on laillisten rajoitusten vuoksi käytettävä muita kuin yllä lueteltuja taajuuksia.

Langattomasta viestinnästä puhuttaessa ei voi muuta kuin koskea tällaisen yhteyden turvallisuutta. Taajuuskuvioihin keskittymisen ja lähetin-vastaanottimen synkronointitarpeen lisäksi Bluetooth-standardi tarjoaa lähetetyn tiedon salauksen avaimella, jonka tehollinen pituus on 8–128 bittiä, ja mahdollisuuden valita yksi- tai kaksisuuntainen todennus ( tietysti voit tehdä ilman todennusta), jonka avulla voit asettaa tuloksena olevan salauksen vahvuuden kunkin maan lainsäädännön mukaisesti (joissain maissa vahvan kryptografian käyttö on kielletty:). Protokollatason salauksen lisäksi salausta voidaan soveltaa sovellustasolla - täällä ei kukaan rajoita mielivaltaisen vahvojen algoritmien käyttöä.

Usein on niin, että kantaman sisällä olevat Bluetooth-laitteet voivat yksinkertaisesti muodostaa yhteyden ja alkaa vaihtaa tietoja, joita ei ehkä ole tarkoitettu ulkokorville tai silmille. Itse asiassa automaattinen tiedonvaihto Bluetooth-laitteiden välillä tapahtuu vain laitteistotasolla, ts. vain yhteyksien tosiasian määrittämiseksi. Mutta sovellustasolla käyttäjä itse päättää ottaako käyttöön vai estääkö automaattisen yhteydenmuodostuksen. Näin ollen Bluetoothin käyttäminen ei ole vaarallisempaa kuin Internet-yhteyden muodostaminen, jossa kaikki solmut ovat myös sähköisesti yhteydessä, mutta tämä ei vielä tarkoita ehdotonta pääsyä mihinkään resurssiin.

On myös syytä huomata, että Bluetooth-standardi on kehitetty pienitehoisia ajatellen, joten sen vaikutus ihmiskehoon on minimoitu.

Bluetoothin käytön pääsuunnan tulee olla ns. henkilökohtaisten verkkojen (PAN tai private area network) luominen, mukaan lukien erilaiset laitteet kuten matkapuhelimet, kämmentietokoneet, MP3-soittimet, tietokoneet ja jopa mikroaaltouunit jääkaapilla (joita ei ole tehty). yhdistetty pitkään aikaan). Äänensiirtomahdollisuus mahdollistaa Bluetooth-liitännän integroinnin langattomiin puhelimiin tai esimerkiksi matkapuhelimien langattomiin kuulokkeisiin. Käytännössä Bluetoothin käyttömahdollisuudet ovat rajattomat: PDA:n ja pöytätietokoneen synkronoinnin tai suhteellisen hitaiten oheislaitteiden, kuten näppäimistön tai hiiren, liittämisen lisäksi käyttöliittymä tekee kotiverkon järjestämisestä erittäin yksinkertaista ja halpaa. Lisäksi tämän verkon solmuja voivat olla mitkä tahansa laitteet, jotka tarvitsevat tietoa tai joilla on tarvittava tieto.

Verrataanpa Bluetoothia toiseen yhtä tunnettuun langattomaan tiedonsiirtorajapintaan - IEEE 802.11:een, varsinkin kun molemmat ratkaisut ovat jo saatavilla laajoilla markkinoilla. Tärkeimmät erot niiden välillä voidaan tiivistää seuraavasti:

Kuten on helppo nähdä, Bluetooth-liitäntä sopii paljon paremmin käytettäväksi niissä langattomissa viestintälaitteissa, joissa vaaditaan melko alhaista hintaa, ei tarvita suuria nopeuksia ja halutaan alhainen virrankulutus. Kuten jo todettiin, on kuitenkin mahdollista luoda yhdistettyjä verkkoja, varsinkin kun IEEE 802.11 toimii täysin eri periaatteella lähetetyn tiedon koodauksessa, joten samalla toimintataajuudella molemmat standardit kuulevat toisensa fyysisesti, mutta muiden ihmisten signaalit. jokainen niistä tulkitsee vieraaksi meluksi.

Tärkeä näkökohta Bluetoothin kehityksessä on se, että tämä tekniikka ei ole lisensoinnin alainen eikä sen käyttö vaadi lisenssimaksuja (vaikka se vaatii ilmaisen sopimuksen allekirjoittamisen). Tämä politiikka antoi monille yrityksille mahdollisuuden osallistua aktiivisesti Bluetooth-liitännällä varustettujen laitteiden kehittämiseen, joita esiteltiin suuressa määrin CeBIT 2001 -näyttelyssä.

Suurin kiinnostus herättää luonnollisesti laitteet, jotka tarjoavat siirtymisen olemassa olevista liitännöistä Bluetoothiin. Yksi niistä oli ruotsalaisen connectBluen Industrial Bluetooth Serial Port Adapter. Kuten nimestä voi päätellä, tämä laite on tarkoitettu teolliseen käyttöön ja sen avulla voit yhdistää kaikki sarjaportilla varustetut laitteet Bluetoothiin:

Tyypillinen käyttötapaus olisi esimerkiksi teollisuusasennusten konfigurointi kannettavalla tietokoneella.

Ominaisuudet:

• kantama - jopa 10 m,
• siirtonopeus - 300-115200 Kbit,
• syöttöjännite - 9-30 volttia.

Erityisesti USB-väylätuotteistaan ​​tunnettu Belkin on tuonut markkinoille laajan valikoiman Bluetooth-laitteita:

Tämä PCMCIA Type II -muotoinen kortti mahdollistaa kaikkien laitteiden, joissa on samanlainen paikka, vastaanottaa Bluetooth-liitännän jopa 721 Kbps:n nopeudella. Kantama - 10 m.

Täällä näemme erinomaisen USB-ratkaisun pöytätietokoneille (eikä vain): ominaisuudet ovat samat kuin edellisessä tapauksessa, lisäksi tämän laitteen avulla voit vaihtaa tietoja äänikanavien kautta.

Palm V:lle on jopa sovitin: Palm yksinkertaisesti asetetaan siihen, kuten tavalliseen pinnasänkyyn, jonka jälkeen voit synkronoida pöytätietokoneen tai käyttää Internetiä matkapuhelimella, joka on myös varustettu Bluetooth-liitännällä. Tämä sovitin saa virtansa Palmin omasta akusta.

Näyttelystä löytyi jopa Bluetooth-sovitin Compact Flashille:

Troy XCD on tuonut markkinoille sovittimen Centronics-liitännällä varustetun tulostimen liittämiseksi Bluetoothiin:

Yhtiö lupaa tuoda sen markkinoille alkukesästä, likimääräinen hinta on noin 195 dollaria.

Yhtä kiinnostava vaihtoehto Bluetooth-tekniikan käyttöön voi olla langattoman yhteyden järjestäminen paikallisverkkoon ja/tai Internetiin pienessä toimistossa tai kodissa oleville laitteille. Kiistaton johtaja tällä alueella oli Red-M-yhtiö, joka esitteli ratkaisunsa - Red-M 3000AS -palvelimen:

Tässä kuva hänen prototyypistä toiminnassa:

3000AS on Linux-palvelin, joka voi toimia myös yhdyskäytävänä paikalliseen verkkoon tai Internetiin. Toisin kuin useimmissa muissa Bluetooth-laitteissa, 3000AS:ssa on tehokas lähetin-vastaanotin, joka mahdollistaa viestinnän 100 metrin säteellä, ja siinä on ulkoinen antenni, joka lisää luotettavuutta ulkoisten häiriöiden yhteydessä. Yhteyden muodostamiseen voit käyttää ISDN-yhteyttä (valinnalla "aina online" tai "on-demand-yhteys"), 10/100 Mbit Ethernetiä sekä RS-232:ta palvelusovelluksissa. Palvelin voi saada virtaa myös UPS:n kautta.

Palvelimen pääsyn laajentamiseen voidaan käyttää pienikokoisia Red-M 1000AP -tukipisteitä:

Palvelin tunnistaa ja konfiguroi automaattisesti kaikki tukiasemat alueellaan. Ulkoiset laitteet voidaan liittää tukiasemaan 10/100 Mbit Ethernetin kautta.

MiTAC esitteli samanlaisen järjestelmän: heidän Bluetooth Access Pointissaan on 750 MHz Transmeta Crusoe TM5400 -prosessori, sisäänrakennettu NAT- ja DHCP-palvelin sekä edellisen näytteen tapaan tehokas lähetin-vastaanotin, jonka kantama on jopa 100 metriä:

Erinomainen lisä tällaiseen järjestelmään voisi olla Canonin laite - digitaalikameran Bluetooth-moduuli:

Kuvittele vain - kamera pystyy automaattisesti siirtämään kuvia Bluetooth-portin kautta työasemallesi tai samaan alitietokoneeseen tai jopa Internetiin yhdistetyn Bluetooth-matkapuhelimen kautta... no, mahdollisuudet ovat rajattomat.

Yleinen vaihtoehto on yhdistää tavalliset syöttölaitteet Bluetoothin kautta, esimerkiksi näin:

Sony esitteli CeBITissä erityisen Memory Stick -muodossa olevan InfoStick-moduulin:

Erittäin hyvä idea, varsinkin kun otetaan huomioon samanlaisen laitteen saatavuus Compact Flashille.

On vain huomattava, että Bluetooth-tuen lisensointi on ilmaista ja se on välttämätöntä vain tavaramerkkisopimuksen tekemiseksi. Joten lähitulevaisuudessa voimme hyvin odottaa Bluetoothin ilmestymistä hehkulamppuihin ja rautoihin :). Mutta vakavasti, Bluetooth-tekniikka voi tehdä todellisen vallankumouksen henkilökohtaisen viestinnän maailmassa ja ihmiselämässä yleensä. Mutta kuinka paljon tarvitsemme uutta vallankumousta, ei ole vielä päätetty.

Bluetooth (käännettynä "sininen hammas" tai kansansa "sininen hammas") on yksi langattomista verkkotekniikoista, joka varmistaa tiedonvaihdon eri laitteiden välillä, mukaan lukien henkilökohtaiset tietokoneet, kannettavat tietokoneet, matkapuhelimet, tulostimet, kamerat ja muut vastaavat tuotteet. Bluetooth mahdollistaa laitteiden viestinnän – maksimikantama on 100 metriä toisistaan.

Bluetooth-tekniikan päätehtävänä on siirtää dataa laitteiden välillä ilman johtojen apua - tarjoamalla edullista ja halpaa radioviestintää erilaisten elektronisten laitteiden välillä.

Toimintaperiaate perustuu radioaaltojen käyttöön, ja Bluetooth-tekniikka itsessään on pieni siru, joka on korkeataajuinen lähetin-vastaanotin. Se toimii ISM (Industry, Science and Medicine) -kaistalla, koska näiden taajuuksien käyttöön ei vaadita lisenssiä - ne ovat ilmaisia ​​maailmanlaajuisesti (poikkeuksia: Ranska ja Espanja).

Bluetooth-pohjaisten verkkojen rakentamisen perusperiaate on Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) -menetelmä. FHSS-menetelmä on helppo toteuttaa - se suojaa laajakaistahäiriöiltä ja laitteet ovat edullisia.

Lähetin jakaa datan paketeiksi ja lähettää ne pseudosatunnaisalgoritmilla, jossa kantoaaltotaajuus (kuvio) muuttuu 1600 kertaa sekunnissa ja ottaa yhden arvon 79 alitaajuudesta. Kunkin yhteyden taajuuksien välinen vaihtojärjestys on näennäissatunnainen, ja sen tietävät vain lähetin ja vastaanotin.

Useat Bluetoothin kautta yhdistetyt laitteet muodostavat ns. piconetin – kokoelman kahdesta kahdeksaan samalla mallipohjalla toimivaa laitetta. Pikonetissa yksi laitteista on isäntä ja toinen on orja. Bluetooth-tekniikka tukee useita orjalaitteita – enintään seitsemää. Isäntä on käyttäjälaite, joka aloittaa tiedonsiirron. Se ohjaa myös pikoverkon laitteiden toimintaa.

Bluetooth mahdollistaa sekä äänen että datan siirron. Ääni välitetään kolmen audiokanavan kautta nopeudella 64 Kbps kukin. Tiedonsiirtonopeudet ovat noin 720 Kbps epäsymmetrisessä tilassa ja 420 Kbps täysin symmetrisessä tai full duplex (kaksisuuntaisessa) tilassa. "Sininen hammas" voi toimia suhteellisen lyhyillä etäisyyksillä. Teknisten tietojen (versiot 1.1 ja 1.2) mukaan siinä on kaksi sovitinluokkaa: luokka 1 (luokka A) tukee jopa 100 metriä ja luokka 2 (luokka B) toimii 10 metrin etäisyydellä (edelleen yleisin luokka teknisistä tiedoista). ) .

Tällä hetkellä uusin Bluetooth-spesifikaatio on 4.0. Bluetooth SIG hyväksyi eritelmän 30. kesäkuuta 2010. Bluetooth Low Energy -protokolla tukee tiedonsiirtoa, kuten lämpötila-, paine-, kosteus-, liikenopeusanturit ja muut tähän standardiin perustuvat anturit voivat välittää tietoa eri laitteisiin: matkapuhelimiin, henkilökohtaisiin tietokoneisiin, älypuhelimiin ja muihin vastaaviin mobiilituotteisiin.

Bluetooth-tekniikkaa voidaan käyttää myös monilla mobiilielämän aloilla. Voit käyttää sitä seuraaviin tarkoituksiin ilman vaikeuksia:

• Automaattiseen synkronointiin laitteiden välillä. Esimerkiksi heti kun syötät uusia tietoja kannettavan tietokoneen osoitekirjaan, vastaavat merkinnät pöytätietokoneellasi muuttuvat automaattisesti ja päinvastoin.
• Automaattiseen varmuuskopiointiin. Esimerkkinä voisi olla tämä tilanne: johtaja muutti toimintasuunnitelmaasi, kun olet lomalla. Toimistotietokone lähettää muutokset mobiililaitteeseen, joka muodostaa automaattisesti yhteyden kannettavaan tietokoneeseen ja lähettää muokatun aikataulun
• Kannettavan tietokoneen käyttäminen kaiutinpuhelimena. Kun yhdistät langattomat kuulokkeet kannettavaan tietokoneeseen, voit käyttää sitä toimistossa, autossa tai kotona
• Yhdistää kaikki osallistujat tiedonvaihtoon. Missä tahansa yritystapahtumassa voit nopeasti keskustella kiinnostavasta aiheesta kaikkien osallistujien kanssa. Lisäksi voit suorittaa ohjaustoimintoja etänä. Kytke esimerkiksi projektori päälle
• Siirtää erilaista multimediasisältöä mistä tahansa. Kamera muodostaa yhteyden puhelimeesi (langattomasti), ja voit lisätä kommentteja puhelimen tai kannettavan tietokoneen näppäimistöllä. Kuvat ja teksti lähetetään vastaanottajalle

Kaikki edellä mainitut ovat vain pienin osa, jossa langatonta Bluetooth-tekniikkaa voidaan käyttää. Nyt tällaisia ​​eksoottisia vaihtoehtoja on jo näkyvissä, kuten tällä tekniikalla toimivien moduulien upottaminen tulostimiin, muistikortteihin ja moniin muihin laitteisiin.

Lähitulevaisuudessa Bluetooth-tekniikkaa rakennetaan matkapuhelimien, älypuhelimien ja muiden toisiinsa yhdistettyjen laitteiden lisäksi jopa kodinkoneisiin. Kuvittele vain: televisiota, pölynimuria, jääkaappia, mikroaaltouunia ja muita kodinkoneita voidaan ohjata älypuhelimella - aivan kuten yleiskäyttöisellä ohjauspaneelilla. Lisäksi parhaillaan kehitetään vaihtoehtoisia ratkaisuja, joiden pitäisi kilpailla vakavasti niin sanotun "sinisen hampaan" kanssa ja mahdollisesti jopa ylittää tämän tekniikan.

Tiedonsiirto Bluetoothin kautta tapahtuu 2,4 GHz:n taajuudella. Vielä tarkemmin sanottuna toiminta-alue on 2402-2480 GHz. Samaan aikaan useimmissa maailman maissa tiedonsiirtoon on varattu 79 kanavaa. Yhden tällaisen kanavan leveys on 1 MHz. Tätä aluetta käytetään siviilitarkoituksiin.

Toimintaperiaate

Bluetoothin toimintaperiaate on siirtää dataa nopeasti muuttuvilla taajuuksilla, mikä tapahtuu noin 1600 kerran sekunnissa. Tämä toimintamalli tarjoaa erinomaisen häiriönkestävyyden ja sallii signaalin vastaanottavien laitteiden olla häiritsemättä toisiaan taajuuksien sekoittumisen vuoksi. Lisäksi tämä tarjoaa lähes täydellisen suojan sisäisen verkon käyttäjille, koska Ei ole mahdollista muodostaa yhteyttä vastaanottaviin laitteisiin. Lisäksi Bluetoothin lyhyt kantama ei kannusta luvattomiin yhteyksiin, ja se voi jäädä huomaamatta.

Taajuushyppely

Kun dataa siirretään Bluetoothin kautta, kanava vaihtuu 625 µs:n välein. Nämä 625 µs ovat myös aikaväli, jonka aikana dataa lähetetään, mikä mitataan paketteina. Tässä tapauksessa yksi paketti voidaan lähettää ei yhdessä tällaisessa aikavälissä, vaan useissa. Kun datapaketin lähetys on valmis, tapahtuu kullekin laitteelle ennalta määrätty kanavan (taajuuden) muutos.
Myös adaptiivista taajuushyppelyä voidaan käyttää. Se on tarpeen tiedonsiirron rajoittamiseksi laitteista tiettyyn määrään kanavia. Samalla avattua taajuusaluetta voidaan käyttää muiden laitteiden tiedonsiirtoon. Tämä vähentää piconet-laitteiden taajuushäiriöiden riskiä.

Lisäksi tiedonsiirron taajuusalueen rajoittamisen tarve voi johtua tiettyjen taajuuskanavien käyttökiellosta useissa maissa. Esimerkiksi joissakin Euroopan maissa, erityisesti Espanjassa ja Ranskassa, sallitaan vain 22 taajuutta tavallisen 79 taajuuden sijaan.

Bluetoothin perusstandardit

1. Vakavia innovaatioita lisättiin standardiin 2.0. Samaan aikaan tiedonsiirtonopeus kasvoi merkittävästi, mikä liittyi EDR-tukeen. Tiedonsiirto standardissa 2.0 on lisätty 2,0-2,4 Mb/s. Lisäksi 2.0-spesifikaatio on lisännyt huomattavasti turvallisuutta ja häiriönsietoa.
2. Vakio 3.0 hämmästytti käyttäjiä ennennäkemättömillä tiedonsiirtonopeuksilla, jotka kasvoivat 24 Mb/s. Tämä johtui ensisijaisesti siitä, että määritys 3.0 tuki Wi-Fi-yhteyttä. Valmistajat haluavat kuitenkin asentaa kaksi standardia laitteisiinsa, koska Specification 3.0 käyttää liikaa tehoa.
3. Tarkempi on 4.0-standardi, jossa yhdistyvät alhaiset tiedonsiirtonopeudet, hyvä turvallisuus ja uskomattoman alhainen virrankulutus lähettimen jaksoittaiseen toimintaan perustuen. Tätä standardia käyttäviä laitteita käytetään yleensä urheiluun, lääketieteellisiin ja muihin tarkoituksiin, ne ovat pieniä eikä niitä ole suunniteltu suuri määrä lähetetyt tiedot.

Bluetooth 4.0:n edut:

1. Yhdistää aikaisemmat protokollat. Tukee aiempien protokollien perustoimintoja.
2. Lisääntynyt nopeus.
3. 4.0-standardia käyttävän laitteen virrankulutuksen merkittävä lasku, joka saavutetaan muunnetulla toiminta-algoritmilla (lähetin kytkeytyy päälle vain sillä hetkellä, kun dataa siirretään).

Yleensä 4.0-standardi sopii paremmin pienikokoisille elektronisille antureille. Esimerkiksi ranteen paine- ja lämpötilamittareille, kuntoiluvälineille ja erilaisille pienitehoisille pienikokoisille laitteille.

Mitä uutta Bluetooth 5.0:ssa? Kaksinkertainen nopeuden lisäys, kyky salata liikennettä, 400%: n laajennus ja paljon muita etuja.

Uutiset Bluetooth 5.0:n ilmestymisestä välähti mediaresurssien sivuilla kesäkuussa 2016, mutta tärkeämpien asioiden kanssa kiireinen yleisö ei kiinnittänyt riittävästi huomiota uuden teknisen standardin syntymiseen langattoman viestinnän maailmassa. Bluetooth 5.0:aan perustuvia laitteita ei ollut tuolloin vielä julkaistu. Toukokuussa 2017, Samsung Galaxy S8:n ja Xiaomi Mi 6:n julkaisun jälkeen, ihmiset alkoivat puhua uudesta spesifikaatiosta täysin eri tavalla. Loppujen lopuksi Bluetooth 5.0 esitti kuluttajille useita kauan odotettuja etuja, joista puhumme tässä artikkelissa.

Hyviä uutisia kehittäjille

Langaton rinnakkaiselo - muista tämä termi. Se muuttaa pian koko langattoman viestinnän rakenteen. Bluetooth Special Interest Group lupaa ennennäkemättömän yhteentoimivuuden muiden viestintäprotokollien kanssa. Meille luvataan jopa Bluetoothin ja Wi-Fi:n rinnakkainen ja konfliktiton rinnakkaiselo.

Spesifikaatio 5.0 olettaa toiminnan 255 oktettipaketissa (edellisessä versiossa 31 paketin sijaan) ja siirtymisen viereisille taajuuksille ilman liikennetavujen menetystä. 2,4 GHz:n taajuus, joka on täynnä bittejä ja tavuja, helpottaa kuluttajien, ohjelmoijien ja jopa käyttöjärjestelmien ja sirujen hengittämistä.

Kehittäjät voivat hienosäätää ohjelmistotuotteita valmistajat alkavat integroida Bluetooth 5.0 -moduuleja jopa silitysraudoihin ja pölynimureihin. Ja käyttöjärjestelmät lopettavat prosessorien ylikuormituksen yrittäessään järjestää roskaliikenteen järjestämisen. Analyytikot väittävät, että tämä on "esineiden internet" alku, josta kaikki futurologit ovat puhuneet niin kauan.

Mitä odottaa kuluttajana

Keskiverto Bluetooth-laitteiden käyttäjälle 5.0-spesifikaatioiden ulkonäkö on mielenkiintoinen kahdesta syystä. Ensinnäkin uusi standardi lisää tiedostojen vaihdon nopeutta 2 kertaa. Toiseksi, toiminta-alue kasvaa 4 kertaa.

Numeroittain se kuulostaa vielä paremmalta - Bluetooth 5.0:n nopeus on noussut 2 Mbit/s:iin ja kantama kasvaa 100 metriin. Nyt voit kuunnella kappaleita korkealla äänenlaadulla, vaikka älypuhelimesi olisi kotona ja olet ulkona langattoman kaiuttimen tai kuulokkeiden kanssa.

Lisäksi uusi protokolla ei salli vain laajentaa kantamaa - Bluetooth 5.0 on valmis toimimaan ei yhden lähteen kanssa, vaan useilla kerralla. Ja tämän prosessin energiankulutus on huomattavasti pienempi kuin aiempien langattomien viestintämoduulien versioiden. Yksinkertaisesti sanottuna Bluetooth 5.0 säästää sekä älypuhelimesi että mobiilikaiuttimesi akkua.

Toinen hyvä uutinen on kyky salata Bluetooth-kanavan kautta lähetetty liikenne. Kehittäjät ja valmistajat puhuvat jo lyhyen NFC-hihnan korvaamisesta edistyneemmällä protokollalla, joka muuttaa älypuhelimen pankkikortin täyden vaihtoehdon.

Totta, kaikki nämä edut ovat edelleen vain muutamien mobiililaitteiden omistajien saatavilla.

Älypuhelimet, joissa on Bluetooth 5.0

Tällä hetkellä voit ostaa vain kolme laitetta, joissa on Bluetooth 5.0 -yhteys. Nämä ovat älypuhelimia ja . Toistaiseksi uusi spesifikaatio on otettu käyttöön vain lippulaivoissa, joten oikeudesta käyttää kaikkia Bluetooth 5.0:n innovaatioita joutuu maksamaan 500-1000 dollaria.

Toukokuun toisella puoliskolla Samsungin ja Xiaomin lippulaivojen linjaan liittyy premium-älypuhelin, jonka virallinen spesifikaatio sisältää uuden langattoman viestintästandardin. Tällä kertaa Bluetooth 5.0:n eduista joutuu maksamaan 650 dollarista 750 euroon riippuen siitä, missä uutta HTC-älypuhelinta myydään.

Kesän alkuun mennessä, noin vuosi Bluetooth 5.0:n julkistamisen jälkeen, markkinoille tulee toinen lippulaiva uudella langattoman viestinnän spesifikaatiolla. Japanilaisen laitteen arvioitu hinta on 800 dollaria.

Pitkällä aikavälillä analyytikot ennustavat viidennen spesifikaation ilmestymistä Samsung Galaxy Note 8:aan ja uuteen Google Phone -puhelimeen Pixel-sarjasta. Mutta Bluetooth 5.0:aa ei asenneta halpoihin matkapuhelimiin kovinkaan pitkään aikaan. Asia on, että piirisarjojen on tuettava tätä määritystä. Edullisten ratkaisujen joukossa, valitettavasti yhdelläkään prosessorilla ei ole vielä tällaisia ​​ominaisuuksia.