Что такое радиомодуль bluetooth. Что такое Bluetooth и как он работает? Краткая история версий
Наверное, в наше время не осталось людей, которые не слышали о технологии Блютуз. Она достаточно старая. Каждый современный телефон и планшет оснащен таким модулем. Но, вопрос, что такое Bluetooth все еще актуален и встречается достаточно часто.
Несмотря на то, что на сегодняшний день существуют новые технологии беспроводной связи, которые отличаются более высокой скоростью передачи данных, Блютуз все же прочно занял свою нишу. Это обуславливается неоспоримыми преимуществами этого стандарта. Чтобы их понять нужно изучить, что такое Bluetooth, как он работает и какими особенностями обладает.
Что такое Блютуз
Это технология беспроводной связи. То есть передача данных осуществляется по радиоканалам. Блютуз позволяет создавать беспроводное соединение между устройствами, благодаря которому вы можете передавать абсолютно любую информацию. Более того, данная технология позволяет удаленно управлять устройствами и создавать голосовую связь. Это позволяет использовать беспроводные наушники, гарнитуру, а также удаленно управлять принтерами, сканерами и так далее.
Если перевести слово Bluetooth с английского языка, то оно будет означать «Синий зуб». Это название разработчики выбрали неспроста. Дело в том, что в 900 годах в Дании жил король Гаральд Bluetooth (синезубый). Он смог объединить Норвегию и Данию. В его честь и была названа технология.
По сути, ее задача в объединении устройств для обмена информацией и передачи файлов. Итак, что такое Блютуз вы знаете. Теперь можно переходить к вопросу, для чего он нужен.
Описание и особенности технологии Bluetooth: Видео
Как и для чего можно использовать Bluetooth
Ответ на вопрос, для чего нужен Bluetooth, неоднозначен. Ведь, как уже было сказано выше, эта технология позволяет выполнять различные функции. Конечно, суть одна - объединение устройств для обмена данными. Но какими будут эти данные, и с какой целью вы их будете передавать - это уже зависит от вас.
Например, водители часто используют беспроводную гарнитуру. В таких наушниках встроен Блютуз адаптер. Такой же модуль имеется и в телефоне. Благодаря этому гарнитура подключается к мобильному и создается голосовая связь. Помимо этого, Bluetooth используется для удаленного управления. К примеру, для печати при помощи принтера, для управления телевизором или другими бытовыми приборами.
Еще одна функция Bluetooth заключается в том, чтобы передавать звук на акустическую систему. Не стоит путать с гарнитурой. Здесь немного другая специфика. Суть в том, чтобы передавать все звуки с телефона или планшета на колонки. Таких функций две:
- Headset.
- A2DP.
Разница между ними лишь в том, что первая передает все звуки с телефона, а вторая исключительно музыку (стереозвучание). Как вы уже знаете, для работы любой из функций оба подключаемые устройства должны быть оснащены соответствующими адаптера. Отсюда возникает вопрос, что такое Блютуз адаптер.
Что такое модуль Bluetooth
Это устройство, которое позволяет использовать данную функцию в своих целях. Суть работы адаптера заключается в том, чтобы преобразовать цифровой сигнал в аналоговый и передать его по радиоволнам на другой подобный модуль связи. Тот, в свою очередь, принимает радиоволны и преобразует их в цифровой сигнал (в байты данных).
Для этого используется радиосвязь в диапазоне ISM. Эти частоты не нуждаются в лицензии. Другими словами, использовать их может абсолютно каждый желающий, не нарушая закона. Помимо этого, такая особенность избавляет вас от больших затрат на организацию сети.
Как выглядит Блютуз? Сам адаптер имеет вид маленькой платы с чипом. Он настолько мал, что легко вмещается в небольшом USB устройстве, который имеет размеры меньше флешки.
Сама технология обозначается синим значком в виде трех зубьев.
Как пользоваться Bluetooth: Видео
Скорость передачи данных по Блютузу
Поскольку эта технология достаточно старая, следует понимать, что за время от создания до наших дней она претерпела немало доработок и изменений. К примеру, первая версия Блютуз 1.1 ограничивался скоростью в 721 Кбитс. То есть фактическая скорость загрузки не превышала 90 Кбайтс.
Мы уже привыкли, что Bluetooth - неотъемлемая часть любого смартфона, при помощи которого можно решать массу повседневных задач.
Сегодня мы рассмотрим все возможные способы применения этого беспроводного интерфейса.
Что такое Bluetooth?
Bluetooth - стандарт передачи данных между устройствами на основе радиосигнала, который передает и принимает специальный модуль. Право установки и использования данной технологии в смартфоны ничем не ограничено, чем успешно пользуются производители. Этим объясняется широкое распространение, повсеместное использование и постоянная актуальность данного протокола связи.
Передача данных между компьютером и смартфоном . Это беспроводное соединение помогает объединять телефон и компьютер в единую сеть для обмена файлами, что позволяет отказаться от применения кабеля. Еще таким образом можно использовать телефон в качестве точки доступа Wi-Fi в интернет. В этом случае смартфон, сопряженный с компьютером, выступает в качестве модема.
Подключение беспроводных наушников и гарнитуры . Радиомодуль Bluetooth настолько мал по размерам, что его используют не только в смартфонах, но и в массе других устройств, например, наушниках и телефонной гарнитуры. Согласитесь, очень удобно слушать музыку в наушниках без лишних проводов или разговаривать по телефону, не задействовав руки. Стоимость таких гаджетов относительно невелика, а преимущества при использовании неоспоримы.
Портативная акустика . Динамики практически любого смартфона не позволяют полноценно слушать музыку. На помощь приходит портативная музыкальная колонка, которая работает через Bluetooth. Учитывая радиус действия радиосигнала последних версий Bluetooth, смартфон и колонку можно разместить на значительном расстоянии друг от друга.
Автомобильная магнитола . Практически все автомобильные мультимедийные центры оснащены модулем Bluetooth для соединения со смартфоном. Это позволяет прослушивать музыку, радио и аудиокниги со смартфона через автомобильную акустику. Еще большинство автомобилей оснащены микрофоном, что позволяет разговаривать за рулем по громкой связи.
Фитнес-трекеры и умные часы . Данные гаджеты начали производиться относительно недавно, но уже успели завоевать популярность. Фитнес-браслеты позволяют пользователю следить за двигательной активностью в течение дня и, как следствие, за здоровьем. Умные часы отлично дополняют функционал смартфона - на них можно принимать вызовы, SMS и уведомления. Для работы обоих устройств необходим смартфон с Bluetooth.
Вот такие дополнительные возможности смартфонов раскрывает «ветеран» беспроводных соединений - Bluetooth. Если у вас есть другие интересные идеи, пишите в комментариях.
Что такое Bluetooth и с чем его «едят». Основы технологии и дата создания
Связь Bluetooth - это стандарт беспроводной технологии для обмена данными на кроткой дистанции, которая использует коротковолновые СВЧ радиоволны в ISM диапазоне от 2.4 до 2.485 ГГц, для обмена данными между стационарными и мобильными устройствами, и построении персональных сетей (Personal Area Network PAN).
Создана технология была телекоммуникационным поставщиком Ericsson в 1994 году и так серьезно вошла в повседневную жизнь, что представить себе жизнь без нее стал невозможным. В том числе и автомобильную жизнь. Изначально новая технология была задумана как беспроводная альтернатива интерфейсу RS-232 кабелей данных. При помощи Bluetooth могут подключаться различные устройства, избегая проблем с синхронизацией и без использования лишних проводов.
Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), которая на сегодняшний день имеет в членстве более чем 25.000 компаний работающих в области электросвязи, вычислительной техники, сетевого оборудования и потребительской электроники.
Началось восхождение Bluetooth с достижения соглашения с IEEE, на основе которого спецификация Bluetooth стала частью стандарта IEEE 802.15.1. В это время был получен ряд патентов, которые появились в процессе разработки технологии.
Тайна названия Bluetooth
"Bluetooth" является не совсем правильной англизированной версией скандинавского Blåtand/Blåtann, (старонорвежский blátǫnn) являющейся прозвищем короля Харальда Синезубого, жившего в X веке. Ему удалось объединить враждовавшие датские племена в единое королевство, по преданию он также ввел Христианство. По примеру Харальда объединившего народы, Bluetooth делал тоже самое с протоколами, объединяя их в единый универсальный стандарт.
И еще немного по поводу названия. Слово «blå» в современных скандинавских языках означает «синий», но в то время когда жили викинги его второе значение означало и «черный цвет». Поэтому, скорее всего у Харальда, конечно же, был черный передний зуб, но никак ни синий. И в переводе датское Harald Blåtand более правильно было б интерпретировать как Harald Blacktooth, нежели Harald Bluetooth. Вот такая историческая неточность.
Идея названия была предложена в 1997 году Джим Кардашем, который разработал систему, позволявшую мобильным телефонам «общаться» с компьютерами. На момент разработки, Джим читал исторический роман Франса г. Бенгтссона «Корабли Викингов», повествовавшем о Викингах и о короле Харальде Синезубом. Таким образом роман и повлиял на название.
Логотип Bluetooth сочетает две скандинавские руны «хаглаз» и «беркана».
1998
Пятью кампаниями формируется Bluetooth Special Interest Group (SIG)
К концу года Bluetooth SIG принимает своего 400го члена
Имя Bluetooth получает официальный статус
1999
Выпущена спецификация Bluetooth 1.0
Bluetooth в SIG организовывает первую встречу разработчиков UnPlugFest
Технология Bluetooth награждена в качестве "Best of Show Technology Award" на COMDEX
2000
На рынок выходит первый мобильный телефон с поддержкой Bluetooth
Появляется первая PC card
Прототип мыши для ноутбука и продемонстрированы на CeBIT 2000
Прототип USB модуля показан на выставке COMDEX
Первый чип объединивший радиочастоту, основную полосу частот, функции микропроцессора и беспроводное программное обеспечение связи Bluetooth
В продажу уходит первая гарнитура
2001
Первый принтер
Первый ноутбук
Первый hands-free автомобильный комплект
Первый hands-free с распознаванием речи
Bluetooth SIG, Inc. формируется как некоммерческая, неакционерная компания
2002
Первый комплект клавиатуры и мыши
Первый GPS приемник
Количество кондиционных Bluetooth продуктов составило 500 единиц
IEEE одобряет, что 802.15.1 стандарт соответствует беспроводной технологии Bluetooth
Первая цифровая фотокамера
Реализация Bluetooth
Bluetooth работает на частотах от 2400 до 2483.5 МГц (включая поле допусков от 2 МГц в нижнем диапазонt и 3.5 МГц наверху). Соответственно как видно, принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в диапазоне ISM применяющемся в различных бытовых приборах и беспроводных сетях.
Bluetooth использует радио технологию, которая называется скачкообразной перестройкой частоты с расширенным спектром, Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS. Bluetooth делит данные на пакеты и передает каждый пакет по одному из обозначенных 79 каналов (рабочих частот). Каждый канал имеет полосу пропускания 1 МГц. Связь Bluetooth 4.0 использует 2 МГц интервал, который вмещает в себя 40 каналов. Первый канал запускается на 2402 МГц и продолжается до 2480 МГц с шагом 1 МГц. Для Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты, несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду.
Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения.
Версии Bluetooth
Bluetooth 1.0
Устройства первой версии 1.0 имели ряд проблем. У них наблюдалась посредственная совместимость с техникой сторонних производителей. В 1.0 и 1.0B была обязательной передача адреса устройства (BD_ADDR) на этапе установления связи, что делало невозможной реализацию анонимности соединения на протокольном уровне и было основным недостатком версии.
Bluetooth 1.1
Первое же обновление 1.1 исправило много недочетов найденных в версии 1.0B. Добавлены: поддержка нешифрованных каналов и RSSI (Received Signal Strength Indication) индикация уровня мощности.
Bluetooth 1.2
У последующего обновления были улучшения: Быстрое подключение и обнаружение. Она стала стойкой к радиопомехам, благодаря использованию адаптивной перестройки частоты с расширенным спектром. Скорости передачи данных до 1 Мбит/с. Появилось Расширенные Синхронные Подключения (eSCO), улучшившее качество передачи голоса в аудиопотоке. В Host Controller Interface (HCI) добавлена поддержка трёхпроводного интерфейса UART. В качестве стандарта принят IEEE Standard 802.15.1-2005.
Bluetooth 2.0 + EDR
EDR обеспечивает следующие преимущества: увеличение скорости передачи в 3 раза до 2,1 Мбит/с, возможность установки нескольких подключений в связи с дополнительной полосой пропускания. Снижение потребления энергии из-за уменьшения нагрузки.
Bluetooth 2.1
Добавлена технология расширенного запроса характеристик устройства, энергосберегающая технология Sniff Subrating, которая позволяет увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора в 3—10 раз. Обновлённая спецификация существенно упрощает и ускоряет установление связи между двумя устройствами, позволяет производить обновление ключа шифрования без разрыва соединения
Bluetooth 2.1 + EDR
В августе 2008 года Bluetooth SIG представил версию 2.1+EDR. Новая редакция Bluetooth снижает потребление энергии в 5 раз, повышает уровень защиты данных и облегчает распознавание и соединение Bluetooth-устройств благодаря уменьшению количества шагов, за которые оно выполняется.
Bluetooth 3.0 + HS
21 апреля 2009 года появился Bluetooth 3.0+HS. Скорость передачи данных (теоретически) возросла до 24 Мбит/с. Особенностью являлось добавление AMP (Alternate MAC/PHY), дополнение к 802.11 как высокоскоростное сообщение. Для AMP были предусмотрены две технологии: 802.11 и UWB.
Bluetooth 4.0
Через четыре года, 30 июня 2010, Bluetooth SIG утвердил спецификацию 4.0. Bluetooth 4.0 включал протоколы: классический Bluetooth, высокоскоростной Bluetooth и Bluetooth с низким энергопотреблением.
Bluetooth 4.1
SIG в конце 2013 года представила спецификацию Bluetooth 4.1. Одно из улучшений, реализованных в спецификации Bluetooth 4.1, касается совместной работы Bluetooth и мобильной связи четвёртого поколения LTE. Стандарт предусматривает защиту от взаимных помех путём автоматического координирования передачи пакетов данных.
Bluetooth 4.2
Bluetooth 4.2 был представлен 2 декабря 2014 года. Стандарт улучшили в его скоростных характеристиках и информационной безопасности.
Bluetooth 4.2 добавить возможность прямого подключения к Сети. То есть устройства с поддержкой Bluetooth 4.2 смогут не только напрямую взаимодействовать друг с другом, но и подключаться к Интернет (благодаря поддержке протокола IPv6/6LoWPAN) через соответствующие точки доступа. Ключевая идея развития стандарта заключается в том, чтобы с помощью Bluetooth можно было соединить любые устройства друг с другом.
В дополнение к безопасной и быстрой связи Bluetooth 4.2 также будет более энергоэффективен, всё это сдвинет тенденцию последних месяцев к подключению к сети: всё больше устройств начинают для этого использовать Bluetooth, что, кроме всего прочего, положительно сказывается на автономности работы.
2003
Первый MP3-плеер с технологией Bluetooth
Версия Bluetooth 1.2 принята Bluetooth SIG
Поставка продуктов Bluetooth выросло до 1 млн в неделю
Первая одобренная медицинская система Bluetooth
2004
SIG принимает версию Core Specification Version 2.0 Enhanced Data Rate (EDR)
Технология Bluetooth установлена в качестве базовой комплектации на 250 млн устройств
Поставки превзошли 3 млн. единиц в неделю
Первые стереонаушники
2005
Поставки продукции поднялись до 5 млн чипсетов в неделю
SIG приветствует своего 4,000 участника
Открыта штаб-квартира SIG в Белвью, штат Вашингтон, региональные офисы начали работать в г. Мальме, Швеции и Гонконге
SIG запускает Profile Testing Suite (PTS) v1.0, инструмент для тестирования и проведения типовых испытания полностью разработанный собственными силами компании
2006
Первые солнцезащитные очки
Первые часы
Первая цифровая фоторамка поддерживающая Bluetooth
Bluetooth установлен на 1 млрд устройств
Поставки Bluetooth устройств достигает 10 миллионов в неделю
Тестирование Profile Tuning Suite (PTS) становится обязательной частью продуктов Bluetooth квалификационного отбора
SIG объявляет, что она будет интегрировать технологию сверхширокополосной связи (Ultra-Wide Band, UWB) с WiMedia Alliance
2007
Первый будильник радио
Первый телевизор
SIG приветствует 8,000 участника
Исполнительный директор Bluetooth SIG , Майкл Фолей, получает награду Telematics Leadership Award
PTS Protocol Viewer выпущен в качестве части недавно опубликованной версии 2.1.1 наряду со значительно обновленным пользовательским интерфейсом
Самые распространенные профили Bluetooth
Чтобы использовать беспроводную технологию Bluetooth, устройства должны быть в состоянии интерпретировать определенные профили Bluetooth, которые находятся определенных областях применения и указывают общие формы поведения, чтобы Bluetooth совместимые устройства могли использовать для связи с другими устройствами Bluetooth.
Профиль — набор функций или возможностей, доступных для определённого устройства Bluetooth.
Существует широкий спектр профилей Bluetooth, которые описывают различные типы приложений или сценариев использования устройства.
Список основных профилей одобренных Bluetooth SIG с кратким описанием и предназначением:
Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) разработан для передачи музыки, к беспроводной гарнитуре или иным устройствам.
Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP) создан для управления стандартными функциями телевизоров, высокоточного оборудования. Позволяет создавать устройства с функциями дистанционного управления.
Basic Imaging Profile (BIP) разработан для пересылки изображений между устройствами. С помощью этого профиля, возможно, изменять размер изображения и конвертировать его в поддерживаемый принимающим устройством формат.
Basic Printing Profile (BPP) с его помощью возможно пересылать текст, сообщения электронной почты, vCard на принтер. Профилю не требуется наличие драйверов.
Common ISDN Access Profile (CIP) используется для доступа устройств к цифровой сети с интеграцией служб, ISDN.
Cordless Telephony Profile (CTP) поддерживает беспроводную телефонию.
Device ID Profile (DIP) помогает определить класс устройства, его производителя и версию продукта.
Dial-up Networking Profile (DUN) протокол предоставляет стандартный доступ к Интернету или другому телефонному сервису через Bluetooth.
Fax Profile (FAX) предоставляет интерфейс между мобильным или стационарным телефоном, а также персональным компьютером на котором установлено программное обеспечение для работы с факсами.
File Transfer Profile (FTP_profile) обеспечивает доступ к файловой системе устройства.
General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) база для A2DP и VDP.
Generic Access Profile (GAP) база для остальных профилей.
Generic Object Exchange Profile (GOEP) база для других профилей передачи данных, основывается на OBEX.
Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) замена кабельного соединения между устройством и принтером. Отрицательная сторона профиля, делающая его не универсальным- необходимость установки драйверов.
Hands-Free Profile (HFP)
Human Interface Device Profile (HID) обеспечивает поддержку устройств с HID в которые входят клавиатуры, мышки, джойстики и т.д. Отличительная особенность - использует медленный канал, работает на пониженной мощности.
Headset Profile (HSP) используется для соединения беспроводной гарнитуры и телефона.
Intercom Profile (ICP) обеспечивает голосовые звонки между Bluetooth совместимыми устройствами.
LAN Access Profile (LAP) обеспечивает доступ Bluetooth устройствам к вычислительным сетям LAN, WAN или Интернет посредством другого Bluetooth устройства, которое имеет физическое подключение к этим сетям.
SIM Access Profile (SAP, SIM) позволяет получить доступ к SIM-карте телефона, что делает возможным использование одной SIM-карты для нескольких устройств.
Synchronisation Profile (SYNCH) позволяет синхронизировать персональные данные (PIM).
Video Distribution Profile (VDP) позволяет передавать потоковое видео.
Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) протокол для организации P-to-P (Point-to-Point) соединения через Bluetooth.
2 года назад
Какое отношение имеет Король Харальд к системе передачи данных? Оказывается, король Гаральд Блютус (Harald Bluetooth) остался в истории известен тем, что собирал земли скандинавские. Например, именно ему приписывают объединение Норвегии и Дании. И в этих краях затем и разработали систему передачи данных, которую потом все полюбили.
По-видимому, в данном случае полная аналогия. Ведь технология Bluetooth тоже призвана служить для того, чтобы объединить огромный мир мобильной электроники.
Создатели проекта, когда вели разработку, приняли решение дать системе кодовое название. Поступило предложение назвать систему в память о Харольде, то есть Bluetooth. Предполагалось, что это название временное. Потом его можно будет поменять. Однако оно быстро прижилось. Причем настолько, что заменять его на какое-то другое не решились.
Кто такой Гаральд Блютус
На самом деле короля величали Гаральдом Гормсом. И все-таки в большинстве случаев его называли прозвищем, которое вошло в летописи Великобритании как Bluetooth - «Синезубый».Есть два предположения, почему у «синезубого» королевского прозвища такое происхождение. Одни историки утверждают, что у него действительно были зубы патологического цвета. Ведь Король Дании Харальд очень любил есть чернику. Вот почему его зубы были синего цвета постоянно. И потому его стали называть «Синезубым». В переводе – Bluetooth.
Другие же историки утверждают иначе. И эта версия все-таки выглядит более правдоподобно.
Bluetooth – местное прозвище (то есть прозвище короля на языке викингов), исковерканное на английский манер.
У короля от рождения были темные волосы и смуглая кожа. Это весьма нетипично для расы викингов. Ведь они обычно светловолосые и белокожие. За это Гаральда прозвали «Чернявеньким». В скандинавском оригинале это Bletand. Наверное, летописцы из Великобритании не стали ломать язык и придумали королю прозвище, которое проще для английского языка.
Историю правления Гаральда, полную всяких тайн, потомки почерпнули из древнескандинавских надписей. Она была высечена на паре камней, которые были установлены в память об этом короле. Находятся они ныне в датском городе Jelling.
Как была создана технология Bluetooth
Первая концепция технологии Bluetooth появилась в Лунде. Есть такой маленький город в Швеции. Произошло это в 1994 году. Именно тогда компанией Ericsson было принято решение воздвигнуть в нем новый камень. Это был своеобразный ритуал, который должен был напоминать о великом человеке.
На этом памятнике есть надпись на древнескандинавском языке. Она гласит, что компания Ericsson Mobile Communications АВ установила этот камень в честь Гаральда Блютуса. В честь того человека, который дал свое имя новой беспроводной технологии для мобильных коммуникаций.
В 1998 году 5 крупных компаний компьютерного и телекоммуникационного рынка объединились для того, чтобы совместно разработать технологии беспроводного соединения мобильных устройств. Это были Toshiba, IBM, Ericsson, Nokia, Intel.
Потом, чтобы дальше продвигать новые технологии на телекоммуникационном рынке, появилась специальная рабочая группа Special Interest Group - SIG. На нее возложили задачу беспрепятственно внедрять технологию Bluetooth. Потом в группу вошли UK Limited, Xircom, Axis Communication, 3COM/Palm, Compaq, Motorola, Dell, Qualcomm, Lucent Technologies.
Любая компания, желающая разрабатывать Bluetooth, может войти в группу. Сейчас в SIG входит свыше трех тысяч компаний. Среди них, например, Lucent, Microsoft, Motorola. Они участники бесплатной открытой спецификации Bluetooth.
В чем суть технологии Bluetooth
Эта технология проста и изящна. И потому, по сути, не имеет конкуренции в сфере создания маленьких локальных сетей и беспроводного объединения устройств в офисе или в доме.Bluetooth - технология, способная передать данные на короткую дистанцию. Она стала заменой соединения проводных периферийных устройств на соединение по радиоканалу. Она обеспечивает экономичную и дешевую радиосвязь между различными типами устройств.
Bluetooth - это маленький чип высокой частоты, приемопередатчик. Он функционирует в диапазоне ISM. Для того, чтобы использовать эти частоты, не нужна лицензия. Их используют во всех странах, кроме Испании и Франции.
Главный принцип построения сетей на базе Bluetooth - это метод расширения спектра, когда происходит скачкообразное изменение частоты, то есть когда передатчик разбивает данные на пакеты, а потом передает их по псевдослучайному алгоритму. При нем несущая частота меняется 1600 раз в секунду. Он принимает значение одной из 79 подчастот.
Понимают друг друга только устройства, настроенные на один и тот же шаблон передачи. Посторонние приборы воспринимают переданную информацию как обычный шум.
Если задуматься, выяснится, что вы понятия не имеете, как работает большинство функций привычных вам электронных устройств. Восполнить эти пробелы я постараюсь в серии образовательных статей. Начнется же она с Bluetooth – технологии беспроводной связи, без которой не обходится ни один смартфон. О том, как она появилась, почему так названа, что из себя представляет и какой станет в ближайшем будущем, читайте в этом материале.
История названия Bluetooth
В 1998 году инженер компании Intel Джим Кардак, в составе большой команды разработчиков трудился над радиотехнологией ближнего действия. Системой связи, которая могла бы объединить компьютеры и мобильные телефоны универсальным протоколом связи.Для нее технологии было перебрано множество названий, но ни одно из них не устраивало руководство компании. Одни были какими-то-громоздкими, другие не отражали сути проекта. Тогда, Джим Кардак услышал от своего шведского коллеги историю об одной маленькой норвежской деревеньке.
Она известна лишь одной старинной достопримечательностью. Там установлены рунные камни Еллинга.
Сейчас они защищены от непогоды и вандалов прочным стеклом, за которым поддерживается постоянная температура, но больше тысячи лет каменную поверхность поливали дожди и ветра, так что ныне камни Еллинга мало напоминают те монументы, что были здесь когда-то.
Самый маленький и самый старый из них поставлен королем Дании Гормом в честь жены, Тиры. Камень побольше - дело рук их сына, чье имя, в переводе на английский звучит как Харольд Блютуз (Синезубый). Надпись на нем гласит «Харальд, покоривший всю Данию и Норвегию, кто крестил датчан».
История о владыке, объединившим такие непохожие народы, приглянулась Кардаку и он решил, что из имени «Блютуз» получится неплохое кодовое название. Надо же как-то называть проект пока продолжаются споры. Только и всего.
После долгих совещаний и согласований официальным названием решили сделать «Персональная Сеть» или PAN (Personal Area Networking), но за три недели до релиза юристы сказали, что не могут зарегистрировать товарный знак на нечто с таким распространенным названием. Выбора не осталось, и за протоколом закрепили техническое название - имя древнего короля - Bluetooth.
Что до логотипа, то он означает: Харальд Блютуз. «ХБ», написанные рунным алфавитом слившись вместе образуют нечто древней подписи.
Тысячу лет назад датский король приказал вырезать и воздвигнуть камни в память о своих деяниях, а через век его имя увековечили в каждом смартфоне.
Аппаратная основа Bluetooth
Думаю, среди читателей этой статьи вряд ли найдется хоть один человек, который бы никогда не пользовался Bluetooth, так что я не буду задерживаться на том, для чего нужна эта технология. Лучше сразу расскажу, как выходит, что файлы перемещаются будто по воздуху с одного телефона на другой.
Вначале работу Bluetooth обеспечивал отдельный невзрачный маленький чип, который ничем не отличался от других компонентов, распаянных на плате телефона.
Однако, со временем миниатюризация, подстегиваемая погоней за наименьшей толщиной телефонов и первых смартфонов, вынудила инженеров создать чипы, объединяющие в себе Wi-Fi, FM-радио и Bluetooth под одной крышкой. Так эти протоколы связи могли использовать одну антенну, да и в случае поломки куда проще заменить один чип, чем несколько распаянных по всей плате.
Вот только в современных смартфонах вы скорее всего не найдете и комбинированного чипа беспроводных интерфейсов.
Нынче Bluetooth принято интегрировать в кремниевый кристалл, объединяющий в себе процессор, видео ускоритель и прочие вычислительные элементы.
Встраивать сетевой функционал непосредственно в кристалл или выносить его отдельным чипом решает производитель процессоров. В продаже ещё можно найти отдельные чипы Bluetooth от MediaTek, но постепенно такой подход к компоновке компонентов уходит в прошлое.
Принцип функционирования протокола
Что же до процесса передачи, то выбрав файл в меню операционной системы, вы активируете радиопередатчик, работающий в ограниченном диапазоне частот в районе 2,4ГГц, так называемом ISM - Industry, Science and Medicine - части спектра, выделенной специально под нужды различных высокотехнологичных устройств.Bluetooth начинает отслеживать все сигналы, в этих пределах. Смартфон на другом конце делает то же самое - старается вычленить из шума помех знакомые приветственные последовательности.
Стоит иметь в виду, что формально Bluetooth это разом и приемник, и передатчик, но одновременно работать в обоих режимах чип не может. Исключение составляет звук в bluetooth-гарнитурах, но этот аспект технологии заслуживает отдельного рассказа.
После того, как телефоны обнаружили друг друга, начинается настоящая магия. Первый Bluetooth контроллер берет на себя роль передатчика, а второй становится приемником. Передатчик формирует из радиоволн особый шаблон, который меняется 1600 раз за секунду «прыгая» с одной из доступных 79 частот (в пределах с 2,401ГГц до 2,480ГГц) на другую в почти что случайном порядке.
Шаблон выступает в роли идентификатора. Обменяться файлами смогут только те устройства, которые настроены на один и тот же шаблон. В то же время для других приборов передаваемая информация ничем не отличается от обычных радиопомех. Так удается добиться не только приватности, но и беспрепятственной одновременной работы нескольких пар приемник-передатчик, например, в одной комнате.
Непосредственно перед отправкой по bluetooth данные разбиваются на пакеты - определённым образом оформленные блоки данных, сопровождаемые инструкциями по сборке из них исходного файла.
Процессор приемника обрабатывает эти пакеты, складывает их в один файл и помещает его в постоянную память устройства. Если обнаруживается нехватка пакета, он запрашивается повторно.
Весь это процесс требует куда меньше времени, чем понадобилось на то, чтобы прочесть его объяснение - обычно от нескольких секунд, до пары минут. Скорость передачи файла зависит главным образом от его размера.
Краткая история версий
Некоторые из наших читателей могут помнить времена, когда передача файлов по Bluetooth была тем еще занятием. Единственный рингтон мог передаваться десятки минут, а процесс сопровождали разрывы связи. Имели место и проблемы совместимости между разными аппаратами (скажем, LG и Nokia). Все дело в версиях. Ни один продукт не идеален с самого первого дня его существования. Протоколы связи постоянно дорабатываются и настраиваются.Так, Bluetooth 1.0 был ужасен, и по сути представлял собой демонстрационный образец. К счастью, в реальной жизни почти никто не успел с ним столкнуться.
Bluetooth 1.1 и 1.2 были чуть лучше, но принципиально от первой версии не отличались. С ними разработчики в основном сосредоточились на исправлении ошибок и повышении стабильности протокола.
Только с 10 ноября 2004 года, когда был выпущен Bluetooth 2.0, технология пошла в массы. С внедрением EDR (Enhanced Data Rate) скорость передачи данных достигла 2,1 Мбит/с, а Bluetooth быстро приобрел огромную популярность.
Следующим большим шагом вперед стал выход Bluetooth 4.0 в котором под одним названием фактически объединили несколько протоколов связи: обычный, высокоскоростной и с низким энергопотреблением. Последний из них - Bluetooth Low Energy продвигался как идеальное решение для миниатюрных устройств эпохи интернета вещей, которая так и не наступила. Зато экономичный протокол пригодился при создании гарнитур, беспроводных наушников и фитнес браслетов.
В этом режиме сканирование радиодиапазона не обязательно пробуждает устройство. Смартфон с помощью Bluetooth Low Energy может распознать, например, гарнитуру, и поддерживать с ней связь, не выходя из режима ожидания.
К тому же, новые версии этого беспроводного протокола обучены распараллеливать вещание. Речь не об одновременной связи с несколькими устройствами (это было реализовано уже давно), а о распределении полосы связи между различными приложениями.
Поскольку место в каждом пакете с данными ограничено, раньше приложения, желающие передать данные через Bluetooth, конкурировали за него. С выпуском Bluetooth 4.0 разработчики могут указывать содержимое пакетов вещания, а радиомодуль отправлять данные каждого приложения в отдельном наборе пакетов.
Как и в случае со сканированием, технология теперь позволяет настроить частоту передачи пакетов запросов, для соблюдения баланса между питанием и работой функций Bluetooth, например, сканирования или подключения к беспроводному геймпаду.
Наиболее распространенной сейчас является модификация Bluetooth 4.2, с более сложной и безопасной, чем у первоначальной модификации процедурой установления соединения между устройствами.
В декабре Bluetooth 4.2 исполняется три года – почтенный возраст, так что в грядущем 2018 большинство смартфонов, по крайней мере из среднего и высокого ценового сегментов, будут иметь на борту Bluetooth 5.0, еще более быстрый энергоэффективный и стабильный.
По сравнению с версией 4.2 новый Bluetooth обладает в два раза большей максимальной скоростью передачи данных - 6,25 МБ/с, и куда большим радиусом. Замеры в лабораторных условиях, которые и приводят в характеристиках протокола, говорят об увеличении радиуса связи с 10 до 40 метров в помещениях и с 50 до 200 метров на улице.
Для особенно прожорливых приложений и быстрой передачи больших объемов данных добавлен и режим вещания с увеличенным пакетом.
Bluetooth Special Interest Group, нынешние разработчики протокола, продолжают развитие темы интернета вещей и ввели для него схему последовательного подключения устройств. Проще говоря, с Bluetooth 5.0 данные могут передаваться не только напрямую между смартфоном и умной лампочкой, но и через систему посредников – ретрансляторов, в роли которых выступят другие элементы умного дома.
К счастью, с выходом новых версий протокол не утрачивает поддержки старых – это называется обратной совместимостью. Так Bluetooth 5.0 без проблем установит соединение с Bluetooth 3.0, но передача данных будет ограничена скоростью младшего протокола и, конечно, все эти новые возможности работать не будут.
Заключение или пара слов о будущем протокола
С 1994 года Bluetooth стал неотъемлемым атрибутом любого смартфона, оказался востребован в самых разных устройствах, от умных лампочек, до геймпадов. Тем не менее, похоже, что пик популярности протокола уже пройден.По крайней мере мы все реже пользуемся его базовым функционалом – передачей файлов с устройства на устройство без посредников.
Вряд ли технология вновь обретет прежнюю популярность как средство передачи файлов, по крайней мере в тех странах, где есть скоростной интернет, но для выполнения других задач Bluetooth по-прежнему незаменим.
Все больше компаний отказываются от 3,5 мм jack в своих смартфонах и нет никаких сомнений в том, что гарнитуры будут присоединяться к новым флагманам именно по Bluetooth. Но приведет ли распространение Bluetooth 5.0 к новому взлету популярности технологии, покажет только время.
