На какой частоте работает блютуз

Как работает блютуз на устройствах

На какой частоте работает блютуз

Как работает блютуз при использовании компьютеров, развлекательных систем или телефонов оборудованных этой универсальной беспроводной связью.

Применение блютуза возникает когда девайсам необходимо взаимодействовать друг с другом без использования различных проводов, кабелей, радиосигналов, инфракрасных лучей, света. При этом соединении не нужны разнообразные разъемы, вилки и установка протоколов сопряжения.

Есть много различных способов с помощью которых электронные устройства могут подключаться друг к другу и это становится все более и более сложным с каждым днем так как  компьютерные науки развиваются. Но соединение через блютуз наиболее простое по принципу работы.

Принцип работы блютуз

Соединение через блютуз является беспроводным и автоматическим, и у него есть ряд интересных особенностей, которые могут упростить пользование данным типом соединения.

Когда любые два устройства должны обменяться информацией друг с другом, они должны договориться о ряде пунктов, прежде чем обмен может начаться.

Первая точка соглашения является физической: будут ли они «говорить» по проводам или через какую-либо форму беспроводных сигналов? Если они используют провода, сколько требуется — один, два, восемь, 25? После того, как физические атрибуты решены, возникают еще несколько вопросов:

  • сколько данных будут высланы за один раз? Например, последовательные порты отправляют данные 1 бит за один раз, в то время как параллельные порты отправляют несколько битов сразу;
  • как они будут обмениваться друг с другом? Все стороны в электронном обсуждении должны знать, что означают биты и послание, которое они получают, является ли это сообщением, которое было отправлено. Это означает разработку и набор команд и ответов известных как протокол взаимодействия.

Соединение через блютуз является по существу сетевым стандартом, который работает на двух уровнях:

  • обеспечивает передачу на физическом уровне по радиочастоте;
  • обеспечивает соглашение на уровне протокола.

Соединение через блютуз  беспроводное, недорогое и автоматическое. Есть и другие способы, чтобы обойти провода, например инфракрасная связь. Инфракрасный (ИК) относится к световым волнам на более низкой частоте, чем человеческий глаз может получать и интерпретировать.

ИК используется в большинстве систем телевизионного пульта дистанционного управления. Инфракрасные связи довольно надежны и не дорогостоящи, но есть два недостатка. Во-первых, ИК является технологией «прямой видимости «. Второй недостаток состоит в ограничениях по скорости.

Как достоинство — помехи между устройствами редкие.

Передача через блютуз

Передача через блютуз не имеет проблем, которые есть у ИК систем: только прямая видимость и ограничение скорости.

Чем старше стандарт тем большую максимальную скорость можно передать. 1.0 стандарт имеет максимальную скорость передачи данных 1 мегабит в секунду (Мбит), в то время как 2.0 может управлять до 3 Mbps. (2.0 и старше обратно совместимы с устройствами 1.0), Bluetooth 3.0 до 24 Мбит/с., Bluetooth 4.0. скорость – до 30 Мбит/с., Bluetooth 5.0. скорость – до 60 Мбит/с

Сети этой беспроводной связи передают данные через маломощные радиоволны на частоте 2,45 гигагерца (на самом деле между 2,402 ГГц и 2,480 ГГц).

Эта полоса частот отведена на основе международного соглашения на использование промышленных, научных и медицинских приборов (ISM). Один из методов не мешать другим системам является излучение слабыми сигналами и не засорять электромагнитный спектр — около 1 мВт.

Для сравнения, самые мощные мобильные телефоны могут передавать сигнал до 3 Вт.

Низкая мощность ограничивает диапазон устройств с этой системой до 10 метров, поэтому шансы вмешательства между компьютерной системой и телефоном или телевизором малы.

Даже при малой мощности применение блютуза  не требует прямой видимости между взаимодействующими устройствами. Стены в доме не мешают сигналу, что делает стандарт полезным для управления несколькими устройствами в разных комнатах.

С помощью этой системы можно подключить до восьми устройств одновременно.

Стандарт использует технологию, называемую расширенным спектром скачкообразной перестройки частоты, что делает её помехозащищенной.

В данной технологии передатчики изменяют частоту 1600 раз в секунду, что означает, что большое количество устройств может в полной мере использовать ограниченную полосу спектра радиосигналов.

Так как каждое соединение через блютуз автоматически использует расширенный спектр, маловероятно, что два передатчика будут на той же частоте в то же время.

Этот же алгоритм сводит к минимуму риск, что телефоны или наушники нарушат работу устройств так как любое вмешательство на определенной частоте продлится лишь крошечную долю секунды.

Когда Блютуз совместимые устройства соединяются между собой пользователю не нужно нажимать на кнопку или давать команду – электронная стыковка происходит автоматически. Как только соединение устройств произошло часть компьютерной системы образуют сеть.

Передача по блютузу создает личную сеть ( PAN ), или общественную, которая может заполнить комнату или охватить небольшое расстояние, как мобильный телефон на поясе и гарнитура на голове.

На основных устройствах как телефоны, колонки, гарнитура, ноутбуки покрывает расстояние порядка 10 метров.

Вай фай и блютуз отличие

Вай фай и блютуз кроме принципа  взаимодействия друг с другом имеют много отличий:

  • различный частотный диапазон и протоколы сопряжения
  • дальность связи у Bluetooth меньше
  • скорость передачи информации, из-за принципа работы меньше у Bluetooth
  • различное количество одновременно работающих устройств
  • меньшее энергопотребление и стоимость, лучшая помехоустойчивость устройств с Bluetooth.

Как передать через блютуз безопасно

Как передать через блютуз с учетом различных режимов безопасности, то производители устройств определяют какой режим включать для поддержи гаджета.

Почти во всех случаях можно установить «доверенные устройства», которые могут обмениваться данными не спрашивая разрешения.

Способы защиты включают процедуры авторизации и идентификации которые ограничивают использование услуг для зарегистрированного пользователя и требуют, чтобы пользователи приняли решение об открытии того либо другого файла или передачи данных.

Передача через блютуз в этих режимах исключает или делает маловероятным несанкционированный доступ. Пользователь также может просто переключиться в режим как «невидимый » и избежать соединения с другими устройствами полностью.

Компьютерная безопасность и применение блютуз и вай фай является неизбежным результатом технологических инноваций и производители устройств постоянно выпускают новое микропрограммное обеспечение, касающееся новых проблем по мере их возникновения.

Источник: http://v-nayke.ru/?p=4388

Технология Bluetooth

  • Задать вопрос
  • Подписаться на новости

Bluetooth (от слов англ. blue — синий и англ. tooth — зуб; произносится /bluːtuːθ/) — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (англ. Wireless personal area network, WPAN).

Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, бесплатной, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 10 метров друг от друга (дальность сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.

Название и логотип

Слово Bluetooth — перевод на английский язык датского слова «Blåtand» («Синезубый»). Так прозвали когда-то короля викингов Харальда I Синезубого, жившего в Дании около тысячи лет назад. Прозвище это король получил за темный передний зуб.

Харальд I правил в X веке Данией и частью Норвегии и объединил враждовавшие датские племена в единое королевство. Подразумевается, что Bluetooth делает то же самое с протоколами связи, объединяя их в один универсальный стандарт.

Хотя «blå» в современных скандинавских языках означает «синий», во времена викингов оно также могло означать «чёрного цвета».

Таким образом, исторически правильно было бы перевести датское Harald Blåtand скорее как Harald Blacktooth, чем как Harald Bluetooth.

Читайте также  Какая температура процессора считается нормальной для компьютера

Логотип Bluetooth является сочетанием двух нордических («скандинавских») рун: «хаглаз» — аналог латинской H и «беркана» — латинская B.

Логотип похож на более старый логотип для Beauknit Textiles, подразделения корпорации Beauknit.

В нём используется слияние отраженной K и В для «Beauknit», он шире и имеет скругленные углы, но в общем он такой же.

История создания и развития

Работы по созданию Bluetooth начал производитель телекоммуникационного оборудования Ericsson в 1994 году как беспроводную альтернативу кабелям RS-232. Первоначально эта технология была приспособлена под потребности системы FLYWAY в функциональном интерфейсе между путешественниками и системой.

Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG)[5][6], которая была основана в 1998 году.

В неё вошли компании Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Впоследствии Bluetooth SIG и IEEE достигли соглашения, на основе которого спецификация Bluetooth стала частью стандарта IEEE 802.

15.1 (дата опубликования — 14 июня 2002 года).

Принцип действия

Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ.

Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц)[7][8]. В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты[9] (англ.

Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование недорого.

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду[6] (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц, а в Японии, Франции и Испании полоса у́же — 23 частотных канала).

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.

При передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудиосигнал не повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно.

Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «точка-точка», но и соединение «точка-многоточка»

Особенности

В настоящее время технология Bluetooth представлена различными версиями (от 1.1 до 4.х) и скоростными диапазонами (1…5 Мбит/с).

Причем достижение высоких скоростей последних версий стало возможным не за счет архитектуры построения беспроводной «ad-hoc» сети, а за счет функции «colocation» (две в одном устройстве), реализуемой совместно с другими технологиями, например, совместно с WiFi или UWB.

Если говорить о преимуществах Bluetooth, то, прежде всего, следует отметить ее как высокоскоростную технологию, которую можно смело поставить в ряд с UWB или Wi-Fi.

К ее недостаткам, скорее, можно отнести энергоемкость (по сравнению, например, с технологией ZigBee).

Поэтому основная проблема, которая решалась на протяжении последних лет и решается в настоящее время в последних версиях Bluetooth, заключается в увеличении срока службы автономных источников электропитания.

Вопросы по созданию технологии Bluetooth в качестве энергосберегающей решаются в т.ч. за счет специальных алгоритмов работы радиопередающих устройств, которые включаются в сеть лишь на момент пересылки данных (версии 4.0.)

Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) в 1998 г.

В нее вошли компании Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia.

Впоследствии группа Bluetooth SIG и организация IEEE достигли соглашения, на основе которого спецификация Bluetooth стала частью стандарта IEEE 802.15.1.

Радиосвязь Bluetooth осуществляется в безлицензионном ISM-диапазоне (2,4…2,4835 ГГц) со скоростями 1 Мбит/с (версия 1.2); 3 Мбит/с (версия 2.0); 24 Мбит/с (версия 3.0).

В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты FHSS. Метод FHSS прост и устойчив к помехам, а радиоустройства в основном недорогие.

Начиная с версии 1.2, были добавлены возможности адаптивной перестройки рабочей частоты (AFH), что частично решило проблемы сосуществования разных систем в одном частотном диапазоне. Топологии сети: slave, точка-точка; master-slave, точка-Piconet; multi-masters, Scatternet.

Самоорганизующиеся сети на основе Bluetooth

Беспроводная сеть Bluetooth в классическом понимании — это беспроводная одноранговая динамическая сеть с переменным количеством мобильных узлов типа Piconet или Scatternet с децентрализованным управлением, которая может быть развернута в ограниченном пространстве (с количеством узлов до 80). Для организации беспроводной сенсорной сети необходима общая точка доступа в качестве центрального узла управления сетью и обработки информации.

Самоорганизующиеся сети на основе Bluetooth 3.0 состоят из ведущих и ведомых устройств (эти роли могут совмещаться), способных передавать данные как в синхронном, так и в асинхронном режимах.

Синхронный режим передачи предполагает прямую связь между ведущим и ведомым устройствами с закрепленным каналом и временными слотами доступа. Данный режим используется в случае ограниченных по времени передач.

Асинхронный режим предполагает обмен данными между ведущим и несколькими ведомыми устройствами с использованием пакетной передачи данных. Используется для организации пикосетей.

Одно устройство (как ведущее, так и ведомое) может поддерживать до 3-х синхронных соединений.

В синхронном режиме максимальная скорость передачи данных равна 64 кбит/с. Максимальная скорость передачи в асинхронном режиме составляем 720 кбит/с.

Основной проблемой самоорганизующиихся сетей на основе Bluetooth 3.0 является относительно высокое энергопотребление узлов сети.

Для решения этой проблемы в 2010 году в спецификацию ядра Bluetooth 4.0 была интегрирована технология с низким энергопотреблением (Bluetooth LE). Спецификация Bluetooth 4.

0 ориентирована на различные мобильные устройства, требующие беспроводного обмена данными.

Спецификация Bluetooth 4.0 имеет жесткое ограничение по топологии сети: единственно возможной топологией является звезда. Такая сеть называется пикосетью (piconet).

Одно из устройств в пикосети работает как ведущее, а остальные – подчиненные. Подчиненное устройство может быть одновременно подключено только к одному ведущему устройству.

Ведущее устройство инициирует соединение в пикосети. В отличие от спецификации Bluetooth 3.0 для спецификации Bluetooth 4.

0 отсутствует воз- можность организации распределенной сети (scatternet), когда ведущее устройство одной пикосети может являться подчиненным в другой.

При организации сети модуль Bluetooth LE может также выполнять роли запра- шивающего устройства (advertiser) или сканера (scanner).

Поскольку имеется возмож- ность программного изменения ролей Bluetooth LE устройства в сети, то появляется возможность ретрансляции сообщения от узла к узлу до достижения требуемого узла в сети.

Такой подход реализуется в беспроводной сети датчиков, причем чаще всего направление передачи сообщений в такой сети фиксировано от датчиков к некоторому центральному устройству, накапливающему и анализирующему данные.

В настоящее время наблюдается тенденция к добавлению дополнительных «интеллектуальных» функций различным датчикам и использование технологии Bluetooth для разнообразных мобильных устройств. Возникает задача построения сети для обмена сообщениями между ее отдельными Bluetooth LE узлами, причем все узлы в сети должны быть равноценны (однородная сеть).

Архитектура самоорганизующейся однородной беспроводной сети на базе модулей спецификации Bluetooth 4.0

Сеть Bluetooth LE устройств обычно состоит из нескольких подсетей.

В подсеть объединяются устройства, находящиеся в пределах досягаемости, и имеющие одинаковый идентификатор (номер) подсети.

Номер подсети назначается для каждого устройства заранее, исходя из предполагаемого территориального размещения конкретного узла.

После включения электропитания Bluetooth LE устройство должно зарегистрироваться в подсети. Для этого устройство должно переключиться в роль запрашивающего устройства и сформировать широковещательный запрос.

Находящиеся в пределах досягаемости сканирующие узлы сети принимают пакет от запрашивающего устройства и заносят сведения о нем в таблицу доступных устройств.

Тип запроса, номер подсети запрашивающего устройства и его адрес (номер устройства в подсети) определяются по информационной части пакета запроса. После регистрации в подсети устройство переходит в состояние сканирования.

Базовым состоянием любого Bluetooth LE устройства в рассматриваемой сети является состояние сканирования. Последовательность действий для обмена данными между парой Bluetooth LE устройств и смена их ролей представлена на рис. 1.

Внутри подсети сообщение может быть передано непосредственно адресату, либо при плохом уровне RSSI (Receiver Signal Strength Indication) с адресатом – через ретранслятор. Между подсетями сообщения передаются через ретранслятор.

Читайте также  Почему не загружается гугл хром на компьютер

Возможность организации предложенной сети проверена на базе модулей BLE 112 Bluegiga.

Нашими специалистами проведены исследования максимальной пропускной способности сети, в результате которых установлено, что максимальная пропускная способность составляет около 12 Кбит/с, что значительно меньше чем у альтернативной технологии ZigBee.

Достоинства сетей на базе Bluetooth:

  • возможность быстрого развертывания;
  • сравнительно малое энергопотребление абонентских устройств;
  • широкий спектр поддерживающих эту технологию устройств.

Недостатки сети:

  • небольшой радиус действия (радиус действия одного абонентского устройства составляет 0.1 — 100 м);
  • малые скорости передачи данных (для сравнения: в сетях WiFi этот показатель составляет 11 — 108 Мбит/с);
  • нехватка частотного ресурса.

Последняя проблема по большей части решена с выходом устройств Bluetooth 3.0, где используются альтернативные протоколы уровней MAC и физического с целью ускоренной передачи данных профилей Bluetooth (AMP). В частности используются протоколы стандарта 802.11.

Заключение

Исходя из вышеприведенного, можно заключить, что сети на основе Bluetooth применимы лишь в местах большого скопления людей (например, в центрах городов, небольших офисах, магазинах). Например подобная сеть может служить для организации видеонаблюдения на небольшом объекте.

Источник: https://crossgroup.su/solutions/data_transfer/bluetooth.html

Как выбрать Bluetooth-устройство для прослушивания музыки

Любой звук начинается с источника. Сегодня существует масса беспроводных протоколов для передачи звука.

Некоторые из них значительно интереснее Bluetooth, но пока не получили должного распространения.

Сегодня Bluetooth оборудованы почти все смартфоны, ноутбуки и планшеты, а оснастить устройство его поддержкой при наличии USB-выхода — дело пяти минут.

Поэтому сегодня ограничимся именно звуковоспроизводящими устройствами с использованием «голубого зуба» (гайд вполне подойдёт и для выбора Bluetooth-колонки). Технология эта имеет довольно долгую историю и массу подводных камней, о существовании которых не всегда знают пользователи.

Наличие Bluetooth-передатчика не говорит о том, что устройство можно использовать в качестве источника звука для беспроводной аудиоаппаратуры. Не всякий Bluetooth позволит слушать качественную музыку без искажений. Не всякий подойдёт и для прослушивания файлов с высоким битрейтом и в lossless-форматах.

На что обратить внимание, чтобы слушать музыку без проводов — будь то просто MP3 или высококачественный рип с виниловой пластинки, мы расскажем в этой статье.

Начнём с самого важного: этот параметр напрямую говорит о том, можно ли слушать при помощи устройства музыку.

Версия Bluetooth

В современных устройствах чаще всего можно встретить поддержку Bluetooth 3.0 или 4.0, в некоторых топовых смартфонах и прочих гаджетах — 4.1.

При этом вполне может оказаться, что приобретаемая гарнитура поддерживает подключение только по протоколу версии 2.1.

Адаптеры обратно совместимы, но при подключении работает наиболее медленный протокол из двух.

Отличие между версиями протокола для обычного пользователя минимальны за счёт обратной совместимости. Основное, что бросается в глаза, — с каждой новой версией снижается энергопотребление устройств, а начиная с 3.0 добавлен второй модуль для высокоскоростной передачи данных на скорости 24 Мбит/с.

Версия 2.1 + EDR передаёт данные со скоростью не более 2,1 Мбит/с. Этого достаточно для воспроизведения аудиопотока низкого битрейта.

Для воспроизведения аудиовидеопотока рекомендуется использовать версию Bluetooth не ниже 3.0.

Необходимо учесть, что для полноценного использования девайса в качестве плеера, крайне желательно наличие Bluetooth версии 4.0 и выше, а лучше — со сниженным энергопотреблением.

Опознать такой адаптер можно благодаря следующим категориям.

Профили Bluetooth

Профили — набор определённых функций, поддерживаемых устройствами. Из всех используемых в Bluetooth для прослушивания музыки интересны следующие:

  1. Headset Profile (HSP) необходим для связи гарнитуры и смартфона и беспроводной передачи монозвука с битрейтом 64 кбит/с.
  2. Hands-Free Profile (HFP) также обеспечивает только передачу моно, однако с более высоким качеством.
  3. Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) необходим для передачи двухканального аудиопотока.
  4. Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP) обеспечивает управление функциями воспроизводящих устройств (без него невозможно даже изменение громкости музыки).

Для полноценного прослушивания музыки необходим именно A2DP. Он не только обеспечивает передачу аудиопотока, но и управляет сжатием данных перед передачей.

Однако, даже если и передающее, и воспроизводящее устройство (например, смартфон и беспроводные наушники) оснащены Bluetooth 3.0 или 4.0 и поддерживают работу с необходимым протоколом, нужно обратить внимание на кодек, который используется.

Кодеки Bluetooth

Самое главное для воспроизведения музыки по протоколу A2DP — кодек, которым сжимается передаваемый на гарнитуру аудиопоток. Всего на данный момент существует три кодека:

  1. Subband Coding (SBC) — кодек, используемый A2DP по умолчанию и созданный разработчиками профиля. К сожалению, SBC жмёт значительно грубее, чем MP3. И стало быть, для прослушивания музыки не подходит.
  2. Advanced Audio Coding (AAC) — более продвинутый кодек, использующий другие алгоритмы сжатия. Звучит значительно лучше SBC.
  3. AptX — вот он, правильный выбор! Хотя бы из-за возможности передавать файлы в MP3 и AAC без дополнительных манипуляций и перекодирования. А значит, и без ухудшения звука. Однако стоит оговориться. Для воспроизведения разных битрейтов существует несколько версий aptX. Каждая из них предназначена для своего звукового потока.
Версия Число поддерживаемых каналов Максимальная частота дискретизации, кГц Квантование, бит Максимальный битрейт Степень сжатия
AptX 2 44,1 16 320 кбит/с 2:1
Enhanced AptX 2, 4, 5.1, 5.1+2 48 16, 20, 24 до 1,28 Мбит / с 4:1
AptX Live н/д 48 16, 20, 24 н/д 8:1
AptX Lossless н/д 96 16, 20, 24 н/д н/д
AptX Low Latency  н/д 48 16, 20, 24 н/д н/д

»
Главные особенности последних двух версий кодека — максимально сниженная задержка воспроизведения звука и сниженная нагрузка на процессор при кодировании.

Версия Low Latency позволяет достигать задержки в 32 мс между источником аудиопотока и воспроизводящим устройством.

 Это позволит уменьшить искажения, вносимые аппаратурой при прослушивании музыки.

Таким образом, при определённых предпочтениях можно выбрать определённый кодек. Если воспроизведение lossless-потока не предполагается, а высокая задержка звука не критична — стоит ограничиться стандартным aptX и не переплачивать за поддержку устройством последующих версий.

Стоит помнить, что необходимый профиль и кодек должен поддерживаться как смартфоном (или другим источником аудиопотока), так и самой гарнитурой (или Bluetooth-колонкой).

В противном случае алгоритм A2DP автоматически начнёт работу с использованием SBC.

C Bluetooth любые два устройства всегда работают, используя самую низкую версию, самый простой кодек и протокол.

Так что, если одно из них не обладает поддержкой необходимой технологии, в полной мере насладиться качеством звучания не удастся.

Для прослушивания музыки в течение долгого времени требуется поддержка Bluetooth не ниже версии 3.0, кодека aptX и профиля A2DP.

Для прослушивания музыки с высоким битрейтом необходима поддержка кодека aptX Lossless — ни один другой не подойдёт, поскольку музыка будет сжиматься при передаче на воспроизводящее устройство.

Источник: https://Lifehacker.ru/bluetooth/

Что такое Bluetooth и как он работает?

Подробности Родительская категория: Технологии беспроводной связи Категория: Bluetooth

Bluetooth или блютуc ( переводится как синий зуб) — технология беспроводной передачи данных.

Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи.

Bluetooth позволяет этим устройствам общаться, на расстоянии  от 1 до 100 метров друг от друга (дальность сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.

Происхождение названия Bluetooth

Слово Bluetooth — перевод на английский язык датского слова «Blåtand» («Синезубый»).

Это прозвище носил король Харальд I, правивший в X веке Данией и частью Норвегии и объединивший враждовавшие датские племена в единое королевство.

Подразумевается, что Bluetooth делает то же самое с протоколами связи, объединяя их в один универсальный стандарт.

Логотип Bluetooth

 

Первая концепция технологии Bluetooth появилась в небольшом городке Швеции Лунде, в 1994 году, где компания Ericsson решила воздвигнуть там новый камень (своеобразный ритуал) в память о великом человеке.

Надпись на этом памятнике гласит (в оригинале — на древнескандинавском языке): «Компания Ericsson Mobile Communications АВ установила этот камень в честь Гаральда Блютуса, который дал свое имя новой беспроводной технологии для мобильных коммуникаций».

Далее, в начале 1998 года, пять крупных компаний — Ericsson, Nokia, IBM, Intel и Toshiba — объединились, чтобы начать работу над созданием новой технологии беспроводной связи Bluetooth.

20 мая этого же года для дальнейшего продвижения новой технологии на телекоммуникационном рынке была сформирована специальная рабочая группа (Special Interest Group — SIG).

Читайте также  Почему не загружается гугл хром на компьютер

Любая компания, которая планирует разрабатывать устройства Bluetooth, может бесплатно войти в эту группу.

В настоящее время в SIG входит более трех тысяч компаний, среди которых есть и старые представители, давшие начало развитию данного стандарта, и новые — например, такие гиганты, как Lucent, Microsoft, Motorola и др.

Основные положения технологии Bluetooth

Bluetooth – это, как уже было сказано выше, современная технология беспроводной передачи данных, позволяющая соединять друг с другом практически любые устройства.

Соединить можно все, что соединяется, то есть имеет встроенный микрочип Bluetooth.

Технология стандартизирована, следовательно, проблемы несовместимости устройств от конкурирующих фирм быть не должно.

Bluetooth — это маленький чип (рис. 1),  представляющий собой высокочастотный (2.4 — 2.48 ГГц) приёмопередатчик.

Рис. 1 Чип Bluetooth

Энергопотребление (мощность передатчика) не должно превышать 10 мВт. Изначально технология предполагала возможность связи на расстоянии не более 10 метров.

Сегодня некоторые фирмы предлагают микросхемы Bluetooth, способные поддерживать связь на расстоянии до 100 метров.

Как радиотехнология, Bluetooth способен «обходить» препятствия, поэтому соединяемые устройства могут находиться вне зоны прямой видимости.

Соединение происходит автоматически, как только Bluetooth-устройства оказываются в пределах досягаемости, причем не только по принципу точка — точка (два устройства), но и по принципу точка — много точек (одно устройство работает с несколькими другими).

Рис. 2 Bluetooth-чип и спичка рядом

Чип Bluetooth реализован с учетом всех современных тенденций. Размер чипа (рис. 2) — менее одного квадратного сантиметра.

Применяемая частота позволяет ограничить потребляемую мощность 1мВт.

Подобные характеристики позволяют интегрировать чипы Bluetooth в таких устройствах, как мобильные телефоны и карманные компьютеры.

Принцип работы Bluetooth

Технология Вluetooth предполагает два вида связи: синхронную — SCO (Synchronous Connection Oriented) и асинхронную — ACL (Аsynchronous Connectionless).

Первый вид, SCO, рассчитан на установление симметричного соединения «точка — точка» и служит преимущественно для передачи речевых сообщений. Скорость передачи информации SCO равна 64 Кит/с. Второй, ACL, предназначен для пакетной передачи данных.

Он поддерживает симметричные и асимметричные соединения типа «точка — много точек». Скорость передачи пакетной информации при ACL cоставляет порядка 721 Кбит/с. Пакеты данных имеют фиксированный формат. В начале блока находится 72-бит код доступа.

Он может применяться, в частности, для синхронизации устройств. За ним следует 54-бит заголовок пакета, содержащий контрольную сумму пакета и информацию о его параметрах (например, о повторной передаче блока данных).

Замыкает пакет область, непосредственно содержащая пересылаемую информацию. Размер этой области варьируется от 0 до 2745 бит.

Основополагающим принципом построения систем Bluetooth является использование метода расширения спектра при скачкообразном изменении частоты (FHSS — Frequency Hop Spread Spectrum).

Весь выделенный для Bluetooth-радиосвязи частотный диапазон 2,402-2,480 ГГц разбит на N частотных каналов. Полоса каждого канала 1 МГц, разнос каналов – 140-175 кГц.

Для кодирования пакетной информации используется частотная манипуляция.

Для США и Европы N = 79. Исключение составляют Испания и Франция, где для Bluetooth применяется 23 частотных канала. Смена каналов производится по псевдослучайному закону 1600 раз в секунду.

Постоянное чередование частот позволяет радиоинтерфейсу Bluetooth транслировать информацию по всему диапазону ISM и избежать воздействия помех со стороны устройств, работающих в этом же диапазоне.

Если данный канал зашумлён, то система перейдёт на другой, и так будет происходить до тех пор, пока не обнаружится канал, свободный от помех.

Рис. 3. Частотно-временная диаграмма работы модулей Bluetooth

На рис. 3 показана частотно-временная плоскость, иллюстрирующая одновременную работу трёх Bluetooth-модулей. Модули работают тактами (слотами), длительностью 625 мкс. Каждому модулю в пределах каждого такта назначается соответствующий частотный канал и режим передачи или приёма.

Когда пара любых Bluetooth-устройств соединяется, то они образуют пикосеть (рис. 4).

Одно из них, выполняющее функции ведущего устройства, формирует сигналы синхронизации частоты и ее изменения. Обычно ведущим является тот модуль, который размещён в наиболее мощном устройстве, таком, как персональный компьютер. Все другие устройства являются ведомыми.

Рис. 4 Пикосеть

Пикосеть является фундаментальной формой коммуникации в технологии Bluetooth. Пикосеть может содержать до 7 активных ведомых устройств.

Кроме того, в окрестности (зоне уверенного приема) ведущего устройства могут находиться неактивные  ведомые устройства, которые также синхронизированы на общие часы и общую последовательность смены частот, но не могут обмениваться данными до тех пор, пока ведущее устройство не активирует их.

Если в сети оказывается более 8 устройств, то будет сформирована вторая пикосеть и так далее. Несколько (до 10) независимых и даже не синхронизированных между собой пикосетей, между которыми возможен обмен информацией, могут объединяться в так называемую большую сеть Scatternel.

Для этого каждая пара пикосетей должна иметь как минимум одно общее устройство, которое будет главным в одной и подчиняемым в другой. Таким образом, в пределах отдельной Scatternet может быть одновременно связано максимум 71 устройство.  

Структурная схема архитектуры Bluetooth

Рис. 5 Архитектура Bluetooth

Важной частью архитектуры (рис. 5) является Host to Controller интерфейс (HCI), обеспечивающий взаимодействие софтовой подсистемы Host с железной подсистемой Controller. Всё взаимодействие верхних уровней Bluetooth системы с ее аппаратной частью происходит через HCI-команды, инициируемые драйвером.

Основные блоки архитектуры:
RF
Блок Radio  занимается преобразованием битовой последовательности в радио сигналы.

Вопросы модуляции, спектральных характеристик и физики процессов обеспечения битовой скорости — все это решается на нижнем уровне модели.

Baseband Layer = Link Controller + Baseband Manager + Device Manager

Уровень baseband представлен в виде трех блоков, совместная задача которых состоит в управлении физическими каналами, поверх которых устанавливаются физические соединения. Bluetooth-адресация, синхронизации генераторов устройств, управление кодами доступа к физическим каналам, поиск устройств и установление физического канала между ними — все это задачи Baseband-уровня.

Link Manager

После того, как два нижних уровня обеспечили нас физическим соединением между устройствами, дело становится за организацией логических каналов, которые впоследствии и станут базой для передачи трафика приложений.

Link Managerв ответе за установление, изменение и освобождение логических соединений между устройствами, а так же за обновление параметров физических соединений. Для этих целей Link Manager использует Link Management протокол (LMP).

L2CAP Layer = Channel Manager + L2CAP Resource Manager

Это высокоуровневый блок Bluetooth Host, оккупированный L2CAP уровнем. Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) — протокол, работающий поверх созданных логических соединений, обеспечивающий сегментацию и восстановление пакетных данных от всех вышележащих приложений.

 Скачков Максим Константинович

Источник: http://1234G.ru/blog-of-wireless-technologies/bluetooth/chto-takoe-bluetooth-i-kak-on-rabotaet

Про блютуз: что такое Bluetooth, история развития

Что такое BlueTooth ( блютуз )?

Технология BlueTooth ( блютуз ) – это технология беспроводной передачи информации, призванная заменить надоедающие провода и кабели, вечно путающиеся под ногами.

Сколько цветного металла можно сэкономить при использовании такого вида соединения… С помощью этой спецификации малого радиуса действия теперь сообщаются миллионы устройств: от мобильника до компьютера, от автомобиля до медицинских аппаратов.

Факты про блютуз

Рождением bluetooth считается момент, когда группа инженеров шведской компании Ericsson явила свету новый тип беспроводной технологии.

Спустя 4 года представители Ericsson, Intel, Nokia, Toshiba и IBM сформировали новую группу компаний Bluetooth Special Interest Group.

Так теперь вместе над блютуз и работают… Хотите знать всю историю технологии? Подучите английский и читайте здесь.

Вездесущность, низкие потребляемые мощности и дешевизна устройств приёма-передачи – ключевые характеристики блютуз .

  Кстати, при сочленении двух устройств, подключаемых через блютуз возникает интересный термин. Соединение устройств при этом называется спаривание.

А повсеместное развитие, принятие и внедрение блютуз означает, что спариться могут теоретически все устройства, работающие по технологии bluetooth.

Как работает блютуз?

Связь между двумя устройствами устанавливается по типу создания пикосетей. Пикосеть – ячейка некоторой сети в системе радиосвязи с радиусом действия до 10 м при скачкообразной перестройке частоты.

Пикосети устанавливаются автоматически при активации (включения) модуля блютуз, и активированный модуль позволит подключиться к любому другому устройству, которое также создаст свою пикосеть. Однако и заявленный радиус действия – это не чётко фиксированный предел.

Производитель оборудования волен настраивать радиус действия пикосетей по своим запросам.

Замучали проблемы с модулем Bluetooth? Проверьте эти советы.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: