Диапазоны частот Bluetooth устройств

Технология Bluetooth первоначально разработана для передачи данных и представляет собой открытый стандарт беспроводного соединения, предназначенного для обмена данными на небольшом расстоянии

Принцип работы

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

Что такое Bluetooth: Видео

Как это работает на практике

Эта стратегия называется атакой «Человек в середине». В частности, гарнитуры, у которых есть микрофон, могут непреднамеренно превращаться в звуки прослушивания. Например, если они неактивны, но включены в сеанс на столе, третья сторона может подключиться к ней и подслушать разговор. Поэтому новые гарнитуры должны быть переведены в режим «сопряжения» для подключения к новому устройству в первый раз, например, нажатием кнопки. Какой метод используется, зависит от используемого оборудования и обычно указывается.

Bluetooth 1.2 (2003)

Мы пропустили версии 1.0 и 1.1, т.к. они предлагали довольно примитивные возможности и имели проблемы с развертыванием и совместимостью. А вот версия 1.2 стала первой, широко используемой технологией Bluetooth. Адаптивная перестройка частоты (AFH) помогла избежать помех с Wi-Fi и другими технологиями на схожей частоте. Скорость сопряжения была улучшена.

Введение

Highslide JS

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.

Главный миф

Издревле, когда по земле еще ходили кнопочные Сименсы, пошел миф:

Bluetooth не работает далеко – максимум 10 метров.

И вот это число напрочь у меня засело в голове. А по опросу – не только у меня. Но это миф. Миф, который все равно дает правильную рабочую цифру.

Классы и диапазоны Bluetooth

В сети можно найти информацию о трёх классах Bluetooth. Их основной задачей является определение максимальной дальности передачи и мощности беспроводного соединения.

  • 1 класс позволяет осуществлять беспроводное подключение мощностью 100 милливатт (мвт). Это означает максимальный охват до 100 метров (при отсутствии препятствий, таких как стены, между подключенными устройствами). Это класс с большой дальностью и мощностью. Такого рода модули Bluetooth используются в компьютерах и системах громкой связи в автомобилях.
  • Класс 2 имеет максимальную мощность передачи на уровне 10 милливатт (мвт). Ограничение мощности в 10 раз приводит к снижению максимального расстояния передачи данных до 50 метров (при отсутствии препятствий, таких как стены, между подключенными устройствами). Такого типа адаптеры используюстя в модулях Bluetooth на USB.
  • Класс 3 используется для передачи данных с минимальной силой, которую установили на 1 miliwat (мвт). Bluetooth Класса 3 позволяет передавать данные на расстояние 10 метров. Решение такого рода мы находим во всех мобильных устройствах.

Самые популярные версии Bluetooth

В настоящее время на рынке тяжело найти устройства с Bluetooth 1-2.1. Доступные на рынке устройства используют одну из следующих версий Bluetooth:

  • Bluetooth 3 – в случае Bluetooth 3.0, мы точно имеем дело с версией 3.0 HS Bluetooth. Аббревиатура HS расшифровывается как High Speed, что означает повышенную скорость передачи данных. Это решение позволяет отправить данные со скоростью 24 Мбит/сек. Новая версия Bluetooth 3.1 ТН увеличила эту скорость до 40 Мбит/сек.
  • Bluetooth 4 – первая версия Bluetooth 4.0 имела дополнение LE в названии. Этот ярлык означает Low Energy. При разработке этого стандарта создатели особое внимание уделили снижению потребления энергии и увеличению радиуса действия до 100 метров – всё это обошлось за счёт пропускной способности, которая упала до 1 Мб/сек. Передача в режиме экономии энергии ещё медленнее и имеет радиус действия до 10 метров.
  • Bluetooth 4.1 является модификацией Bluetooth 4.0 и создан для устройств IoT (Интернет Вещей). Позволяет прямое подключение этих устройств к интернету с помощью Bluetooth.
  • Bluetooth 4.2 предлагает ещё большую энергоэффективность при одновременном повышении безопасности и обеспечении быстрой транспортировки данных. Кроме того, исправлен процесс сопряжения.
  • Bluetooth 5.0 фокусируется на сочетании возможностей Bluetooth 4.2, а также Bluetooth 3.0. В режиме BLE пропускная способность увеличивается до 2 Мбит/сек. Благодаря этому решению можно быстрее обновить фитнес-браслет и смарт-часы без Wi-Fi.

Если производитель решит ограничить передачу скоростью 125 КБ/сек, то возможно увеличение дальности до 200 метров (на открытых пространствах). Они также могут повысить скорость за счет энергоэффективности или сделать медленнее, но повысить энергоэффективность передачи данных.

Тайна названия Bluetooth

Все что нужно знать о технологии 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

Профили Bluetooth

Технология Bluetooth поддерживает различные профили. Они отвечают за то, как и могут ли вообще устройства общаться друг с другом с помощью Bluetooth.

Существует множество различных профилей, которые предназначены для конкретных применений. Ниже приведены самые популярные из них:

  • A2DP – расширенный профиль распространения звука в стерео.
  • AVCTP – Audio/Video Control Transport, служит для передачи звука и изображения.
  • AVRCP – профиль дистанционного управления аудио-видео, выполняет функцию пульта управления, который для связи использует связь Bluetooth.
  • BPP – Basic Printing Profile, используется для печати документов с мобильного телефона с помощью Bluetooth, в настоящее время практически не используется, его роль взял на себя Wi-Fi.
  • BIP – Basic Image Profile, служит для передачи, отображения и печати файлов в формате JPEG (фото).
  • GAVDP – Generic AV Distribution Profile – контролирует передачу данных, аудио и видео.
  • HSP – Handset Profile, используется для работы с клавишами управления мультимедиа в наушниках.
  • HFP – Hands Free Profile предназначен для осуществления телефонных звонков в режиме hands-free.
  • PBAP – Phonebook Access Profile – служит для доступа к телефонной книге на подключенном устройстве, например, комплект громкой связи.
  • SYNC – Synchronisation, используется для синхронизации данных, обеспечивает передачу данных на/с ПК.

Скачкообразное изменение частоты

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

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

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.

Чип Bluetooth

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).

Bluetooth-чип и спичка рядом

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.

Радиус действия Bluetooth

Блютуз – это стандарт связи, который распространяется только на ближнее поле. Он не может сравниться с расстояниями, преодолеваемыми волнам спутниковой или даже мобильной связи. В данном случае речь идет об очень небольшом радиусе.

Как бы то ни было, подобная особенность Bluetooth, совершенно не мешает технологии оставаться актуальной. Напротив, если бы датчик был способен распространять информацию на очень далекие расстояния, он бы не имел шансов на использование в 2020 году.

C:UsersГеральд из РивииDesktopорвцу.jpg

Конкретный радиус действия Bluetooth на вашем устройстве зависит от нескольких факторов. Главным из них является версия датчика. Чем он выше, тем дальше вы сможете слушать музыку в своих беспроводных наушниках или управлять домашней техникой.

Актуальный на сегодняшний день стандарт Bluetooth 5.0, установленный в большинстве единиц умной техники, способен передавать информацию на расстояние до 1500 метров. А Bluetooth 4.0 ограничивается показателем в 150 метров. Это просто невероятные цифры, если учесть, что первое поколение связи не могло организовать стабильный сигнал даже в пределах одной комнаты.

Обратите внимание, что на радиус действия сильно влияют препятствия. Дома – это стены, а на улице – деревья и здания. Кроме того, в работу блютус нередко вмешиваются другие радиочастоты, которые ухудшают сигнал.

Достичь показателей, заявленных разработчиками, на практике довольно сложно. И дело тут не только в наличии препятствий. К примеру, если на смартфоне поддерживается Bluetooth 5.0, а на беспроводных наушниках установлен «синезуб» версии 4.2, то можно рассчитывать на радиус действия только последнего стандарта (минимальное расстояние).

Основные стандарты Bluetooth

  1. Серьезные нововведения были введены в стандарт 2.0. При этом, в нем наблюдалось значительное увеличение скорости передачи данных, что было связанно с поддержкой EDR. Передача данных в стандарте 2.0 была увеличена до 2.0-2.4 Мб/с. А кроме того, 2.0 спецификация серьезно увеличило безопасность и защищенность от возникновения помех.
  2. Стандарт 3.0 поразил пользователей невиданной до того скоростью передачи данных, которая увеличилась до 24 Мб/с. Связанно это было в первую очередь с тем, что спецификация 3.0 поддерживала Wi-Fi. Однако, производители предпочитают устанавливать на свои устройства два стандарта, т.к. спецификация 3.0 расходует слишком много энергии.
  3. Более специфической является стандарт 4.0, который совместил в себе небольшую скорость передачи данных, хорошую безопасность и невероятно малое расходование энергии, основанное на непостоянной работе передатчика. Устройства, использующие данный стандарт, как правило, применяются для спортивных, медицинских и иных целей, являются миниатюрными и не рассчитаны на большое количество передаваемых данных.

Преимущества Bluetooth 4.0:

  1. Совмещает в себе предшествующие протоколы. Поддерживает основные функции предыдущих протоколов.
  2. Увеличение скорости.
  3. Значительное уменьшение энергопотребления устройства, использующего стандарт 4.0, достигнутое за счет измененного алгоритма работы (передатчик включается только в тот момент, когда происходит передача данных).

Как правило, стандарт 4.0 больше подходит для миниатюрных электронных датчиков. К примеру, для наручных измерителях давления, температуры, для тренажеров, различных миниатюрных устройств с небольшой энергоемкостью.

Видео обзор технологии Bluetooth:

Bluetooth и WLAN (Wi-Fi) – какие различия?

Bluetooth и WLAN исходят из одной идеи и работают аналогично, но используются для совершенно других действий.

Bluetooth использует два различных метода передачи данных: SCOSynchronous Connection Oriented и ACLAsynchronous Connectionless Link. SCO используется для передачи голоса в режиме реального времени с максимальной скоростью 64 Кбит/с. Остальные данные передаются с помощью ACL и требует, чтобы передающее устройство имело встроенную память для хранения данных.

Выбор места для сохранения фотографий со смартфона

Сеть WLAN (Wi-Fi) в состоянии передавать данные только в асинхронном режиме. Кроме того, Wi-Fi работает на других частотах и при имеет гораздо более высокую пропускную способность.

Структурная схема архитектуры Bluetooth

схема работы BT

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.

Где искать настройки Bluetooth на устройстве

Место, в котором находятся настройки для Bluetooth, зависит только и исключительно от производителя конкретного устройства. К счастью, в настоящее время смартфоны и компьютеры используют несколько операционных систем, в которых параметры находятся в одном месте.

В Android необходимо запустить приложения Настройки и найти раздел Подключения → Bluetooth. Кроме того, можно воспользоваться поисковой системой внутри Настроек или перейти к настройкам Bluetooth, после длительного нажатия значка Bluetooth в строке уведомлений.

В системе iOS запустите приложение Настройки и выберите раздел Bluetooth, который находится практически на самом верху.

В системе Windows 10 запустите приложение Параметры → Устройства → Bluetooth. Кроме того, вы можете перейти к настройкам Bluetooth с помощью быстрых действий в центре уведомлений операционной системы Windows 10.

В системе macOS необходимо запустить приложение Системные настройки → Bluetooth.

Широкополосные решения

Технология широкополосной передачи сигнала обеспечивает отклик по более широкому спектру частот, чем традиционные телефоны, позволяя передавать насыщенный, реалистичный голос и мультимедийный контент. Поскольку расширенная полоса частот позволяет передавать большее число пакетов, обогащая звук, она занимает больший спектр радиочастот и быстрее разряжает аккумулятор. Гарнитуры Plantronics, использующие технологию расширенного частотного спектра, позволяют пользователям выбирать стандартное качество аудио в тех случаях, когда требуется обеспечить максимальное время работы аккумулятора и плотность.

Использование Bluetooth с компьютером

Большинство компьютеров оснащено встроенным Bluetooth-модулем. К сожалению, эти модули обладают массой конструктивных различий и возможностей. Большинство из них не поддерживают все функции, необходимые для голосового общения. По этой причине Bluetooth гарнитуры Plantronics, разработанные для компьютерных приложений, поставляются с Bluetooth USB-адаптерами, которые поддерживают беспроводное голосовое общение и в итоге обеспечивают самые лучшие впечатления.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...