Как работает и для чего нужен Bluetooth: подробный обзор технологии
Как работает Bluetooth: не все так просто
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.
Содержание
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.
Bluetooth: технология и ее применение
Вполне возможно, что именно с этими словами средневекового датского короля Харальда II Синезубого (Harald II Bluetooth) связано его другое прозвище – “объединитель”, через 1000 лет ставшее названием нового интерфейса беспроводной связи.
Что же такое Bluetooth? Это технология беспроводной связи, созданная в 1998 году группой компаний: Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba. В настоящее время разработки в области Bluetooth ведутся Bluetooth SIG (Special Interest Group), в которую входят также Lucent, Microsoft и многие другие.
Основное назначение Bluetooth – обеспечение экономичной (с точки зрения потребляемого тока) и дешевой радиосвязи между различными типами электронных устройств, причем немалое значение придается компактности электронных компонентов, что дает возможность применять Bluetooth в малогабаритных устройствах размером с наручные часы.
Интерфейс Bluetooth позволяет передавать как голос (со скоростью 64 Кбит/сек), так и данные. Для передачи данных могут быть использованы асимметричный (721 Кбит/сек в одном направлении и 57,6 Кбит/сек в другом) и симметричный методы (432,6 Кбит/сек в обоих направлениях). Работающий на частоте 2.4 ГГц приемопередатчик, коим является Bluetooth-чип, позволяет в зависимости от степени мощности устанавливать связь в пределах 10 или 100 метров. Разница в расстоянии, безусловно, большая, однако соединение в пределах 10 м позволяет сохранить низкое энергопотребление, компактный размер и достаточно невысокую стоимость компонентов. Так, маломощный передатчик потребляет всего 0.3 мА в режиме standby и в среднем 30 мА при обмене информацией.
Bluetooth работает по принципу FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum). Вкратце это можно объяснить так: передатчик разбивает данные на пакеты и передает их по псевдослучайному алгоритму скачкообразной перестройки частоты (1600 раз в секунду), или шаблону (pattern), составленному из 79 подчастот. “Понять” друг друга могут только те устройства, которые настроены на один и тот же шаблон передачи – для посторонних приборов переданная информация будет обычным шумом.
Основным структурным элементом сети Bluetooth является так называемая “пикосеть” (piconet) – совокупность от 2 до 8 устройств, работающих на одном и том же шаблоне. В каждой пикосети одно устройство работает как master, а остальные как slave. Master определяет шаблон, на котором будут работать все slave-устройства его пикосети, и синхронизирует ее работу. Стандарт Bluetooth предусматривает соединение независимых и даже не синхронизированных между собой пикосетей (до 10) в так называемую “scatternet” (я еще не встречал корректного русского перевода этого термина, но один из вариантов перевода глагола to scatter звучит как “рассеивать”). Для этого каждая пара пикосетей должна иметь как минимум одно общее устройство, которое будет master’ом в одной и slave’ом в другой. Таким образом, в пределах отдельной scatternet с интерфейсом Bluetooth может быть одновременно связано максимум 71 устройство, однако никто не ограничивает применение устройств-гейтов, использующих тот же Internet для более дальней связи.
Частотный диапазона Bluetooth в большинстве стран свободен от лицензирования, но во Франции, Испании и Японии из-за законодательных ограничений необходимо использовать отличные от указанных выше частоты.
Говоря о беспроводной связи, нельзя не затронуть вопрос безопасности такого соединения. Помимо фокуса с частотными шаблонами и необходимости синхронизации приемопередачи в стандарте Bluetooth предусмотрено шифрование передаваемых данных с ключом эффективной длины от 8 до 128 бит и возможностью выбора односторонней или двусторонней аутентификации (конечно, можно обойтись вообще без аутентификации), что позволяет устанавливать стойкость результирующего шифрования в соответствии с законодательством каждой отдельной страны (в некоторых странах запрещено использование сильной криптографии:). В дополнение к шифрованию на уровне протокола может быть применено шифрование на уровне приложений – здесь уже применение сколь угодно стойких алгоритмов никто не ограничивает.
Часто приходится сталкиваться с мнением, что находящиеся в пределах действия связи Bluetooth-устройства могут просто соединиться и начать обмениваться информацией, которая, возможно, не предназначена для сторонних ушей или глаз. На самом деле автоматический обмен информацией между Bluetooth-устройствами ведется лишь на уровне аппаратного обеспечения, т.е. исключительно для определения самого факта возможности соединения. А вот на уровне приложений пользователь сам решает, ввести или запретить автоматическую установку связи. Таким образом, использование Bluetooth становится не опаснее подключения к Интернету, в котором все узлы также соединены электрически, но это еще не означает получение безоговорочного доступа к любому ресурсу.
Стоит также заметить, что стандарт Bluetooth разрабатывался с расчетом на малую мощность, поэтому воздействие его на организм человека сведено к минимуму.
Основным направлением использования Bluetooth должно стать создание так называемых персональных сетей (PAN, или private area networks), включающих такие разноплановые устройства, как мобильные телефоны, PDA, МР3-плееры, компьютеры и даже микроволновые печи с холодильниками (вот уж что давно не подключали в сеть ). Возможность передачи голоса позволяет встраивать интерфейс Bluetooth в беспроводные телефоны или, например, беспроводные гарнитуры для сотовых телефонов. Возможности применения Bluetooth на практике безграничны: помимо синхронизации PDA с настольным компьютером или подсоединения относительно низкоскоростной периферии вроде клавиатур или мышей интерфейс позволяет очень просто и с небольшими затратами организовать домашнюю сеть. Причем узлами этой сети могут быть любые устройства, имеющие потребность в информации либо обладающие необходимой информацией.
Давайте сравним Bluetooth с другим не менее известным интерфейсом беспроводной связи – IEEE 802.11, тем более что оба решения уже доступны на широком рынке. Основные различия между ними можно свести к следующему:
Как работает и для чего нужен Bluetooth: подробный обзор технологии
Эх, вспоминаю старые времена, когда у молодежи были черно-белые кнопочные телефоны, а передача любимых треков в виде MIDI файлов осуществлялась с помощью инфракрасного порт (ИК). В те стародавние времена стали выходить первые телефоны с Bluetooth. Сегодня мы и поговорим про то – как работает Блютуз, для чего он нужен и какие могут быть проблемы при передаче данных.
Определение
Bluetooth переводится как «Голубой зуб», очень странная ассоциация была у автора сие аппарата. Данный стандарт позволяет передавать данные на небольшое расстояние с помощью радиоволн. При этом на обоих устройствах должен быть специальный модуль, который и выступает как передатчик, так и отправитель.
Вот мы и подобрались к вопросу, а для чего нужен Bluetooth. В самые первые времена его использовали для передачи данных. Например, с одного телефона можно было перекинуть фотографии на другой. Сейчас возможности расширились, и все беспроводные наушники работают на этой технологии.
Сам принцип достаточно простой, включается Блютус на телефоне и на наушниках, а далее идёт сопряжение, когда два устройства подключаются друг к другу. После этого пользователь включает музыку и слушает её на своих наушниках. Но также «Голубой зуб» часто используют, чтобы закачать видео, картинки, фотографии с телефона или другого устройства на компьютер или ноутбук. К слову, у большинства моделей ноутбуков есть Bluetooth и используется он также.
Мы тут начали говорить про радиоволны, но что-то отвлеклись. Эта самая технология работает на частоте 2.4 ГГц. Как не странно, но на этой же самой частоте ещё работает мобильная связь, Wi-Fi, микроволновые печи и многое другое.
В первые свет увидел «Голубой зуб» в 1998 году, когда вышла первая версия 1.0. После этого через какой-то период времени выходили все новые и новые версии: 2.0, 3.0, 4.0 и т.д. Основная особенность улучшения версии в увеличении скорости передачи данных, уменьшения помех и электроэнергии.
В чем отличие от Wi-Fi
Мы как портал о всем беспроводном не могли обойти эту тематику. Многие, кстати, путают WiFi и Bluetooth, но на деле — это абсолютно разные вещи и никак между собой не связаны. Напомню, что Wi-Fi — это беспроводная сеть, которая также строится с помощью радиоволн. При этом используется другие стандарты передачи данных.
Вот эта самая беспроводная сеть связываем устройства: компьютеры, ноутбуки, телефоны, телевизоры. И по этой сети можно пустить интернет. При этом используется интересный аппарат под название роутер или маршрутизатор. Bluetooth же нужен для передачи между двумя устройствами и без построения локальной сети. Также Блутус не используют для передачи интернета. Конечно, бывает такое – но это бывает крайне редко, а передача идёт сугубо от одного устройства к другому.
Если вам интересно, то советую для общего образования прочесть две статьи. Первая – статья про Wi-Fi от моего коллеги. Там очень понятно и лаконично объясняется, про эту технологию простым языком. Вторая – статья про роутер, который является самым популярным аппаратом и есть почти в каждом доме.
Устройство Bluetooth
Многие спрашивают – а что нужно, чтобы он работал. Повторюсь, что на обоих устройствах должен быть модуль. К слову, на компьютерах его устанавливают редко, а вот на ноутбуках, планшетах и телефонах он есть почти всегда. Но для персонального стационарного компа можно приобрести внешний модуль. Он выглядит как флэшка и вставляется в обычные USB порт.
Также модулю нужно связаться с другим адаптером. Для этих целей используется протоколы связи и передачи данных. В качестве основных протоколов используется LMP, L2CAP и SDP. Эти протоколы позволяют потоково связывать два устройства. Протоколов очень много, но все они служат именно для взаимосвязи между устройствами.
После того как связь будет установлена, нужно, чтобы два устройства начали общение. Именно для этого и предназначены профили или стандарты передачи данных. Одним из самых популярных профилей является A2DP, который предназначен для передачи звуковых файлов с телефона на беспроводные наушники.
К примеру, у меня на телевизоре пульт работает как с применением Блютус по профилю AVRCP. С помощью него я управляю экраном, переключаю каналы и ввожу какие-то данные. Профиль BIP предназначен для передачи картинки и фотографий. BPP – профиль для передачи текста. А VDP передает видео в формате MPEG 4.
Как видите профилей очень много и в этом состоит главная проблема. Вот вам пример – ко мне недавно обратился наш постоянный читатель, который жаловался, что купил новый SMART TV телевизор с Bluetooth, но подключить беспроводные наушники не может. Да Блютус в телике есть, но он поддерживает только профили для передачи данных от беспроводной мышки, клавиатуры и пульта дистанционного управления. Звук передавать по нему нельзя.
Именно из-за большого количества профилей некоторые пользователи, покупая те же наушники не могут их подключить к старым ноутбукам или даже телефону. Бывает такое, что звук есть, а микрофон не работает. Проблема в том, что продавцы не указывают профили в описании, а простые покупатели об этом просто не знают.
Работает ли Блютуз без СИМ-карты? Именно этот вопрос ко мне пришёл, когда я писал эта статью. Сразу скажу, что SIM карта не связана с Bluetooth и он может спокойно работать без неё. Если у вас будут какие-то дополнительные вопросы по этой или любой другой беспроводной технологии – задавайте их в комментариях под этой статьей.
Как подключить и включить
В телефоне или планшете можно зайти в настройки и сразу увидеть кнопку включения. Чтобы активировать «голубую передачу» просто нужно нажать на значок Bluetooth. На некоторых прошивках эта функция находится в верхнем меню – для активации достаточно смахнуть пальцем от верхнего края телефона или планшета.
На компьютере или ноутбуке немного сложнее, так как операционная система у всех разная. По этому поводу я писал уже отдельную статью тут. Там все понятно рассказано и есть пояснения. Также там описаны ситуации, когда «Голубой зуб» не подключается и что в этом случае нужно делать. Чтобы подключить наушники к компьютеру – читайте инструкцию здесь.
Что такое Bluetooth сеть и как она работает
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:
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.
Второе поколение Блютуз связи ограничивалось скоростью передачи данных 2 Мбитас (или 250 Кбайтс загрузка). Но, после этого появилось третье поколение – Bluetooth 3.0, который мог похвастаться наиболее высокой скоростью передачи информации. Она ограничивалась 24 Мбитс (загрузка – 3 Мбайтс).
Стоит отметить, что после этого появился еще одна версия – 4.0. Скорость Bluetooth 4.0 осталась на уровне предшествующей версии. Здесь приоритет был отдан снижению энергопотребления и увеличению радиуса действия. Благодаря этому новая версия будет успешно использоваться в гарнитуре, мобильных телефонах и планшетах.
Как узнать версию Bluetooth: Видео
Работаю частным компьютерным мастером. Профессионально занимаюсь ремонтом компьютеров более 12 лет, как любитель с 90-х годов.
Два года проработал руководителем сервисного центра, специализирующегося на подключении абонентов к интернету и компьютерной помощи.
Блютуз: что это такое и как им пользоваться?
Хотите узнать, что такое Bluetooth (Блютуз) и как им пользоваться, например, в телефоне, чтобы наконец избавиться от проводов? Тогда изучайте нашу статью, ведь в ней Вы узнаете все о том, как работает Блютуз.
Bluetooth — это беспроводная персональная сеть передачи данных, которая используется для сопряжения устройств, оснащенных специальными модулями.
По большому счету, о Блютус знают все, кто хоть немного знаком с современными технологиями и пользуется компьютерами, смартфонами и планшетами. Данная технология передачи данных по воздуху одна из самых массовых и появилась достаточно давно, поэтому вопрос о том, что это такое, простителен для только для чайников, которые совсем не слышали о Блютуз, или как его еще многие называют — Блютус.
Как пользоваться Блютузом?
В основном его используют для того, чтобы передать те или иные данные с одного устройства на другое, но это далеко не единственная сфера применения. Можно управлять устройствами на расстоянии без надоедливых проводов, соединять несколько устройств на достаточно большом расстоянии (до 100 метров). Особенно это впечатляет, если сравнить ее с технологией ИК-портов.
Вспомните, как меньше, чем 10 лет назад, нам приходилось держать телефоны вплотную друг к другу, чтобы просто передать по ИК-порту понравившуюся картинку или мелодию, и при малейшем шевелении одного из устройств процесс прерывался. К счастью, технологии идут вперед семимильными шагами, главное — вовремя за ними успевать и всегда быть в курсе новинок, ведь они делают нашу жизнь более интересной и комфортной.
Беспроводное соединение устройств действительно очень удобно! Так, например, можно подсоединить к компьютеру клавиатуру, колонки и мышку, тем самым не оставив шанса вашим домашним животным повредить провода и вывести из строя только что купленную технику. И все это благодаря тому, что проводов попросту нет. Здорово, не правда ли?
- Почти все современные ноуты уже оснащены встроенной поддержкой Bluetooth.
- А для ПК всегда можно при желании купить специальный подключаемый к USB порту адаптер.
- Кроме компьютера, опцию можно найти в телефонах, наушниках или мини-гарнитуре, планшете, фотоаппарате, умных часах и еще много где, ведь фантазия производителей действительно безгранична!
Читайте также по в этой рубрике:
Но все-таки наибольшее распространение технология получила именно в смартфонах, поэтому подробнее остановимся именно на том , как пользоваться Блютузом на телефоне. Начнем с того, для чего нужен Блютуз в телефоне и зачем его добавляют практически на все современные устройства.
На самом деле, все очень просто — технология предназначена для обмена данными, а значит, вы можете передать нужные файлы с телефона на практически любое устройство. Это может быть второй смартфон, наушники, ноутбук, мини-колонка и т.д. Исключение составляют только Айфоны — их владельцам такая возможность недоступна. Для активации функции нужно:
- Нажать соответствующий значок в выпадающем меню.
- Или зайти в настройки устройства.
Алгоритм действий по соединению будет зависеть от того, на каком именно устройстве вы хотите воспользоваться опцией. Описывать их сейчас мы сейчас не будем, ведь таких устройств слишком много. Но к счастью, о многих из них на нашем сайте есть отдельные статьи.
Кстати, о том, что такое nfc в телефоне и как им пользоваться мы рассказывали в другой статье.
Как работает Блютус?
Чтобы понять, как работает Bluetooth (Блютуз) и что это такое, стоит вернуться к тому, с чего мы начали нашу статью — определению.
Итак — это стандарт беспроводной связи, обеспечивающий передачу информации между различными устройствами: телефонами, компьютерами, компьютерной периферией, часами, бытовой техникой и прочими девайсами.
А теперь рассмотрим принцип работы Bluetooth (Блютуз):
- передача данных основана на радиоволнах;
- при передаче используется единый ISM диапазон, который был принят за основу общим решением союза компаний;
- отправка и принятие цифровой информации может осуществляться как между двумя девайсами, так и от одного к нескольким устройствам.
Советуем также почитать нашу статью о решении возможных проблем при работе беспроводных мышек.
Радиус действия Bluetooth
Что касается вопроса о том, на каком расстоянии работает и ловит Блютуз, то согласно последним данным с Википедии, его зона действия весьма обширна. Радиус действия bluetooth может достигать 100 метров.
По данным на 2019 г. беспроводной интерфейс даже позволяет отправлять файлы пользователям, которые находятся в другом помещении. То есть, включив функцию, Вы без проблем сможете передать игру, файл или изображение другу, который живет в соседнем доме.
Стоит отметить, что устройства с первыми версиями на низких скоростях с трудом обменивались данными в пределах одной комнаты или даже управлять устройствами с помощью беспроводной мышки. Но к счастью, теперь все изменилось.
Скорость передачи
Что касается скорости передачи данных Bluetooth, то она будет зависеть от версии, которую вы используете:
- 1.0 — до 1 Мб/с
- 2.0 — около 3 Мб/с
- 3.0 — до 24 Мб/с для больших пакетов
- 4.0 — до 24 Мб/с, и увеличилась скорость до 1 Мб/с в устройствах с размер пакета 8-27 байт).
- Для версии 5.0 она составляет около 100 Мб/с
Как можно увидеть, скорость передачи данных по блютус за время существования технологии значительно выросла, ведь первые версии могли передавать файлы на скорости максимум до 1 Мб в секунду. На момент 2019 г. самой свежей является пятая версия стандарта — Bluetooth 5.0 , которая действует с 2016 года. О на передает информацию на скорости до 100 Мб в секунду, что действительно впечатляет.
Кстати, все версии совместимы друг с другом. Разница будет только в дальности связи и скорости передачи данных. Разработчики не собираются останавливаться на достигнутых скоростях и возможностях несмотря на то, что беспроводную сеть данного стандарта активно пытаются вытеснить с рынка конкурентные разработки.
По сравнению со скоростью передачи данных у Wi-Fi, этот показатель, даже у последней версии, конечно не очень впечатляет. Кстати, а чем вообще отличается Блютуз от Вай фай? Как раз об этом мы и поговорим в следующем разделе!
Обновление: совсем скоро выйдет новая версия — Bluetooth 5.1. Ее отличительной особенностью будет максимальная точность поиска и определение направления движения. Подробнее о ней вы можете узнать здесь.
Отличие Блютус от Вай Фай
Ради интереса мы специально провели мини-опрос среди своих знакомых, и результаты на удивили! Многие не знают, чем Блютуз отличается от Вай Фай, более того, некоторые даже думали, что это просто названия одного стандарта беспроводной связи. Но они не правы, разница между ними есть, и она огромна.
Для наглядности мы собрали все характеристики обеих технологий в сравнительную таблицу.
Портал о современных технологиях мобильной и беспроводной связи
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.
С чего начался 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). 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.
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.
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
