Habari.

Desemba 3, 2014 Bluetooth SIG imetangaza rasmi toleo la vipimo vya bluetooth 4.2.
Taarifa kwa vyombo vya habari inabainisha ubunifu 3 kuu:

• kuongeza kasi ya kupokea na kusambaza data;
• uwezo wa kuunganisha kwenye mtandao;
• kuboresha faragha na usalama.

Jambo kuu la taarifa kwa vyombo vya habari: toleo la 4.2 - bora kwa Mtandao wa Mambo (IoT).
Katika makala hii nataka kukuambia jinsi pointi hizi 3 zinatekelezwa. Yeyote anayevutiwa anakaribishwa.

Kila kitu kilichoelezwa hapa chini kinatumika kwa BLE tu, twende...

1. Kuongeza kasi ya kupokea na kusambaza data ya mtumiaji.

Hasara kuu ya BLE ilikuwa kasi ya chini ya uhamisho wa data. Ingawa haijalishi unaitazamaje, BLE ilivumbuliwa awali ili kuokoa nishati ya chanzo kinachowezesha kifaa. Na ili kuokoa nishati, unahitaji kuwasiliana mara kwa mara na kuhamisha data kidogo. Walakini, sawa, Mtandao wote umejaa hasira juu ya kasi ya chini na maswali juu ya uwezekano wa kuiongeza, na pia kuongeza saizi ya data iliyopitishwa.

Na kwa ujio wa toleo la 4.2, Bluetooth SIG ilitangaza ongezeko la kasi ya maambukizi kwa mara 2.5 na saizi ya pakiti iliyopitishwa kwa mara 10. Je, walifanikisha hili?

Acha nikuambie kwamba nambari hizi 2 zinahusiana na kila mmoja, yaani: kasi imeongezeka kwa sababu saizi ya pakiti iliyopitishwa imeongezeka.

Wacha tuangalie PDU (kitengo cha data ya itifaki) cha kituo cha data:


Kila PDU ina kichwa cha biti-16. Kwa hivyo, kichwa hiki katika toleo la 4.2 ni tofauti na kichwa katika toleo la 4.1.

Hapa kuna kichwa cha toleo la 4.1:

Na hapa kuna kichwa cha toleo la 4.2:

Kumbuka: RFU (Imehifadhiwa kwa Matumizi ya Baadaye) - sehemu iliyoteuliwa na ufupisho huu imehifadhiwa kwa matumizi ya baadaye na imejaa sufuri.

Kama tunavyoona, bits 8 za mwisho za kichwa ni tofauti. Sehemu ya Urefu ni jumla ya urefu wa upakiaji na sehemu ya MIC (Angalia Uadilifu wa Ujumbe) inayopatikana katika PDU (ikiwa ya mwisho imewashwa).
Ikiwa katika toleo la 4.1 shamba la "Urefu" lina ukubwa wa bits 5, basi katika toleo la 4.2 uwanja huu una ukubwa wa bits 8.

Kuanzia hapa ni rahisi kuhesabu kuwa sehemu ya "Urefu" katika toleo la 4.1 inaweza kuwa na maadili katika safu kutoka 0 hadi 31, na katika toleo la 4.2 katika safu kutoka 0 hadi 255. maadili ya juu toa urefu wa sehemu ya MIC (pweza 4), tunapata kwamba kunaweza kuwa na oktet 27 na 251 za data muhimu kwa matoleo 4.1 na 4.2, mtawalia. Kwa kweli, kiwango cha juu cha data ni kidogo, kwa sababu Upakiaji pia una data ya huduma ya L2CAP (pweza 4) na ATT (pweza 3), lakini hatutazingatia hili.

Kwa hivyo, saizi ya data ya mtumiaji inayotumwa imeongezeka takriban mara 10. Kuhusu kasi, ambayo, kwa sababu fulani, iliongezeka sio mara 10, lakini mara 2.5 tu, basi hatuwezi kuzungumza juu ya ongezeko la uwiano, kwa sababu kila kitu pia kinategemea dhamana ya utoaji wa data, kwa sababu kuhakikisha utoaji wa ka 200 ni ngumu kidogo kuliko 20.

2. Uwezekano wa kuunganisha kwenye mtandao.

Labda uvumbuzi unaovutia zaidi ni kwa nini Bluetooth SIG ilitangaza kuwa toleo la 4.2 hufanya Mtandao wa Mambo (IoT) kuwa bora zaidi kutokana na kipengele hiki.

Nyuma katika toleo la 4.1, L2CAP iliongeza modi ya "Le Credit Based Control Mode". Hali hii inakuwezesha kudhibiti mtiririko wa data kwa kutumia kinachojulikana. mpango wa msingi wa mikopo. Upekee wa mpango huo ni kwamba haitumii pakiti za kuashiria kuashiria kiasi cha data inayohamishwa, lakini huomba kutoka kwa kifaa kingine mkopo wa kiasi fulani cha data kuhamishwa, na hivyo kuharakisha mchakato wa uhamishaji. Katika kesi hii, kila wakati upande wa kupokea unapokea sura, inapungua counter counter, na wakati sura ya mwisho inafikiwa, inaweza kuvunja uhusiano.

Nambari 3 mpya zimeonekana kwenye orodha ya amri za L2CAP:
- Ombi la Uunganisho wa Mkopo wa LE - ombi la kuunganishwa kulingana na mpango wa mkopo;
- Jibu la Muunganisho wa Mkopo wa LE - jibu kwa unganisho kulingana na mpango wa mkopo;
- Mkopo wa Udhibiti wa Mtiririko wa LE - ujumbe kuhusu uwezekano wa kupokea muafaka wa ziada wa LE.

Katika kifurushi "Ombi la Muunganisho wa Mkopo wa LE"


kuna sehemu ya "Mikopo ya Awali" yenye urefu wa pweza 2, inayoonyesha idadi ya fremu za LE ambazo kifaa kinaweza kutuma katika kiwango cha L2CAP.

Katika kifurushi cha majibu "Majibu ya Uunganisho wa Mikopo ya LE"


uwanja huo unaonyesha idadi ya muafaka wa LE ambao kifaa kingine kinaweza kutuma, na uwanja wa "Matokeo" pia unaonyesha matokeo ya ombi la uunganisho. Thamani ya 0x0000 inaonyesha mafanikio, maadili mengine yanaonyesha makosa. Hasa, thamani ya 0x0004 inaonyesha kuwa muunganisho ulikataliwa kwa sababu ya ukosefu wa rasilimali.

Kwa hivyo, tayari katika toleo la 4.1 iliwezekana kuhamisha kiasi kikubwa cha data katika kiwango cha L2CAP.
Na sasa, karibu wakati huo huo na kutolewa kwa toleo la 4.2, yafuatayo yanachapishwa:

• huduma: "Huduma ya Msaada wa IP" (IPSS).
• Profaili ya IPSP (Internet Protocol Support Profile), ambayo inafafanua usaidizi wa kusambaza pakiti za IPv6 kati ya vifaa vilivyo na BLE.

Sharti kuu la wasifu wa kiwango cha L2CAP ni "Le Credit Based Connection", ambayo ilionekana katika toleo la 4.1, ambalo, kwa upande wake, hukuruhusu kusambaza pakiti na MTU >= octets 1280 (natumai kidokezo kwenye takwimu ni. wazi).

Wasifu unafafanua majukumu yafuatayo:
- jukumu la router - kutumika kwa vifaa vinavyoweza kusambaza pakiti za IPv6;
- jukumu la nodi (Nodi) - inatumika kwa vifaa vinavyoweza kupokea au kutuma pakiti za IPv6 pekee; kuwa na utendaji wa ugunduzi wa huduma na uwe na huduma ya IPSS ambayo inaruhusu vipanga njia kugundua kifaa hiki;

Vifaa vilivyo na jukumu la kipanga njia ambavyo vinahitaji kuunganishwa kwenye kipanga njia kingine vinaweza kuwa na jukumu la mwenyeji.

Ajabu ya kutosha, uwasilishaji wa pakiti za IPv6 sio sehemu ya maelezo mafupi, na umebainishwa katika IETF RFC "Usambazaji wa pakiti za IPv6 kupitia Nishati ya Chini ya Bluetooth". Hati hii inabainisha hatua nyingine ya kuvutia, yaani, wakati wa kusambaza pakiti za IPv6, kiwango cha 6LoWPAN kinatumiwa - hii ni kiwango cha mwingiliano kwa kutumia itifaki ya IPv6 juu ya mitandao ya kibinafsi isiyo na waya ya kiwango cha chini cha IEE 802.15.4.

Angalia picha:


Wasifu unabainisha kuwa IPSS, GATT, na ATT zinatumika tu kwa ugunduzi wa huduma, na GAP inatumika tu kwa ugunduzi wa kifaa na uanzishaji wa muunganisho.

Lakini ile iliyoangaziwa kwa rangi nyekundu inamaanisha kuwa upitishaji wa pakiti haujajumuishwa katika maelezo ya wasifu. Hii inaruhusu programu kuandika utekelezaji wake mwenyewe wa maambukizi ya pakiti.

3. Kuimarishwa kwa faragha na usalama.

Moja ya majukumu ya meneja wa Usalama (SM) ni kuoanisha vifaa viwili. Mchakato wa kuoanisha huunda funguo ambazo hutumika kusimba mawasiliano kwa njia fiche. Mchakato wa kuoanisha una awamu 3:

• kubadilishana habari kuhusu njia za kuunganisha;
• kizazi cha funguo za muda mfupi (Ufunguo wa Muda Mfupi (STK));
• kubadilishana muhimu.

Katika toleo la 4.2, awamu ya 2 iligawanywa katika sehemu 2:

• uundaji wa funguo za muda mfupi (Ufunguo wa Muda Mfupi (STK)) unaoitwa "Uoanishaji wa urithi wa LE"
• kuzalisha funguo za muda mrefu (Long Term Key (LTK)) inayoitwa "LE Secure Connections"

Na awamu ya 1 iliongezwa kwa njia moja zaidi ya kuunganisha: "Ulinganisho wa Nambari" ambayo inafanya kazi tu na chaguo la pili la awamu ya 2: "LE Secure Connections".

Katika suala hili, pamoja na kazi 3 zilizopo, kazi 5 zaidi zimeonekana kwenye sanduku la zana la cryptographic la meneja wa usalama, na hizi 5 hutumiwa tu kuhudumia mchakato mpya wa kuunganisha "LE Secure Connections". Kazi hizi huzalisha:

• LTK na MacKey;
• vigezo vya uthibitisho;
• vigezo vya kuangalia uthibitishaji;
• Nambari za tarakimu 6 zinazotumika kuonyeshwa kwenye vifaa vilivyounganishwa.

Vitendaji vyote hutumia algoriti ya usimbaji fiche ya AES-CMAC yenye ufunguo wa 128-bit.

Kwa hivyo, ikiwa wakati wa kuoanisha katika awamu ya 2 kwa kutumia njia ya "Legacy pairing", funguo 2 zilitolewa:

• Ufunguo wa Muda (TK): ufunguo wa muda wa biti 128 unaotumika kuzalisha STK;
• Ufunguo wa Muda Mfupi (STK): Kitufe cha muda cha biti 128 kinatumika kusimba muunganisho kwa njia fiche

kisha kwa kutumia njia ya "LE Secure Connections", ufunguo 1 hutolewa:

• Ufunguo wa Muda Mrefu (LTK): Kitufe cha 128-bit kinachotumiwa kusimba miunganisho inayofuata.

Kama matokeo ya uvumbuzi huu tulipata:

• kuzuia ufuatiliaji, kwa sababu Sasa, kutokana na "Ulinganisho wa Namba", inawezekana kudhibiti uwezo wa kuunganisha kwenye kifaa chako.
• kuboresha ufanisi wa nishati, kwa sababu haihitaji tena nishati ya ziada ili kuzalisha tena funguo kwenye kila muunganisho.
• Usimbaji fiche wa kiwango cha sekta ili kuhakikisha data nyeti.

Ingawa inaweza kuonekana kuwa ya ajabu, kwa kuboresha usalama tumeboresha ufanisi wa nishati.

4. Je, tayari inawezekana kugusa?

Ndio ninayo.
NORDIC Semiconductor imetoa "nRF51 IoT SDK" ambayo inajumuisha rundo, maktaba, mifano na API za mfululizo wa vifaa vya nRF51. Hii ni pamoja na:

• nRF51822 na nRF51422 chips;
• nRF51 DK;
• nRF51 Dongle;
• nRF51822 EK.

Na

Moja ya mwelekeo thabiti katika maendeleo ya vifaa vya rununu ni uboreshaji wa mawasiliano ya wireless, ambayo hutoa uwezo wa kuunganishwa kwenye mtandao, mtandao wa ndani, pamoja na vifaa mbalimbali vya pembeni (vichwa vya sauti, vichwa vya sauti, mifumo ya spika, printers, nk). na vifaa vingine vya karibu. Teknolojia za mawasiliano zisizo na waya, pamoja na vipengele vingine vya vifaa vya simu, zinaendelea kubadilika. Matoleo mapya ya vipimo yanaonekana, ongezeko la bandwidth, seti ya kazi huongezeka, nk. Shukrani kwa hili, maendeleo ya ubora wa juu yanahakikishwa, bila ambayo maendeleo ya kiufundi hayawezi kufikiria. Hata hivyo, maendeleo pia yana upande wa chini: kila mwaka inakuwa vigumu zaidi na zaidi kwa watumiaji kuelewa ni tofauti gani kati ya mifano tofauti.

Kawaida, kutoka kwa maelezo mafupi ya kifaa cha rununu, unaweza kukusanya tu majina ya miingiliano isiyo na waya ambayo ina vifaa. Ufafanuzi wa kina kwa kawaida huwa na maelezo ya ziada, hasa matoleo ya violesura visivyotumia waya (kwa mfano, Wi-Fi 802.11b/g/n na Bluetooth 2.1). Hata hivyo, hii haitoshi kila wakati kufahamu kikamilifu uwezo wa mawasiliano ya wireless wa kifaa husika. Kwa mfano, ili kuelewa ikiwa kifaa fulani cha pembeni kilichounganishwa kupitia Bluetooth kitafanya kazi na simu mahiri au kompyuta kibao uliyo nayo.

Katika makala hii tutazungumzia kuhusu nuances mbalimbali ambazo unahitaji kulipa kipaumbele wakati wa kutathmini uwezo wa vifaa vilivyo na interface ya Bluetooth.

Upeo wa maombi

Kiolesura cha masafa mafupi kisichotumia waya kinachoitwa Bluetooth kilitengenezwa mwaka wa 1994 na wahandisi Kampuni ya Uswidi Ericsson. Tangu 1998, maendeleo na uendelezaji wa teknolojia hii umefanywa na Kikundi cha Maslahi Maalum cha Bluetooth (Bluetooth SIG), kilichoanzishwa na Ericsson, IBM, Intel, Nokia na Toshiba. Hadi sasa, orodha ya wanachama wa Bluetooth SIG inajumuisha makampuni zaidi ya elfu 13.

Kuanzishwa kwa Bluetooth kwenye vifaa vya watumiaji wa soko kubwa kulianza katika nusu ya kwanza ya muongo uliopita. Imejengwa ndani kwa sasa Adapta za Bluetooth Mifano nyingi za laptops na vifaa vya simu zina vifaa. Kwa kuongeza, anuwai ya vifaa vya pembeni (vichwa vya sauti visivyo na waya, vifaa vya kuashiria, kibodi, mifumo ya spika, nk) vilivyo na kiolesura hiki vinauzwa.

Kazi kuu ya Bluetooth ni kuunda kinachojulikana mitandao ya kibinafsi (Binafsi Mtandao wa Eneo s, PAN), ambayo hutoa uwezo wa kubadilishana data kati ya karibu (ndani ya nyumba moja, majengo, gari, n.k.) kompyuta za mezani na kompyuta ndogo, za pembeni na vifaa vya simu na kadhalika.

Faida kuu za Bluetooth ikilinganishwa na ufumbuzi wa kushindana ni kiwango cha chini matumizi ya nishati na gharama nafuu transceivers, ambayo inaruhusu kuunganishwa hata kwenye vifaa vya ukubwa mdogo na betri ndogo. Kwa kuongezea, watengenezaji wa vifaa hawaruhusiwi kulipa ada za leseni kwa kusakinisha vipitishio vya Bluetooth kwenye bidhaa zao.

Vifaa vya kuunganisha

Kutumia kiolesura cha Bluetooth, unaweza kuunganisha vifaa viwili au kadhaa mara moja. Katika kesi ya kwanza, uunganisho unafanywa kulingana na mpango wa "point-to-point", kwa pili - kulingana na mpango wa "point-to-multipoint". Bila kujali mpango wa uunganisho, moja ya vifaa ni bwana, wengine ni watumwa. Kifaa kikuu huweka muundo ambao vifaa vyote vya watumwa vitatumia na pia kusawazisha utendakazi wao. Vifaa vilivyounganishwa kwa njia hii huunda piconet. Bwana mmoja na hadi vifaa saba vya watumwa vinaweza kuunganishwa ndani ya piconet moja (Mchoro 1 na 2). Kwa kuongeza, inawezekana kuwa na vifaa vya ziada vya watumwa katika piconet (zaidi ya saba) ambayo ina hali ya kuegeshwa: haishiriki katika kubadilishana data, lakini ni katika maingiliano na kifaa kikuu.

Mchele. 1. Mchoro wa Piconet,
kuunganisha vifaa viwili

Mchele. 2. Mpango wa Piconet,
kuchanganya vifaa kadhaa

Piconets kadhaa zinaweza kuunganishwa kwenye mtandao uliosambazwa (scatternet). Ili kufanya hivyo, kifaa kinachofanya kazi kama mtumwa katika piconet moja lazima kifanye kama bwana katika mwingine (Mchoro 3). Piconetworks ambayo ni sehemu ya moja mtandao uliosambazwa, hazijasawazishwa na kila mmoja na hutumia violezo tofauti.

Mchele. 3. Mchoro wa mtandao uliosambazwa ikiwa ni pamoja na piconets tatu

Idadi ya juu ya piconeti katika mtandao uliosambazwa haiwezi kuzidi kumi. Kwa hivyo, mtandao uliosambazwa hukuruhusu kuunganisha jumla ya hadi vifaa 71.

Kumbuka kwamba katika mazoezi haja ya kuunda mtandao uliosambazwa hutokea mara chache. Kwa kiwango cha sasa cha ushirikiano wa vipengele vya vifaa, ni vigumu kufikiria hali ambapo mmiliki wa smartphone au kompyuta kibao atahitaji kuunganisha zaidi ya vifaa viwili au vitatu wakati huo huo kupitia Bluetooth.

Radius ya hatua

Ufafanuzi wa Bluetooth hutoa madarasa matatu ya transceivers (tazama jedwali), tofauti katika nguvu, na kwa hiyo katika anuwai ya ufanisi. Chaguo la kawaida, ambalo hutumiwa katika simu za rununu zinazozalishwa sasa vifaa vya elektroniki na Kompyuta ni transceivers za Bluetooth za Daraja la 2. Mifumo ya Darasa la 3 yenye nguvu ya chini ina vifaa vya matibabu, na eneo kuu la utumaji wa moduli za "masafa marefu" ya Daraja la 1 ni mifumo ya ufuatiliaji na udhibiti wa vifaa vya viwandani.

Bila shaka, unaweza kutegemea uunganisho thabiti wa wireless kati ya vifaa vilivyo kwenye umbali wa juu (kwa mfano, 10 m katika kesi ya transceivers ya Hatari 2) tu ikiwa hakuna vikwazo vikubwa kati yao (kuta, partitions, milango, nk. ) Upeo halisi wa uendeshaji unaweza kutofautiana kulingana na sifa za chumba, na juu ya kuwepo kwa kuingiliwa kwa redio na vyanzo vya mionzi yenye nguvu ya umeme kwenye hewa.

Matoleo ya Bluetooth na tofauti zao

Toleo la kwanza la vipimo (Bluetooth 1.0) liliidhinishwa mnamo 1999. Muda mfupi baada ya vipimo vya kati (Bluetooth 1.0B), Bluetooth 1.1 iliidhinishwa - ilirekebisha makosa na kuondoa mapungufu mengi ya toleo la kwanza.

Mnamo 2003, vipimo vya msingi vya Bluetooth 1.2 viliidhinishwa. Moja ya uvumbuzi wake muhimu ulikuwa kuanzishwa kwa njia ya urekebishaji wa urekebishaji wa masafa ya kufanya kazi (Adaptive). kuenea kwa kuruka-ruka spectrum, AFH), shukrani ambayo muunganisho wa wireless umekuwa sugu zaidi kwa ushawishi kuingiliwa kwa sumakuumeme. Kwa kuongeza, iliwezekana kupunguza muda uliotumika kufanya ugunduzi wa kifaa na taratibu za uunganisho.

Uboreshaji mwingine muhimu katika toleo la 1.2 ulikuwa ongezeko la kasi ya kubadilishana data hadi 433.9 Kbps katika kila mwelekeo wakati wa kutumia mawasiliano ya asynchronous juu ya chaneli ya ulinganifu. Katika kesi ya channel asymmetric, throughput ilikuwa 723.2 Kbit / s katika mwelekeo mmoja na 57.6 Kbit / s katika nyingine.

Toleo lililoboreshwa la teknolojia ya Extended Synchronous Connections (eSCO) pia limeongezwa, ambalo linaboresha ubora wa utiririshaji wa sauti kwa kutumia utaratibu wa kutuma tena pakiti zilizoharibiwa wakati wa uwasilishaji.

Mwishoni mwa 2004, vipimo vya msingi vya Bluetooth 2.0 + EDR viliidhinishwa. Ubunifu muhimu zaidi wa toleo la pili ulikuwa teknolojia ya Kiwango cha Data iliyoimarishwa (EDR), shukrani kwa utekelezaji ambao uliwezekana kwa kiasi kikubwa (mara kadhaa) kuongeza upitishaji wa interface. Kinadharia, kutumia EDR inakuwezesha kufikia kiwango cha uhamisho wa data wa 3 Mbit / s, lakini kwa mazoezi takwimu hii kawaida haizidi 2 Mbit / s.

Ikumbukwe kwamba EDR si kipengele kinachohitajika kwa transceivers ambazo zinatii vipimo vya Bluetooth 2.0.

Vifaa vilivyo na vipokea sauti vya Bluetooth 2.0 viko nyuma sambamba na matoleo ya awali (1.x). Kwa kawaida, kasi ya uhamisho wa data ni mdogo na uwezo wa kifaa polepole.

Mnamo 2007, vipimo vya msingi vya Bluetooth 2.1 + EDR viliidhinishwa. Mojawapo ya ubunifu uliotekelezwa ndani yake ilikuwa teknolojia ya kuokoa nishati ya Kunusa, ambayo ilifanya iwezekane kwa kiasi kikubwa (kutoka mara tatu hadi kumi) kuongeza muda. maisha ya betri vifaa vya simu. Utaratibu wa kuanzisha mawasiliano kati ya vifaa viwili pia umerahisishwa kwa kiasi kikubwa.

Mnamo Agosti 2008, nyongeza za kimsingi (Ziada ya Viainisho vya Msingi, CSA) kwa Bluetooth 2.0 + EDR na vipimo vya Bluetooth 2.1 + EDR viliidhinishwa. Mabadiliko yaliyofanywa zinalenga kupunguza matumizi ya nishati, kuongeza kiwango cha ulinzi wa data zinazopitishwa na kuboresha taratibu za kutambua na kuunganisha vifaa vya Bluetooth.

Mnamo Aprili 2009, vipimo vya msingi vya Bluetooth 3.0+HS viliidhinishwa. Ufupisho HS kwa kesi hii inasimama kwa kasi ya juu ( kasi kubwa) Ubunifu wake mkuu ni utekelezaji wa teknolojia ya Generic Alternate MAC/PHY, ambayo hutoa uwezo wa kuhamisha data kwa kasi ya hadi 24 Mbit/s. Kwa kuongeza, imepangwa kutumia modules mbili za transceiver: kasi ya chini (na matumizi ya chini ya nguvu) na kasi ya juu. Kulingana na upana wa mkondo wa data iliyopitishwa (au ukubwa wa faili iliyopitishwa), ama kasi ya chini (hadi 3 Mbit / s) au transceiver ya kasi hutumiwa. Hii inakuwezesha kupunguza matumizi ya nguvu katika hali ambapo viwango vya juu vya uhamisho wa data hazihitajiki.

Vipimo vya msingi vya Bluetooth 4.0 viliidhinishwa Juni 2010. Kipengele Muhimu Toleo hili linatumia teknolojia ya chini ya nishati. Kupunguza matumizi ya nguvu hupatikana kwa kupunguza kiwango cha uhamisho wa data (si zaidi ya 1 Mbit / s) na kwa ukweli kwamba transceiver haifanyi kazi daima, lakini imewashwa tu kwa muda wa kubadilishana data. Kinyume na imani maarufu, Bluetooth 4.0 haitoi kasi ya juu ya uhamishaji data kuliko Bluetooth 3.0+HS.

Wasifu wa Bluetooth

Uwezo wa vifaa kuingiliana wakati umeunganishwa kupitia Bluetooth kwa kiasi kikubwa imedhamiriwa na seti ya wasifu ambao kila mmoja wao anaunga mkono. Wasifu fulani hutoa usaidizi kwa vitendaji fulani, kama vile kuhamisha faili au midia ya utiririshaji, kutoa muunganisho wa mtandao, n.k. Tazama upau wa kando kwa maelezo kuhusu baadhi ya wasifu wa Bluetooth.

Ni muhimu kuelewa kwamba unaweza kutumia uunganisho wa Bluetooth kufanya kazi yoyote tu ikiwa wasifu unaofaa unasaidiwa na vifaa vya bwana na mtumwa. Kwa hivyo, inawezekana kuhamisha "kadi ya biashara" au mwasiliani kutoka kwa simu moja ya rununu hadi nyingine kupitia unganisho la Bluetooth ikiwa tu vifaa vyote viwili vinaunga mkono wasifu wa OPP (Wasifu wa Kipengee cha Kusukuma). Na, kwa mfano, kutumia simu ya rununu kama modemu ya rununu isiyo na waya, ni muhimu kwamba kifaa hiki na kompyuta iliyounganishwa nayo ziunga mkono wasifu wa DUN (Wasifu wa Mitandao ya Piga-up).

Mara nyingi hali hutokea wakati uunganisho wa Bluetooth umeanzishwa kati ya vifaa viwili, lakini hatua fulani (sema, kuhamisha faili) haiwezi kufanywa. Moja ya sababu zinazowezekana Tukio la matatizo hayo inaweza kuwa kutokana na ukosefu wa msaada kwa wasifu unaofanana kwenye moja ya vifaa.

Kwa hivyo, seti ya wasifu unaoungwa mkono ni jambo muhimu, ambayo lazima izingatiwe wakati wa kutathmini uwezo wa kifaa fulani. Kwa bahati mbaya, baadhi ya mifano ya vifaa vya rununu inasaidia seti ndogo ya wasifu (kwa mfano, A2DP na HSP pekee), ambayo hupunguza kwa kiasi kikubwa uwezo wa kuunganishwa bila waya kwenye vifaa vingine.

Kumbuka kuwa seti ya wasifu unaoungwa mkono imedhamiriwa sio tu na maalum na vipengele vya kubuni kifaa, lakini pia sera ya mtengenezaji. Kwa mfano, baadhi ya vifaa huzuia uwezo wa kuhamisha faili za miundo fulani (picha, video, e-vitabu, programu, n.k.) kwa kisingizio cha kupigana na uharamia. Kweli, kwa kweli, sio wapenzi wa maudhui ya vyombo vya habari vya bandia na programu ambao wanakabiliwa na vikwazo hivyo, lakini watumiaji waaminifu ambao wanalazimika kuhamisha hata picha zilizochukuliwa na kamera yao iliyojengwa ndani kwa PC kwa njia za mzunguko (kwa mfano, na kutuma faili muhimu kwa anwani yako ya barua pepe).

Wasifu wa Bluetooth A2DP(Profaili ya hali ya juu ya Usambazaji wa Sauti) - hutoa usambazaji wa mkondo wa sauti wa njia mbili (stereo) kutoka kwa chanzo cha mawimbi (PC, kicheza, simu ya rununu) hadi kwa vifaa vya sauti vya stereo visivyo na waya, mfumo wa spika au kifaa kingine cha kucheza. Ili kubana mtiririko unaopitishwa, kodeki ya kawaida ya SBC (Sub Band Codec) au nyingine iliyobainishwa na mtengenezaji wa kifaa inaweza kutumika. AVRCP(Sauti/Video Udhibiti wa Kijijini Profaili) - hukuruhusu kudhibiti vipengele vya kawaida TV, mifumo ya ukumbi wa michezo ya nyumbani, nk. Kifaa kinachoauni wasifu wa AVRCP kinaweza kufanya kazi kama kidhibiti cha mbali kisichotumia waya. Inaweza kutumika kwa kushirikiana na wasifu wa A2DP au VDPT. BIP(Basic Imaging Profile) - hutoa uwezo wa kusambaza, kupokea na kutazama picha. Kwa mfano, hukuruhusu kuhamisha picha za dijiti kutoka kamera ya digital kwa kumbukumbu ya simu ya mkononi. Inawezekana kubadilisha ukubwa na muundo wa picha zilizopitishwa, kwa kuzingatia maalum ya vifaa vilivyounganishwa. BPP(Profaili ya Uchapishaji ya Msingi) - wasifu wa msingi wa uchapishaji ambao hutoa maambukizi ya vitu mbalimbali (ujumbe wa maandishi, kadi za biashara, picha, n.k.) kwa pato kwenye kifaa cha uchapishaji. Kwa mfano, unaweza kuchapisha ujumbe wa maandishi au picha kutoka kwa simu yako ya mkononi hadi kwenye kichapishi. Kipengele muhimu cha wasifu wa BPP ni kwamba kwenye kifaa ambacho kitu kinatumwa kwa uchapishaji, si lazima kufunga dereva maalum kwa mfano wa printer iliyopo. DUN(Dial-up Networking Profile) - hutoa uunganisho kwa PC au kifaa kingine kwenye mtandao kupitia simu ya mkononi, ambayo katika kesi hii hufanya kama modem ya nje. FAX(Profaili ya Faksi) - hukuruhusu kutumia kifaa cha nje (Simu ya rununu au MFP yenye moduli ya faksi) ya kupokea na kutuma ujumbe wa faksi kutoka kwa Kompyuta. FTP(Profaili ya Uhamisho wa Faili) - hutoa uhamisho wa faili, pamoja na upatikanaji wa mfumo wa faili wa kifaa kilichounganishwa. Seti ya kawaida ya amri hukuruhusu kupitia muundo wa kihierarkia kuendesha mantiki kifaa kilichounganishwa, pamoja na kunakili na kufuta faili. GAVDP(Wasifu Mkuu wa Usambazaji wa Sauti/Video) - hutoa maambukizi ya mitiririko ya sauti na video kutoka kwa chanzo cha ishara hadi kifaa cha kucheza tena. Ni msingi kwa wasifu wa A2DP na VDP. HFP(Wasifu Usio na Mikono) - hutoa uunganisho vifaa vya magari bila kutumia mikono kwa simu ya rununu kwa mawasiliano ya sauti. KUJIFICHA(Profaili ya Kifaa cha Kiolesura cha Kibinadamu) - inaelezea itifaki na njia za uunganisho vifaa visivyo na waya ingizo (panya, kibodi, vijiti vya kufurahisha, vidhibiti vya mbali, n.k.) kwa Kompyuta. Profaili ya HID inatumika katika mifano kadhaa ya simu za rununu na PDA, ambayo hukuruhusu kuzitumia kama vidhibiti vya mbali visivyo na waya ili kudhibiti kiolesura cha picha cha OS au maombi tofauti kwenye PC. HSP(Profaili ya Kichwa) - inakuwezesha kuunganisha kichwa cha wireless kwenye simu ya mkononi au kifaa kingine. Mbali na kusambaza mtiririko wa sauti, vitendaji kama vile kupiga simu, kujibu simu inayoingia, kukata simu na kurekebisha sauti hutolewa. OPP(Kitu Push Profaili) - wasifu wa msingi wa kutuma vitu (picha, kadi za biashara, nk). Kwa mfano, unaweza kuhamisha orodha ya anwani kutoka kwa simu moja hadi nyingine au picha kutoka kwa smartphone hadi PC. Tofauti na FTP, wasifu wa OPP hautoi ufikiaji wa mfumo wa faili wa kifaa kilichounganishwa. PAN(Profaili ya Mitandao ya Eneo la Kibinafsi) - inakuwezesha kuchanganya vifaa viwili au zaidi kwenye mtandao wa ndani. Kwa njia hii, unaweza kuunganisha PC kadhaa kwa moja na upatikanaji wa mtandao. Kwa kuongeza, wasifu huu hutoa ufikiaji wa mbali kwa Kompyuta ambayo hufanya kama kifaa kikuu. SYNC(Profaili ya Usawazishaji) - inayotumiwa kwa kushirikiana na wasifu wa msingi wa GOEP na kusawazisha data ya kibinafsi (diary, orodha ya mawasiliano, nk) kati ya vifaa viwili (kwa mfano, kwenye PC ya desktop na simu ya rununu).

Watengenezaji huwashawishi watumiaji kila wakati kuwa suluhisho mpya hakika ni bora kuliko za zamani. Wasindikaji wapya wana utendaji wa juu na matumizi ya chini ya nguvu ikilinganishwa na watangulizi wao; maonyesho mapya yana zaidi azimio la juu na rangi ya gamut pana, nk. Walakini, haipendekezi kutumia njia kama hiyo kutathmini uwezo wa kiolesura cha Bluetooth.

Kwanza, ni muhimu kuzingatia vipengele vya meli zilizopo za vifaa vya Bluetooth. Baada ya yote, kama ilivyotajwa tayari, kiwango cha juu cha uhamishaji wa data imedhamiriwa na kifaa kilicho na toleo la zamani zaidi la kiolesura. Kwa kuongeza, viwango vya juu vya uhamisho wa data hazihitajiki kwa kazi zote. Ikiwa unataka kunakili faili za midia ( rekodi za sauti, picha) au kutangaza mtiririko wa sauti kwa kiwango kidogo cha mgandamizo ni jambo muhimu sana, basi kwa mwingiliano wa kawaida wa simu na vichwa vya sauti visivyo na waya au kubadilishana anwani na kifaa kingine, uwezo wa Bluetooth 2.0 unatosha kabisa.

Pili, katika hali nyingi, jambo muhimu zaidi kuliko kasi ya juu ya unganisho la waya ni seti ya profaili za Bluetooth zinazoungwa mkono. Baada ya yote, ni yeye ambaye huamua anuwai ya vifaa ambavyo kifaa kilichopo kinaweza kuingiliana. Kwa bahati mbaya, habari hii haipewi sana hata katika uainishaji kamili wa kifaa, na mara nyingi lazima utafute katika maandishi ya mwongozo wa maagizo au kwenye vikao vya watumiaji.

Sauti yoyote huanza kutoka kwa chanzo. Leo kuna mengi itifaki zisizo na waya kwa usambazaji wa sauti. Baadhi yao ni ya kuvutia zaidi kuliko Bluetooth, lakini bado hawajapokea usambazaji sahihi. Leo, karibu smartphones zote, laptops na vidonge vina vifaa vya Bluetooth, na kuandaa kifaa kwa msaada wake ikiwa ina pato la USB ni suala la dakika tano.

Kwa hiyo, leo tutajizuia kwa vifaa vya kuzalisha sauti kwa kutumia "jino la bluu" (mwongozo unafaa kabisa kwa kuchagua msemaji wa Bluetooth). Teknolojia hii ina historia ndefu na mitego mingi, ambayo uwepo wake haujulikani kila wakati kwa watumiaji.

Uwepo wa kisambazaji cha Bluetooth haimaanishi kuwa kifaa kinaweza kutumika kama chanzo cha sauti kwa vifaa vya sauti visivyo na waya. Sio kila Bluetooth itakuruhusu kusikiliza muziki wa hali ya juu bila kuvuruga. Sio kila mtu anayefaa kwa kusikiliza faili zilizo na bitrate za juu na fomati zisizo na hasara.

Nini cha kuzingatia ili kusikiliza muziki bila waya - iwe ni MP3 tu au mpasuko wa hali ya juu kutoka kwa rekodi ya vinyl, tutakuambia katika nakala hii.

Hebu tuanze na jambo muhimu zaidi: parameter hii inaonyesha moja kwa moja ikiwa unaweza kusikiliza muziki kwa kutumia kifaa.

ToleoBluetooth

Katika vifaa vya kisasa unaweza kupata msaada kwa Bluetooth 3.0 au 4.0 mara nyingi, katika simu mahiri za juu na vifaa vingine - 4.1. Katika kesi hii, inaweza kugeuka kuwa vifaa vya kichwa vilivyonunuliwa vinaunga mkono uunganisho tu kupitia toleo la itifaki 2.1. Adapta zinaendana nyuma, lakini zinapounganishwa, itifaki ya polepole zaidi ya kazi hizo mbili.

Tofauti kati ya matoleo ya itifaki kwa mtumiaji wastani ni ndogo kutokana na uoanifu wa nyuma. Jambo kuu linalovutia jicho lako ni kwamba kwa kila toleo jipya matumizi ya nguvu ya vifaa yamepunguzwa, na kuanzia 3.0 moduli ya pili imeongezwa kwa uhamisho wa data ya kasi kwa kasi ya 24 Mbit / s.

Toleo la 2.1 + EDR husambaza data kwa kasi isiyozidi 2.1 Mbit/s. Hii inatosha kucheza mtiririko wa sauti wa kasi ya chini. Ili kucheza mitiririko ya sauti na video, inashauriwa kutumia toleo la Bluetooth lisilopungua 3.0.

Inahitajika kuzingatia kwamba ili kutumia kifaa kikamilifu kama mchezaji, inahitajika sana upatikanaji wa Bluetooth toleo la 4.0 na la juu, na bora - na matumizi ya nguvu yaliyopunguzwa.

Unaweza kutambua shukrani za adapta kwa makundi yafuatayo.

WasifuBluetooth

Profaili ni seti ya utendaji maalum unaoungwa mkono na vifaa. Kati ya zile zote zinazotumiwa katika Bluetooth kusikiliza muziki, zifuatazo zinavutia:

1. Wasifu wa Kifaa cha Sauti (HSP) muhimu kwa kuunganisha headset na smartphone na usambazaji wa wireless sauti ya mono yenye bitrate ya 64 kbit/s.
2. Wasifu Bila Mikono (HFP) pia hutoa maambukizi ya mono tu, lakini kwa ubora wa juu.
3. Wasifu wa Kina wa Usambazaji wa Sauti (A2DP) muhimu kwa kusambaza mtiririko wa sauti wa idhaa mbili.
4. Wasifu wa Kidhibiti cha Sauti/Video (AVRCP) hutoa udhibiti juu ya kazi za vifaa vya kucheza (bila hiyo, hata kubadilisha sauti ya muziki haiwezekani).

Ili kusikiliza muziki kikamilifu, A2DP inahitajika. Sio tu kuhakikisha usambazaji wa mkondo wa sauti, lakini pia inasimamia ukandamizaji wa data kabla ya maambukizi.

Walakini, hata ikiwa kifaa cha kupitisha na cha kuzaliana (kwa mfano, simu mahiri na vichwa vya sauti visivyo na waya) zina vifaa vya Bluetooth 3.0 au 4.0 na kuunga mkono itifaki inayohitajika, unahitaji kulipa kipaumbele kwa codec ambayo hutumiwa.

KodekiBluetooth

Jambo muhimu zaidi kwa kucheza muziki kwa kutumia itifaki ya A2DP ni codec, ambayo inasisitiza mtiririko wa sauti unaopitishwa kwenye kifaa cha kichwa. Kwa sasa kuna kodeki tatu:

1. Usimbaji wa bendi ndogo (SBC)- codec inayotumiwa na A2DP kwa chaguo-msingi na iliyoundwa na watengenezaji wa wasifu. Kwa bahati mbaya, SBC ni mbaya zaidi kuliko MP3. Na kwa hiyo, haifai kwa kusikiliza muziki.
2. Usimbaji wa Kina wa Sauti (AAC)- kodeki ya hali ya juu zaidi inayotumia kanuni tofauti za ukandamizaji. Inaonekana bora zaidi kuliko SBC.
3. AptX- hapa yuko, chaguo sahihi! Angalau kwa sababu ya uwezo wa kuhamisha faili kwa MP3 na AAC bila ghiliba za ziada na kupitisha msimbo. Hii inamaanisha hakuna kuzorota kwa sauti. Walakini, inafaa kufanya uhifadhi. Kuna matoleo kadhaa ya aptX ya kucheza viwango tofauti vya biti. Kila mmoja wao ameundwa kwa mtiririko wake wa sauti.

Toleo	Idadi ya vituo vinavyotumika	Upeo wa mzunguko wa sampuli, kHz	Quantization, kidogo	Kiwango cha juu cha kasi ya biti	Uwiano wa ukandamizaji
AptX	2	44,1	16	320 kbps	2:1
AptX iliyoboreshwa	2, 4, 5.1, 5.1+2	48	16, 20, 24	hadi 1.28 Mbit / s	4:1
AptX Live	n/a	48	16, 20, 24	n/a	8:1
AptX Isiyo na hasara	n/a	96	16, 20, 24	n/a	n/a
Kiwango cha chini cha kusubiri cha AptX	n/a	48	16, 20, 24	n/a	n/a

»
Sifa kuu za matoleo mawili ya hivi punde ya kodeki ni ucheleweshaji uliopunguzwa zaidi wa uchezaji wa sauti na upakiaji uliopunguzwa wa kichakataji wakati wa usimbaji. Toleo la Chini Latency hukuruhusu kufikia ucheleweshaji wa 32 ms kati ya chanzo cha mtiririko wa sauti na kifaa cha kucheza tena. Hii itapunguza upotovu unaoletwa na vifaa wakati wa kusikiliza muziki.

Kwa hivyo, kwa upendeleo fulani, unaweza kuchagua codec maalum. Ikiwa uchezaji wa mtiririko usio na hasara hautarajiwi, na ucheleweshaji wa sauti wa juu sio muhimu, unapaswa kujiwekea aptX ya kawaida na usilipe kupita kiasi kwa usaidizi wa kifaa kwa matoleo yanayofuata.

Inafaa kukumbuka kuwa wasifu unaohitajika na codec lazima ziungwa mkono na simu mahiri (au chanzo kingine cha mtiririko wa sauti) na vifaa vya kichwa yenyewe (au spika ya Bluetooth). Vinginevyo, algoriti ya A2DP itaanza kufanya kazi kiotomatiki kwa kutumia SBC.

Kwa Bluetooth, vifaa vyovyote viwili hufanya kazi kila wakati kwa kutumia toleo la chini kabisa, codec rahisi na itifaki. Kwa hiyo, ikiwa mmoja wao haungi mkono teknolojia muhimu, huwezi kufurahia kikamilifu ubora wa sauti.

Ili kusikiliza muziki kwa muda mrefu, unahitaji usaidizi wa toleo la 3.0 la Bluetooth la 3.0 au la juu zaidi, kodeki ya aptX na wasifu wa A2DP. Ili kusikiliza muziki na bitrate ya juu, unahitaji usaidizi kwa codec ya aptX Lossless - hakuna nyingine itafanya kazi, kwani muziki utabanwa wakati uhamishiwa kwenye kifaa cha kucheza.

Bluetooth ni nini na inatumiwa na nini? Misingi ya teknolojia na tarehe ya uumbaji

Mawasiliano ya Bluetooth ni kiwango cha teknolojia isiyotumia waya kwa ubadilishanaji wa data wa masafa mafupi ambayo hutumia mawimbi ya redio ya mawimbi mafupi ya microwave katika safu ya ISM kutoka 2.4 hadi 2.485 GHz kwa kubadilishana data kati ya vifaa vya stationary na simu, na ujenzi wa Mitandao ya Maeneo ya Kibinafsi (PAN).

Teknolojia hiyo iliundwa na mtoa huduma za mawasiliano Ericsson mwaka 1994 na imekuwa kuu maisha ya kila siku kwamba ikawa haiwezekani kufikiria maisha bila yeye. Ikiwa ni pamoja na maisha ya gari. Hapo awali, teknolojia mpya ilichukuliwa kama mbadala isiyo na waya kwa kiolesura cha RS-232 cha nyaya za data. Inaweza kuunganisha kwa kutumia Bluetooth vifaa mbalimbali, kuepuka matatizo ya maingiliano na bila matumizi ya waya zisizohitajika.

Uainishaji wa Bluetooth ulitengenezwa na Kikundi cha Maslahi Maalum cha Bluetooth (Bluetooth SIG), ambacho leo kina wanachama wa zaidi ya kampuni 25,000 katika tasnia ya mawasiliano, kompyuta, mitandao na watumiaji wa vifaa vya elektroniki.

Kuongezeka kwa Bluetooth kulianza na makubaliano yaliyofikiwa na IEEE, kwa msingi ambao uainishaji wa Bluetooth ukawa sehemu ya Kiwango cha IEEE 802.15.1. Kwa wakati huu, idadi ya hati miliki zilipatikana ambazo zilionekana wakati wa maendeleo ya teknolojia.

Siri ya jina la Bluetooth

"Bluetooth" ni tafsiri isiyo sahihi ya Kiskandinavia Blåtand/Blåtann, (Blátǫnn ya zamani ya Norse) ambayo ilikuwa jina la utani la Mfalme Harald Bluetooth, aliyeishi katika karne ya 10. Aliweza kuunganisha makabila ya Danish yanayopigana kuwa ufalme mmoja; kulingana na hadithi, pia alianzisha Ukristo. Kwa kufuata mfano wa Harald, ambaye aliunganisha mataifa, Bluetooth ilifanya vivyo hivyo na itifaki, ikizichanganya kuwa kiwango kimoja cha ulimwengu.

Na kidogo zaidi kuhusu jina. Neno "blå" katika lugha za kisasa za Scandinavia linamaanisha "bluu", lakini wakati wa Vikings maana yake ya pili pia ilimaanisha "nyeusi". Kwa hiyo, uwezekano mkubwa, Harald, bila shaka, alikuwa na jino nyeusi mbele, lakini si bluu. Na katika tafsiri, Harald Blåtand ya Kidenmaki ingefasiriwa kwa usahihi zaidi kama Harald Blacktooth, badala ya Harald Bluetooth. Huu ni upotovu wa kihistoria.

Wazo la jina hilo lilipendekezwa mnamo 1997 na Jim Kardash, ambaye alitengeneza mfumo ambao uliruhusu simu za rununu "kuzungumza" na kompyuta. Wakati wa maendeleo, Jim alikuwa akisoma riwaya ya kihistoria ya Viking Ships na Frans G. Bengtsson, ambayo ilielezea hadithi ya Vikings na King Harald Bluetooth. Kwa hivyo, riwaya iliathiri jina.

Nembo ya Bluetooth inachanganya runes mbili za Scandinavia "haglaz" na "berkana".

1998

Kampeni tano zinaunda Kikundi cha Maslahi Maalum cha Bluetooth (SIG)

Bluetooth SIG inakaribisha mwanachama wake wa 400 kufikia mwisho wa mwaka

Jina la Bluetooth hupata hali rasmi

1999

Vipimo vya Bluetooth 1.0 vimetolewa

Bluetooth katika SIG huandaa mkutano wa kwanza wa wasanidi programu wa UnPlugFest

Teknolojia ya Bluetooth ilitunukiwa kama "Tuzo Bora la Teknolojia ya Onyesho" katika COMDEX

2000

Simu ya kwanza iliyowezeshwa na Bluetooth inaingia sokoni

Kadi ya kwanza ya PC inaonekana

Mfano wa kipanya cha Laptop na kuonyeshwa kwenye CeBIT 2000

Mfano wa moduli ya USB iliyoonyeshwa kwenye COMDEX

Chip ya kwanza ya kuchanganya masafa ya redio, bendi ya msingi, vitendaji vya processor ndogo na pasiwaya programu muunganisho wa bluetooth

Kifaa cha kwanza cha sauti kinaendelea kuuzwa

2001

Printer ya kwanza

Laptop ya kwanza

Seti ya kwanza ya gari isiyo na mikono

Ya kwanza bila mikono yenye utambuzi wa matamshi

Bluetooth SIG, Inc. imeundwa kama kampuni isiyo ya faida, isiyo ya hisa

2002

Seti ya kwanza ya kibodi na kipanya

Mpokeaji wa kwanza wa GPS

Idadi ya bidhaa zilizohitimu za Bluetooth ilikuwa vitengo 500

IEEE inaidhinisha kiwango cha 802.15.1 kwa teknolojia ya wireless ya Bluetooth

Kamera ya kwanza ya dijiti

Utekelezaji wa Bluetooth

Bluetooth hufanya kazi kwa masafa kutoka 2400 hadi 2483.5 MHz (pamoja na safu ya uvumilivu ya 2 MHz katika safu ya chini na 3.5 MHz juu). Ipasavyo, kama unaweza kuona, kanuni ya uendeshaji inategemea utumiaji wa mawimbi ya redio. Mawasiliano ya redio ya Bluetooth hufanyika katika bendi ya ISM, ambayo hutumiwa katika vifaa mbalimbali vya kaya na mitandao ya wireless.

Bluetooth hutumia teknolojia ya redio iitwayo Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS). Bluetooth hugawanya data katika pakiti na kusambaza kila pakiti juu ya mojawapo ya chaneli 79 zilizoteuliwa (masafa ya uendeshaji). Kila kituo kina bandwidth ya 1 MHz. Mawasiliano ya Bluetooth 4.0 hutumia kipimo data cha 2 MHz, ambacho kinachukua chaneli 40. Njia ya kwanza huanza saa 2402 MHz na inaendelea hadi 2480 MHz katika hatua 1 MHz. Bluetooth hutumia mbinu ya masafa ya kurukaruka kwa masafa, masafa ya mtoa huduma ya mawimbi huruka mara 1600 kwa sekunde.

Mlolongo wa kubadili kati ya masafa kwa kila muunganisho ni pseudo-random na inajulikana tu kwa transmita na mpokeaji, ambayo hubadilisha kwa usawa kutoka kwa mzunguko mmoja wa carrier hadi mwingine kila 625 μs (slot ya wakati mmoja). Kwa hivyo, ikiwa jozi kadhaa za mpokeaji-transmitter zinafanya kazi karibu, haziingiliani. Algorithm hii pia ni sehemu muhimu mifumo ya kulinda usiri wa habari zinazopitishwa: mpito hutokea kulingana na algorithm ya pseudo-random na imedhamiriwa tofauti kwa kila uhusiano.

Matoleo ya Bluetooth

Bluetooth 1.0

Toleo la kwanza la vifaa 1.0 vilikuwa na shida kadhaa. Walikuwa na utangamano wa wastani na vifaa vya mtu wa tatu. Katika 1.0 na 1.0B, ilikuwa ni lazima kusambaza anwani ya kifaa (BD_ADDR) katika hatua ya kuanzishwa kwa uunganisho, ambayo ilifanya kuwa haiwezekani kutekeleza kutokujulikana kwa uunganisho katika ngazi ya itifaki na ilikuwa hasara kuu ya toleo.

Bluetooth 1.1

Sasisho la kwanza kabisa 1.1 lilirekebisha mapungufu mengi yaliyopatikana katika toleo la 1.0B. Imeongezwa: uwezo wa kutumia chaneli ambazo hazijasimbwa na RSSI (Ashirio la Uthabiti wa Mawimbi Iliyopokewa) kiashiria cha kiwango cha nishati.

Bluetooth 1.2

Sasisho lililofuata lilikuwa na maboresho: Muunganisho wa haraka na ugunduzi. Imekuwa sugu kwa kuingiliwa kwa redio kwa shukrani kwa matumizi ya wepesi wa kubadilika na wigo wa kuenea. Viwango vya uhamishaji data hadi 1 Mbit/s. Miunganisho Iliyoimarishwa ya Synchronous (eSCO) ilionekana, ikiboresha ubora wa usambazaji wa sauti katika mtiririko wa sauti. Usaidizi wa kiolesura cha UART cha waya tatu umeongezwa kwenye Kiolesura cha Kidhibiti cha Seva (HCI). Kiwango cha IEEE 802.15.1-2005 kimepitishwa kama kiwango.

Bluetooth 2.0+EDR

EDR hutoa faida zifuatazo: 3x ongezeko la kasi ya maambukizi hadi 2.1 Mbps, uwezo wa kuanzisha miunganisho mingi kutokana na bandwidth ya ziada. Kupunguza matumizi ya nishati kwa sababu ya kupungua kwa mzigo.

Bluetooth 2.1

Teknolojia iliyoongezwa kwa ombi la juu la sifa za kifaa, teknolojia ya kuokoa nishati ya Kupunguza Uvutaji, ambayo inakuwezesha kuongeza muda wa uendeshaji wa kifaa kwenye malipo ya betri moja kwa mara 3-10. Uainishaji uliosasishwa hurahisisha na kuharakisha uanzishaji wa mawasiliano kati ya vifaa viwili, hukuruhusu kusasisha ufunguo wa usimbuaji bila kuvunja muunganisho.

Bluetooth 2.1+EDR

Mnamo Agosti 2008, Bluetooth SIG ilianzisha toleo la 2.1+EDR. Toleo jipya la Bluetooth hupunguza matumizi ya nishati kwa mara 5, huboresha usalama wa data na kurahisisha kutambua na kuunganisha vifaa vya Bluetooth kwa kupunguza idadi ya hatua zinazohitajika.

Bluetooth 3.0+HS

Mnamo Aprili 21, 2009, Bluetooth 3.0+HS ilionekana. Kasi ya uhamisho wa data (kinadharia) imeongezeka hadi 24 Mbit / s. Kipengele maalum kilikuwa ni nyongeza ya AMP (Alternate MAC/PHY), nyongeza ya 802.11 kama ujumbe wa kasi ya juu. Teknolojia mbili zilitolewa kwa AMP: 802.11 na UWB.

Bluetooth 4.0

Miaka minne baadaye, tarehe 30 Juni, 2010, Bluetooth SIG iliidhinisha vipimo vya 4.0. Bluetooth 4.0 ilijumuisha itifaki zifuatazo: Bluetooth ya kawaida, Bluetooth ya kasi ya juu na nishati ya chini ya Bluetooth.

Bluetooth 4.1

SIG ilianzisha vipimo vya Bluetooth 4.1 mwishoni mwa 2013. Mojawapo ya maboresho yaliyotekelezwa katika vipimo vya Bluetooth 4.1 inahusu ushirikiano Uendeshaji wa Bluetooth Na mawasiliano ya simu kizazi cha nne LTE. Kiwango hutoa ulinzi dhidi ya kuingiliwa kwa pande zote kwa kuratibu kiotomati upitishaji wa pakiti za data.

Bluetooth 4.2

Bluetooth 4.2 ilianzishwa tarehe 2 Desemba 2014. Kiwango kimeboreshwa katika sifa zake za kasi na usalama wa habari.

Bluetooth 4.2 huongeza uwezo wa kuunganisha moja kwa moja kwenye Mtandao. Hiyo ni, vifaa vilivyo na usaidizi wa Bluetooth 4.2 vitaweza sio tu kuingiliana moja kwa moja, lakini pia kuunganisha kwenye mtandao (shukrani kwa usaidizi wa itifaki ya IPv6/6LoWPAN) kupitia pointi zinazofaa za kufikia. Wazo muhimu nyuma ya ukuzaji wa kiwango ni kwa kutumia Bluetooth iliwezekana kuunganisha vifaa vyovyote kwa kila mmoja.

Mbali na mawasiliano salama na ya haraka, Bluetooth 4.2 pia itakuwa na ufanisi zaidi wa nishati, yote haya yatahamisha mwenendo wa miezi ya hivi karibuni kuelekea kuunganishwa kwa mtandao: vifaa zaidi na zaidi vinaanza kutumia Bluetooth kwa hili, ambayo, kati ya mambo mengine, ina athari chanya kwenye maisha ya betri.

2003

Kicheza MP3 cha kwanza chenye teknolojia ya Bluetooth

Toleo la Bluetooth 1.2 linakubaliwa na Bluetooth SIG

Usafirishaji wa bidhaa za Bluetooth unakua hadi milioni 1 kwa wiki

Kwanza imeidhinishwa mfumo wa matibabu Bluetooth

2004

SIG inachukua Toleo la Core Specification 2.0 Kiwango cha Data Iliyoimarishwa (EDR)

Teknolojia ya Bluetooth imesakinishwa kama kawaida kwenye vifaa milioni 250

Uwasilishaji ulizidi vitengo milioni 3 kwa wiki

Vipokea sauti vya kwanza vya stereo

2005

Uwasilishaji wa bidhaa uliongezeka hadi chipsets milioni 5 kwa wiki

SIG inakaribisha wanachama wake 4,000

SIG inafungua makao yake makuu huko Bellevue, Washington, na ofisi za kikanda huko Malmo, Uswidi na Hong Kong.

SIG yazindua Profaili Testing Suite (PTS) v1.0, zana ya majaribio na aina iliyotengenezwa ndani kabisa

2006

Miwani ya jua ya kwanza

Saa za kwanza

Fremu ya kwanza ya picha ya dijiti ili kutumia Bluetooth

Bluetooth imesakinishwa kwenye vifaa bilioni 1

Usafirishaji wa kifaa cha Bluetooth hufikia milioni 10 kwa wiki

Jaribio la Profile Tuning Suite (PTS) huwa sehemu ya lazima ya bidhaa zinazohitimu za Bluetooth

SIG inatangaza kuwa itaunganisha teknolojia ya Ultra-Wide Band (UWB) na WiMedia Alliance

2007

Redio ya saa ya kengele ya kwanza

TV ya kwanza

SIG inakaribisha wanachama 8,000

Mkurugenzi Mtendaji wa Bluetooth SIG, Michael Foley, anapokea Tuzo ya Uongozi wa Telematics

PTS Protocol Viewer imetolewa kama sehemu ya toleo lililochapishwa hivi majuzi 2.1.1 pamoja na kiolesura kilichosasishwa kwa kiasi kikubwa.

Profaili za kawaida za Bluetooth

Kutumia teknolojia ya wireless Vifaa vya Bluetooth lazima viweze kutafsiri wasifu fulani wa Bluetooth ambao ni mahususi kwa maeneo mahususi ya programu na kuonyesha tabia za jumla ili Bluetooth vifaa vinavyoendana inaweza kutumika kuwasiliana na vifaa vingine vya Bluetooth.

Wasifu ni seti ya vitendaji au uwezo unaopatikana kwa kifaa mahususi cha Bluetooth.

Kuna anuwai ya profaili za Bluetooth zinazoelezea Aina mbalimbali programu au matukio ya matumizi ya kifaa.

Orodha ya wasifu kuu zilizoidhinishwa na Bluetooth SIG yenye maelezo mafupi na madhumuni:

Wasifu wa Kina wa Usambazaji wa Sauti (A2DP) iliyoundwa kwa ajili ya kusambaza muziki kwa vifaa vya sauti visivyo na waya au vifaa vingine.

Wasifu wa Kidhibiti cha Sauti/Video (AVRCP) iliyoundwa ili kudhibiti utendaji wa kawaida wa televisheni na vifaa vya usahihi wa juu. Inakuruhusu kuunda vifaa vilivyo na vitendaji vya udhibiti wa mbali.

Wasifu wa Msingi wa Kupiga Picha (BIP) iliyoundwa kwa ajili ya kutuma picha kati ya vifaa. Kwa wasifu huu inawezekana kurekebisha ukubwa wa picha na kuibadilisha kuwa umbizo linaloungwa mkono na kifaa cha kupokea.

Wasifu Msingi wa Uchapishaji (BPP) kwa msaada wake inawezekana kutuma maandishi, barua pepe, vCards kwa printer. Wasifu hauhitaji madereva.

Wasifu wa Kawaida wa Ufikiaji wa ISDN (CIP) hutumika kwa ufikiaji wa kifaa mtandao wa kidijitali pamoja na ujumuishaji wa huduma, ISDN.

Wasifu wa Simu Isiyo na waya (CTP) inasaidia simu zisizo na waya.

Wasifu wa Kitambulisho cha Kifaa (DIP) husaidia kuamua aina ya kifaa, mtengenezaji wake na toleo la bidhaa.

Wasifu wa Mtandao wa Kupiga simu (DUN) itifaki hutoa ufikiaji wa kawaida kwenye mtandao au huduma nyingine ya simu kupitia Bluetooth.

Wasifu wa Faksi (FAX) hutoa kiolesura kati ya simu au simu ya mezani, pamoja na kompyuta ya kibinafsi ambayo programu ya kufanya kazi na faksi imewekwa.

Wasifu wa Uhamishaji Faili (FTP_profile) hutoa ufikiaji wa mfumo wa faili wa kifaa.

Wasifu wa Jumla wa Usambazaji wa Sauti/Video (GAVDP) msingi wa A2DP na VDP.

Wasifu wa Ufikiaji wa Kawaida (GAP) msingi wa profaili zingine.

Wasifu wa Ubadilishanaji wa Vitu vya Kawaida (GOEP) msingi wa wasifu mwingine wa kuhamisha data, kulingana na OBEX.

Wasifu wa Kubadilisha Cable Copy (HCRP) mbadala uunganisho wa cable kati ya kifaa na kichapishi. Upande mbaya wa wasifu, ambao hufanya sio ulimwengu wote, ni haja ya kufunga madereva.

Wasifu Bila Mikono (HFP)

Wasifu wa Kifaa cha Kiolesura cha Binadamu (HID) hutoa usaidizi kwa vifaa vilivyo na HID, ambavyo ni pamoja na kibodi, panya, vijiti vya kufurahisha, n.k. Kipengele tofauti ni kwamba hutumia chaneli polepole na hufanya kazi kwa nguvu iliyopunguzwa.

Wasifu wa Kifaa cha Sauti (HSP) kutumika kwa uhusiano vichwa vya sauti visivyo na waya na simu.

Wasifu wa Intercom (ICP) Hutoa simu za sauti kati ya vifaa vinavyooana na Bluetooth.

Wasifu wa Ufikiaji wa LAN (LAP) hutoa ufikiaji wa vifaa vya Bluetooth mitandao ya kompyuta LAN, WAN au Mtandao kupitia kifaa kingine cha Bluetooth ambacho kina uhusiano wa kimwili kwa mitandao hii.

Wasifu wa Ufikiaji wa SIM (SAP, SIM) hukuruhusu kufikia SIM kadi ya simu yako, na kuifanya iwezekane kutumia SIM kadi moja kwa vifaa vingi.

Wasifu wa Usawazishaji (SYNCH) hukuruhusu kusawazisha data ya kibinafsi (PIM).

Wasifu wa Usambazaji wa Video (VDP) hukuruhusu kutiririsha video.

Kibeba Itifaki ya Maombi Isiyotumia Waya (WAPB) itifaki ya kuandaa miunganisho ya P-to-P (Point-to-Point) kupitia Bluetooth.

Bluetooth 5.0 ikawa ukweli. Ikilinganishwa na Bluetooth 4.0 toleo jipya Ina mara mbili ya uwezo, mara nne ya masafa na maboresho mengine kadhaa. Hebu tuangalie faida za Bluetooth 5.0 juu ya watangulizi wake, ikiwa ni pamoja na mfano CPU CC2640R2F kutoka Vyombo vya Texas.

Uarufu wa toleo la itifaki ya Bluetooth 4, pamoja na baadhi ya mapungufu yake, ikawa sababu za kuundwa kwa vipimo vifuatavyo vya Bluetooth 5. Waendelezaji walijiwekea malengo kadhaa: kupanua upeo, kuongeza upitishaji wakati wa kutuma pakiti za matangazo. , kuboresha kinga ya kelele, na kadhalika.

Sasa kwa kuwa vifaa vya kwanza vilivyo na Bluetooth 5 vimeanza kuonekana, watumiaji na watengenezaji wana maswali kwa usahihi: ni ahadi gani zilizotajwa hapo awali zimekuwa ukweli? Masafa na kasi ya uhamishaji data imeongezeka kwa kiasi gani? Je, hii iliathiri vipi viwango vya matumizi? Mbinu ya kutengeneza pakiti za matangazo imebadilikaje? Ni maboresho gani yamefanywa ili kuboresha kinga ya kelele? Na, kwa kweli, swali kuu ni - kuna utangamano wa nyuma kati ya Bluetooth 5 na Bluetooth 4? Wacha tujibu maswali haya na mengine na tuzingatie faida kuu za Bluetooth 5.0 juu ya watangulizi wake, pamoja na kutumia mfano. processor halisi kwa msaada wa Bluetooth 5.0 inayozalishwa na kampuni Vyombo vya Texas.

Tuanze Ukaguzi wa Bluetooth 5.0 na jibu la swali linaloulizwa mara kwa mara kuhusu utangamano wa nyuma na Bluetooth 4.x

Je, Bluetooth 5.0 kwenda nyuma inaoana na Bluetooth 4.x?

Ndiyo inafanya. Bluetooth 5 inachukua vipengele vingi na viendelezi vya Bluetooth 4.1 na 4.2. Kwa mfano, vifaa vya Bluetooth 5 huhifadhi maboresho yote ya usalama wa data ya Bluetooth 4.2 na kusaidia Kiendelezi cha Urefu wa Data cha LE. Inafaa kukumbuka kuwa shukrani kwa Upanuzi wa Urefu wa Takwimu wa LE, kuanzia na Bluetooth 4.2, saizi ya pakiti ya data (kitengo cha data ya pakiti, PDU) wakati wa unganisho ulioanzishwa inaweza kuongezeka kutoka kwa 27 hadi 251 byte, ambayo hukuruhusu kuongeza kasi ya kubadilishana data kwa mara 2.5.

Kutokana na idadi kubwa ya tofauti kati ya matoleo ya itifaki, utaratibu wa jadi wa kujadili vigezo kati ya vifaa wakati wa kuanzisha miunganisho huhifadhiwa. Hii ina maana kwamba kabla ya kuanza kubadilishana data, vifaa "vinafahamiana" na kuamua mzunguko wa juu wa maambukizi ya data, urefu wa ujumbe, na kadhalika. Katika kesi hii, vigezo vya Bluetooth 4.0 hutumiwa kwa default. Mpito kwa vigezo vya Bluetooth 5 hutokea tu ikiwa, wakati wa mchakato wa kuunganisha, zinageuka kuwa vifaa vyote viwili vinaunga mkono toleo la baadaye la itifaki.

Akizungumza kuhusu zana ambazo tayari zinapatikana kwa watengenezaji, ni muhimu kuzingatia processor mpya CC2640R2F na BLE5-Stack ya bure kutoka Texas Instruments. Kwa kufurahisha watengenezaji, BLE5-Stack inategemea toleo la awali BLE-Stack, na mabadiliko katika matumizi yake yaliathiri mpya tu Vipengele vya Bluetooth 5.0.

Je, kasi ya uhamishaji data imeongezeka vipi katika Bluetooth 5?

Bluetooth 5 hutumia muunganisho usiotumia waya wenye viwango vya uhamishaji data halisi vya hadi Mbps 2, ambayo ni haraka mara mbili ya Bluetooth 4.x. Inafaa kumbuka hapa kuwa kiwango bora cha ubadilishaji wa data inategemea sio tu juu ya upitishaji wa njia ya upitishaji, lakini pia juu ya uwiano wa huduma na habari muhimu kwenye pakiti, na vile vile gharama zinazohusiana za "overhead", kwa mfano. , kupoteza muda kati ya pakiti (Jedwali 1).

Jedwali 1. Kasi ya mawasiliano kwa matoleo tofautiBluetooth

Katika matoleo ya Bluetooth 4.0 na 4.1, bandwidth ya kimwili ya kituo ilikuwa 1 Mbit / s, ambayo, pamoja na urefu wa pakiti ya data ya PDU ya byte 27, ilifanya iwezekanavyo kufikia viwango vya ubadilishaji hadi 305 kbit / s. Bluetooth 4.2 ilianzisha Kiendelezi cha Urefu wa Data cha LE. Shukrani kwa hilo, baada ya kuanzisha uhusiano kati ya vifaa, iliwezekana kuongeza urefu wa pakiti hadi 251 byte, ambayo imesababisha ongezeko la kasi ya kubadilishana data kwa mara 2.5 - hadi 780 kbit / s.

Toleo la Bluetooth la 5 huhifadhi usaidizi kwa Kiendelezi cha Urefu wa Data cha LE, ambacho, pamoja na ongezeko la upitishaji wa kimwili hadi 2 Mbit/s, inaruhusu kasi ya kubadilishana data ya hadi 1.4 Mbit/s kufikiwa.

Kama inavyoonyesha mazoezi, kuongeza kasi kama hiyo ya uhamishaji data sio kikomo. Kwa mfano, CC2640R2F microcontroller isiyo na waya ina uwezo wa kufanya kazi kwa kasi hadi 5 Mbps.

Inafaa kutaja maoni potofu ya kawaida kwamba ongezeko la upitishaji hadi 2 Mbit / s lilipatikana kwa kupunguza anuwai. Bila shaka, kimwili chip ya transceiver (PHY) wakati wa kufanya kazi kwa mzunguko wa 2 Mbit / s ina 5 dBm chini ya unyeti kuliko wakati wa kufanya kazi kwa mzunguko wa 1 Mbit / s. Hata hivyo, pamoja na unyeti, kuna mambo mengine yanayochangia kuongeza masafa, kwa mfano, mpito kwa usimbaji data. Kwa sababu hii, mambo mengine kuwa sawa Masharti ya Bluetooth 5 inageuka kuwa ya kuaminika zaidi na ina radius kubwa vitendo ikilinganishwa na Bluetooth 4.0. Hii inajadiliwa kwa undani katika moja ya sehemu zifuatazo za kifungu hicho.

Jinsi ya kuwezesha hali ya uhamishaji wa data ya kasi ya juu katika Bluetooth 5?

Wakati wa kuanzisha muunganisho kati ya vifaa viwili vya Bluetooth, faili ya mipangilio ya bluetooth 4.0. Hii ina maana kwamba katika hatua ya kwanza vifaa vya kubadilishana data kwa kasi ya 1 Mbit / s. Mara tu uunganisho unapoanzishwa, bwana aliyewezeshwa na Bluetooth 5.0 anaweza kuanza Utaratibu wa Usasishaji wa PHY, lengo ambalo ni kuanzisha kasi ya juu ya 2 Mbps. Operesheni hii itafaulu ikiwa mtumwa pia anatumia Bluetooth 5.0. Vinginevyo, kasi inabaki 1 Mbit / s.

Kwa wasanidi programu ambao hapo awali wametumia Texas Instruments BLE-Stack, habari njema ni kwamba BLE5-Stack mpya hutoa kazi moja, HCI_LE_SetDefaultPhyCmd(), kutekeleza utaratibu huu. Kwa hivyo, wakati wa kubadili Bluetooth 5.0, watumiaji wa bidhaa za TI hawatakuwa na matatizo na uanzishaji wa awali. Muhimu pia kwa wasanidi utakuwa mfano uliotumwa kwenye lango la GitHub, ambalo hukuruhusu kutathmini utendakazi wa vidhibiti vidogo viwili vya CC2640R2F vinavyofanya kazi kama sehemu ya CC2640R2 LaunchPads katika hali ya Kasi ya Juu na Masafa marefu.

Je, masafa ya Bluetooth 5 yameongezeka vipi?

Vipimo vya Bluetooth 5.0 vinasema kuwa masafa ni mara nne zaidi ya Bluetooth 4.0. Hili ni suala la hila ambalo linafaa kuzingatia kwa undani zaidi.

Kwanza, wazo la "nyakati nne" ni jamaa na halijafungwa kwa safu maalum katika mita au kilomita. Ukweli ni kwamba safu ya maambukizi ya redio inategemea sana mambo kadhaa: hali ya mazingira, kiwango cha kuingiliwa, idadi ya vifaa vya kusambaza wakati huo huo, na kadhalika. Matokeo yake, si mtengenezaji mmoja, wala msanidi mwenyewe Kiwango cha Bluetooth SIG haitoi maadili mahususi. Ongezeko la masafa hupimwa kwa kulinganisha na Bluetooth 4.0.

Kwa uchambuzi zaidi, ni muhimu kufanya mahesabu fulani ya hisabati na kukadiria bajeti ya nguvu ya kituo cha redio. Wakati wa kutumia maadili ya logarithmic, bajeti ya kituo cha redio (dB) ni sawa na tofauti kati ya nguvu ya kisambazaji (dBm) na unyeti wa kipokezi (dBm):

Bajeti ya kituo cha redio = nguvuT X(dBm) - unyetiR X(dBm)

Kwa Bluetooth 4.0, unyeti wa kawaida wa kipokeaji ni -93 dBm. Ikiwa tunadhani nguvu ya transmita ni 0 dBm, basi bajeti ni 93 dB.

Kuongeza masafa mara nne kutahitaji ongezeko la dB 12 katika bajeti, na hivyo kusababisha thamani ya 105 dB. Je, thamani hii inapaswa kupatikanaje? Kuna njia mbili:

• kuongeza nguvu ya transmitter;
• kuongeza unyeti wa wapokeaji.

Ukifuata njia ya kwanza na kuongeza nguvu ya transmitter, hii itakuwa inevitably kusababisha ongezeko la matumizi. Kwa mfano, kwa CC2640R2F, kubadilisha hadi nguvu ya pato 5 dBm inaongoza kwa ongezeko la matumizi ya sasa hadi 9 mA (Mchoro 1). Kwa 10 dBm sasa itaongezeka hadi 20 mA. Mbinu hii haivutii kwa vifaa vingi visivyotumia waya vinavyotumia betri na haifai kila mara kwa IoT, ambalo ni eneo ambalo Bluetooth 5.0 ililenga hasa. Kwa sababu hii, suluhisho la pili linaonekana kuwa bora.

Ili kuongeza usikivu wa mpokeaji, njia mbili zinapendekezwa:

• kupunguza kasi ya maambukizi;
• matumizi ya usimbaji wa data ya PHY yenye Msimbo.

Kupunguza kiwango cha data kwa kipengele cha nane kinadharia huongeza usikivu wa mpokeaji kwa 9 dB. Kwa hivyo, thamani inayotakiwa ni 3 dB tu fupi.

3 dB inayohitajika inaweza kupatikana kwa kutumia usimbaji wa ziada wa PHY. Hapo awali, katika matoleo ya Bluetooth 4.x, usimbaji kidogo ulikuwa usio na utata 1:1. Hii ina maana kwamba mtiririko wa data ulitumwa moja kwa moja kwa kiashiria tofauti. Katika Bluetooth 5.0, unapotumia Coded PHY, kuna fomati mbili za ziada za upitishaji:

• na usimbaji 1:2, ambapo kila biti ya data inahusishwa na biti mbili kwenye mkondo wa data wa redio. Kwa mfano, "1" ya kimantiki inawakilishwa kama mlolongo wa "10". Katika kesi hii, kasi ya kimwili inabaki sawa na 1 Mbit / s, na kasi halisi ya uhamisho wa data inashuka hadi 500 kbit / s.
• Kwa usimbaji wa 1:4. Kwa mfano, mantiki "1" inawakilishwa na mlolongo "1100". Kiwango cha uhamishaji data kimepunguzwa hadi 125 kbit/s.

Mbinu iliyofafanuliwa inaitwa Usahihishaji wa Hitilafu ya Mbele (FEC) na inaruhusu makosa kugunduliwa na kusahihishwa kwenye upande unaopokea, badala ya kuhitaji pakiti kutumwa tena, kama ilivyokuwa katika Bluetooth 4.0.

Kwenye karatasi kila kitu kinaonekana vizuri. Inabakia tu kujua jinsi mahesabu haya ya kinadharia yanahusiana na ukweli. Kwa mfano, wacha tuchukue kidhibiti kidogo cha CC2640R2F sawa. Shukrani kwa maboresho mbalimbali na moduli mpya za Bluetooth 5.0, kipenyozi cha kichakataji hiki kina unyeti wa -97 dBm kwa 1 Mbps na -103 dBm kinapotumia Coded PHY na 125 kbps. Kwa hivyo, katika kesi ya mwisho, 2 dBm tu haipo kutoka kwa kiwango cha 105 dB.

Ili kutathmini aina mbalimbali za CC2640R2F, wahandisi kutoka Texas Instruments walifanya jaribio la uga huko Oslo. Wakati huo huo, kutoka kwa mtazamo wa kiwango cha kelele, mazingira katika jaribio hili hayawezi kuitwa "kirafiki", kwani sehemu ya biashara ya jiji ilikuwa karibu.

Ili kupata bajeti ya nguvu zaidi ya 105 dB, iliamuliwa kuongeza nguvu ya kisambazaji hadi 5 dBm. Hii ilituruhusu kufikia thamani ya mwisho ya kuvutia ya 108 dBm (Mchoro 2). Wakati wa kufanya jaribio, masafa yalikuwa kilomita 1.6, ambayo ni matokeo ya kuvutia sana, haswa kwa kuzingatia kiwango cha chini cha utumiaji wa vipeperushi vya redio.

Je, mbinu ya kutuma ujumbe wa Bluetooth 5 imebadilika vipi?

Hapo awali, Bluetooth 4.x ilitumia chaneli tatu za data zilizojitolea kuanzisha miunganisho kati ya vifaa (37, 38, 39). Kwa msaada wao, vifaa vilipata kila mmoja na kubadilishana habari za huduma. Pia iliwezekana kusambaza pakiti za data za utangazaji juu yao. Mbinu hii ina hasara:

• katika kiasi kikubwa visambazaji vilivyo hai, chaneli hizi zinaweza kupakiwa tu;
• Vifaa zaidi na zaidi hutumia ujumbe wa matangazo bila kuanzisha muunganisho wa uhakika kwa uhakika. Hii ni muhimu sana kwa Mtandao wa Mambo ya IoT;
• mfumo mpya wa usimbaji wa Coded PHY utahitaji muda mara nane zaidi ili kuanzisha muunganisho, ambao pia utapakia vituo vya utangazaji.

Ili kutatua matatizo haya katika Bluetooth 5.0, iliamuliwa kuhamia kwenye mpango ambao data hupitishwa kwenye njia zote 37 za data, na njia za huduma 37, 38, 39 hutumiwa kupitisha viashiria. Kielekezi kinarejelea kituo ambacho ujumbe wa matangazo utasambazwa. Katika kesi hii, data hupitishwa mara moja tu. Matokeo yake, inawezekana kupunguza kwa kiasi kikubwa mzigo kwenye njia za huduma na kuondokana na kizuizi hiki.

Pia ni muhimu kuzingatia kwamba sasa urefu wa data wa pakiti ya utangazaji inaweza kufikia byte 255 badala ya 6 ... 37 bytes PDU katika Bluetooth 4.x. Hii ni muhimu sana kwa programu za IoT, kwani inaruhusu kupunguza upitishaji wa juu na kuondoa miunganisho, na hivyo kupunguza matumizi.

Je, Bluetooth 5 inasaidia mitandao ya Mesh?

Ufumbuzi wa Vyombo vya Texas kwa Bluetooth 5

Moja ya vidhibiti vidogo vya kwanza kabisa vilivyo na Bluetooth 5.0 ilikuwa kichakataji cha utendaji wa juu cha CC2640R2F kilichotengenezwa na Texas Instruments.

CC2640R2F imejengwa kwenye msingi wa kisasa wa 32-bit ARM Cortex-M3 na mzunguko wa uendeshaji wa hadi 48 MHz. Uendeshaji wa transmitter ya redio inadhibitiwa na msingi wa pili wa 32-bit ARM Cortex-M0 (Mchoro 3). Kwa kuongezea, CC2640R2F ina vifaa vya ziada vya dijiti na analogi.

Faida ya microcontroller CC2640R2F pia ni kiwango cha chini cha matumizi (Jedwali 2). Hii inatumika kwa njia zote za uendeshaji. Kwa mfano, katika hali amilifu wakati wa kupokea data kwenye kituo cha redio, matumizi ni 5.9 mA, na wakati wa kusambaza - 6.1 mA (0 dBm) au 9.1 mA (5 dBm). Wakati wa kubadilisha hali ya kulala, sasa usambazaji hushuka hadi 1 µA.

Mchanganyiko wa sifa tatu muhimu kama vile usaidizi wa Bluetooth 5.0, matumizi ya chini na utendaji wa kilele cha juu hufanya CC2640R2F kuwa suluhisho la kuvutia sana kwa Mtandao wa Mambo. Wakati huo huo, kwa kutumia kidhibiti hiki kidogo unaweza kuunda anuwai nzima ya vifaa vya IoT: sensorer za uhuru, inayofanya kazi kwa miaka kadhaa kwenye betri moja, madaraja kati ya processor ya ziada ya udhibiti na chaneli ya Bluetooth 5.0, programu ngumu zinazohitaji nguvu ya juu ya kompyuta.

Jedwali 2. Matumizi ya microcontroller isiyo na wayaCC2640 R2 Fkwa msaadaBluetooth 5

Hali ya uendeshaji	Kigezo	Thamani (katika Vcc = 3 V)
Kompyuta Inayotumika	µA/MHz ARM® Cortex®-M3	61 µA/MHz
	Coremark/mA	48,5
	Coremark katika 48 MHz	142
Kubadilishana kwa redio	Peak kupokea sasa, mA	5,9
	Upeo wa sasa wakati wa maambukizi, mA	6,1
Hali ya kulala	Kidhibiti cha vitambuzi, µA/MHz	8,2
	Hali ya kulala ikiwa na RTC iliyowezeshwa na kuhifadhi kumbukumbu, mA	1

Ili kuanza kwa haraka na CC2640R2F, Texas Instruments imetayarisha seti ya ukuzaji ya kitamaduni (Mchoro 4). Kwa kutumia vifaa kadhaa kama hivyo, unaweza kutathmini kasi na anuwai ya upitishaji wa redio kupitia Bluetooth 5.0. Ili kufanya hivyo, unaweza kutumia mifano iliyotengenezwa tayari au kuunda programu yako mwenyewe kulingana na itifaki ya bila malipo ya BLE 5 stack 1.0 (www.ti.com/ble).

Hitimisho

Toleo jipya la itifaki ya Bluetooth 5.0 linalenga utiifu wa juu zaidi wa mahitaji ya Mtandao wa Mambo (IoT). Ikilinganishwa na toleo la Bluetooth 4.0, ina idadi ya maboresho ya ubora:

• kasi ya uhamisho wa data imeongezeka mara mbili na kufikia 2 Mbit / s;
• anuwai ya upokezi imeongezeka mara nne kutokana na usimbaji wa data ya Urekebishaji wa Hitilafu ya Msimbo wa PHY na Mbele (FEC);
• matokeo tangaza ujumbe iliongezeka mara 8.

Kwa kuongeza, Bluetooth 5.0 hutoa utangamano wa nyuma na vifaa vya Bluetooth 4.x, na pia inasaidia zaidi ya upanuzi wa matoleo ya baadaye ya itifaki.

Kadiria Uwezo wa Bluetooth 5.0 inapatikana sasa kwa kutumia zana kutoka Texas Instruments. Kampuni inazalisha CC2640R2F ya utendaji wa juu na ya chini ya nguvu ndogo ya microcontroller, hutoa bure BLE 5 stack 1.0 na mifano mingi iliyopangwa tayari kwa ajili ya kit ya kurekebisha LAUNCHXL-CC2640R2.

Fasihi

1. Maelezo ya Msingi ya Bluetooth 5.0 Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara. 2016. Bluetooth SIG.