Kamusta.

Disyembre 3, 2014 Bluetooth Opisyal na inihayag ng SIG ang bersyon 4.2 ng pagtutukoy ng bluetooth.
Tinutukoy ng press release ang 3 pangunahing inobasyon:

• pagtaas ng bilis ng pagtanggap at paghahatid ng data;
• kakayahang kumonekta sa Internet;
• pagpapabuti ng privacy at seguridad.

Ang pangunahing punto ng press release: bersyon 4.2 - perpekto para sa Internet of Things (IoT).
Sa artikulong ito gusto kong sabihin sa iyo kung paano ipinatupad ang 3 puntos na ito. Ang sinumang interesado ay malugod na tinatanggap.

Lahat ng inilalarawan sa ibaba ay nalalapat lamang sa BLE, sige...

1. Pagtaas ng bilis ng pagtanggap at pagpapadala ng data ng user.

Ang pangunahing kawalan ng BLE ay ang mababang bilis ng paglipat ng data. Bagama't kahit paano mo ito tingnan, ang BLE ay orihinal na naimbento upang i-save ang enerhiya ng pinagmulang nagpapagana sa device. At upang makatipid ng enerhiya, kailangan mong makipag-ugnay nang paulit-ulit at maglipat ng kaunting data. Gayunpaman, pareho, ang buong Internet ay puno ng galit tungkol sa mababang bilis at mga tanong tungkol sa posibilidad na madagdagan ito, pati na rin ang pagtaas ng laki ng ipinadalang data.

At sa pagdating ng bersyon 4.2, inihayag ng Bluetooth SIG ang pagtaas ng bilis ng paghahatid ng 2.5 beses at ang laki ng ipinadala na packet ng 10 beses. Paano nila ito nakamit?

Hayaan mong sabihin ko sa iyo na ang 2 numerong ito ay nauugnay sa isa't isa, ibig sabihin: ang bilis ay tumaas dahil ang laki ng ipinadala na packet ay tumaas.

Tingnan natin ang PDU (protocol data unit) ng data channel:


Ang bawat PDU ay naglalaman ng isang 16-bit na header. Kaya, ang header na ito sa bersyon 4.2 ay iba sa header sa bersyon 4.1.

Narito ang bersyon 4.1 na header:

At narito ang header ng bersyon 4.2:

Tandaan: RFU (Reserved for Future Use) - ang field na itinalaga ng abbreviation na ito ay nakalaan para sa hinaharap na paggamit at puno ng mga zero.

Tulad ng nakikita natin, ang huling 8 bits ng header ay iba. Ang field ng Haba ay ang kabuuan ng mga haba ng payload at ang field ng MIC (Message Integrity Check) na makikita sa PDU (kung naka-enable ang huli).
Kung sa bersyon 4.1 ang field na "Length" ay may sukat na 5 bits, pagkatapos ay sa bersyon 4.2 ang field na ito ay may sukat na 8 bits.

Mula dito, madaling kalkulahin na ang field na "Length" sa bersyon 4.1 ay maaaring maglaman ng mga halaga sa saklaw mula 0 hanggang 31, at sa bersyon 4.2 sa hanay mula 0 hanggang 255. Kung maximum na mga halaga ibawas ang haba ng field ng MIC (4 octets), nakuha namin na maaaring mayroong 27 at 251 octets ng kapaki-pakinabang na data para sa mga bersyon 4.1 at 4.2, ayon sa pagkakabanggit. Sa katunayan, ang maximum na dami ng data ay mas kaunti, dahil Naglalaman din ang payload ng data ng serbisyo ng L2CAP (4 octets) at ATT (3 octets), ngunit hindi namin ito isasaalang-alang.

Kaya, ang laki ng ipinadalang data ng user ay tumaas nang humigit-kumulang 10 beses. Tulad ng para sa bilis, na, sa ilang kadahilanan, ay tumaas hindi 10 beses, ngunit 2.5 beses lamang, kung gayon hindi natin mapag-uusapan ang isang proporsyonal na pagtaas, dahil ang lahat ay nakasalalay din sa garantiya ng paghahatid ng data, dahil ang paggarantiya sa paghahatid ng 200 bytes ay isang mas mahirap kaysa 20.

2. Posibilidad ng pagkonekta sa Internet.

Marahil ang pinaka-kagiliw-giliw na pagbabago ay kung bakit inihayag ng Bluetooth SIG na ang bersyon 4.2 ay ginagawang mas mahusay ang Internet of Things (IoT) salamat sa tampok na ito.

Bumalik sa bersyon 4.1, idinagdag ng L2CAP ang mode na "LE Credit Based Flow Control Mode". Pinapayagan ka ng mode na ito na kontrolin ang daloy ng data gamit ang tinatawag na. scheme batay sa kredito. Ang kakaiba ng scheme ay hindi ito gumagamit ng mga signaling packet upang ipahiwatig ang dami ng data na inililipat, ngunit humihiling mula sa isa pang device ng isang kredito para sa isang tiyak na halaga ng data na ililipat, sa gayon ay mapabilis ang proseso ng paglilipat. Sa kasong ito, sa tuwing makakatanggap ng frame ang receiving side, binabawasan nito ang frame counter, at kapag naabot na ang huling frame, maaari nitong masira ang koneksyon.

3 bagong code ang lumitaw sa listahan ng mga command ng L2CAP:
- Kahilingan sa LE Credit Based Connection – kahilingan para sa koneksyon ayon sa credit scheme;
- Sagot sa LE Credit Based Connection – tugon sa koneksyon batay sa credit scheme;
- LE Flow Control Credit – mensahe tungkol sa posibilidad na makatanggap ng karagdagang LE frame.

Sa package na "LE Credit Based Connection request"


mayroong field na "Initial Credits" na 2 octet ang haba, na nagpapahiwatig ng bilang ng mga LE frame na maaaring ipadala ng device sa antas ng L2CAP.

Sa package ng tugon na "tugon ng LE Credit Based Connection"


ang parehong field ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga LE frame na maaaring ipadala ng isa pang device, at ang field na "Resulta" ay nagpapahiwatig din ng resulta ng kahilingan sa koneksyon. Ang isang halaga ng 0x0000 ay nagpapahiwatig ng tagumpay, ang iba pang mga halaga ay nagpapahiwatig ng isang error. Sa partikular, ang isang halaga ng 0x0004 ay nagpapahiwatig na ang koneksyon ay tinanggihan dahil sa kakulangan ng mga mapagkukunan.

Kaya, nasa bersyon na 4.1 naging posible na maglipat ng malaking halaga ng data sa antas ng L2CAP.
At ngayon, halos kasabay ng paglabas ng bersyon 4.2, ang mga sumusunod ay nai-publish:

• serbisyo: “IP Support Service” (IPSS).
• Profile ng IPSP (Internet Protocol Support Profile), na tumutukoy sa suporta para sa pagpapadala ng mga IPv6 packet sa pagitan ng mga device na may BLE.

Ang pangunahing kinakailangan ng profile para sa antas ng L2CAP ay "LE Credit Based Connection", na lumitaw sa bersyon 4.1, na, sa turn, ay nagpapahintulot sa iyo na magpadala ng mga packet na may MTU >= 1280 octets (Sana ang pahiwatig sa figure ay malinaw).

Tinutukoy ng profile ang mga sumusunod na tungkulin:
- router role – ginagamit para sa mga device na maaaring magruta ng mga IPv6 packet;
- node role (Node) – ginagamit para sa mga device na maaari lamang tumanggap o magpadala ng mga IPv6 packet; may functionality ng pagtuklas ng serbisyo at mayroong serbisyo ng IPSS na nagbibigay-daan sa mga router na tumuklas ang device na ito;

Ang mga device na may tungkulin sa router na kailangang kumonekta sa isa pang router ay maaaring magkaroon ng tungkulin ng host.

Kakatwa, ang paghahatid ng mga IPv6 packet ay hindi bahagi ng detalye ng profile, at tinukoy sa IETF RFC "Pagpapadala ng mga IPv6 packet sa Bluetooth Low Energy". Tinutukoy ng dokumentong ito ang isa pang kawili-wiling punto, ibig sabihin, na kapag nagpapadala ng mga IPv6 packet, ginagamit ang pamantayang 6LoWPAN - ito ay isang pamantayan para sa pakikipag-ugnayan gamit ang IPv6 protocol sa mga low-power wireless personal network ng pamantayang IEE 802.15.4.

Tingnan ang larawan:


Tinutukoy ng profile na ang IPSS, GATT, at ATT ay ginagamit lamang para sa pagtuklas ng serbisyo, at ang GAP ay ginagamit lamang para sa pagtuklas ng device at pagtatatag ng koneksyon.

Ngunit ang naka-highlight sa pula ay nangangahulugan lamang na ang paghahatid ng packet ay hindi kasama sa detalye ng profile. Ito ay nagpapahintulot sa programmer na magsulat ng kanyang sariling pagpapatupad ng packet transmission.

3. Pinahusay na privacy at seguridad.

Ang isa sa mga responsibilidad ng Security manager (SM) ay ang pagpares ng dalawang device. Ang proseso ng pagpapares ay lumilikha ng mga susi na pagkatapos ay ginagamit upang i-encrypt ang mga komunikasyon. Ang proseso ng pagpapares ay binubuo ng 3 yugto:

• pagpapalitan ng impormasyon tungkol sa mga pamamaraan ng pagpapares;
• pagbuo ng mga short-term key (Short Term Key (STK));
• pagpapalitan ng susi.

Sa bersyon 4.2, ang phase 2 ay nahahati sa 2 bahagi:

• pagbuo ng mga short-term key (Short Term Key (STK)) na tinatawag na “LE legacy pairing”
• pagbuo ng mga pangmatagalang key (Long Term Key (LTK)) na tinatawag na "LE Secure Connections"

At ang 1st phase ay idinagdag sa isa pang paraan ng pagpapares: "Numeric Comparison" na gumagana lamang sa pangalawang opsyon ng 2nd phase: "LE Secure Connections".

Kaugnay nito, bilang karagdagan sa 3 umiiral na function, 5 pang function ang lumitaw sa cryptographic toolbox ng security manager, at ang 5 na ito ay ginagamit lamang upang i-serve ang bagong proseso ng pagpapares na "LE Secure Connections". Ang mga function na ito ay bumubuo ng:

• LTK at MacKey;
• mga variable na nagpapatunay;
• mga variable ng pagsusuri ng pagpapatunay;
• 6-digit na numero na ginagamit para sa pagpapakita sa mga nakakonektang device.

Gumagamit ang lahat ng function ng AES-CMAC encryption algorithm na may 128-bit key.

Kaya, kung sa panahon ng pagpapares sa 2nd phase gamit ang "LE legacy pairing" na paraan, 2 key ang nabuo:

• Pansamantalang Key (TK): 128-bit na pansamantalang key na ginagamit upang bumuo ng STK;
• Short Term Key (STK): 128-bit temporary key na ginagamit para i-encrypt ang koneksyon

pagkatapos ay gamit ang "LE Secure Connections" na paraan, 1 key ang nabuo:

• Long Term Key (LTK): Isang 128-bit na key na ginagamit upang i-encrypt ang mga kasunod na koneksyon.

Bilang resulta ng pagbabagong ito nakuha namin ang:

• pinipigilan ang pagsubaybay, dahil Ngayon, salamat sa "Numeric Comparison", posibleng kontrolin ang kakayahang kumonekta sa iyong device.
• pagpapabuti ng kahusayan ng enerhiya, dahil hindi na nangangailangan ng karagdagang enerhiya upang muling makabuo ng mga susi sa bawat koneksyon.
• Industry standard encryption upang matiyak ang sensitibong data.

Kahit na kakaiba ito, sa pamamagitan ng pagpapabuti ng kaligtasan ay napabuti namin ang kahusayan sa enerhiya.

4. Posible na bang hawakan?

Oo meron ako.
Inilabas ng NORDIC Semiconductor ang "nRF51 IoT SDK" na may kasamang stack, mga aklatan, mga halimbawa at mga API para sa mga nRF51 series na device. Kabilang dito ang:

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

Sa pamamagitan ng

Ang isa sa mga matatag na uso sa pag-unlad ng mga mobile device ay ang pagpapabuti ng mga wireless na komunikasyon, na nagbibigay ng kakayahang kumonekta sa Internet, lokal na network, pati na rin ang iba't ibang kagamitan sa paligid (mga headphone, headset, speaker system, printer, atbp.) at iba pang mga kalapit na gadget. Ang mga teknolohiya ng wireless na komunikasyon, pati na rin ang iba pang bahagi ng mga mobile device, ay patuloy na umuunlad. Lumalabas ang mga bagong bersyon ng mga detalye, tumataas ang bandwidth, lumalawak ang hanay ng mga function, atbp. Dahil dito, sinisiguro ang mataas na kalidad na pag-unlad, kung wala ang teknikal na pag-unlad ay hindi maiisip. Gayunpaman, ang pag-unlad ay mayroon ding downside: bawat taon ay nagiging mas mahirap para sa mga gumagamit na maunawaan kung ano ang pagkakaiba sa pagitan ng iba't ibang mga modelo.

Karaniwan, mula sa isang maikling paglalarawan ng isang mobile device, maaari mo lamang makuha ang mga pangalan ng mga wireless na interface kung saan ito nilagyan. Ang detalyadong detalye ay karaniwang naglalaman ng karagdagang impormasyon, lalo na ang mga bersyon ng mga wireless na interface (halimbawa, Wi-Fi 802.11b/g/n at Bluetooth 2.1). Gayunpaman, hindi ito palaging sapat upang lubos na pahalagahan ang mga kakayahan ng wireless na komunikasyon ng device na pinag-uusapan. Halimbawa, upang maunawaan kung gagana ang isang partikular na peripheral device na konektado sa pamamagitan ng Bluetooth sa smartphone o tablet na mayroon ka sa iyong pagtatapon.

Sa artikulong ito ay pag-uusapan natin ang tungkol sa iba't ibang mga nuances na kailangan mong bigyang pansin kapag tinatasa ang mga kakayahan ng mga device na nilagyan ng Bluetooth interface.

Saklaw ng aplikasyon

Ang isang short-range na wireless interface na tinatawag na Bluetooth ay binuo noong 1994 ng mga inhinyero kumpanyang Swedish Ericsson. Mula noong 1998, ang pagbuo at pagsulong ng teknolohiyang ito ay isinagawa ng Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), na itinatag ng Ericsson, IBM, Intel, Nokia at Toshiba. Sa ngayon, ang listahan ng mga miyembro ng Bluetooth SIG ay may kasamang higit sa 13 libong kumpanya.

Ang pagpapakilala ng Bluetooth sa mass market consumer device ay nagsimula sa unang kalahati ng huling dekada. Kasalukuyang built-in Mga adaptor ng Bluetooth Maraming modelo ng mga laptop at mobile device ang nilagyan. Bilang karagdagan, ang malawak na hanay ng mga peripheral na device (mga wireless na headset, pointing device, keyboard, speaker system, atbp.) na nilagyan ng interface na ito ay ibinebenta.

Ang pangunahing pag-andar ng Bluetooth ay ang paglikha ng tinatawag na mga personal na network (Pribado Area Network s, PAN), na nagbibigay ng kakayahang makipagpalitan ng data sa pagitan ng malapit (sa loob ng parehong bahay, lugar, sasakyan, atbp.) na desktop at laptop PC, peripheral at mga mobile device atbp.

Ang mga pangunahing bentahe ng Bluetooth kumpara sa mga nakikipagkumpitensyang solusyon ay mababang antas pagkonsumo ng enerhiya at mura mga transceiver, na nagbibigay-daan dito na maisama kahit sa maliit na laki ng mga device na may maliliit na baterya. Bilang karagdagan, ang mga tagagawa ng kagamitan ay hindi kasama sa pagbabayad ng mga bayarin sa paglilisensya para sa pag-install ng mga Bluetooth transceiver sa kanilang mga produkto.

Pagkonekta ng mga device

Gamit ang interface ng Bluetooth, maaari mong ikonekta ang dalawa o ilang device nang sabay-sabay. Sa unang kaso, ang koneksyon ay isinasagawa ayon sa "point-to-point" scheme, sa pangalawa - ayon sa "point-to-multipoint" scheme. Anuman ang scheme ng koneksyon, ang isa sa mga device ay ang master, ang iba ay mga alipin. Itinatakda ng master device ang pattern na gagamitin ng lahat ng slave device at sini-synchronize din ang kanilang operasyon. Ang mga device na konektado sa ganitong paraan ay bumubuo ng piconet. Maaaring pagsamahin ang isang master at hanggang pitong slave device sa loob ng isang piconet (Fig. 1 at 2). Bilang karagdagan, posibleng magkaroon ng karagdagang mga slave device sa piconet (higit sa pito) na may naka-park na status: hindi sila nakikilahok sa palitan ng data, ngunit naka-synchronize sa master device.

kanin. 1. Piconet diagram,
pagkonekta ng dalawang device

kanin. 2. Piconet scheme,
pagsasama-sama ng ilang mga aparato

Maaaring pagsamahin ang ilang piconet sa isang distributed network (scatternet). Upang gawin ito, ang isang aparato na gumagana bilang isang alipin sa isang piconet ay dapat kumilos bilang isang master sa isa pa (Larawan 3). Mga Piconetwork na bahagi ng isa distributed network, ay hindi naka-synchronize sa isa't isa at gumagamit ng iba't ibang mga template.

kanin. 3. Diagram ng isang distributed network kasama ang tatlong piconet

Ang maximum na bilang ng mga piconet sa isang distributed network ay hindi maaaring lumampas sa sampu. Kaya, pinapayagan ka ng ibinahaging network na kumonekta sa kabuuang hanggang 71 na device.

Tandaan na sa pagsasagawa ay bihirang lumitaw ang pangangailangan na lumikha ng isang distributed network. Sa kasalukuyang antas ng pagsasama ng mga bahagi ng hardware, mahirap isipin ang isang sitwasyon kung saan ang may-ari ng isang smartphone o tablet ay kailangang kumonekta ng higit sa dalawa o tatlong mga aparato nang sabay-sabay sa pamamagitan ng Bluetooth.

Radius ng pagkilos

Ang pagtutukoy ng Bluetooth ay nagbibigay ng tatlong klase ng mga transceiver (tingnan ang talahanayan), naiiba sa kapangyarihan, at samakatuwid ay nasa epektibong saklaw. Ang pinakakaraniwang opsyon, na ginagamit sa karamihan sa kasalukuyang gawa na mga mobile phone mga kagamitang elektroniko at ang mga PC ay Bluetooth Class 2 transceiver na mga sistema ng Low-power na Class 3 ay nilagyan ng mga medikal na kagamitan, at ang pangunahing lugar ng aplikasyon para sa pinaka "mahabang hanay" na Class 1 na mga module ay ang mga monitoring at control system para sa pang-industriyang kagamitan.

Siyempre, maaari kang umasa sa isang matatag na wireless na koneksyon sa pagitan ng mga device na matatagpuan sa isang maximum na distansya (halimbawa, 10 m sa kaso ng Class 2 transceiver) kung walang malalaking hadlang sa pagitan nila (mga pader, partisyon, pinto, atbp. ). Ang aktwal na saklaw ng pagpapatakbo ay maaaring mag-iba depende sa mga katangian ng silid, at sa pagkakaroon ng interference ng radyo at mga mapagkukunan ng malakas na electromagnetic radiation sa hangin.

Mga bersyon ng Bluetooth at ang kanilang mga pagkakaiba

Ang unang bersyon ng detalye (Bluetooth 1.0) ay naaprubahan noong 1999. Di-nagtagal pagkatapos ng intermediate na detalye (Bluetooth 1.0B), naaprubahan ang Bluetooth 1.1 - naitama nito ang mga error at inalis ang marami sa mga pagkukulang ng unang bersyon.

Noong 2003, naaprubahan ang Bluetooth 1.2 core specification. Ang isa sa mga pangunahing pagbabago nito ay ang pagpapakilala ng paraan ng adaptive reconfiguration ng operating frequency (Adaptive pagkalat ng frequency-hopping spectrum, AFH), salamat sa kung saan ang wireless na koneksyon ay naging mas lumalaban sa impluwensya electromagnetic interference. Bilang karagdagan, posible na bawasan ang oras na ginugol sa pagsasagawa ng pagtuklas ng device at mga pamamaraan ng koneksyon.

Ang isa pang mahalagang pagpapabuti sa bersyon 1.2 ay ang pagtaas ng bilis ng palitan ng data sa 433.9 Kbps sa bawat direksyon kapag gumagamit ng asynchronous na komunikasyon sa isang simetriko na channel. Sa kaso ng isang asymmetric channel, ang throughput ay 723.2 Kbit/s sa isang direksyon at 57.6 Kbit/s sa kabilang direksyon.

Ang isang pinahusay na bersyon ng teknolohiya ng Extended Synchronous Connections (eSCO) ay idinagdag din, na nagpapahusay sa kalidad ng streaming audio sa pamamagitan ng paggamit ng mekanismo upang muling ipadala ang mga packet na nasira habang ipinapadala.

Sa katapusan ng 2004, naaprubahan ang Bluetooth 2.0 + EDR basic specification. Ang pinakamahalagang pagbabago ng pangalawang bersyon ay ang Enhanced Data Rate (EDR) na teknolohiya, salamat sa pagpapatupad kung saan posible na makabuluhang (ilang beses) na mapataas ang throughput ng interface. Sa teoryang, ang paggamit ng EDR ay nagbibigay-daan sa iyo upang makamit ang isang rate ng paglilipat ng data na 3 Mbit/s, ngunit sa pagsasagawa ang figure na ito ay karaniwang hindi lalampas sa 2 Mbit/s.

Dapat tandaan na ang EDR ay hindi kinakailangang feature para sa mga transceiver na sumusunod sa detalye ng Bluetooth 2.0.

Ang mga device na nilagyan ng Bluetooth 2.0 transceiver ay backward compatible sa mga nakaraang bersyon (1.x). Naturally, ang bilis ng paglilipat ng data ay nililimitahan ng mga kakayahan ng mas mabagal na device.

Noong 2007, naaprubahan ang Bluetooth 2.1 + EDR basic specification. Ang isa sa mga inobasyon na ipinatupad dito ay ang teknolohiyang nagse-save ng enerhiya na Sniff Subrating, na naging posible na makabuluhang (mula tatlo hanggang sampung beses) na mapataas ang tagal. buhay ng baterya mga mobile device. Ang pamamaraan para sa pagtatatag ng komunikasyon sa pagitan ng dalawang aparato ay lubos ding pinasimple.

Noong Agosto 2008, naaprubahan ang mga pangunahing karagdagan (Core Specification Addendum, CSA) sa Bluetooth 2.0 + EDR at Bluetooth 2.1 + EDR. Mga pagbabagong ginawa ay naglalayong bawasan ang pagkonsumo ng enerhiya, pagtaas ng antas ng proteksyon ng ipinadalang data at pag-optimize ng mga pamamaraan para sa pagtukoy at pagkonekta ng mga Bluetooth device.

Noong Abril 2009, naaprubahan ang Bluetooth 3.0+HS core specification. Dinaglat na HS sa sa kasong ito nangangahulugang High Speed ​​( mataas na bilis). Ang pangunahing pagbabago nito ay ang pagpapatupad ng Generic Alternate MAC/PHY na teknolohiya, na nagbibigay ng kakayahang maglipat ng data sa bilis na hanggang 24 Mbit/s. Bilang karagdagan, pinlano na gumamit ng dalawang mga module ng transceiver: mababang bilis (na may mababang paggamit ng kuryente) at mataas na bilis. Depende sa lapad ng ipinadalang stream ng data (o ang laki ng ipinadalang file), alinman sa isang mababang bilis (hanggang sa 3 Mbit/s) o isang high-speed na transceiver ay ginagamit. Nagbibigay-daan ito sa iyong bawasan ang pagkonsumo ng kuryente sa mga sitwasyon kung saan hindi kinakailangan ang mataas na rate ng paglilipat ng data.

Ang Bluetooth 4.0 core specification ay naaprubahan noong Hunyo 2010. Pangunahing Tampok Ang bersyon na ito ay gumagamit ng mababang enerhiya na teknolohiya. Ang pinababang pagkonsumo ng kuryente ay nakakamit kapwa sa pamamagitan ng paglilimita sa rate ng paglilipat ng data (hindi hihigit sa 1 Mbit/s) at sa katotohanan na ang transceiver ay hindi patuloy na gumagana, ngunit naka-on lamang para sa tagal ng pagpapalitan ng data. Taliwas sa tanyag na paniniwala, ang Bluetooth 4.0 ay hindi nagbibigay ng mas mataas na bilis ng paglilipat ng data kaysa sa Bluetooth 3.0+HS.

Mga Profile ng Bluetooth

Ang kakayahan ng mga device na makipag-ugnayan kapag nakakonekta sa pamamagitan ng Bluetooth ay higit na tinutukoy ng hanay ng mga profile na sinusuportahan ng bawat isa sa kanila. Ang isang partikular na profile ay nagbibigay ng suporta para sa ilang partikular na function, tulad ng paglilipat ng mga file o streaming media, pagbibigay ng koneksyon sa network, atbp. Tingnan ang sidebar para sa impormasyon tungkol sa ilang Bluetooth profile.

Mahalagang maunawaan na maaari kang gumamit ng Bluetooth na koneksyon upang magsagawa lamang ng anumang gawain kung ang naaangkop na profile ay sinusuportahan ng parehong master at slave device. Kaya, posibleng maglipat ng "business card" o isang contact mula sa isang mobile phone patungo sa isa pa sa pamamagitan ng Bluetooth na koneksyon lamang kung sinusuportahan ng parehong device ang profile ng OPP (Object Push Profile). At, halimbawa, para gumamit ng mobile phone bilang wireless cellular modem, kinakailangan na ang device na ito at ang computer na nakakonekta dito ay suportahan ang DUN profile (Dial-up Networking Profile).

Ang mga sitwasyon ay madalas na lumitaw kapag ang isang koneksyon sa Bluetooth ay naitatag sa pagitan ng dalawang aparato, ngunit ang ilang aksyon (sabihin, paglilipat ng isang file) ay hindi maisagawa. Isa sa posibleng dahilan Ang paglitaw ng mga naturang problema ay maaaring dahil sa kakulangan ng suporta para sa kaukulang profile sa isa sa mga device.

Kaya, ang hanay ng mga suportadong profile ay mahalagang salik, na dapat isaalang-alang kapag tinatasa ang mga kakayahan ng isang partikular na device. Sa kasamaang palad, sinusuportahan ng ilang modelo ng mobile device ang kaunting hanay ng mga profile (halimbawa, A2DP at HSP lang), na makabuluhang nililimitahan ang kakayahang wireless na kumonekta sa iba pang kagamitan.

Tandaan na ang hanay ng mga sinusuportahang profile ay tinutukoy hindi lamang ng mga detalye at mga tampok ng disenyo device, kundi pati na rin ang patakaran ng tagagawa. Halimbawa, hinaharangan ng ilang device ang kakayahang maglipat ng mga file ng ilang partikular na format (mga larawan, video, e-book, application, atbp.) sa ilalim ng dahilan ng pakikipaglaban sa piracy. Totoo, sa katotohanan, hindi mga mahilig sa pekeng nilalaman ng media at software ang nagdurusa sa gayong mga paghihigpit, ngunit ang mga tapat na gumagamit na napipilitang ilipat kahit ang mga litratong kinunan gamit ang kanilang sariling built-in na camera sa isang PC sa mga paikot-ikot na paraan (halimbawa, sa pamamagitan ng nagpapadala kinakailangang mga file sa iyong sariling email address).

Mga Profile ng Bluetooth A2DP(Advanced Audio Distribution Profile) - nagbibigay ng transmission ng isang two-channel (stereo) audio stream mula sa isang signal source (PC, player, mobile phone) patungo sa isang wireless stereo headset, speaker system o iba pang playback device. Upang i-compress ang ipinadalang stream, maaaring gamitin ang karaniwang SBC (Sub Band Codec) codec o isa pang tinukoy ng manufacturer ng device. AVRCP(Audio/Video Remote Control Profile) - pinapayagan kang pamahalaan karaniwang mga tampok Mga TV, home theater system, atbp. Ang isang device na sumusuporta sa AVRCP profile ay maaaring kumilos bilang wireless remote control. Maaaring gamitin kasabay ng mga profile ng A2DP o VDPT. BIP(Basic Imaging Profile) - nagbibigay ng kakayahang magpadala, tumanggap at tumingin ng mga larawan. Halimbawa, pinapayagan ka nitong maglipat ng mga digital na larawan mula sa digital camera sa memorya ng mobile phone. Posibleng baguhin ang mga laki at format ng mga ipinadalang larawan, na isinasaalang-alang ang mga detalye ng mga konektadong device. BPP(Basic Printing Profile) - isang pangunahing profile sa pag-print na nagbibigay ng paghahatid ng iba't ibang mga bagay (mga text message, mga business card, mga larawan, atbp.) para sa output sa isang aparato sa pag-print. Halimbawa, maaari kang mag-print ng text message o larawan mula sa iyong mobile phone patungo sa isang printer. Ang isang mahalagang tampok ng profile ng BPP ay na sa aparato kung saan ipinadala ang bagay para sa pag-print, hindi kinakailangang mag-install ng isang partikular na driver para sa umiiral na modelo ng printer. DUN(Dial-up Networking Profile) - nagbibigay ng koneksyon sa isang PC o iba pang device sa Internet sa pamamagitan ng isang mobile phone, na sa kasong ito ay gumaganap bilang isang panlabas na modem. FAX(Fax Profile) - nagbibigay-daan sa iyong gamitin panlabas na aparato (cellphone o MFP na may fax module) para sa pagtanggap at pagpapadala ng mga fax na mensahe mula sa isang PC. FTP(File Transfer Profile) - nagbibigay ng paglilipat ng file, pati na rin ang pag-access sa file system ng konektadong device. Ang isang karaniwang hanay ng mga utos ay nagbibigay-daan sa iyong mag-navigate hierarchical na istraktura lohikal na pagmamaneho nakakonektang device, pati na rin ang pagkopya at pagtanggal ng mga file. GAVDP(General Audio/Video Distribution Profile) - nagbibigay ng pagpapadala ng mga audio at video stream mula sa pinagmulan ng signal patungo sa playback device. Ito ay pangunahing para sa mga profile ng A2DP at VDP. HFP(Hands-Free Profile) - nagbibigay ng koneksyon mga kagamitan sa sasakyan hands-free sa isang mobile phone para sa voice communication. NAGTATAGO(Human Interface Device Profile) - naglalarawan ng mga protocol at paraan ng koneksyon mga aparatong wireless input (mga daga, keyboard, joystick, remote control, atbp.) sa PC. Ang HID profile ay suportado sa isang bilang ng mga modelo ng mga mobile phone at PDA, na nagbibigay-daan sa iyong gamitin ang mga ito bilang wireless remote control para makontrol ang graphical na interface ng OS o hiwalay na mga aplikasyon sa PC. HSP(Headset Profile) - nagbibigay-daan sa iyong ikonekta ang isang wireless headset sa isang mobile phone o iba pang device. Bilang karagdagan sa pagpapadala ng audio stream, ang mga function tulad ng pag-dial, pagsagot sa isang papasok na tawag, pagtatapos ng isang tawag at pagsasaayos ng volume ay ibinigay. OPP(Object Push Profile) - isang pangunahing profile para sa pagpapadala ng mga bagay (mga larawan, business card, atbp.). Halimbawa, maaari kang maglipat ng listahan ng mga contact mula sa isang mobile phone patungo sa isa pa o isang larawan mula sa isang smartphone patungo sa isang PC. Hindi tulad ng FTP, ang OPP profile ay hindi nagbibigay ng access sa file system ng konektadong device. PAN(Personal Area Networking Profile) - nagbibigay-daan sa iyong pagsamahin ang dalawa o higit pang mga device sa isang lokal na network. Sa ganitong paraan, maaari mong ikonekta ang ilang mga PC sa isa na may access sa Internet. Bilang karagdagan, ang profile na ito ay nagbibigay ng malayuang pag-access sa isang PC na gumaganap bilang isang master device. SYNC(Profile ng Pag-synchronize) - ginagamit kasabay ng pangunahing profile ng GOEP at sini-synchronize ang personal na data (talaarawan, listahan ng contact, atbp.) sa pagitan ng dalawang device (halimbawa, sa isang desktop PC at isang mobile phone).

Patuloy na kinukumbinsi ng mga tagagawa ang mga mamimili na ang mga bagong solusyon ay tiyak na mas mahusay kaysa sa mga luma. Ang mga bagong processor ay may mas mataas na pagganap at mas mababang pagkonsumo ng kuryente kumpara sa kanilang mga nauna; mas marami ang mga bagong display isang mataas na resolution at malawak na kulay gamut, atbp. Gayunpaman, halos hindi maipapayo na gumamit ng gayong diskarte upang suriin ang mga kakayahan ng interface ng Bluetooth.

Una, kinakailangang isaalang-alang ang mga tampok ng umiiral na fleet ng mga Bluetooth device. Pagkatapos ng lahat, tulad ng nabanggit na, ang maximum na rate ng paglipat ng data ay tinutukoy ng device na nilagyan ng pinakalumang bersyon ng interface. Bilang karagdagan, ang mataas na rate ng paglilipat ng data ay hindi kinakailangan para sa lahat ng mga gawain. Kung gusto mong kopyahin ang mga media file ( mga sound recording, mga larawan) o pagsasahimpapawid ng audio stream na may mababang antas ng compression ay talagang mahalagang salik, pagkatapos ay para sa normal na pakikipag-ugnayan ng telepono sa wireless na headset o upang makipagpalitan ng mga contact sa isa pang device, sapat na ang mga kakayahan ng Bluetooth 2.0.

Pangalawa, sa maraming mga kaso, ang isang mas mahalagang kadahilanan kaysa sa maximum na bilis ng wireless na koneksyon ay ang hanay ng mga sinusuportahang profile ng Bluetooth. Pagkatapos ng lahat, siya ang talagang tumutukoy sa hanay ng mga kagamitan kung saan ang umiiral na aparato ay may kakayahang makipag-ugnay. Sa kasamaang palad, ang impormasyong ito ay bihirang ibigay kahit na sa buong detalye ng aparato, at madalas na kailangan mong hanapin ito sa teksto ng manwal ng pagtuturo o sa mga forum ng gumagamit.

Anumang tunog ay nagsisimula sa isang pinagmulan. Ngayon ay marami mga wireless na protocol para sa paghahatid ng tunog. Ang ilan sa mga ito ay mas kawili-wili kaysa sa Bluetooth, ngunit hindi pa nakakatanggap ng wastong pamamahagi. Ngayon, halos lahat ng mga smartphone, laptop at tablet ay nilagyan ng Bluetooth, at ang pagbibigay ng isang device na may suporta nito kung mayroon itong USB output ay limang minuto lang.

Samakatuwid, ngayon ay lilimitahan natin ang ating sarili sa mga sound-reproducing device gamit ang "blue tooth" (ang gabay ay medyo angkop para sa pagpili ng Bluetooth speaker). Ang teknolohiyang ito ay may medyo mahabang kasaysayan at maraming mga pitfalls, ang pagkakaroon nito ay hindi palaging alam ng mga gumagamit.

Ang pagkakaroon ng Bluetooth transmitter ay hindi nangangahulugan na ang device ay maaaring gamitin bilang sound source para sa wireless audio equipment. Hindi lahat ng Bluetooth ay magbibigay-daan sa iyong makinig sa mataas na kalidad na musika nang walang pagbaluktot. Hindi lahat ay angkop para sa pakikinig sa mga file na may mataas na bitrate at lossless na mga format.

Ano ang dapat bigyang pansin upang makinig sa musika nang wireless - ito man ay isang MP3 lamang o isang de-kalidad na rip mula sa isang vinyl record, sasabihin namin sa iyo sa artikulong ito.

Magsimula tayo sa pinakamahalagang bagay: ang parameter na ito ay direktang nagpapahiwatig kung maaari kang makinig sa musika gamit ang device.

BersyonBluetooth

Sa mga modernong device, madalas kang makakahanap ng suporta para sa Bluetooth 3.0 o 4.0, sa ilang nangungunang smartphone at iba pang gadget - 4.1. Sa kasong ito, maaaring lumabas na ang biniling headset ay sumusuporta lamang sa koneksyon sa pamamagitan ng bersyon ng protocol 2.1. Ang mga adapter ay pabalik-balik na katugma, ngunit kapag nakakonekta, ang pinakamabagal na protocol ng dalawa ay gumagana.

Ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga bersyon ng protocol para sa karaniwang user ay minimal dahil sa pabalik na compatibility. Ang pangunahing bagay na nakakakuha ng iyong mata ay na sa bawat bagong bersyon ang pagkonsumo ng kuryente ng mga aparato ay nabawasan, at simula sa 3.0 isang pangalawang module ay idinagdag para sa high-speed na paglipat ng data sa bilis na 24 Mbit/s.

Ang Bersyon 2.1 + EDR ay nagpapadala ng data sa bilis na hindi hihigit sa 2.1 Mbit/s. Ito ay sapat na upang i-play ang isang mababang bitrate na audio stream. Upang mag-play ng mga audio at video stream, inirerekumenda na gumamit ng bersyon ng Bluetooth na hindi bababa sa 3.0.

Kinakailangang isaalang-alang na upang ganap na magamit ang aparato bilang isang manlalaro, ito ay lubos na kanais-nais pagkakaroon ng Bluetooth bersyon 4.0 at mas mataas, at mas mahusay - na may pinababang paggamit ng kuryente.

Maaari mong matukoy ang naturang adaptor salamat sa mga sumusunod na kategorya.

Mga profileBluetooth

Ang mga profile ay isang hanay ng mga partikular na function na sinusuportahan ng mga device. Sa lahat ng ginagamit sa Bluetooth para sa pakikinig ng musika, ang mga sumusunod ay kawili-wili:

1. Profile ng Headset (HSP) kinakailangan para sa pagkonekta sa headset at smartphone at wireless transmission mono sound na may bitrate na 64 kbit/s.
2. Hands-Free Profile (HFP) nagbibigay din lamang ng mono transmission, ngunit may mas mataas na kalidad.
3. Advanced na Profile sa Pamamahagi ng Audio (A2DP) kinakailangan para sa pagpapadala ng dalawang-channel na audio stream.
4. Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP) nagbibigay ng kontrol sa mga function ng playback device (kung wala ito, kahit na ang pagbabago ng volume ng musika ay imposible).

Upang ganap na makinig sa musika, kinakailangan ang A2DP. Hindi lamang nito tinitiyak ang pagpapadala ng audio stream, ngunit pinamamahalaan din nito ang compression ng data bago ang paghahatid.

Gayunpaman, kahit na ang parehong aparato sa pagpapadala at pagpaparami (halimbawa, isang smartphone at mga wireless na headphone) ay nilagyan ng Bluetooth 3.0 o 4.0 at sinusuportahan ang kinakailangang protocol, kailangan mong bigyang pansin ang codec na ginagamit.

Mga codecBluetooth

Ang pinakamahalagang bagay para sa paglalaro ng musika gamit ang A2DP protocol ay ang codec, na nag-compress sa audio stream na ipinadala sa headset. Sa kasalukuyan ay may tatlong codec:

1. Subband Coding (SBC)- codec na ginagamit ng A2DP bilang default at nilikha ng mga developer ng profile. Sa kasamaang palad, ang SBC ay mas magaspang kaysa sa MP3. At samakatuwid, hindi ito angkop para sa pakikinig ng musika.
2. Advanced na Audio Coding (AAC)- isang mas advanced na codec na gumagamit ng iba't ibang mga algorithm ng compression. Mas maganda ang tunog kaysa sa SBC.
3. AptX- eto siya, tamang pagpili! Hindi bababa sa dahil sa kakayahang maglipat ng mga file sa MP3 at AAC nang walang karagdagang mga manipulasyon at transcoding. Nangangahulugan ito na walang pagkasira ng tunog. Gayunpaman, ito ay nagkakahalaga ng paggawa ng reserbasyon. Mayroong ilang mga bersyon ng aptX upang i-play ang iba't ibang mga bitrate. Ang bawat isa sa kanila ay dinisenyo para sa sarili nitong daloy ng tunog.

Bersyon	Bilang ng mga channel na sinusuportahan	Pinakamataas na dalas ng sampling, kHz	Quantization, bit	Pinakamataas na bitrate	Compression ratio
AptX	2	44,1	16	320 kbps	2:1
Pinahusay na AptX	2, 4, 5.1, 5.1+2	48	16, 20, 24	hanggang 1.28 Mbit/s	4:1
AptX Live	n/a	48	16, 20, 24	n/a	8:1
AptX Lossless	n/a	96	16, 20, 24	n/a	n/a
AptX Mababang Latency	n/a	48	16, 20, 24	n/a	n/a

»
Ang mga pangunahing tampok ng pinakabagong dalawang bersyon ng codec ay ang pinakamababang pagkaantala sa pag-playback ng audio at pinababang pagkarga ng processor sa panahon ng pag-encode. Ang bersyon na Mababang Latency ay nagbibigay-daan sa iyo na magkaroon ng pagkaantala ng 32 ms sa pagitan ng pinagmulan ng audio stream at ng device sa pag-playback. Bawasan nito ang pagbaluktot na ipinakilala ng kagamitan kapag nakikinig ng musika.

Kaya, sa ilang mga kagustuhan, maaari kang pumili ng isang partikular na codec. Kung hindi inaasahan ang pag-playback ng walang pagkawalang stream, at hindi kritikal ang mataas na latency ng audio, dapat mong limitahan ang iyong sarili sa karaniwang aptX at huwag magbayad nang labis para sa suporta ng device para sa mga susunod na bersyon.

Ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na ang kinakailangang profile at codec ay dapat na suportado ng parehong smartphone (o iba pang mapagkukunan ng audio stream) at ang headset mismo (o Bluetooth speaker). Kung hindi, awtomatikong magsisimulang gumana ang A2DP algorithm gamit ang SBC.

Sa Bluetooth, anumang dalawang device ay palaging gumagana gamit ang pinakamababang bersyon, ang pinakasimpleng codec at protocol. Kaya, kung ang isa sa kanila ay hindi sumusuporta sa kinakailangang teknolohiya, hindi mo lubos na masisiyahan ang kalidad ng tunog.

Upang makinig sa musika sa mahabang panahon, kailangan mo ng suporta para sa Bluetooth na bersyon 3.0 o mas mataas, aptX codec at A2DP profile. Upang makinig sa musika na may mataas na bitrate, kailangan mo ng suporta para sa aptX Lossless codec - walang ibang gagana, dahil ang musika ay mai-compress kapag inilipat sa playback device.

Ano ang Bluetooth at saan ito ginagamit? Mga pangunahing kaalaman sa teknolohiya at petsa ng paglikha

Ang Bluetooth communication ay isang wireless technology standard para sa short-range data exchange na gumagamit ng short-wave microwave radio waves sa ISM range mula 2.4 hanggang 2.485 GHz para sa palitan ng data sa pagitan ng stationary at mobile device, at ang pagbuo ng Personal Area Networks (PAN).

Ang teknolohiya ay nilikha ng tagapagtustos ng telekomunikasyon na si Ericsson noong 1994 at naging pangunahing araw-araw na pamumuhay na naging imposibleng isipin ang buhay na wala siya. Kasama ang buhay ng sasakyan. Sa una, ang bagong teknolohiya ay naisip bilang isang wireless na alternatibo sa RS-232 interface ng mga data cable. Maaaring kumonekta gamit ang Bluetooth iba't ibang mga aparato, pag-iwas sa mga problema sa pag-synchronize at nang hindi gumagamit ng mga hindi kinakailangang wire.

Ang pagtutukoy ng Bluetooth ay binuo ng Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), na ngayon ay may membership ng higit sa 25,000 kumpanya sa mga industriya ng telekomunikasyon, computing, networking at consumer electronics.

Ang pagtaas ng Bluetooth ay nagsimula sa isang kasunduan na naabot sa IEEE, kung saan naging bahagi ang detalye ng Bluetooth IEEE standard 802.15.1. Sa oras na ito, ang isang bilang ng mga patent ay nakuha na lumitaw sa panahon ng pag-unlad ng teknolohiya.

Ang misteryo ng pangalan ng Bluetooth

Ang "Bluetooth" ay isang maling anglicization ng Scandinavian Blåtand/Blåtann, (Old Norse blátǫnn) na siyang palayaw ni King Harald Bluetooth, na nabuhay noong ika-10 siglo. Nagawa niyang pag-isahin ang mga nagdidigmaang tribong Danish sa iisang kaharian ayon sa alamat, ipinakilala rin niya ang Kristiyanismo. Kasunod ng halimbawa ni Harald, na nagkakaisa ng mga bansa, ang Bluetooth ay ginawa ang parehong sa mga protocol, pinagsasama ang mga ito sa isang solong unibersal na pamantayan.

At kaunti pa tungkol sa pangalan. Ang salitang "blå" sa modernong mga wikang Scandinavian ay nangangahulugang "asul", ngunit sa panahon ng mga Viking ang pangalawang kahulugan nito ay nangangahulugang "itim". Samakatuwid, malamang, si Harald, siyempre, ay may itim na ngipin sa harap, ngunit hindi asul. At sa pagsasalin, ang Danish na Harald Blåtand ay magiging mas wastong pakahulugan bilang Harald Blacktooth, sa halip na Harald Bluetooth. Ito ay isang makasaysayang kamalian.

Ang ideya para sa pangalan ay iminungkahi noong 1997 ni Jim Kardash, na bumuo ng isang sistema na nagpapahintulot sa mga mobile phone na "makipag-usap" sa mga computer. Sa panahon ng pag-unlad, binabasa ni Jim ang makasaysayang nobelang Viking Ships ni Frans G. Bengtsson, na nagkuwento ng Vikings at King Harald Bluetooth. Kaya, naimpluwensyahan ng nobela ang pangalan.

Pinagsasama ng logo ng Bluetooth ang dalawang Scandinavian rune na "haglaz" at "berkana".

1998

Limang campaign ang bumubuo sa Bluetooth Special Interest Group (SIG)

Tinatanggap ng Bluetooth SIG ang ika-400 na miyembro nito sa pagtatapos ng taon

Ang pangalan ng Bluetooth ay nakakakuha ng opisyal na katayuan

1999

Inilabas ang pagtutukoy ng Bluetooth 1.0

Ang Bluetooth sa SIG ay nagho-host ng unang UnPlugFest developer meetup

Ang teknolohiyang Bluetooth ay iginawad bilang "Best of Show Technology Award" sa COMDEX

2000

Ang unang Bluetooth-enabled na mobile phone ay tumama sa merkado

Ang unang PC card ay lilitaw

Prototype ng laptop mouse at ipinakita sa CeBIT 2000

USB module prototype na ipinapakita sa COMDEX

Ang unang chip na pinagsama ang radio frequency, baseband, microprocessor function at wireless software koneksyon sa bluetooth

Ibinebenta ang unang headset

2001

Unang printer

Unang laptop

Ang unang hands-free car kit

Ang unang hands-free na may speech recognition

Bluetooth SIG, Inc. nabuo bilang isang non-profit, non-stock na kumpanya

2002

Unang set ng keyboard at mouse

Unang GPS receiver

Ang bilang ng mga kwalipikadong produkto ng Bluetooth ay 500 unit

Inaprubahan ng IEEE ang 802.15.1 na pamantayan para sa Bluetooth wireless na teknolohiya

Unang digital camera

Pagpapatupad ng Bluetooth

Gumagana ang Bluetooth sa mga frequency mula 2400 hanggang 2483.5 MHz (kabilang ang tolerance range na 2 MHz sa mas mababang hanay at 3.5 MHz sa itaas). Alinsunod dito, tulad ng nakikita mo, ang prinsipyo ng pagpapatakbo ay batay sa paggamit ng mga radio wave. Ang komunikasyon sa radyo ng Bluetooth ay isinasagawa sa ISM band, na ginagamit sa iba't ibang kagamitan sa sambahayan at wireless network.

Gumagamit ang Bluetooth ng teknolohiya sa radyo na tinatawag na Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS). Hinahati ng Bluetooth ang data sa mga packet at ipinapadala ang bawat packet sa isa sa itinalagang 79 na channel (mga operating frequency). Ang bawat channel ay may bandwidth na 1 MHz. Gumagamit ang Bluetooth 4.0 na komunikasyon ng 2 MHz bandwidth, na tumatanggap ng 40 channel. Ang unang channel ay nagsisimula sa 2402 MHz at nagpapatuloy sa 2480 MHz sa 1 MHz na hakbang. Gumagamit ang Bluetooth ng frequency hopping spread spectrum method, ang carrier frequency ng signal hops 1600 times per second.

Ang pagkakasunud-sunod ng paglipat sa pagitan ng mga frequency para sa bawat koneksyon ay pseudo-random at kilala lamang ng transmitter at receiver, na sabay-sabay na lumipat mula sa isang dalas ng carrier patungo sa isa pa tuwing 625 μs (isang time slot). Kaya, kung ang ilang mga pares ng receiver-transmitter ay tumatakbo sa malapit, hindi sila nakakasagabal sa isa't isa. Ang algorithm na ito ay din mahalaga bahagi mga sistema para sa pagprotekta sa pagiging kumpidensyal ng ipinadalang impormasyon: ang paglipat ay nangyayari ayon sa isang pseudo-random na algorithm at tinutukoy nang hiwalay para sa bawat koneksyon.

Mga bersyon ng Bluetooth

Bluetooth 1.0

Ang unang bersyon 1.0 na mga device ay nagkaroon ng ilang mga problema. Mayroon silang katamtamang compatibility sa mga third-party na kagamitan. Sa 1.0 at 1.0B, ipinag-uutos na ipadala ang address ng device (BD_ADDR) sa yugto ng pagtatatag ng koneksyon, na naging imposibleng ipatupad ang anonymity ng koneksyon sa antas ng protocol at ang pangunahing kawalan ng bersyon.

Bluetooth 1.1

Ang pinakaunang update 1.1 ay nagtama sa marami sa mga pagkukulang na natagpuan sa bersyon 1.0B. Idinagdag: suporta para sa mga hindi naka-encrypt na channel at RSSI (Received Signal Strength Indication) power level indication.

Bluetooth 1.2

Ang kasunod na pag-update ay nagkaroon ng mga pagpapabuti: Mabilis na koneksyon at pagtuklas. Ito ay naging lumalaban sa radio interference salamat sa paggamit ng adaptive frequency agility na may spread spectrum. Mga rate ng paglilipat ng data hanggang 1 Mbit/s. Lumitaw ang Enhanced Synchronous Connections (eSCO), na nagpapahusay sa kalidad ng voice transmission sa audio stream. Ang suporta para sa isang tatlong-wire na interface ng UART ay idinagdag sa Host Controller Interface (HCI). Ang IEEE Standard 802.15.1-2005 ay pinagtibay bilang isang pamantayan.

Bluetooth 2.0+EDR

Nagbibigay ang EDR ng mga sumusunod na benepisyo: 3x na pagtaas sa bilis ng paghahatid sa 2.1 Mbps, ang kakayahang magtatag ng maraming koneksyon dahil sa karagdagang bandwidth. Nabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya dahil sa pinababang pagkarga.

Bluetooth 2.1

Idinagdag na teknolohiya para sa advanced na kahilingan ng mga katangian ng device, teknolohiyang nakakatipid ng enerhiya Sniff Subrating, na nagbibigay-daan sa iyo na taasan ang oras ng pagpapatakbo ng device sa isang singil ng baterya nang 3-10 beses. Ang na-update na detalye ay makabuluhang pinapasimple at pinapabilis ang pagtatatag ng komunikasyon sa pagitan ng dalawang device, nagbibigay-daan sa iyo na i-update ang encryption key nang hindi sinira ang koneksyon

Bluetooth 2.1+EDR

Noong Agosto 2008, ipinakilala ng Bluetooth SIG ang bersyon 2.1+EDR. Binabawasan ng bagong Bluetooth na edisyon ang pagkonsumo ng enerhiya ng 5 beses, pinapabuti ang seguridad ng data at ginagawang mas madaling makilala at ikonekta ang mga Bluetooth device sa pamamagitan ng pagbawas sa bilang ng mga hakbang na kinakailangan.

Bluetooth 3.0+HS

Noong Abril 21, 2009, lumitaw ang Bluetooth 3.0+HS. Ang bilis ng paglipat ng data (theoretically) ay tumaas sa 24 Mbit/s. Ang isang espesyal na tampok ay ang pagdaragdag ng AMP (Alternate MAC/PHY), isang karagdagan sa 802.11 bilang isang high-speed na mensahe. Dalawang teknolohiya ang ibinigay para sa AMP: 802.11 at UWB.

Bluetooth 4.0

Makalipas ang apat na taon, noong Hunyo 30, 2010, inaprubahan ng Bluetooth SIG ang 4.0 na detalye. Kasama sa Bluetooth 4.0 ang mga sumusunod na protocol: classic na Bluetooth, high-speed Bluetooth at Bluetooth low energy.

Bluetooth 4.1

Ipinakilala ng SIG ang pagtutukoy ng Bluetooth 4.1 sa pagtatapos ng 2013. Isa sa mga pagpapahusay na ipinatupad sa pagtutukoy ng Bluetooth 4.1 ay may kinalaman sa pakikipagtulungan Pagpapatakbo ng Bluetooth At mga mobile na komunikasyon ika-apat na henerasyon ng LTE. Ang pamantayan ay nagbibigay ng proteksyon laban sa kapwa interference sa pamamagitan ng awtomatikong pag-coordinate ng paghahatid ng mga data packet.

Bluetooth 4.2

Ang Bluetooth 4.2 ay ipinakilala noong Disyembre 2, 2014. Ang pamantayan ay napabuti sa mga katangian ng bilis at seguridad ng impormasyon.

Ang Bluetooth 4.2 ay nagdaragdag ng kakayahang direktang kumonekta sa Internet. Iyon ay, ang mga device na may suporta sa Bluetooth 4.2 ay magagawang hindi lamang direktang makipag-ugnayan sa isa't isa, ngunit din upang kumonekta sa Internet (salamat sa suporta para sa IPv6/6LoWPAN protocol) sa pamamagitan ng naaangkop na mga access point. Ang pangunahing ideya sa likod ng pagbuo ng pamantayan ay ang gamit ang Bluetooth ito ay posible upang ikonekta ang anumang mga aparato sa bawat isa.

Bilang karagdagan sa ligtas at mabilis na komunikasyon, ang Bluetooth 4.2 ay magiging mas mahusay din sa enerhiya, lahat ng ito ay magbabago sa takbo ng mga nakaraang buwan patungo sa pagkakakonekta sa network: parami nang parami ang mga device na nagsisimulang gumamit ng Bluetooth para dito, na, bukod sa iba pang mga bagay, ay may positibong epekto sa buhay ng baterya.

2003

Unang MP3 player na may teknolohiyang Bluetooth

Bluetooth bersyon 1.2 tinanggap ng Bluetooth SIG

Ang mga pagpapadala ng produkto ng Bluetooth ay lumalaki sa 1 milyon bawat linggo

Unang naaprubahan sistemang medikal Bluetooth

2004

Pinagtibay ng SIG ang Core Specification Version 2.0 Enhanced Data Rate (EDR)

Naka-install ang teknolohiyang Bluetooth bilang pamantayan sa 250 milyong device

Ang mga paghahatid ay lumampas sa 3 milyong mga yunit bawat linggo

Ang unang stereo headphone

2005

Ang mga paghahatid ng produkto ay tumaas sa 5 milyong chipset bawat linggo

Tinatanggap ng SIG ang ika-4,000 na miyembro nito

Binubuksan ng SIG ang punong-tanggapan nito sa Bellevue, Washington, na may mga panrehiyong tanggapan sa Malmo, Sweden at Hong Kong

Inilunsad ng SIG ang Profile Testing Suite (PTS) v1.0, isang testing at type testing tool na ganap na binuo sa loob ng bahay.

2006

Unang salaming pang-araw

Mga unang oras

Ang unang digital photo frame na sumusuporta sa Bluetooth

Naka-install ang Bluetooth sa 1 bilyong device

Ang mga pagpapadala ng Bluetooth device ay umabot sa 10 milyon bawat linggo

Ang pagsusuri sa Profile Tuning Suite (PTS) ay nagiging mandatoryong bahagi ng mga kwalipikadong produkto ng Bluetooth

Inanunsyo ng SIG na isasama nito ang Ultra-Wide Band (UWB) na teknolohiya sa WiMedia Alliance

2007

Unang alarm clock radio

Unang TV

Tinatanggap ng SIG ang 8,000 miyembro

Ang Bluetooth SIG CEO, Michael Foley, ay tumatanggap ng Telematics Leadership Award

Ang PTS Protocol Viewer ay inilabas bilang bahagi ng kamakailang nai-publish na bersyon 2.1.1 kasama ang isang makabuluhang na-update na interface ng gumagamit

Ang pinakakaraniwang mga profile ng Bluetooth

Upang gamitin wireless na teknolohiya Ang mga Bluetooth device ay dapat na makapag-interpret ng ilang mga Bluetooth profile na partikular sa mga partikular na lugar ng aplikasyon at nagsasaad ng mga pangkalahatang pag-uugali upang ang Bluetooth mga katugmang device ay maaaring gamitin upang makipag-ugnayan sa iba pang mga Bluetooth device.

Ang profile ay isang set ng mga function o kakayahan na available para sa isang partikular na Bluetooth device.

Mayroong malawak na hanay ng mga profile ng Bluetooth na naglalarawan Iba't ibang uri mga application o mga sitwasyon sa paggamit ng device.

Listahan ng mga pangunahing profile na inaprubahan ng Bluetooth SIG na may maikling paglalarawan at layunin:

Advanced na Profile sa Pamamahagi ng Audio (A2DP) dinisenyo para sa pagpapadala ng musika sa isang wireless headset o iba pang mga device.

Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP) idinisenyo upang kontrolin ang mga karaniwang pag-andar ng mga telebisyon at kagamitang may mataas na katumpakan. Binibigyang-daan kang lumikha ng mga device na may mga remote control function.

Basic Imaging Profile (BIP) dinisenyo para sa pagpapadala ng mga larawan sa pagitan ng mga device. Gamit ang profile na ito posible na baguhin ang laki ng isang imahe at i-convert ito sa isang format na sinusuportahan ng tumatanggap na device.

Pangunahing Profile sa Pag-print (BPP) sa tulong nito posible na magpadala ng text, email, vCard sa isang printer. Ang profile ay hindi nangangailangan ng mga driver.

Karaniwang ISDN Access Profile (CIP) ginagamit para sa pag-access ng device sa digital network na may integrasyon ng mga serbisyo, ISDN.

Cordless Telephony Profile (CTP) sumusuporta sa wireless telephony.

Profile ng Device ID (DIP) tumutulong na matukoy ang klase ng device, ang manufacturer nito at bersyon ng produkto.

Dial-up Networking Profile (DUN) ibinibigay ng protocol karaniwang pag-access sa Internet o iba pang serbisyo ng telepono sa pamamagitan ng Bluetooth.

Profile ng Fax (FAX) nagbibigay ng interface sa pagitan ng mobile o landline na telepono, pati na rin ang isang personal na computer kung saan naka-install ang software para sa pagtatrabaho sa mga fax.

File Transfer Profile (FTP_profile) nagbibigay ng access sa file system ng device.

Pangkalahatang Profile sa Pamamahagi ng Audio/Video (GAVDP) base para sa A2DP at VDP.

Generic Access Profile (GAP) base para sa iba pang mga profile.

Generic Object Exchange Profile (GOEP) batayan para sa iba pang mga profile ng paglilipat ng data, batay sa OBEX.

Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) kapalit koneksyon ng cable sa pagitan ng device at ng printer. Ang negatibong bahagi ng profile, na ginagawang hindi pangkalahatan, ay ang pangangailangan na mag-install ng mga driver.

Hands-Free Profile (HFP)

Profile ng Device ng Human Interface (HID) nagbibigay ng suporta para sa mga device na may HID, na kinabibilangan ng mga keyboard, mouse, joystick, atbp. Ang isang natatanging tampok ay ang paggamit nito ng mabagal na channel at nagpapatakbo sa pinababang kapangyarihan.

Profile ng Headset (HSP) ginagamit para sa koneksyon wireless na headset at telepono.

Profile ng Intercom (ICP) Nagbibigay ng mga voice call sa pagitan ng mga Bluetooth compatible na device.

LAN Access Profile (LAP) nagbibigay ng access sa mga Bluetooth device mga network ng kompyuter LAN, WAN o Internet sa pamamagitan ng isa pang Bluetooth device na mayroon pisikal na koneksyon sa mga network na ito.

Profile sa Pag-access sa SIM (SAP, SIM) nagbibigay-daan sa iyong i-access ang SIM card ng iyong telepono, na ginagawang posible na gumamit ng isang SIM card para sa maraming device.

Profile ng Pag-synchronize (SYNCH) nagbibigay-daan sa iyo na i-synchronize ang personal na data (PIM).

Profile sa Pamamahagi ng Video (VDP) nagpapahintulot sa iyo na mag-stream ng video.

Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) protocol para sa pag-aayos ng P-to-P (Point-to-Point) na mga koneksyon sa pamamagitan ng Bluetooth.

Bluetooth 5.0 naging realidad. Kumpara sa Bluetooth 4.0 isang bagong bersyon Mayroon itong dalawang beses ang kapasidad, apat na beses ang saklaw at ilang iba pang mga pagpapabuti. Tingnan natin ang mga pakinabang ng Bluetooth 5.0 kaysa sa mga nauna nito, kabilang ang isang halimbawa CPU CC2640R2F mula sa Mga Instrumentong Texas.

Ang katanyagan ng bersyon ng Bluetooth 4 protocol, pati na rin ang ilan sa mga limitasyon nito, ang naging dahilan para sa paglikha ng susunod na pagtutukoy ng Bluetooth 5. Ang mga developer ay nagtakda ng ilang mga layunin: pagpapalawak ng saklaw, pagtaas ng throughput kapag nagpapadala ng mga broadcast packet , pagpapabuti ng kaligtasan sa ingay, at iba pa.

Ngayong nagsimula nang lumabas ang mga unang device na may Bluetooth 5, tama ang mga tanong ng mga user at developer: alin sa mga naunang sinabing pangako ang naging katotohanan? Gaano kalaki ang nadagdagan ng saklaw at bilis ng paglilipat ng data? Paano ito nakaapekto sa mga antas ng pagkonsumo? Paano nagbago ang diskarte sa pagbuo ng mga broadcast packet? Anong mga pagpapabuti ang ginawa upang mapabuti ang kaligtasan sa ingay? At, siyempre, ang pangunahing tanong ay - mayroon bang backward compatibility sa pagitan ng Bluetooth 5 at Bluetooth 4? Sagutin natin ang mga ito at ang ilang iba pang mga tanong at isaalang-alang ang mga pangunahing bentahe ng Bluetooth 5.0 kaysa sa mga nauna nito, kabilang ang paggamit ng isang halimbawa tunay na processor na may suporta para sa Bluetooth 5.0 na ginawa ng kumpanya Mga Instrumentong Texas.

Magsimula na tayo Pagsusuri ng Bluetooth 5.0 na may sagot sa pinakamadalas itanong tungkol sa backward compatibility sa Bluetooth 4.x

Tugma ba ang Bluetooth 5.0 pabalik sa Bluetooth 4.x?

Oo, ginagawa nito. Ginagamit ng Bluetooth 5 ang karamihan sa mga feature at extension ng Bluetooth 4.1 at 4.2. Halimbawa, pinapanatili ng mga Bluetooth 5 device ang lahat ng pagpapahusay sa seguridad ng data ng Bluetooth 4.2 at sinusuportahan ang LE Data Length Extension. Ito ay nagkakahalaga ng pag-alala na salamat sa LE Data Length Extension, simula sa Bluetooth 4.2, ang laki ng data packet (packet data unit, PDU) sa panahon ng isang naitatag na koneksyon ay maaaring tumaas mula 27 hanggang 251 bytes, na nagbibigay-daan sa iyo upang madagdagan ang bilis ng pagpapalitan ng data ng 2.5 beses.

Dahil sa malaking bilang ng mga pagkakaiba sa pagitan ng mga bersyon ng protocol, ang tradisyonal na mekanismo para sa pakikipag-ayos ng mga parameter sa pagitan ng mga device kapag nagtatatag ng mga koneksyon ay nananatili. Nangangahulugan ito na bago sila magsimulang makipagpalitan ng data, ang mga device ay "magkakilala" at matukoy ang maximum na dalas ng paghahatid ng data, ang haba ng mga mensahe, at iba pa. Sa kasong ito, ang mga parameter ng Bluetooth 4.0 ay ginagamit bilang default. Ang paglipat sa mga parameter ng Bluetooth 5 ay nangyayari lamang kung, sa panahon ng proseso ng pagpapares, lumalabas na ang parehong mga aparato ay sumusuporta sa isang mas bagong bersyon ng protocol.

Sa pagsasalita tungkol sa mga tool na magagamit na sa mga developer, ito ay nagkakahalaga ng pagpuna bagong processor CC2640R2F at libreng BLE5-Stack mula sa Texas Instruments. Sa kasiyahan ng mga developer, nakabatay ang BLE5-Stack sa nakaraang bersyon BLE-Stack, at ang mga pagbabago sa paggamit nito ay apektado lamang ng bago Mga tampok ng Bluetooth 5.0.

Paano tumaas ang bilis ng paglilipat ng data sa Bluetooth 5?

Gumagamit ang Bluetooth 5 ng wireless na koneksyon na may mga rate ng paglilipat ng pisikal na data na hanggang 2 Mbps, na dalawang beses na mas mabilis kaysa sa Bluetooth 4.x. Kapansin-pansin dito na ang epektibong rate ng palitan ng data ay nakasalalay hindi lamang sa pisikal na throughput ng channel ng paghahatid, kundi pati na rin sa ratio ng serbisyo at kapaki-pakinabang na impormasyon sa packet, pati na rin sa nauugnay na mga gastos sa "overhead", halimbawa. , pagkawala ng oras sa pagitan ng mga packet (Talahanayan 1).

Talahanayan 1. Bilis ng komunikasyon para sa iba't ibang bersyonBluetooth

Sa mga bersyon ng Bluetooth 4.0 at 4.1, ang pisikal na bandwidth ng channel ay 1 Mbit/s, kung saan, na may haba ng data packet ng PDU na 27 bytes, naging posible na makamit ang mga exchange rate na hanggang 305 kbit/s. Ipinakilala ng Bluetooth 4.2 ang LE Data Length Extension. Salamat dito, pagkatapos magtatag ng isang koneksyon sa pagitan ng mga device, naging posible na madagdagan ang haba ng packet sa 251 bytes, na humantong sa pagtaas ng bilis ng palitan ng data ng 2.5 beses - hanggang sa 780 kbit/s.

Ang bersyon 5 ng Bluetooth ay nagpapanatili ng suporta para sa LE Data Length Extension, na, kasama ang pagtaas ng pisikal na throughput sa 2 Mbit/s, ay nagbibigay-daan sa mga bilis ng palitan ng data na hanggang 1.4 Mbit/s na makamit.

Tulad ng ipinapakita ng kasanayan, ang naturang acceleration ng paglipat ng data ay hindi ang limitasyon. Halimbawa, ang CC2640R2F wireless microcontroller ay may kakayahang gumana sa bilis na hanggang 5 Mbps.

Ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit sa karaniwang maling kuru-kuro na ang pagtaas sa throughput sa 2 Mbit/s ay nakamit sa pamamagitan ng pagbabawas ng saklaw. Siyempre, pisikal na ang transceiver chip (PHY) kapag gumagana sa dalas ng 2 Mbit/s ay may 5 dBm na mas kaunting sensitivity kaysa kapag gumagana sa dalas na 1 Mbit/s. Gayunpaman, bilang karagdagan sa pagiging sensitibo, may iba pang mga kadahilanan na nag-aambag sa pagtaas ng saklaw, halimbawa, ang paglipat sa pag-encode ng data. Para sa kadahilanang ito, ang iba pang mga bagay ay pantay kundisyon ng Bluetooth 5 ay lumalabas na mas maaasahan at mayroon mas malaking radius mga aksyon kumpara sa Bluetooth 4.0. Ito ay tinalakay nang detalyado sa isa sa mga sumusunod na seksyon ng artikulo.

Paano paganahin ang high speed data transfer mode sa Bluetooth 5?

Kapag nagtatatag ng koneksyon sa pagitan ng dalawang Bluetooth device, ang mga setting ng bluetooth 4.0. Nangangahulugan ito na sa unang yugto ay nagpapalitan ng data ang mga device sa bilis na 1 Mbit/s. Kapag naitatag na ang koneksyon, maaaring simulan ng master na naka-enable ang Bluetooth 5.0 ang PHY Update Procedure, na ang layunin ay magtatag ng maximum na bilis na 2 Mbps. Magtatagumpay lang ang operasyong ito kung sinusuportahan din ng alipin ang Bluetooth 5.0. Kung hindi, ang bilis ay nananatili sa 1 Mbit/s.

Para sa mga developer na dati nang gumamit ng Texas Instruments BLE-Stack, ang magandang balita ay ang bagong BLE5-Stack ay nagbibigay ng isang function, HCI_LE_SetDefaultPhyCmd(), upang maisagawa ang pamamaraang ito. Kaya, kapag lumipat sa Bluetooth 5.0, ang mga gumagamit ng mga produkto ng TI ay hindi magkakaroon ng mga problema sa paunang pagsisimula. Kapaki-pakinabang din para sa mga developer ang isang halimbawa na nai-post sa GitHub portal, na nagbibigay-daan sa iyong suriin ang pagpapatakbo ng dalawang CC2640R2F microcontroller na tumatakbo bilang bahagi ng CC2640R2 LaunchPads sa High Speed ​​​​at Long Range mode.

Paano tumaas ang saklaw ng Bluetooth 5?

Ang pagtutukoy ng Bluetooth 5.0 ay nagsasaad na ang saklaw ay apat na beses na mas malaki kaysa sa Bluetooth 4.0. Ito ay isang medyo banayad na isyu na nagkakahalaga ng pag-isipan nang mas detalyado.

Una, ang konsepto ng "apat na beses" ay kamag-anak at hindi nakatali sa isang tiyak na hanay sa metro o kilometro. Ang katotohanan ay ang saklaw ng paghahatid ng radyo ay lubos na nakasalalay sa isang bilang ng mga kadahilanan: ang estado ng kapaligiran, ang antas ng pagkagambala, ang bilang ng mga sabay-sabay na pagpapadala ng mga aparato, at iba pa. Bilang isang resulta, hindi isang solong tagagawa, o ang nag-develop mismo pamantayan ng Bluetooth Ang SIG ay hindi nagbibigay ng mga partikular na halaga. Ang pagtaas sa saklaw ay sinusukat kumpara sa Bluetooth 4.0.

Para sa karagdagang pagsusuri, kinakailangan na magsagawa ng ilang mga kalkulasyon sa matematika at tantiyahin ang badyet ng kapangyarihan ng channel ng radyo. Kapag gumagamit ng mga logarithmic value, ang radio channel budget (dB) ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng transmitter power (dBm) at ng receiver sensitivity (dBm):

Badyet ng channel ng radyo = kapangyarihanT X(dBm) – pagiging sensitiboR X(dBm)

Para sa Bluetooth 4.0, ang karaniwang sensitivity ng receiver ay -93 dBm. Kung ipagpalagay natin na ang kapangyarihan ng transmitter ay 0 dBm, kung gayon ang badyet ay 93 dB.

Ang pag-quadruple sa hanay ay mangangailangan ng 12 dB na pagtaas sa badyet, na magreresulta sa isang halaga na 105 dB. Paano dapat makamit ang halagang ito? Mayroong dalawang paraan:

• pagtaas ng kapangyarihan ng transmiter;
• pagtaas ng sensitivity ng mga receiver.

Kung susundin mo ang unang landas at dagdagan ang kapangyarihan ng transmiter, hindi maiiwasang magdulot ito ng pagtaas sa pagkonsumo. Halimbawa, para sa CC2640R2F, lumipat sa kapangyarihan ng output Ang 5 dBm ay humahantong sa pagtaas ng kasalukuyang pagkonsumo sa 9 mA (Larawan 1). Sa 10 dBm ang kasalukuyang ay tataas sa 20 mA. Ang diskarte na ito ay hindi kaakit-akit para sa karamihan ng mga aparatong wireless na pinapagana ng baterya at hindi palaging angkop para sa IoT, na kung saan ay ang lugar na pangunahing nilayon ng Bluetooth 5.0. Para sa kadahilanang ito, ang pangalawang solusyon ay tila mas kanais-nais.

Upang madagdagan ang sensitivity ng receiver, dalawang pamamaraan ang iminungkahi:

• pagbawas sa bilis ng paghahatid;
• paggamit ng Coded PHY data encoding.

Ang pagbabawas ng rate ng data sa pamamagitan ng isang factor na walong sa teorya ay nagpapataas ng sensitivity ng receiver ng 9 dB. Kaya, ang nais na halaga ay 3 dB lamang.

Ang kinakailangang 3 dB ay maaaring makamit gamit ang karagdagang Coded PHY coding. Dati, sa mga bersyon ng Bluetooth 4.x, ang bit encoding ay hindi malabo na 1:1. Nangangahulugan ito na ang stream ng data ay direktang ipinadala sa differential demodulator. Sa Bluetooth 5.0, kapag gumagamit ng Coded PHY, mayroong dalawang karagdagang format ng transmission:

• na may 1:2 encoding, kung saan ang bawat bit ng data ay nauugnay sa dalawang bit sa radio data stream. Halimbawa, ang isang lohikal na "1" ay kinakatawan bilang isang sequence ng "10". Sa kasong ito, ang pisikal na bilis ay nananatiling katumbas ng 1 Mbit/s, at ang tunay na bilis ng paglipat ng data ay bumaba sa 500 kbit/s.
• Sa 1:4 encoding. Halimbawa, ang isang lohikal na "1" ay kinakatawan ng sequence na "1100". Ang rate ng paglipat ng data ay nabawasan sa 125 kbit/s.

Ang inilarawang diskarte ay tinatawag na Forward Error Correction (FEC) at nagbibigay-daan sa mga error na matukoy at maitama sa receiving side, sa halip na mangailangan ng mga packet na muling ipadala, tulad ng nangyari sa Bluetooth 4.0.

Sa papel ay mukhang maganda ang lahat. Ito ay nananatiling lamang upang malaman kung paano tumutugma ang mga teoretikal na kalkulasyon sa katotohanan. Bilang halimbawa, kunin natin ang parehong CC2640R2F microcontroller. Salamat sa iba't ibang pagpapahusay at bagong Bluetooth 5.0 modulation mode, ang transceiver ng processor na ito ay may sensitivity na -97 dBm sa 1 Mbps at -103 dBm kapag gumagamit ng Coded PHY at 125 kbps. Kaya, sa huling kaso, 2 dBm lamang ang nawawala mula sa antas na 105 dB.

Upang suriin ang hanay ng CC2640R2F, nagsagawa ang mga inhinyero mula sa Texas Instruments ng field experiment sa Oslo. Kasabay nito, mula sa punto ng view ng antas ng ingay, ang kapaligiran sa eksperimentong ito ay hindi matatawag na "friendly", dahil ang bahagi ng negosyo ng lungsod ay malapit.

Para makakuha ng power budget na mas malaki sa 105 dB, napagpasyahan na taasan ang transmitter power sa 5 dBm. Ito ay nagpapahintulot sa amin na makamit ang isang kahanga-hangang panghuling halaga na 108 dBm (Larawan 2). Kapag nagsasagawa ng eksperimento, ang saklaw ay 1.6 km, na isang napaka-kahanga-hangang resulta, lalo na kung isasaalang-alang ang pinakamababang antas ng pagkonsumo ng mga radio transmitters.

Paano nagbago ang diskarte sa Bluetooth 5 broadcast messages?

Dati, gumamit ang Bluetooth 4.x ng tatlong nakalaang channel ng data upang magtatag ng mga koneksyon sa pagitan ng mga device (37, 38, 39). Sa kanilang tulong, natagpuan ng mga device ang isa't isa at nagpalitan ng impormasyon ng serbisyo. Posible rin na magpadala ng mga broadcast data packet sa kanila. Ang pamamaraang ito ay may mga kawalan:

• sa malalaking dami mga aktibong transmitters, ang mga channel na ito ay maaaring ma-overload lang;
• Parami nang parami ang mga device na gumagamit ng mga broadcast na mensahe nang hindi nagtatatag ng point-to-point na koneksyon. Ito ay lalong mahalaga para sa Internet of Things IoT;
• ang bagong Coded PHY coding system ay mangangailangan ng walong beses na mas maraming oras upang makapagtatag ng koneksyon, na maglo-load din ng mga broadcast channel.

Upang malutas ang mga problemang ito sa Bluetooth 5.0, napagpasyahan na lumipat sa isang pamamaraan kung saan ipinapadala ang data sa lahat ng 37 mga channel ng data, at ang mga channel ng serbisyo 37, 38, 39 ay ginagamit upang magpadala ng mga pointer. Ang pointer ay tumutukoy sa channel kung saan ipapadala ang mensahe ng broadcast. Sa kasong ito, ang data ay ipinadala nang isang beses lamang. Bilang isang resulta, posibleng makabuluhang mapawi ang pagkarga sa mga channel ng serbisyo at alisin ang bottleneck na ito.

Nararapat ding tandaan na ngayon ang haba ng data ng isang broadcast packet ay maaaring umabot sa 255 bytes sa halip na 6...37 bytes PDU sa Bluetooth 4.x. Napakahalaga nito para sa mga application ng IoT, dahil pinapayagan nito ang pagliit ng overhead ng transmission at pag-aalis ng mga koneksyon, at sa gayon ay binabawasan ang pagkonsumo.

Sinusuportahan ba ng Bluetooth 5 ang mga network ng Mesh?

Texas Instruments Solutions para sa Bluetooth 5

Ang isa sa pinakaunang microcontroller na may Bluetooth 5.0 ay ang high-performance na CC2640R2F processor na ginawa ng Texas Instruments.

Ang CC2640R2F ay binuo sa isang modernong 32-bit ARM Cortex-M3 core na may operating frequency na hanggang 48 MHz. Ang pagpapatakbo ng radio transmitter ay kinokontrol ng pangalawang 32-bit ARM Cortex-M0 core (Larawan 3). Bilang karagdagan, ang CC2640R2F ay nagtatampok ng mga rich digital at analog peripheral.

Ang bentahe ng CC2640R2F microcontroller ay ang mababang antas ng pagkonsumo nito (Talahanayan 2). Nalalapat ito sa lahat ng mga operating mode. Halimbawa, sa aktibong mode kapag tumatanggap ng data sa channel ng radyo, ang pagkonsumo ay 5.9 mA, at kapag nagpapadala - 6.1 mA (0 dBm) o 9.1 mA (5 dBm). Kapag lumipat sa sleep mode, ang kasalukuyang supply ay ganap na bumaba sa 1 µA.

Ang kumbinasyon ng tatlong mahahalagang katangian tulad ng suporta sa Bluetooth 5.0, mababang pagkonsumo at mataas na peak performance ay ginagawa ang CC2640R2F na isang napaka-interesante na solusyon para sa Internet of Things. Kasabay nito, gamit ang microcontroller na ito maaari kang lumikha ng buong hanay ng mga IoT device: mga autonomous na sensor, na nagpapatakbo ng ilang taon sa iisang baterya, nag-uugnay sa pagitan ng karagdagang control processor at Bluetooth 5.0 channel, mga kumplikadong application na nangangailangan ng mataas na computing power.

Talahanayan 2. Pagkonsumo ng wireless microcontrollerCC2640 R2 Fkasama ang suportaBluetooth 5

Operating mode	Parameter	Halaga (sa Vcc = 3 V)
Aktibong Computing	µA/MHz ARM® Cortex®-M3	61 µA/MHz
	Coremark/mA	48,5
	Coremark sa 48 MHz	142
Pagpapalitan ng radyo	Tugatog tumanggap ng kasalukuyang, mA	5,9
	Peak kasalukuyang sa panahon ng paghahatid, mA	6,1
Sleeping mode	Controller ng sensor, µA/MHz	8,2
	Sleep mode na may naka-enable na RTC at memory retention, mA	1

Upang mabilis na makapagsimula sa CC2640R2F, ang Texas Instruments ay naghanda ng tradisyonal na development kit (Figure 4). Gamit ang ilang mga naturang device, maaari mong suriin ang bilis at saklaw ng pagpapadala ng radyo sa pamamagitan ng Bluetooth 5.0. Upang gawin ito, maaari kang gumamit ng mga handa na halimbawa o lumikha ng iyong sariling aplikasyon batay sa libreng BLE 5 stack 1.0 protocol (www.ti.com/ble).

Konklusyon

Ang bagong bersyon ng Bluetooth 5.0 protocol ay nakatuon sa maximum na pagsunod sa mga pangangailangan ng Internet of Things (IoT). Kung ikukumpara sa bersyon ng Bluetooth 4.0, mayroon itong isang bilang ng mga pagpapahusay ng husay:

• ang bilis ng paglipat ng data ay nadoble at umabot sa 2 Mbit/s;
• ang saklaw ng paghahatid ay tumaas ng apat na beses dahil sa pag-encode ng data ng Coded PHY at Forward Error Correction (FEC);
• throughput mag-broadcast ng mga mensahe nadagdagan ng 8 beses.

Bilang karagdagan, ang Bluetooth 5.0 ay nagbibigay ng backward compatibility sa mga Bluetooth 4.x device, at sinusuportahan din ang karamihan sa mga extension ng mga susunod na bersyon ng protocol.

Tantyahin Mga kakayahan sa Bluetooth Available na ang 5.0 gamit ang mga tool mula sa Texas Instruments. Gumagawa ang kumpanya ng high-performance at low-power microcontroller CC2640R2F, nagbibigay ng libreng BLE 5 stack 1.0 at maraming handa na halimbawa para sa LAUNCHXL-CC2640R2 debugging kit.

Panitikan

1. FAQ ng Bluetooth Core Specification 5.0. 2016. Bluetooth SIG.