Что такое Bluetooth и с чем его «едят». Основы технологии и дата создания
Связь Bluetooth - это стандарт беспроводной технологии для обмена данными на кроткой дистанции, которая использует коротковолновые СВЧ радиоволны в ISM диапазоне от 2.4 до 2.485 ГГц, для обмена данными между стационарными и мобильными устройствами, и построении персональных сетей (Personal Area Network PAN).
Создана технология была телекоммуникационным поставщиком Ericsson в 1994 году и так серьезно вошла в повседневную жизнь, что представить себе жизнь без нее стал невозможным. В том числе и автомобильную жизнь. Изначально новая технология была задумана как беспроводная альтернатива интерфейсу RS-232 кабелей данных. При помощи Bluetooth могут подключаться различные устройства, избегая проблем с синхронизацией и без использования лишних проводов.
Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), которая на сегодняшний день имеет в членстве более чем 25.000 компаний работающих в области электросвязи, вычислительной техники, сетевого оборудования и потребительской электроники.
Началось восхождение Bluetooth с достижения соглашения с IEEE, на основе которого спецификация Bluetooth стала частью стандарта IEEE 802.15.1. В это время был получен ряд патентов, которые появились в процессе разработки технологии.
Тайна названия Bluetooth
"Bluetooth" является не совсем правильной англизированной версией скандинавского Blåtand/Blåtann, (старонорвежский blátǫnn) являющейся прозвищем короля Харальда Синезубого, жившего в X веке. Ему удалось объединить враждовавшие датские племена в единое королевство, по преданию он также ввел Христианство. По примеру Харальда объединившего народы, Bluetooth делал тоже самое с протоколами, объединяя их в единый универсальный стандарт.
И еще немного по поводу названия. Слово «blå» в современных скандинавских языках означает «синий», но в то время когда жили викинги его второе значение означало и «черный цвет». Поэтому, скорее всего у Харальда, конечно же, был черный передний зуб, но никак ни синий. И в переводе датское Harald Blåtand более правильно было б интерпретировать как Harald Blacktooth, нежели Harald Bluetooth. Вот такая историческая неточность.
Идея названия была предложена в 1997 году Джим Кардашем, который разработал систему, позволявшую мобильным телефонам «общаться» с компьютерами. На момент разработки, Джим читал исторический роман Франса г. Бенгтссона «Корабли Викингов», повествовавшем о Викингах и о короле Харальде Синезубом. Таким образом роман и повлиял на название.
Логотип Bluetooth сочетает две скандинавские руны «хаглаз» и «беркана».
1998
Пятью кампаниями формируется Bluetooth Special Interest Group (SIG)
К концу года Bluetooth SIG принимает своего 400го члена
Имя Bluetooth получает официальный статус
1999
Выпущена спецификация Bluetooth 1.0
Bluetooth в SIG организовывает первую встречу разработчиков UnPlugFest
Технология Bluetooth награждена в качестве "Best of Show Technology Award" на COMDEX
2000
На рынок выходит первый мобильный телефон с поддержкой Bluetooth
Появляется первая PC card
Прототип мыши для ноутбука и продемонстрированы на CeBIT 2000
Прототип USB модуля показан на выставке COMDEX
Первый чип объединивший радиочастоту, основную полосу частот, функции микропроцессора и беспроводное программное обеспечение связи Bluetooth
В продажу уходит первая гарнитура
2001
Первый принтер
Первый ноутбук
Первый hands-free автомобильный комплект
Первый hands-free с распознаванием речи
Bluetooth SIG, Inc. формируется как некоммерческая, неакционерная компания
2002
Первый комплект клавиатуры и мыши
Первый GPS приемник
Количество кондиционных Bluetooth продуктов составило 500 единиц
IEEE одобряет, что 802.15.1 стандарт соответствует беспроводной технологии Bluetooth
Первая цифровая фотокамера
Реализация Bluetooth
Bluetooth работает на частотах от 2400 до 2483.5 МГц (включая поле допусков от 2 МГц в нижнем диапазонt и 3.5 МГц наверху). Соответственно как видно, принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в диапазоне ISM применяющемся в различных бытовых приборах и беспроводных сетях.
Bluetooth использует радио технологию, которая называется скачкообразной перестройкой частоты с расширенным спектром, Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS. Bluetooth делит данные на пакеты и передает каждый пакет по одному из обозначенных 79 каналов (рабочих частот). Каждый канал имеет полосу пропускания 1 МГц. Связь Bluetooth 4.0 использует 2 МГц интервал, который вмещает в себя 40 каналов. Первый канал запускается на 2402 МГц и продолжается до 2480 МГц с шагом 1 МГц. Для Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты, несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду.
Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения.
Версии Bluetooth
Bluetooth 1.0
Устройства первой версии 1.0 имели ряд проблем. У них наблюдалась посредственная совместимость с техникой сторонних производителей. В 1.0 и 1.0B была обязательной передача адреса устройства (BD_ADDR) на этапе установления связи, что делало невозможной реализацию анонимности соединения на протокольном уровне и было основным недостатком версии.
Bluetooth 1.1
Первое же обновление 1.1 исправило много недочетов найденных в версии 1.0B. Добавлены: поддержка нешифрованных каналов и RSSI (Received Signal Strength Indication) индикация уровня мощности.
Bluetooth 1.2
У последующего обновления были улучшения: Быстрое подключение и обнаружение. Она стала стойкой к радиопомехам, благодаря использованию адаптивной перестройки частоты с расширенным спектром. Скорости передачи данных до 1 Мбит/с. Появилось Расширенные Синхронные Подключения (eSCO), улучшившее качество передачи голоса в аудиопотоке. В Host Controller Interface (HCI) добавлена поддержка трёхпроводного интерфейса UART. В качестве стандарта принят IEEE Standard 802.15.1-2005.
Bluetooth 2.0 + EDR
EDR обеспечивает следующие преимущества: увеличение скорости передачи в 3 раза до 2,1 Мбит/с, возможность установки нескольких подключений в связи с дополнительной полосой пропускания. Снижение потребления энергии из-за уменьшения нагрузки.
Bluetooth 2.1
Добавлена технология расширенного запроса характеристик устройства, энергосберегающая технология Sniff Subrating, которая позволяет увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора в 3—10 раз. Обновлённая спецификация существенно упрощает и ускоряет установление связи между двумя устройствами, позволяет производить обновление ключа шифрования без разрыва соединения
Bluetooth 2.1 + EDR
В августе 2008 года Bluetooth SIG представил версию 2.1+EDR. Новая редакция Bluetooth снижает потребление энергии в 5 раз, повышает уровень защиты данных и облегчает распознавание и соединение Bluetooth-устройств благодаря уменьшению количества шагов, за которые оно выполняется.
Bluetooth 3.0 + HS
21 апреля 2009 года появился Bluetooth 3.0+HS. Скорость передачи данных (теоретически) возросла до 24 Мбит/с. Особенностью являлось добавление AMP (Alternate MAC/PHY), дополнение к 802.11 как высокоскоростное сообщение. Для AMP были предусмотрены две технологии: 802.11 и UWB.
Bluetooth 4.0
Через четыре года, 30 июня 2010, Bluetooth SIG утвердил спецификацию 4.0. Bluetooth 4.0 включал протоколы: классический Bluetooth, высокоскоростной Bluetooth и Bluetooth с низким энергопотреблением.
Bluetooth 4.1
SIG в конце 2013 года представила спецификацию Bluetooth 4.1. Одно из улучшений, реализованных в спецификации Bluetooth 4.1, касается совместной работы Bluetooth и мобильной связи четвёртого поколения LTE. Стандарт предусматривает защиту от взаимных помех путём автоматического координирования передачи пакетов данных.
Bluetooth 4.2
Bluetooth 4.2 был представлен 2 декабря 2014 года. Стандарт улучшили в его скоростных характеристиках и информационной безопасности.
Bluetooth 4.2 добавить возможность прямого подключения к Сети. То есть устройства с поддержкой Bluetooth 4.2 смогут не только напрямую взаимодействовать друг с другом, но и подключаться к Интернет (благодаря поддержке протокола IPv6/6LoWPAN) через соответствующие точки доступа. Ключевая идея развития стандарта заключается в том, чтобы с помощью Bluetooth можно было соединить любые устройства друг с другом.
В дополнение к безопасной и быстрой связи Bluetooth 4.2 также будет более энергоэффективен, всё это сдвинет тенденцию последних месяцев к подключению к сети: всё больше устройств начинают для этого использовать Bluetooth, что, кроме всего прочего, положительно сказывается на автономности работы.
2003
Первый MP3-плеер с технологией Bluetooth
Версия Bluetooth 1.2 принята Bluetooth SIG
Поставка продуктов Bluetooth выросло до 1 млн в неделю
Первая одобренная медицинская система Bluetooth
2004
SIG принимает версию Core Specification Version 2.0 Enhanced Data Rate (EDR)
Технология Bluetooth установлена в качестве базовой комплектации на 250 млн устройств
Поставки превзошли 3 млн. единиц в неделю
Первые стереонаушники
2005
Поставки продукции поднялись до 5 млн чипсетов в неделю
SIG приветствует своего 4,000 участника
Открыта штаб-квартира SIG в Белвью, штат Вашингтон, региональные офисы начали работать в г. Мальме, Швеции и Гонконге
SIG запускает Profile Testing Suite (PTS) v1.0, инструмент для тестирования и проведения типовых испытания полностью разработанный собственными силами компании
2006
Первые солнцезащитные очки
Первые часы
Первая цифровая фоторамка поддерживающая Bluetooth
Bluetooth установлен на 1 млрд устройств
Поставки Bluetooth устройств достигает 10 миллионов в неделю
Тестирование Profile Tuning Suite (PTS) становится обязательной частью продуктов Bluetooth квалификационного отбора
SIG объявляет, что она будет интегрировать технологию сверхширокополосной связи (Ultra-Wide Band, UWB) с WiMedia Alliance
2007
Первый будильник радио
Первый телевизор
SIG приветствует 8,000 участника
Исполнительный директор Bluetooth SIG , Майкл Фолей, получает награду Telematics Leadership Award
PTS Protocol Viewer выпущен в качестве части недавно опубликованной версии 2.1.1 наряду со значительно обновленным пользовательским интерфейсом
Самые распространенные профили Bluetooth
Чтобы использовать беспроводную технологию Bluetooth, устройства должны быть в состоянии интерпретировать определенные профили Bluetooth, которые находятся определенных областях применения и указывают общие формы поведения, чтобы Bluetooth совместимые устройства могли использовать для связи с другими устройствами Bluetooth.
Профиль — набор функций или возможностей, доступных для определённого устройства Bluetooth.
Существует широкий спектр профилей Bluetooth, которые описывают различные типы приложений или сценариев использования устройства.
Список основных профилей одобренных Bluetooth SIG с кратким описанием и предназначением:
Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) разработан для передачи музыки, к беспроводной гарнитуре или иным устройствам.
Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP) создан для управления стандартными функциями телевизоров, высокоточного оборудования. Позволяет создавать устройства с функциями дистанционного управления.
Basic Imaging Profile (BIP) разработан для пересылки изображений между устройствами. С помощью этого профиля, возможно, изменять размер изображения и конвертировать его в поддерживаемый принимающим устройством формат.
Basic Printing Profile (BPP) с его помощью возможно пересылать текст, сообщения электронной почты, vCard на принтер. Профилю не требуется наличие драйверов.
Common ISDN Access Profile (CIP) используется для доступа устройств к цифровой сети с интеграцией служб, ISDN.
Cordless Telephony Profile (CTP) поддерживает беспроводную телефонию.
Device ID Profile (DIP) помогает определить класс устройства, его производителя и версию продукта.
Dial-up Networking Profile (DUN) протокол предоставляет стандартный доступ к Интернету или другому телефонному сервису через Bluetooth.
Fax Profile (FAX) предоставляет интерфейс между мобильным или стационарным телефоном, а также персональным компьютером на котором установлено программное обеспечение для работы с факсами.
File Transfer Profile (FTP_profile) обеспечивает доступ к файловой системе устройства.
General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) база для A2DP и VDP.
Generic Access Profile (GAP) база для остальных профилей.
Generic Object Exchange Profile (GOEP) база для других профилей передачи данных, основывается на OBEX.
Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) замена кабельного соединения между устройством и принтером. Отрицательная сторона профиля, делающая его не универсальным- необходимость установки драйверов.
Hands-Free Profile (HFP)
Human Interface Device Profile (HID) обеспечивает поддержку устройств с HID в которые входят клавиатуры, мышки, джойстики и т.д. Отличительная особенность - использует медленный канал, работает на пониженной мощности.
Headset Profile (HSP) используется для соединения беспроводной гарнитуры и телефона.
Intercom Profile (ICP) обеспечивает голосовые звонки между Bluetooth совместимыми устройствами.
LAN Access Profile (LAP) обеспечивает доступ Bluetooth устройствам к вычислительным сетям LAN, WAN или Интернет посредством другого Bluetooth устройства, которое имеет физическое подключение к этим сетям.
SIM Access Profile (SAP, SIM) позволяет получить доступ к SIM-карте телефона, что делает возможным использование одной SIM-карты для нескольких устройств.
Synchronisation Profile (SYNCH) позволяет синхронизировать персональные данные (PIM).
Video Distribution Profile (VDP) позволяет передавать потоковое видео.
Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) протокол для организации P-to-P (Point-to-Point) соединения через Bluetooth.
Bluetooth - технология, с помощью которой мобильные устройства (некоторые компьютеры) могут передавать данные и соединяться с другим устройством. Основное достоинство этой технологии заключается в том, что для ее использования не требуется никаких кабелей и различных проводов. Ближайшим «предком» Bluetooth является IrDa. В отличии от Bluetooth, IrDa требует наличия специального порта в устройстве, а для передачи данных их нужно объединить. Недостатком этого инфракрасного порта является то, что с его помощью передача данных осуществляется на небольших скоростях.
Особенности передачи данных посредством Bluetooth
Как было сказано выше, технология Bluetooth позволяет владельцам различных устройств передавать информацию на высоких скоростях и без использования различных кабелей и др. Для того чтобы начать процесс передачи информации с одного устройства на другое, необходимо убедиться, что они оба имеют встроенный адаптер Bluetooth. Каждое такое устройство, после включения адаптера осуществляет автоматический поиск других. До недавнего времени радиус поиска других устройств и передачи информации составлял 10 метров. Сегодня радиус составляет почти 100 м. Это обусловлено тем, что сегодня появляется больше беспроводных мышек, клавиатур и других устройств, которые можно подключить к компьютеру с помощью Bluetooth, а не использовать для этого громоздкие провода.
Установка и настройка Bluetooth
Большинство пользователей полагают, что установить и настроить Bluetooth - самое сложное. С одной стороны это правильно. В первую очередь необходимо убедиться, что у вас имеется Bluetooth адаптер, а если его нет, то лучше его приобрести и установить. Для того чтобы поставить Bluetooth адаптер на персональный компьютер, достаточно только включить его в USB-разъем (обычно они находятся сзади блока компьютера или на передней панели). Затем устройство должно автоматически определиться компьютером. Если этого не произошло, тогда понадобится установить драйвера (обычно идут в комплекте с адаптером). Затем, когда драйвера установятся, нужно нажать на значок Bluetooth правой кнопкой мыши, который находится на панели в правом нижнем углу экрана или на рабочем столе. В появившемся контекстном меню выбрать «Принять файл». Программа будет осуществлять автоматический поиск всех необходимых устройств, а затем, когда вы найдете свое, то с легкостью можете передавать файлы с одного устройства на другое.
Для того чтобы работать с Bluetooth, необходимо включить на одном и другом устройстве этот адаптер. Потом, когда автоматическое сканирование будет завершено, необходимо найти в списке свое устройство и подключиться к нему. После этого пользователь с легкостью может передавать файлы с телефона на компьютер или наоборот.
Год за годом развивается технический прогресс, и каждый раз удивляет нас все больше. Человек готов придумывать всевозможные технологии, чтобы сделать наш необычный мир практичнее, удобнее и с большими возможностями.
Сегодня речь пойдет о Bluetooth – устройстве, позволяющем на расстоянии, с помощью специального передатчика, передавать данные. Многие недопонимают, зачем данные функции расположены в мобильном устройства?
Что же на самом деле представляет собой Bluetooth?
В этой статье Вы ознакомитесь с максимально достоверной информацией, по поводу данного устройства и его возможностях, а так же поймете, как им пользоваться.
И так, Bluetooth является универсальным устройством, с помощью которого каждый сможет на расстоянии передавать данные (фотографии, документы, видео, музыку). Такую разработку во всем мире уже используют ужу 10 лет. Сегодня, данное изобретение немного забыли. Однако, это не значит, что оно списано. Ведь в каждом, практически, мобильнике, имеется передатчик, выполняющий данную функцию. Кроме того, Bluetooth повлиял на создание Wi-Fi и стал его основанием. Поэтому, говоря о Bluetooth, можно сказать, что он является прародителем Wi-Fi. Но, нельзя не отметить, что и с появлением беспроводного устройства, Bluetooth пользуется большой популярностью у молодежи и в современных офисах.
Для чего его используют?
Во-первых, Bluetooth является отличным средством для порядка на Вашем рабочем месте и экономии места. Сегодня, как раз такое определение часто используют современные специалисты. Ведь если немного вернуться в прошлое, то называемый продукт придумали, чтобы обходиться без проводов, которые только мешали работе и комфорту. Кроме того, с поломкой хотя бы одного провода, могло остановиться целое производство. Но если соединение будет беспроводным, то поломка не опасна и сводится к минимуму. Однако и этот факт не является основным достоинством Bluetooth.
Его основное предназначение – передача данных (фотографий, документов, видео, музыки) с одного мобильного устройства на другое. Мы часто не задумываемся о большом потенциале данного устройства и на заданный вопрос о назначении Bluetooth в мобильном телефоне, отвечаем, — «Это средство, чтобы передавать файлы». Такая трактовка верная, но не полностью раскрывает сущность продукта. Ведь с помощью Bluetooth, можно найти и другие полезные применения.
Как же работает данное устройство? Оказывается, трудностей здесь возникнуть не может, так как, чтобы передавать данные, необходимы только подтверждения и выбор. Например, Вы решили передать кому-нибудь фотографию. Для этого и у него и у Вас должен быть Bluetooth. Дальше, запускайте данное приложение, после ищите устройство друга и включите соединение. Когда все подтвердится, у вас будет возможность обмениваться файлами. Такая схема – стандартная.
В настоящее время имеется большое количество разнообразных периферийных устройств. Не для всех их требуются подтверждения. Чтобы облегчить пользователям их применение и избавить от множества проводов, всевозможные периферийные устройства могут работать в автономном режиме.
Приложение Bluetooth позволяет передавать и принимать данные разными элементами. Для осуществления его работы нужны радиоволны, рассчитанные в радиусе ограниченного расстояния воздействия.
С помощью периферийного устройства Bluetooth, можно передавать всевозможные данные или использовать постоянное подключение за счет беспроводной связи. Есть в устройстве и некоторые мелочи, которые могут показаться не совсем пригодными. Но, система Bluetooth располагает огромным количеством всевозможных разработок. Не факт, что постепенно Wi-Fi отправляет на задний план устаревшие разработки, но это не значит, что ими перестали пользоваться. Например, существует масса Hi-FI, используемая этот способ соединения: колонок для компьютера, гарнитуры для телефонов, принтеры, адаптеры, камеры, телевизоры и так далее.
Хочется рассмотреть самые популярные соединения.
Многие слышали о Bluetooth адаптере, и для некоторых не есть диковинка, что данное устройство является самым настоящим роутером, не передающих данные при помощи интернета, а соединяя их беспроводными устройствами. Можно подумать, что это Wi-Fi роутер, создающий точку доступа. Что касается нашего случая, то данная точка представляет собой некий сервер, который поддерживает соединения технических устройств. Например, в офисе находится один принтер и несколько компьютеров. Чтобы дать возможность людям не толкаться, нужно установить адаптер и соединить с принтером все компьютеры. В этом случае очередь печати нормализуется, все смогут забрать свои документы.
Гарнитура Bluetooth представляет собой обычные наушники для телефона, которые не имеют проводов. Благодаря такой уникальности техники, пользователю можно отвечать на звонки, не используя телефона и не отвлекаясь от основных дел. Гарнитуру крепят к уху и долгое время могут ней пользоваться. Представленная технология не мешает обычному слуху, ей не нужна специальная кнопка, позволяющая отвечать на телефонные звонки. Еще совсем недавно, такое мы видели только в фильмах. Сегодня это уже не фантастика и данным устройством пользуются обычные люди.
Радиомодуль Bluetooth представляет собой обычную компьютерную колонку без проводов и используют его для передачи потока звуковой информации. Для того, чтобы колонка работала, нужно соединится с сервером, чтобы передавался звук. Им может стать телефон, компьютер или же плеер. После чего следует на устройстве выключить звук и наслаждаться любимой музыкой, качество которой будет выше.
Из выше сказанного Вы узнали, что собой представляет устройство Bluetooth. Создавая данные технологии, разработчики значительно облегчили нам бытовые дела и надобность иметь множество проводов. Необходимо помнить главные условия, что Bluetooth можно пользоваться на определенной площади и у каждого устройства территория воздействия разная. Кроме того, некоторым устройствам понадобится подзарядка.
Интерфейс "Блютуз" на сегодняшний день стал довольно широко распространен у разных видов устройств, в частности персональных компьютеров, мобильных телефонов, планшетов и прочих. Конечно, пользователи не застрахованы от возникновения разнообразных проблем. Чаще всего несложно разобраться в причинах возникновения неполадок, достаточно быть знакомым с основными принципами функционирования указанного интерфейса. "Блютуз" - что это? Как его использовать?
Особенности технологии
"Блютуз" представляет собой беспроводной интерфейс, характеризующийся малым радиусом действия, который создавался в 1994 году инженерами компании Ericsson, расположенной в Швеции. В 1998 году рядом компаний была создана особая организация Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), которая и сейчас работает в сфере разработки, продвижения и внедрения данной технологии. На данный момент количество компаний, ставших участниками ассоциации, превысило 13 тысяч.
Основное преимущество данной технологии состоит в том, что подключение "Блютуз" не требует больших ресурсов в плане потребления энергии, а стоимость приемопередатчиков сравнительно низкая по сравнению с иными технологиями беспроводной передачи. Все это позволяет использовать такое техническое решение даже в малогабаритных устройствах, имеющих миниатюрные элементы питания. За использование описываемого интерфейса производители оборудования не обязаны ничего выплачивать создателям технологии. Этот факт сыграл не последнюю роль в столь широком распространении этого интерфейса в разнообразных приборах.
Для чего он нужен?
Вкратце мы рассмотрели, что такое "Блютуз". Что это полезная вещь, уже понятно. А с тем, как этим пользоваться, еще следует разобраться. Основное назначение данной технологии состоит в создании персональных сетей, обеспечивающих возможности для обмена данными между гаджетами, находящимися поблизости. Это могут быть лэптопы, настольные компьютеры, мобильные и периферийные устройства, а также многое другое, принадлежащее к данной категории.
Применение
Для различных целей можно использовать "Блютуз". Что это приспособление, которое позволяет объединять несколько устройств в сеть, мы уже узнали. Но каким образом происходит соединение? В случае с двумя гаджетами подключение осуществляется по схеме «точка-точка», а в случае с большим числом приборов это уже будет схема «точка-многоточка». Вне зависимости от используемой схемы, выделяется ведущее устройство и ведомые.
Ведущим устройством задается шаблон, используемый всеми ведомыми, а также на него возлагаются задачи по синхронизации всех устройств. Посредством такого соединения образуется пикосеть. В рамках одного такого решения допускается объединение одного ведущего и семи ведомых приборов. Помимо этого, есть возможность для добавления в пикосеть еще нескольких устройств, которые будут ведомыми, но только в статусе временно заблокированных. Они не принимают участия в информационном обмене, однако синхронизируются с ведущим при помощи интерфейса "Блютуз". Что это, становится понятно, если представить, как от одного источника поступают данные всем остальным в режиме реального времени. Это удобно и открывает массу возможностей для организации работы.
Максимальное количество устройств
Еще один уровень сопряжения - объединение нескольких пикосетей в единую распределительную сеть. Для этого устройство, которое является ведомым в одной пикосети, берет на себя задачи ведущего в другой. В данном случае особенность состоит в том, что пикосети, принадлежащие к одной распределительной сети, используют разные шаблоны и между собой не синхронизируются. В состав одной распределительной сети не может включаться более 10 пикосетей. Получается, что посредством организации распределительной сети, включающей устройства "Блютуз", можно объединить в общей совокупности до 71 прибора.
Особенности передачи данных
Для используется радиоканал в 2,4-2,4835 ГГц, дополненный методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. Указанный диапазон разбивается на 79 каналов, для каждого из которых выделена полоса шириной 1 Мгц. Верхняя и нижняя часть диапазона содержит неиспользуемые полосы, которые считаются защитными. Передача данных осуществляется с применением фазовой модуляции по Гауссу, что предполагает изменение во времени несущей частоты соответственно с гауссовой кривой, а это заметно ограничивает спектр излучаемого сигнала.
"Блютуз"-адаптер производит обмен данными внутри интервалов времени, длина которых составляет 625 мкс. Передача каждого слота завершается переходом на новый частотный канал. Канальный уровень предполагает, что данные обмениваются пакетами, у каждого из которых длина составляет один-пять слотов. Определенная их часть может резервироваться для синхронных каналов, предназначенных для трансляции потоковых данных. Получается, что передача может осуществляться не только синхронными данными, но и асинхронными.
В спецификации устройства "Блютуз" предусмотрена возможность для использования двух видов связи: синхронной с установлением соединения, а также асинхронной, при которой соединение не устанавливается. Применение первого варианта актуально при создании каналов «точка-точка» между ведущими и ведомыми устройствами. Предназначением второго является организация сопряжения по схеме «точка-многоточка» между ведущим устройством пикосети и всеми ведомыми.
Классы устройства "Блютуз"
В зависимости от того, какой мощностью и эффективностью радиуса действия характеризуется "Блютуз"-адаптер, различают три класса приемопередатчиков. Самым распространенным вариантом, актуальным для использования в большинстве компьютеров и мобильных устройств, выпускаемых современной промышленностью, являются приемопередатчики второго класса. Медицинская аппаратура оснащается маломощными передатчиками класса 3, а наиболее дальнобойные модули, принадлежащие к классу 1, используются в системах управления и мониторинга промышленного оборудования.
Особенности настройки
Если вы хотите установить а потом использовать его для сопряжения с какими-либо устройствами, то следует ориентироваться в особенностях его настройки. С помощью применения данной технологии можно использовать радиоволны короткого диапазона для подключения к беспроводным сетям, а также получить доступ к периферийным устройствам, совместимым с версией технологии: принтером, мышью, мобильным телефоном, а также иными компьютерами и коммуникаторами.
Так как речь идет о беспроводном подключении, то есть осуществляемом посредством радиоволн, то любое периферийное устройство допускается перемещать в пространстве, при этом связь не будет потеряна, если оно не покидает зону «видимости». Если вы хотите подключить "Блютуз" на компьютер, то должны знать, что делается это автоматически, когда прибор попадает в зону действия передатчика. Достаточно только единожды произвести все необходимые настройки. В большинстве моделей ноутбуков передатчики встроены изначально, требуется только правильно их настроить, чтобы потом все работало без перебоев.
Настройка устройства "Блютуз" для "Виндовс"
Для осуществления этой операции требуется выполнить вполне конкретные действия. Для начала нужно убедиться в наличии в ноутбуке данного адаптера. После этого требуется загрузить все необходимые драйвера. После активации инсталлятора драйверов и запуска мастера добавления устройств все будет определено автоматически.
Когда устройство будет обнаружено, его необходимо будет добавить. Если система оказалась неспособной найти его, то следует убедиться в том, что устройство полностью заряжено, и к нему поступает энергопитание, что оно включено и расположено в зоне действия. Информацию о дальности действия любого прибора можно отыскать в сопроводительной документации. После того как будет завершена детальная проверка компонента, требуется перезапустить мастер добавления устройств.
Проблемы, которые могут возникнуть
Если вы озадачены тем, как включить "Блютуз", то можете обратить внимание, что при отсутствии самого компонента на панели задач ноутбука соответствующий значок может присутствовать. Его требуется обязательно скрыть. Для этого следует щелкнуть по значку, а потом по пункту "Настроить".
Когда устройства "Блютуз" включены, на дисплее отображается перечень всех сопряженных девайсов, которые доступны в рабочем диапазоне. При этом у каждого, как уже было сказано ранее, имеется свой диапазон, что требуется учитывать при сопряжении.
Особенности работы
Все последние модели телефонов, планшетов и ноутбуков получают в качестве обязательного компонента модуль "Блютуз", наличие которого подтверждается значком-логотипом на экране или корпусе устройства. Когда устанавливается соединение, на экране появится соответствующий логотип, а обмен данными сопровождается дополнительной индикацией. Сейчас производители встраивают устройство "Блютуз" на планшет, телефон и компьютер.
Помимо мобильных устройств, данная технология применима для настольных компьютеров, для обеспечения связи между мышками, клавиатурами, цифровыми фотоаппаратами, сканерами, принтерами, наушниками и разнообразными гарнитурами. Это оборудование поддерживает обмен данными на расстоянии до 100 метров. Иногда поддержка беспроводной связи оказывается возможной даже при использовании устройств, расположенных в разных помещениях.
Сопряжение разных устройств
Если использовать "Блютуз" для телефона или иных устройств при подключении к ПК, то необходимо на компьютер установить порт-коннектор, по форме напоминающий обычную флешку, подключаемую посредством USB. Драйвера и необходимые программы обычно поставляются в комплекте с оборудованием, но если их нет, то всегда можно воспользоваться помощью официального сайта для получения необходимых приложений.
Если рассматривать устройство "Блютуз" для телефона, то самым стали использующие эту технологию. С их помощью можно разговаривать по телефону даже тогда, когда ваши руки заняты: при занятиях спортом, вождении автомобиля и т. п. Если вы знаете, как включить "Блютуз" для активации гарнитуры, то всегда можете освободить руки в то время, когда разговариваете по телефону. Сам же аппарат может в это время находиться в сумке или кармане.
Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи.
Bluetooth позволяет этим устройствам общаться, на расстоянии от 1 до 100 метров друг от друга (дальность сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.
Происхождение названия Bluetooth
Слово Bluetooth - перевод на английский язык датского слова «Blåtand» («Синезубый»). Это прозвище носил король Харальд I, правивший в X веке Данией и частью Норвегии и объединивший враждовавшие датские племена в единое королевство. Подразумевается, что Bluetooth делает то же самое с протоколами связи, объединяя их в один универсальный стандарт.
С чего начался Bluetooth?
Первая концепция технологии Bluetooth появилась в небольшом городке Швеции Лунде, в 1994 году, где компания Ericsson решила воздвигнуть там новый камень (своеобразный ритуал) в память о великом человеке. Надпись на этом памятнике гласит (в оригинале - на древнескандинавском языке): «Компания Ericsson Mobile Communications АВ установила этот камень в честь Гаральда Блютуса, который дал свое имя новой беспроводной технологии для мобильных коммуникаций».
Далее, в начале 1998 года, пять крупных компаний - Ericsson, Nokia, IBM, Intel и Toshiba - объединились, чтобы начать работу над созданием новой технологии беспроводной связи Bluetooth. 20 мая этого же года для дальнейшего продвижения новой технологии на телекоммуникационном рынке была сформирована специальная рабочая группа (Special Interest Group - SIG). Любая компания, которая планирует разрабатывать устройства Bluetooth, может бесплатно войти в эту группу. В настоящее время в SIG входит более трех тысяч компаний, среди которых есть и старые представители, давшие начало развитию данного стандарта, и новые - например, такие гиганты, как Lucent, Microsoft, Motorola и др.
Основные положения технологии Bluetooth
Bluetooth – это, как уже было сказано выше, современная технология беспроводной передачи данных, позволяющая соединять друг с другом практически любые устройства. Соединить можно все, что соединяется, то есть имеет встроенный микрочип Bluetooth. Технология стандартизирована, следовательно, проблемы несовместимости устройств от конкурирующих фирм быть не должно.
Bluetooth - это маленький чип (рис. 1), представляющий собой высокочастотный (2.4 - 2.48 ГГц) приёмопередатчик.
Рис. 1 Чип Bluetooth
Энергопотребление (мощность передатчика) не должно превышать 10 мВт. Изначально технология предполагала возможность связи на расстоянии не более 10 метров. Сегодня некоторые фирмы предлагают микросхемы Bluetooth, способные поддерживать связь на расстоянии до 100 метров. Как радиотехнология, Bluetooth способен "обходить" препятствия, поэтому соединяемые устройства могут находиться вне зоны прямой видимости. Соединение происходит автоматически, как только Bluetooth-устройства оказываются в пределах досягаемости, причем не только по принципу точка - точка (два устройства), но и по принципу точка - много точек (одно устройство работает с несколькими другими).
Рис. 2 Bluetooth -чип и спичка рядом
Чип Bluetooth реализован с учетом всех современных тенденций. Размер чипа (рис. 2) - менее одного квадратного сантиметра. Применяемая частота позволяет ограничить потребляемую мощность 1мВт. Подобные характеристики позволяют интегрировать чипы Bluetooth в таких устройствах, как мобильные телефоны и карманные компьютеры.
Принцип работы Bluetooth
Технология Вluetooth предполагает два вида связи: синхронную - SCO (Synchronous Connection Oriented) и асинхронную - ACL (Аsynchronous Connectionless). Первый вид, SCO, рассчитан на установление симметричного соединения "точка - точка" и служит преимущественно для передачи речевых сообщений. Скорость передачи информации SCO равна 64 Кит/с. Второй, ACL, предназначен для пакетной передачи данных. Он поддерживает симметричные и асимметричные соединения типа "точка - много точек". Скорость передачи пакетной информации при ACL cоставляет порядка 721 Кбит/с. Пакеты данных имеют фиксированный формат. В начале блока находится 72-бит код доступа. Он может применяться, в частности, для синхронизации устройств. За ним следует 54-бит заголовок пакета, содержащий контрольную сумму пакета и информацию о его параметрах (например, о повторной передаче блока данных). Замыкает пакет область, непосредственно содержащая пересылаемую информацию. Размер этой области варьируется от 0 до 2745 бит.
Основополагающим принципом построения систем Bluetooth является использование метода расширения спектра при скачкообразном изменении частоты (FHSS - Frequency Hop Spread Spectrum). Весь выделенный для Bluetooth-радиосвязи частотный диапазон 2,402-2,480 ГГц разбит на N частотных каналов. Полоса каждого канала 1 МГц, разнос каналов – 140-175 кГц. Для кодирования пакетной информации используется частотная манипуляция.
Для США и Европы N = 79. Исключение составляют Испания и Франция, где для Bluetooth применяется 23 частотных канала. Смена каналов производится по псевдослучайному закону 1600 раз в секунду. Постоянное чередование частот позволяет радиоинтерфейсу Bluetooth транслировать информацию по всему диапазону ISM и избежать воздействия помех со стороны устройств, работающих в этом же диапазоне. Если данный канал зашумлён, то система перейдёт на другой, и так будет происходить до тех пор, пока не обнаружится канал, свободный от помех.
Рис. 3. Частотно-временная диаграмма работы модулей Bluetooth
На рис. 3 показана частотно-временная плоскость, иллюстрирующая одновременную работу трёх Bluetooth-модулей. Модули работают тактами (слотами), длительностью 625 мкс. Каждому модулю в пределах каждого такта назначается соответствующий частотный канал и режим передачи или приёма.
Когда пара любых Bluetooth-устройств соединяется, то они образуют пикосеть (рис. 4).
Одно из них, выполняющее функции ведущего устройства, формирует сигналы синхронизации частоты и ее изменения. Обычно ведущим является тот модуль, который размещён в наиболее мощном устройстве, таком, как персональный компьютер. Все другие устройства являются ведомыми.
Рис. 4 Пикосеть
Пикосеть является фундаментальной формой коммуникации в технологии Bluetooth. Пикосеть может содержать до 7 активных ведомых устройств. Кроме того, в окрестности (зоне уверенного приема) ведущего устройства могут находиться неактивные ведомые устройства, которые также синхронизированы на общие часы и общую последовательность смены частот, но не могут обмениваться данными до тех пор, пока ведущее устройство не активирует их. Если в сети оказывается более 8 устройств, то будет сформирована вторая пикосеть и так далее. Несколько (до 10) независимых и даже не синхронизированных между собой пикосетей, между которыми возможен обмен информацией, могут объединяться в так называемую большую сеть Scatternel. Для этого каждая пара пикосетей должна иметь как минимум одно общее устройство, которое будет главным в одной и подчиняемым в другой. Таким образом, в пределах отдельной Scatternet может быть одновременно связано максимум 71 устройство.
Структурная схема архитектуры Bluetooth
Рис. 5 Архитектура Bluetooth
Важной частью архитектуры (рис. 5) является Host to Controller интерфейс (HCI), обеспечивающий взаимодействие софтовой подсистемы Host с железной подсистемой Controller. Всё взаимодействие верхних уровней Bluetooth системы с ее аппаратной частью происходит через HCI-команды, инициируемые драйвером.
Основные блоки архитектуры:
RF
Блок Radio занимается преобразованием битовой последовательности в радио сигналы. Вопросы модуляции, спектральных характеристик и физики процессов обеспечения битовой скорости - все это решается на нижнем уровне модели.
Baseband Layer = Link Controller + Baseband Manager + Device Manager
Уровень baseband представлен в виде трех блоков, совместная задача которых состоит в управлении физическими каналами, поверх которых устанавливаются физические соединения. Bluetooth-адресация, синхронизации генераторов устройств, управление кодами доступа к физическим каналам, поиск устройств и установление физического канала между ними - все это задачи Baseband-уровня.
Link Manager
После того, как два нижних уровня обеспечили нас физическим соединением между устройствами, дело становится за организацией логических каналов, которые впоследствии и станут базой для передачи трафика приложений. Link Managerв ответе за установление, изменение и освобождение логических соединений между устройствами, а так же за обновление параметров физических соединений. Для этих целей Link Manager использует Link Management протокол (LMP).
L2CAP Layer
= Channel Manager + L2CAP Resource Manager
Это высокоуровневый блок Bluetooth Host, оккупированный L2CAP уровнем. Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) - протокол, работающий поверх созданных логических соединений, обеспечивающий сегментацию и восстановление пакетных данных от всех вышележащих приложений.
Скачков Максим Константинович