Что такое edr в bluetooth

Еще не так давно, для того, чтобы загрузить в телефон новую мелодию, картинку или игру, необходимо было воспользоваться кабелем. В некоторых случаях это был весьма специфичный кабель, который не подходил к другой модели от этой же фирмы. Конечно, можно было воспользоваться услугами инфракрасного порта, но это было медленно и неудобно.

Все изменилось с появлением протокола Bluetooth, предназначенным для обмена данными на небольших расстояниях – обмен информацией с ним стал и проще и быстрей.

Работы по созданию протокола еще в 1994 году начала компания Ericsson, как альтернативу проводам. Спецификация Bluetooth была разработана основанной в 1998 году группой Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), в которую вошли компании Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia.

Протокол Bluetooth основан на использовании радиоволн в диапазоне, не требующем получения разрешений (применяется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях). В нем применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS), который прост в реализации и обеспечивает устойчивость к помехам – несущая частота сигнала меняется 1600 раз в секунду, а последовательность переключения между частотами для каждого соединения является случайной и известна только передатчику и приёмнику. Каждые 625 микросекунд приемник и передатчик одновременно перестраиваются с одной несущей частоты на другую, так что, если рядом работает другая пара приёмник-передатчик, они не мешают друг другу.

В характеристиках разнообразных мобильных телефонов мы часто встречаем пункт с указанием версии Bluetooth и, хотя большинство из нас знает что это такое и «с чем его едят», немногие знают, чем эти протоколы различаются на практике.

Bluetooth 1.0

Первая версия протокола, как уже упоминалось выше, появилась еще в 1998 году. Чуть позже вышла версия 1.0B, но они имели плохую совместимость между продуктами различных производителей. В 1.0 и 1.0B на этапе установления связи была обязательной передача адреса устройства, что делало невозможной реализацию анонимности соединения на протокольном уровне и было основным недостатком данной спецификации.

В настоящее время она считается устаревшей и ни одно из выпускаемых устройств эту версию не использует.

Bluetooth 1.1

Версия Bluetooth 1.1 стала работой над ошибками обнаруженными в 1.0B. Помимо этого была добавлена поддержка для нешифрованных каналов и индикация уровня мощности принимаемого сигнала.

Bluetooth 1.2

Данная версия протокола используется в устройствах до сих пор. В версии 1.2 разработчики добавили поддержку технологии подстраиваемой перестройки рабочей частоты, что улучшило сопротивляемость к помехам, увеличилась скорость передачи. Так же добавилась технология улучшения качества передачи голоса с помощью повторения повреждённых пакетов (eSCO).

Особенностью Bluetooth 1.2 является увеличенная скорость передачи данных, включая речь, файлы и сервисную информацию, возможность быстрого спаривания и анонимность устройств в сети

Главные улучшения включают следующее:

  • Быстрое подключение и обнаружение.
  • Адаптивная перестройка частоты с расширенным спектром (AFH),
  • Более высокие скорости передачи данных (до 721 кбит/с)
  • Расширенные Синхронные Подключения (eSCO), которые улучшают качество передачи голоса в аудиопотоке
  • В Host Controller Interface (HCI) добавлена поддержка трёхпроводного интерфейса UART.
  • Утверждён как стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005.
  • Режимы управления потоком данных (Flow Control) и повторной передачи (Retransmission Modes) для L2CAP.

Bluetooth 2.0 + EDR

10 ноября 2004 г. вышел Bluetooth версии 2.0. Протокол имеет обратную совместимость с предыдущими версиями 1.x. Основное нововведение в этой версии – еще большее ускорение передачи данных благодаря технологии EDR (Enhanced Data Rate).

Теоретическая скорость EDR около 3 Мбит/с, но на практике ее применение позволило повысить скорость передачи данных только до 2,1 Мбит/с.

Bluetooth SIG опубликовала спецификацию как «Технология Bluetooth 2.0 + EDR», подразумевая, что EDR является дополнительной функцией, которую производители могут использовать по своему усмотрению – известно, что в коммуникаторе HTC TyTN Pocket PC версия Bluetooth 2.0 была без EDR.

Согласно 2.0 + EDR спецификации, EDR обеспечивала:

  • Увеличение скорости передачи до 3 раз (2,1 Мбит/с).
  • Уменьшала сложности нескольких одновременных подключений из-за дополнительной полосы пропускания.
  • Обеспечивала более низкое потребление энергии за счет уменьшения нагрузки.

Bluetooth 2.1 + EDR

Версия 2.1+EDR была представлена в августе 2008 года и до сих пор остается самой распространенной версией стандарта. С данным стандартом совместимы практически все устройства, включая навигаторы, беспроводные мыши, гарнитуры и другую периферию. Такой успех стал возможен за счет того, что в протоколе удалось добиться значительного снижения энергопотребления – в пять раз. Кроме того, версия Bluetooth 2.1 повышает уровень защиты данных и облегчает распознавание и соединение Bluetooth-устройств благодаря уменьшению количества шагов за которые оно выполняется, вплоть до того, поддерживает спаривание при помощи простого нажатия кнопки без ввода пароля.

Bluetooth 3.0 + HS

Спецификация 3.0+HS была принята Bluetooth SIG 21 апреля 2009 года и стала настоящим скоростным прорывом – теоретически она поддерживает скорость передачи данных до 24 Мбит/с. Для достижения подобных скоростей было получено за счет применения двух модулей: обычного Bluetooth 2.0 и дополнительного модуля, работающего по протоколу 802.11 со скоростью до 24 Мбит/с (аналогично Wi-Fi). Выбор модуля для передачи данных зависит от размера передаваемого файла – небольшие файлы передаются по медленному каналу, а большие — по высокоскоростному.

Недостатками протокола является то, что У Bluetooth 3.0 + HS нет совместимости с Wi-Fi, так как используется общий стандарт 802.11 (без суффикса), несовместимый со спецификациями Wi-Fi 802.11b/g или 802.11n, а так же, повышенное энергопотребление при передаче больших файлов.

Bluetooth 4.0

Спецификация Bluetooth 4.0 была утверждена 30 июня 2010г и предназначалась для устранения главного недостатка технологии HS – относительно высокого энергопотребления.

Bluetooth 4.0 обеспечивает скорость передачи данных 1 Мбит/с при размере пакета данных 8—27 байт, совместимые устройства смогут устанавливать соединение менее чем за 5 миллисекунд и поддерживать его на расстоянии до 100 м, а необходимый уровень безопасности обеспечивает 128-битное AES-шифрование.

Bluetooth 4.0 включает в себя следующие протоколы:

  • Классический Bluetooth (состоит из протоколов предыдущих спецификаций Bluetooth)
  • Высокоскоростной Bluetooth (основан на Wi-Fi)
  • Bluetooth с низким энергопотреблением – достигается за счёт использования специального алгоритма работы. Алгоритм написан так, что передатчик включается только на время отправки данных. Таким образом обеспечивается возможность работы в течение нескольких лет от одной батарейки типа CR2032 .

Прежде всего, Bluetooth 4.0 предназначен для миниатюрных электронных датчиков, использующихся в тренажёрах, медицинских сенсорах, сенсорах температуры, давления, влажности, скорости передвижения и т.д., но помимо этого, может использоваться в мобильных телефонах, смартфонах, ПК и т.п.

Первый чип с поддержкой Bluetooth 3.0 и Bluetooth 4.0 был выпущен компанией ST-Ericsson в конце 2009 года.

Подведем итоги

Профиль Bluetooth – это набор функций, основанных на протоколах Bluetooth. Каждое конкретное устройство может использовать свой набор профилей – то есть, если мобильный телефон поддерживает только профиль устройства handsfree, а гарнитура – только профиль гарнитуры, их взаимодействие невозможно.

В Bluetooth существует множество профилей. Вот лишь основные из них:

  • последовательного порта (Serial Port Profile – SPP)
  • коммутируемого доступа (dial-up networking)
  • гарнитуры
  • устройства hands-free
  • подключения к ЛВС
  • факса
  • передачи файла
  • синхронизации

Уделять внимание версии Bluetooth нужно только тогда, когда устройство способно реализовать все свои функции исключительно с данным протоколом. Если приобретаемый гаджет требует поддержки Bluetooth 4.0, он либо не сможет реализовать всю полноту своего функционала с предыдущими версиями, либо не «заведется вовсе».

Беспроводная связь становится неотъемлемой частью электроники, так как все больше и больше потребителей требуют возможности отправлять и получать данные, не привязываясь к разъемам и кабелям. Одним из самых популярных протоколов беспроводной связи является Bluetooth, который имеет универсальность для поиска «родственников» в самых разных приложениях.

Среди многих других приложений Bluetooth встроен в автомобили, так что пользователи могут воспроизводить свою любимую музыку со смартфона на автомобильной стереосистеме. Новая область безопасности «умного дома» использует Bluetooth, чтобы позволить людям выполнять такие задачи, как запирание и отпирание входной двери с помощью телефона. Bluetooth также можно использовать для отправки файлов между планшетом и компьютером, отправки уведомлений с фитнес-трекера на компьютер или телефон и многое другое. На рисунке ниже изображены два распространенных устройства с поддержкой Bluetooth, смартфон и ноутбук.

Все эти различные приложения подпадают под общий термин «Bluetooth», но, что удивительно, не все из них используют одни и те же беспроводные протоколы. Некоторые используют Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), в то время как другие используют базовую скорость Bluetooth / повышенную скорость передачи данных (Bluetooth BR / EDR). Более новые приложения даже могут использовать Bluetooth 5.

Читайте также:  Что делать если игра симс 3 зависла

Большинство людей не знают ни о разнице между Bluetooth BR / EDR и BLE, ни о том, какой из них лучше всего подходит для их конкретных приложений. С появлением Bluetooth 5 все стало более запутанным, что еще больше стирает грань между этими протоколами. Цель этой статьи — объяснить, чем BLE отличается от Bluetooth BR / EDR и как Bluetooth 5 обещает улучшить оба протокола. Это также поможет вам определить версию, наиболее подходящую для вашего приложения.

История

Чтобы лучше понять, чем отличаются Bluetooth с базовой скоростью передачи данных (BR) / повышенную скорость передачи данных (EDR) и BLE, важно изучить историю этих беспроводных технологий. Каждый из них был разработан Специальной группой по интересам Bluetooth (Bluetooth SIG), которая управляет всеми протоколами Bluetooth. По мере разработки Bluetooth SIG выпускает новую спецификацию для внесения улучшений. Временная шкала на рисунке ниже показывает спецификации Bluetooth, которые были выпущены и где Bluetooth BR, Bluetooth EDR, BLE и Bluetooth 5 соответствуют этим спецификациям.

Bluetooth с базовой / повышенной скоростью передачи данных (BR/EDR)

Bluetooth BR был первым разработанным протоколом Bluetooth. В нем реализован уникальный метод использования гауссовой частотно-сдвиговой манипуляции (GFSK) для обмена данными в диапазоне ISM 2,4 ГГц. Эта полоса была выбрана потому, что, в отличие от большинства полос частот, для работы в ней не требуется лицензия, поэтому связь полностью бесплатна. Bluetooth BR быстро завоевал популярность, поскольку он предоставил недорогой и маломощный способ отправки и получения данных по беспроводной сети на короткие расстояния со скоростью передачи данных до 0,7 Мбит / с.

Несколько лет спустя была выпущена новая спецификация Bluetooth 2.0, которая включала опцию Bluetooth EDR. Bluetooth EDR позволяет передавать данные в два-три раза быстрее, чем предыдущая версия. Это стало возможным потому, что он использует дифференциальную квадратурную фазовую манипуляцию (QDPSK) и дифференциальную 8-уровневую фазовую манипуляцию (8DPSK) вместе с GFSK. GFSK передает один бит на символ, тогда как QDPSK передает два бита на символ, а 8DPSK передает три бита на символ.

Когда BLE был впервые разработан, на самом деле это был даже не Bluetooth! Он был разработан Nokia как беспроводная технология под названием Wibree. Данный стандарт был разработан так, чтобы потреблять очень мало энергии (а также быть очень дешевым и простым в настройке), что делает его идеальным решением для устройств, работающих от батарей небольшой емкости.

Wibree включает в себя множество методов, аналогичных Bluetooth BR / EDR, включая работу в диапазоне ISM 2,4 ГГц, модуляцию GFSK, схему канала и скачкообразную перестройку частоты. Параллели между ними привели к тому, что Bluetooth SIG принял Wibree в свою спецификацию. Он был выпущен как новый беспроводной стандарт потребляющий мало энергии для работы под названием Bluetooth Low Energy (BLE). BLE впервые появился в спецификации Bluetooth 4.0.

Bluetooth 4.0 не «уничтожил» полностью стандарты Bluetooth BR / EDR, но вместо этого предлагал BLE в дополнение к Bluetooth BR / EDR. Потребительские устройства с BLE часто назывались Bluetooth Smart, а Bluetooth BR / EDR — Bluetooth Classic; однако эти термины больше не используются для дифференциации каждого протокола. В соответствии с этой спецификацией радиостанции могут быть разработаны для работы в качестве радиомодуля BD / EDR только Bluetooth, радиомодуля BLE или спаренного радиомодуля, который поддерживает Bluetooth BR / EDR и BLE.

Bluetooth 5.0

Bluetooth SIG делает все возможное, чтобы вносить улучшения, соответствующие эволюции технологий, и одним из ключевых достижений, которые, по-видимому, движут электроникой, является Интернет вещей (IoT). BLE сыграл большую роль в развитии IoT, но Bluetooth SIG хотел еще больше расширить возможности Bluetooth в приложениях IoT. Новые достижения в оригинальной технологии BLE были выпущены в Bluetooth 5.0, который называется Bluetooth 5.

Bluetooth BR/EDR vs. BLE

Давайте сравним сходства и различия только между Bluetooth BR / EDR и BLE. Хорошее место для начала — физический уровень (PHY) протоколов. PHY содержит схему, используемую для модуляции и демодуляции аналоговых сигналов и преобразования их в цифровые символы. Различия на физическом уровне — это один из факторов, который делает каждый протокол ориентированным на конкретные приложения. Четыре области PHY, где BR / EDR и BLE различаются, — это схема канала, энергопотребление, задержка и пропускная способность.

Схема канала

И Bluetooth BR / EDR, и BLE обмениваются данными в диапазоне ISM 2,4 ГГц, но различаются по количеству каналов, в которых они делят диапазон частот. Bluetooth BR / EDR делит полосу на 79 каналов, разнесенных на 1 МГц. BLE использует более простой передатчик и приемник, поэтому он разделяет полосу на 40 каналов, разнесенных на 2 МГц.

Одна вещь, с которой должны работать Bluetooth BR / EDR и BLE, независимо от количества используемых каналов, это помехи. Диапазон ISM 2,4 ГГц полон передатчиков, использующих все преимущества нелицензионного диапазона. Чтобы минимизировать помехи, как Bluetooth BR / EDR, так и BLE используют скачкообразную перестройку частоты, когда радиостанция работает на одном канале в течение короткого периода времени, прежде чем перейти на другой канал для продолжения связи.

BLE также добавляет еще один элемент в свою схему канала. BLE резервирует три канала для передатчика BLE, чтобы «заявить», что он доступен для подключения. Частота этих трех рекламных каналов была стратегически выбрана таким образом, чтобы они не мешали трем наиболее часто используемым каналам Wi-Fi, также работающим в диапазоне ISM 2,4 ГГц. После установления соединения радиостанции продолжат свою связь на одном из 37 других каналов. На рисунке ниже изображена схема канала для BLE и показано, где три рекламных канала расположены в полосе частот.

Мощность

Минимизация потребления энергии является ключевым отличием между Bluetooth BR / EDR и BLE, о чем свидетельствует тот факт, что BLE имеет «низкое энергопотребление» в своем названии! Bluetooth BR / EDR использует максимальную выходную мощность 100 мВт для передачи данных примерно до 10-100 м. Это было хорошо в те дни, когда большинство устройств можно было часто заряжать. Однако, поскольку спрос на продукты, которые могут работать от батареи в течение нескольких месяцев или лет без подзарядки, увеличивается, такой уровень выходной мощности будет слишком большим, поскольку это приведет к быстрому разряду батареи.

BLE предлагает идеальное решение. Он уменьшает энергию, включая передатчик и приемник только тогда, когда они необходимы для отправки или получения данных, с максимальной выходной мощностью всего 10 мВт для передачи в одном и том же диапазоне. BLE также отправляет данные короткими пакетами. Когда пакеты не отправляются, радиоприемник бездействует, потребляя мало энергии. Этот процесс помогает BLE соответствовать своему названию.

Задержка

Еще одно преимущество BLE делает его лучше, чем Bluetooth BR / EDR — задержка. Переход Bluetooth BR / EDR в активное состояние (готовность передавать данные) занимает около 100 мс. Существует дополнительная задержка в 100 мс с момента получения данных на передатчике до момента их получения на приемнике. В некоторых случаях это может привести к довольно заметной задержке. Это также приводит к увеличению энергопотребления, поскольку дополнительное время, необходимое для отправки данных, приводит к увеличению потребления энергии от батареи.

BLE предлагает гораздо меньшую задержку. BLE будет готов отправлять данные уже через 3 мс. Кроме того, задержка с момента получения данных на передатчике до момента их доступности на приемнике составляет всего 6 мс. Это позволяет отправлять данные гораздо быстрее и экономит электроэнергию.

Пропускная способность

В этот момент вам может быть интересно, почему кто-то выбрал бы Bluetooth BR / EDR вместо BLE. Хорошо, где BLE отстает от Bluetooth BR / EDR в пропускной способности. И Bluetooth BR / EDR, и BLE используют GFSK, поэтому теоретически максимальный предел пропускной способности составляет 1 Мбит / с. Однако такие факторы, как издержки протокола, ограничения радиосвязи и искусственные программные ограничения, ограничивают фактическую пропускную способность.

На практике Bluetooth BR может достигать пропускной способности до 0,7 Мбит / с, в то время как Bluetooth EDR может достигать пропускной способности 2,1 Мбит / с. Этой пропускной способности достаточно для приложений, таких как потоковое аудио. Поскольку BLE отправляет данные короткими пакетами для экономии энергии, его пропускная способность сталкивается с дополнительными ограничениями. Максимальная пропускная способность может достигать только 0,27 Мбит / с. Хотя этой пропускной способности недостаточно для потоковой передачи звука, более чем достаточно для отправки данных датчика, которые не нужно постоянно передавать.

Из этих четырех разделов становится ясно, что различия на физическом уровне для каждого из этих протоколов вызывают много различий в рабочих параметрах. В таблице ниже приведены основные параметры между Bluetooth BR / EDR и BLE.

Читайте также:  1С документооборот настройка прав доступа

BLE 5.0

Bluetooth 5 использует оригинальную технологию BLE с низким энергопотреблением, но включает некоторые новые улучшения. Одним из самых больших улучшений является нововведения на физическом уровне, которые можно выбрать для улучшения максимальной дальности или пропускной способности. Bluetooth 5 также добавляет улучшения, которые улучшают публикацию объявлений в сети.

Первый физический слой (PHY), который предлагает Bluetooth 5, называется LE 1M. Это тот же PHY используется для BLE в спецификации Bluetooth 4.2, поэтому большинство его параметров будут соответствовать параметрам, показанным в таблице 1. LE 1M является единственным физическим слоем, который является обязательным в Bluetooth 5. Другие два PHY являются дополнительными.

Bluetooth 5 интегрирует закодированный физический уровень как один из дополнительных физических слоев, который может расширить диапазон связи. Кодированный PHY достигает большей дальности, вводя избыточность для получения некоторого выигрыша в обработке вместо увеличения мощности передатчика.

Bluetooth 5 вводит дополнительные избыточные биты, которые используются для определения правильного значения бита. Кодированный физический слой существует в двух вариантах: S = 2 и S = 8. S = 2 отправляет два символа на бит, что уменьшает пропускную способность в два раза, но теоретически удваивает диапазон. S = 8 отправляет восемь символов на бит. Хотя это снижает пропускную способность до 125 кбит / с, но примерно в четыре раза увеличивает диапазон. На практике фактический диапазон будет немного ниже теоретических значений, но этот метод все же помогает достичь гораздо большего диапазона.

Радиус действия маловажен для большинства конечных приложений, поэтому Bluetooth 5 обязательно включил что-то для приложений, где пропускная способность важнее дальности. Существует опция двойной скорости передачи данных под названием LE 2M, которая увеличивает скорость передачи необработанных данных до 2 Мбит / с. Это позволяет передавать данные с максимальной фактической пропускной способностью 1,4 Мбит / с. Это означает, что данные могут передаваться даже быстрее, чем Bluetooth BR, но с меньшим энергопотреблением.

Таблица 2 сравнивает три физических уровня, доступные в Bluetooth 5, чтобы показать, как они отличаются с точки зрения скорости передачи данных и диапазона.

Bluetooth 5 предлагает множество улучшений в публикации данных. Он по-прежнему использует ту же схему каналов, что и BLE, но включает опции для рассылки данных на всех 40 каналах вместо трех. В Bluetooth 5 небольшие пакеты данных могут передаваться по трем каналам, используемым в BLE. Однако теперь они могут указывать на большие публикуемые пакеты (до 255 октетов), которые можно отправлять по дополнительным 37 каналам. Это также помогает уменьшить объем контента на трех основных каналах. Bluetooth 5 также включает улучшения для цепочки пакетов, периодической публикации данных и меньшего минимального интервала между передачей сообщений.

Приложения

Различия в PHY являются ключом к определению того, какой протокол лучше всего подходит для каждого приложения. В последних нескольких разделах мы рассмотрели много технических деталей, которые можно применять для лучшего понимания идеального использования каждого протокола.

Давайте начнем с Bluetooth BR / EDR. Он снижает скорость задержки и мощность пакета для более высокой пропускной способности, поэтому он лучше всего подходит для приложений, где пропускная способность является критически важной спецификацией. Это делает его идеальным протоколом для приложений, таких как потоковая передача видео / звука или отправка больших объемов данных. Распространенными приложениями являются беспроводные гарнитуры (рисунок ниже) и приложения типа точка-точка.

BLE лучше всего подходит для приложений, которым необходимо отправлять только небольшие объемы данных, в результате чего устройство может проснуться, передать необходимые данные и затем вернуться в спящий режим. Низкое энергопотребление BLE делает его обязательным для устройств, которые питаются от небольшой батареи. Приложение, которое хорошо подходит для BLE, — это пульсометр. Монитор сердечного ритма не должен часто отправлять данные, но он должен работать в течение длительного периода времени от батареи. Поскольку область IoT продолжает развиваться, мы, вероятно, увидим много новых приложений BLE.

Важно отметить, что когда вы выбираете устройство Bluetooth с поддержкой для своего приложения, вы должны быть уверены, что выбрали интегральную схему (ИС), которая поддерживает протокол, который вы планируете использовать. Вы не можете купить ИС наугад и предположить, что она поддерживает как Bluetooth BR / EDR, так и BLE. Как упоминалось ранее, Bluetooth BR / EDR и BLE используют разные физические уровни, поэтому вам необходимо убедиться, что выбранная интегральная схема поддерживает физический уровень для протокола, который вы планируете использовать, или она поддерживает оба PHY, если вы считаете, что оба могут быть полезны для вашего приложение.

Bluetooth 5, который обещает значительные улучшения, уже начал появляться в популярных технологиях. Многие популярные смартфоны уже предлагают поддержку Bluetooth 5. Как и в случае с большинством беспроводных протоколов, Bluetooth 5 интегрировался в большую часть электроники. Тем не менее, становится очевидным, что настало время Bluetooth 5.

Если вы хотите быть готовым к использованию Bluetooth 5, необходим микроконтроллер, совместимый с Bluetooth 5, для соответствия основным требованиям. Одним из примеров является Maxim MAX32666GWPBT, который имеет два ядра Arm Cortex-M4 и отдельное оборудование, предназначенное для работы стека Bluetooth (рисунок ниже). Это оставляет два ядра полностью бесплатными для вашего приложения. Другим вариантом является маломощный микроконтроллер Arm Cortex-M4 MAX32665 с блоком с плавающей запятой (FPU) и Bluetooth 5. Этот микроконтроллер имеет функции управления питанием, такие как импульсный источник питания с одним индуктором и несколькими выходами (SIMO), и динамическое масштабирование напряжения для минимизации энергопотребления и, следовательно, хорошо подходит для систем с батарейным питанием.

Итоги

Как и в любом хорошем уроке, лучший способ проверить свои знания — это викторина. Испытайте себя, вернитесь к приложениям, перечисленным в начале этой статьи, и посмотрите, сможете ли вы определить, какой протокол Bluetooth используется каждым из них. Если вы не помните, ответы ниже …

Bluetooth BR / EDR хорош для приложений, где критична максимальная пропускная способность. Он может потреблять значительное количество энергии, поэтому он не подходит для приложений, в которых требуется длительное время автономной работы. Он также имеет большую задержку и занимает больше времени для настройки соединения для начала отправки данных. Следовательно, он не предназначен для приложений, которые передают и получают нечастые короткие сообщения. Вы можете найти его используемым для подключения телефона к автомобильной стереосистеме для воспроизведения музыки или отправки файлов между компьютерами или планшетами. Оба приложения требуют высокой пропускной способности и могут позволить себе «потреблять некоторую мощность».

BLE используется тогда, когда критически важно низкое энергопотребление и высокая пропускная способность не требуется. Он может отправлять данные очень быстро и имеет малую задержку. Вы найдете его в приложениях, которые должны работать в течение длительного времени на аккумуляторе или в тех, которым не требуется часто отправлять данные. BLE используется в системах домашней безопасности, таких как интеллектуальные дверные замки и в фитнес-трекерах.

Хотя все эти технологии и называются Bluetooth, они действительно предлагают различные преимущества в мире беспроводной электроники. Чтобы определить, какой протокол лучше всего подходит для ваших приложений, обязательно посмотрите на различия в PHY, перечисленные в таблице 1, чтобы увидеть, где каждый протокол превосходит. Кроме того, следите за тем, как Bluetooth 5 изменит отрасль в ближайшие несколько лет благодаря более высокой пропускной способности, большему диапазону и расширенным возможностям публикации сообщений.

Bluetooth. Технология, которая двадцать лет тому назад полностью перевернула представления о возможностях передачи данных. В далеком 1998 году группа компаний, специализирующихся на разработке и выпуске мобильных телефонов, мультимедийных гаджетов и программного обеспечения (Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba) представила на суд общественности уникальную технологию экономной и чрезвычайно удобной радиосвязи, позволяющей на небольшом расстоянии обмениваться протоколами данных с помощью компактных персональных устройств.

Сам термин Bluetooth появился с легкой руки шведов из Ericsson. Одного из легендарных правителей Скандинавии звали Харальд I Синезубый по прозвищу Объединитель, отсюда же и логотип нового стандарта (две руны – «хаглаз» и «беркана» ).

Как это работает

Технология Bluetooth позволяет передавать изображения, голосовые, видео, аудио, текстовые сообщения (со скоростью до 64 Кбит/сек). Для беспроводной передачи информации используются асимметричный (721 Кбит/сек в одном направлении и 57,6 Кбит/сек в другом) или же симметричный (432,6 Кбит/сек в обоих направлениях) методы. По сути, встроенное в гаджет Bluetooth-устройство, представляет собой радиопередатчик (частота 2.4 ГГц), способный устанавливать связь между гаджетами на максимальной дистанции до 100 метров. Чаще всего мощность Bluetooth-чипа рассчитана на 10 метров. Такой радиус действия обеспечивает низкое потребление энергоресурсов аккумулятора или батареи гаджета, что, в свою очередь, гарантирует относительно небольшие габариты устройства и невысокую стоимость его комплектующих.

Передатчик работает по принципу FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum). Эта технология кластеризирует передаваемые данные в отдельные пакеты, а затем транслирует их по псевдо рендомному принципу, периодически меняя частоту передачи (изменения совершаются до 1,6 тысячи раз в секунду). Передавать и принимать информацию в данном случае могут только те гаджеты, которые настроены на один шаблон, так называемый pattern передачи. При этом любые другие устройства смогут воспринимать передачу данных только лишь как белый шум.

Читайте также:  Явная схема решения уравнения теплопроводности

Истоки этой технологии отслеживаются еще в далеком 1994 году. Именно тогда, на заре мультимедиа, ведущий на тот момент производитель технических средств для мобильной связи компания Ericsson предлагает Bluetooth как альтернативу кабельному способу передачи данных. Предполагалось (и не безосновательно), что эта технология будет активно применяться для высокоскоростного обмена данными между персональными компьютерами, а также различными периферийными гаджетами, игровыми терминалами и джойстиками, мобильными телефонами и гарнитурами и т.д.

За всю достаточно долгую историю этой оригинальной беспроводной технологии, появилось немало различных версий, которые каждый раз удивляли своими новыми возможностями. Первая ласточка – технология Bluetooth стандарта 1.0 и 1.0 B, появившаяся еще в 1998 году. В силу того, что эти версии были пионерами в этом направлении, обмен данных был недостаточно корректен в работе. Коммуникабельность между оборудованием от разных компаний-производителей желала лучшего. Обязательное предоставление адреса устройства при установлении контакта не смогла обеспечить безопасность соединения по протоколу.

Учтя огрехи и пожелания пользователей, разработчики немного модернизировали версию и предложили новый стандарт – Bluetooth 1.1. В него были добавлены опции для нешифрованного канала и возможность определения степени мощности для принимаемого сигнала.
При создании Bluetooth 1.2 производители пошли еще дальше и добавили возможность быстрого контакта и обнаружения сигнала. Эта версия, в отличие от более ранних, характеризовалась неплохими показателями скорости передачи данных и стойкостью к импульсивным радиоэлектронным помехам. Поэтому версия 1.2 была утверждена как стандарт для беспроводного обмена информацией в 2005 году.

В Bluetooth стандарта 2.0 была частично решена проблема не высокой скорости обмена файлами между устройствами. Содействие платформы Enhanced Data and Response (EDR) позволило поднять скорость до 3-х Мбит/с. Правда, на выходе передача информации достигала всего лишь – 2,1 Мбит/с.
Подразумевается, что технология EDR поддерживает Bluetooth версии 2.0, являясь только дополняющей функцией. Кроме этой поддержки существуют также другие апгрейты, направленные на ускорение и передачи данных, однако именно Enhanced Data and Response обеспечивает быстрый контакт устройств (в 3 раза быстрее для базовой версии), минимизируя трудности одномоментного подключения нескольких устройств.
Версия Bluetooth 2.1 позволила расширить перечень характеристик для обмена данными между устройствами. К тому же, появилась возможность энергосбережения с помощью новой технологии для коммуникаций Sniff Subrating, что позволило увеличить длительность беспрерывной работы прибора от одного заряда батареи в несколько раз.

В 2004 году специально для Bluetooth выходит спецификация Bluetooth 2.0+EDR (Enhanced Data Rate). Спецификация
EDR для серии Bluetooth 2.1 позиционируется как защита данных и помощник в идентификации и присоединении сторонних Bluetooth-устройств. Это становится возможным благодаря сокращению количества действий при передаче данных. Производительность используемых устройств при этом увеличивается, а количество потенциальных ошибок при передаче данных уменьшается.

На современном этапе


Основные модификации для обмена данных, которые применимы сегодня к подавляющему большинству оборудований – Bluetooth стандарта 3.0 и версии 4.0.
Стандарт 3.0 поддерживает скорость передачу и обмен пакетами данных до 24 Мбит/с. Таких результатов удалось достичь с помощью объединения обычного Bluetooth 2.0 с протоколом IEEE 802.11, который больше известен как локальная беспроводная сеть Wi-Fi. Передача информации при этом происходит следующим образом: медленный канал используется для передачи компактных файлов, а высокоскоростной, в свою очередь, обеспечивает передачу пакета информации большего размера.

Основным недостатком для Bluetooth 3.0 является неоправданно большое энергопотребление устройства, поддерживающее эту технологию. Казалось бы, что в предыдущих интерфейсах уже решали вопрос, касающийся энергосбережения. Однако решительный прогресс в скорости для стандарта Bluetooth 3.0, обернулся высокими энергетическими затратами.
При этом в версии Bluetooth 3.0 всё-таки становится возможным скачивать в относительно короткие сроки данные DVD-объема.
В версия 4.0, в отличие от третьего поколения, разработчикам наконец то удалось решить вопрос с уменьшением энергозатрат. При этом данная версия позволяет увеличить скорость до 1 Мб/с, а максимально расстояние стабильной передачи информации увеличилось до отметки в 100 метров. Уровень защиты конфиденциальности обеспечивает стандарт Advanced Encryption с характеристикой в 128 бит.

С помощью использования уникального алгоритма работы, потребление энергии значительно сокращается. Устройство передачи данных активирует свою работу только во время отправления информации. Эта версия позволяет установить соединение устройств менее чем за 0,05 секунд.

Протокол Bluetooth версии 4.0 в первую очередь предназначен для достаточно широкого семейства небольших датчиков и миниатюрных сенсоров. В частности, в этот перечень входят датчики движения, температуры и влажности воздуха. Устройства, работающие на базе Bluetooth версии 4.0, способны беспрепятственно передавать и обмениваться информацией с такими гаджетами, как смартфоны, фаблеты, мобильные телефоны, персональные компьютеры или планшеты.

Special Interest Group в конце зимы 2013 года продемонстрировала улучшенную версию предыдущей модели – Bluetooth стандарта 4.1. Примечательно, что улучшение коснулось одновременной и слаженной работы беспроводной технологии и стандарта сотовой связи Long Term Evolution. Решение автоматического регулирования передачи файлов подразумевает и защиту от взаимных препятствий.
В последующей версии Bluetooth 4.2, которая появилась на рынке в начале декабря 2014 года, разработчики усовершенствовали параметры конфиденциальности и немного увеличили скорость передачи информационного материала от устройства к устройству.

Следует отметить, что разные гаджеты и девайсы, поддерживающие Bluetooth, при передаче данных используют самую низкую из всех возможных версий и самый простой протокол из предоставленных. Другими словами, смартфон с Bluetooth версии 4.0 и беспроводные наушники стандарта 2.1, при технологии EDR, произведут подключение именно по Bluetooth версии 2.1.

Встречайте, Bluetooth 5.0 !

В середине июня 2016 года Bluetooth Special Interest Group (SIG) знакомит нас с улучшенной беспроводной технологией Bluetooth версии 5.0, которая по своим базовым характеристикам выигрывает у всех своих предшественников. Что же тут принципиально нового и какие улучшения нам предлагают разработчики? Обо всем по порядку.

Скорость передачи пакета данных с помощью новых подходов Coded PHY и Forward Error Correction (FEC) увеличена в несколько раз, а расстояние, на котором может осуществляться работа, сдвинулась с отметки в 10 метров до 40 в помещении. На улице этот показатель достигает поражающих результатов для беспроводной технологии – 200 метров. Данная версия предполагает использование канала вещания на частоте 2,4 МГц. А максимальная скорость передачи информации увеличилась до 6 Мбит/с. Безусловно, скорость еще далека от возможностей проводного вида передачи пакета данных (например, USB 2.0 – до 60 МБ/с). Но для беспроводных технологий – это колоссальный прорыв!

Вследствие увеличения скорости передачи данных, синхронизация отдельных устройств происходит значительно надежнее, чем в предшествующих версиях. Отметим также низкое потребление энергии при работе устройств, обеспеченных Bluetooth версии 5.0. По сравнению с предыдущим поколением, энергозатраты снижены в 2,5 раз.

Выгоды для пользователей очевидны. Теперь не придется путаться в наушниках при беге на стадионе. Смартфон передает информацию (в нашем примере – музыку) непосредственно в каналы наушников. При этом пользователю нет необходимости постоянно останавливаться с целью переустановить или перезагрузить соединение с телефоном и смарт-часами. Надежные Bluetooth-наушники и беспроводные колонки в течение последних двух лет – одно из самых показательных достижений Bluetooth пятого поколения.

Увеличенный радиус действия обеспечил эффективную организацию Интернет-соединения в условиях современной квартиры или дома, что позволяет управлять бытовой техникой и любыми электрическими приборами удаленно (в случае их подключения к системе «умный дом») с единого пульта или мультимедийного устройства. Естественно, эта возможность существует только при наличии поддержки нужного протокола и сервера.
Передавать и скачивать данные можно теперь в практически неограниченном объеме в максимально короткие сроки. Такая возможность обеспечивается благодаря наличию широковещательных каналов передачи, устанавливающими и поддерживающими контакт между разными Bluetooth-устройствами со сторонними гаджетами без предварительного подключения.

Еще одно важное преимущество – все, устройство, оборудованные чипами Bluetooth 5.0 совместимы с девайсами, работающими со старыми протоколами и предыдущими версиями этой технологии. Таким образом наличие в новой версии интерфейса определенной программы позволяет продолжать работать с более старым устройством без значительной модификации или перенастройки.

Итак, подытожим. По сравнению со своими предыдущими версиями технология Bluetooth 5.0 обладает целым рядом преимуществ:

  • скорость передачи информации выросла до 2 Мбит/с;
  • дальность передачи с помощью Coded PHY и Forward Error Correction (FEC) увеличилась в 4 раза;
  • пропускная способность выросла в 8 раз.

В условиях стремительного развития рынка беспроводных гаджетов, Bluetooth 5.0 в течение ближайшего времени может дополняться новыми апгрейдами, направленными на стабилизацию соединения между подключаемыми устройствами.

Ну и напоследок, хотелось бы привести вам сравнительную таблицу версий bluetooth:

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock
detector