Песочница

Пупсень и Вупсень 26 октября 2011 в 22:07

Bluetooth 4.0 - сказ о стандарте

• Чулан *

Bluetooth или «Синезуб», с которым многие впервые познакомились еще будучи школьниками или студентами, имеет за своими плечами довольно короткую биографию.

В 1994 году два инженера, работавших в Швеции на знаменитую в те времена компанию Ericsson, решили решить раз и навсегда проблему кабелей и изобрели собственный стандарт беспроводной связи, основанный на методе распределенной смены частоты радиоволн. Через 4 года была создана «группа особого интереса Bluetooth» или Bluetooth SIG, формализовавшая первый единый стандарт беспроводной связи. Она состояла из сотрудников компаний Ericsson, Nokia, Toshiba и Intel. В настоящий момент в группу входит более 13 000 различных компаний.

Стандарты

С момента выхода первой версии спецификации стандарт уже поддерживал беспроводную передачу голосовых данных, удаленное управление аудио- и видео-контентом, работу с изображениями и принтерами, могло получать доступ к SIM-карте, книге контактов и работать с данными медицинских устройств. Всё это - по воздуху и в далеком 1998 году!

Четвертая версия Bluetooth, о которой мне и хотелось бы подробно рассказать в этой записи, получила свой финальный вид и стала доступна на суд публике в конце июня 2010 года. Почти целый год технология не появлялась в массовых устройствах, пока в конце июля 2011 Apple не объявили о выходе обновленных моделей ноутбука MacBook Air и системного блока Mac Mini, в котором одной из ключевых особенностей являлось появление Bluetooth 4.0. Еще больше внимания со стороны СМИ технология привлекла к себе после презентации iPhone 4S, в котором тоже был установлен чип со стандартом 4-й версии.

Bluetooth 4.0

В спецификацию четверки были включены 3 основных протокола беспроводной передачи данных:

• Классический Bluetooth. Был внедрен для совместимости со всеми существующими устройствами, работающими на предыдущих версиях стандарта. Поддерживает все основные функции предыдущих протоколов, такие как передача всевозможных типов данных, работа в качестве модема, беспроводная синхронизация данных, связь с помощью иных типов соединения, как у NFC, и прочее.
• Высокоскоростной протокол Bluetooth. Был представлен еще в 3-й версии, его суть основана на использовании дополнительных уровней передачи данных. Всё это выглядит так: при обычном использовании чипа он работает по базовой технологии, используя метод, связанный с радиоволнами. Как только устройству нужно передать файл относительно немалых размеров, оно переключается на другие уровни передачи информации, а именно - уровень передачи данных по Wi-Fi. Таким образом экономится как энергия устройства (дополнительные уровни требуют большего количества энергии, но она экономится за счет сильно меньшего времени передачи файла), так и время пользователей.
• Энергосберегающий протокол. Является основным отличием 4-й спецификации от своих предшественников, нацелен для применения в устройствах с небольшим расходом энергии, радиус действия - до 50 метров. Суть заключается в более низком потреблении энергии при нахождении устройства в режиме ожидания. Как утверждают разработчики, устройства, использующие данный протокол, будут работать существенное дольше, чем их собратья, работающих на классическом протоколе Bluetooth: по расчетам технологов система сможет продержаться более года без подзарядки на одной лишь «кнопочной» батарейке. Этот протокол не совместим с классической реализацией Bluetooth и у него есть кое-какие различия со своим прародителем: так, например, скорость беспроводной передачи данных ограничена 1 МБ/с (у классичесского 3 МБ/с), а приложения могут передавать по протоколу до 0,25 МБ/с (2,1 МБ/с). Протокол также использует более совершенное 128-разрядное шифрование.

  Группа Bluetooth SIG предлагает использовать данный протокол для крохотных сенсорных устройств (не стоит путать с устройствами, обладающими сенсорными экранами). В пример можно привести различные напульсные измерители давления, сердцебиения, шагомеры.

Итог

Вывод прост: если чип будет иметь спрос у производителей, то рынок скоро будет заполнен спортивными и медицинскими приборами с невероятно низким энергопотреблением. Кроме того, стоит ожидать первого рывка в новой категории приложений для смартфонов, зависимых от сенсоров сторонних устройств.

Bluetooth Special Interest Group в начале декабря опубликовала Bluetooth Core Specification 4.2 (более 2700 страниц). Новая спецификация содержит ряд изменений и нововведений, позволяющих устройствам с Bluetooth 4.2 претендовать на свою часть будущего рынка "лёгких" интернет-коммуникаций. По заявлению разработчиков, Bluetooth 4.2 стал умнее, быстрее и является идеальной технологией для Internet of Things (IoT).

Bluetooth 4.2 получил определённую гибкость выхода "сложного" абонентского устройства или "простого" смарт-сенсора в сеть Интернет., не забыто и про энергоэффективность коммуникаций, которая была задействована в 4-й версии — Bluetooth Low Energy (BLE). В декабрьской версии спецификации Bluetooth 4.2 теперь есть Internet Protocol Support Profile (IPSP), который знает про IPv6 и 6LoWPAN (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks). Конечно же осталась и возможность коммуникаций Bluetooth Smart Internet gateways (GATT).

Is there Internet connectivity with Bluetooth 4.2?

Yes, last year with 4.1, Bluetooth SIG launched L2CAP dedicated channels, a foundational step for IPv6 support.
In conjunction with Bluetooth 4.2, developers and manufacturers have flexible Internet connectivity options for Bluetooth Smart through new profiles and services. There are two paths for internet connectivity:
. Low power IP (IPv6/6LoWPAN) available December 2014
. Bluetooth Smart Internet Gateways (maintain the GATT-based architecture of Bluetooth Smart) available early 2015

Мощность при работе в режиме Bluetooth Low Energy (LE): minimum output power — 0,01 mW (-20 dBm), maximum output power — 10 mW (+10 dBm). Режим работы Bluetooth LE используют различные сенсоры, некоторые медицинские приборы и любые другие коммуникационные устройства , которые имеют компактные размеры и небольшие по ёмкости аккумуляторы.

Bluetooth 4.2 поддерживает больший размер пакета (в 10 раз), скорость передачи данных выше в 2,5 раза. Теперь для экономичного режима Bluetooth Low Energy (LE) с помощью Data Packet Length Extension скорость передачи возрастёт до 650 Кбит/с (ранее — 260 Кбит/с).

В режимах Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR) скорость, конечно же, выше, максимальная — почти 2,2 Мбит/с (асинхронный обмен).

Кроме улучшения скоростных показателей, в новой спецификации решили дополнительно позаботиться о неприкосновенности частной жизни , затруднив отслеживание пользовательских устройств с Bluetooth. Теперь это будет возможно только в случае, если вы сами дали разрешение на взаимодействие с Bluetooth-маячками ("Bluetooth beacons").

Спецификацией Bluetooth предусмотрена поддержка различных видов трафика: Higher Layer Protocol Signalling, Reliable Asynchronous Framed User Data, Higher Layer Framed Isochronous User Data, Constant Rate Isochronous User Data, Isochronous Unframed Profile Data, Unreliable Asynchronous Framed User Data.

По заявлению разработчиков, спецификация Bluetooth 4.2 совместима "сверху вниз". Bluetooth (версия 4.0) более распространён по сравнению Bluetooth 4.1, поэтому, в большинстве случаев, владельцы устройств, если и обновят ПО, то могут и не получить ничего нового. Так как основные изменения в Bluetooth 4.2, во-первых, касаются режима Bluetooth Low Energy (LE), во-вторых, полнота реализации функционала Bluetooth зависит ещё и от производителя "железа".

-----------
Bluetooth® Core Specification 4.2 — см. .

Бренд Bluedio стремительно ворвался на рынок аудио аксессуаров и пытается завоевать себе место под солнцем.
В его потребительской корзине уже довольно много моделей гарнитур на любой вкус и цвет.
Я уже видел несколько обзоров других моделей Bluedio в прошлом, не все они были позитивные, особенно в плане качества звука.
Но об этой модели Q5 я видел в подавляющем большинстве хорошие отзывы.
Научились делать?
Давайте проверим, есть с чем сравнить.

Приезжают вот в такой фирменной коробочке.

Сбоку надпись ураган:)

Приятно удивляет присутствие ТТХ на русском на коробке.

* Bluetooth 4.1 (совместимость со всеми предыдущими версиями также есть)
* блютуз профили: A2DP, AVRCP, HFP, HSP
* заявлено время проигрывания музыки 7ч, проверим ниже
* защита от влаги пота
* силиконовый адаптер для уха
* электронное подавление шума
* одновременное подключение к 2 источникам звука
* крутая технология чистого звука в наушниках
* встроенный эквалайзер (че-то не работает)

Внутри в блистере:
* сама гарнитура
* кабель зарядный micro USB -> USB
* инструкция на нескольких языках (тут русского нет)
* две пары доп. насадок и силиконовые держатели на уши

Разъем micro USB обычного размера, не удлиненный, длина кабеля 1М.

Гарнитуры этой серии бывают трех цветов: зеленые, красные, голубые, жаль нет более спокойных цветов черного и белого.
Длина кабеля между двумя половинками 60см.

Черные части корпуса - глянцевый пластик, легко хватает отпечатки пальцев, я бы предпочел материал софттач.

Все управление сосредоточено на правом ухе.
Большая зеленая кнопка с надписью Bluedio выполняет роли:
* включения / выключения гарнитуры, для этого надо подержать секунд 5
* при однократном нажатии при прослушивании музыки ставит на паузу / продолжает играть
* при звонке отвечает на звонок / заканчивает звонок
* при удержании 2 сек при входящем дозвоне - отбросить звонок
* даблклик - перезвонить по последнему набранному номеру
* при одиночном нажатии запускается аудио плеер
* удержание 2 сек запускает голосовой набор, смартфон должен поддерживать это

Кнопки громкости находятся на вставке из зеленого пластика, в надетом состоянии они расположены спереди.
Они управляют громкостью музыки, разговора при звонке, при удержании переключают трек вперед / назад.

Гнездо зарядки прикрыто зеленой резиновой заглушкой.

Внешне гарнитура выглядит стильно, имеет комфортный размер и вес 17г.

Для монтажа так называемых T-light адаптеров есть специальные направляющие на корпусе гарнитуры.
Сразу же рекомендую это сделать, т.к. с ними действительно намного удобнее, гарнитура сидит в ушах очень хорошо, не выпадает и заглушает внешние шумы.


В ухе крепится вот так:

Каждый подбирает угол изгиба насадки под свое ухо, т.к. уши у всех очень разные.
Паруется с другими устройствами легко, пин код стандартный 0000.
Я спаровал гарнитуру со смартфоном с Bluetooth 4.0, с трансмиттером с Bluetooth 3.0 и с нетбуком с Bluetooth 2.1 + EDR.
Для спаривания достаточно подержать кнопку включения чуть дольше, чем для обычного включения, начнет мигать синий светодиод, далее смартфоном или компьютером ищем устройство и добавляем его.
Под Win8.1 создаются несколько устройств Q5 в разделах Bluetooth, звуковые устройства, устройства HID.

Процесс спаривания с двумя устройствами:
1) включаем гарнитуру в режим спаривания
2) смартфоном1 ищем ее и спариваемся
3) выключаем блютуз на смартфоне1 и выключаем гарнитуру
4) включаем гарнитуру в режим спаривания
5) ищем на смартфоне2 ее и спариваемся
6) включаем блютуз на смартфоне1, гарнитура подключится к нему тоже автоматически

Оба устройства будут выводить звуки на гарнитуру, причем кто последний, тот и папа:)
Например, вы спарили ее со смартфоном и нетбуком, сидите и смотрите фильм через нее по нетбуку, тут приходит смс на смартфон - звук от нетбука прерывается, в ушах звучит мелодия смс, затем звук от нетбука восстанавливается.
Если не смс, а запустить музыку на смартфоне, то гарнитура переключится на музыку и будет играть пока не выключите музыку, тогда она переключится на нетбук, если там еще будет идти фильм. Если же в процессе слушания музыки со смартфона вы закроете фильм на нетбуке и откроете его опять, звук переключится на нетбук, т.к. он последним дал звуковой поток. По-моему, вполне нормально, смотря фильм с нетбука или телевизора через трансмиттер, вы не пропустите звонок на смартфон, даже если он еле блеет где-то в сумке.

Заряжается гарнитура током 0.09А с последующим уменьшением до 0.04А в конце.

В процессе зарядки горит синий индикатор, в конце тухнет.
Во время зарядки можно пользоваться гарнитурой.
Кстати, у гарнитуры индикатор только один, красного нет, все события обозначаются горением или миганием с разной частотой.

Белый хвостатый тестер насчитал 113мАч, за 1ч15мин, еще 15мин ток зарядки уже был ниже предела хвостатого в 50мА, итого за 1.5ч вдулось где-то 120мАч.

Гарнитура имеет звуковое сопровождение событий включения, спаривания и т.п., говорит на английском, можно переключить на некоторые другие, русского нет, громкость в этот момент небольшая, не спугнет:)
Говорит фразы: power on, device connected, battery low…

А теперь сравним эту гарнитуру с другой из моего обзора.

Внешне обе выглядят стильно, материалы корпуса мне больше нравятся у черной, там есть вставки из софттач прорезиненного, правда снаружи тоже глянцевый маркий пластик.
В ушах обе держатся уверенно, но зеленая пожалуй лучше за счет доп. силиконовых крючков.

Дужка изголовья мне больше нравится у черной, т.к. она полностью закреплена на голове, ей не мешают ни воротник, ни другие части одежды, ни прилипание кабеля к телу. К зеленой в этом плане есть претензии, провод слишком длинный, его надо куда-то заправлять, а значит он может прилипнуть к телу, либо цепляться за одежду. Я пробовал его сложить в несколько раз и скрепить стяжками, чтобы он был полностью на голове, но он провисает и начинает цепляться, т.к. нельзя его прижать к волосам естественным путем. В итоге снял стяжки и нашел самый на мой взгляд лучший способ - опустить кабель не назад, а вперед и заправить его за пазуху. В этой позиции при вращении головы он не дергает уши, ни за что не цепляется (имею ввиду мужчин:) Так что тоже все ок.

Зеленый значительно быстрее цепляется к спаренным устройствам и начинает работать.
Сказывается более навороченное железо.
Также он чуть лучше держит сигнал, в том числе и потому, что у него больше буфер под кэш звука. Но это же стало его недостатком при проигрывании фильмов, задержка между видео и звуком хоть по-прежнему доли секунды, но уже заметно выше, чем у черного.

Если помните, у черного качество звука было так себе, бубнеж, недостаток высоких частот, эквалайзер плееров надо задействовать на полную.
А вот зеленый меня очень сильно порадовал качеством звука!
Все-таки они не зря проделали эту работу:

Я конечно понимаю, что каждый слышит по-своему и предпочитает что-то свое, но после черной гарнитуры зеленая просто земля и небо.
Громкость вполне достаточная, ставлю процентов на 70 на смарте и на гарнитуре.
Высоких и средних частот предостаточно, о басах тоже не забыли, хотя их и поменьше, чем я люблю.
Эквалайзер и Poweramp, и Music Folder Player Free легко прокачивают эту гарнитуру до нужного именно вам саунда.
Для этой гарнитуры для большинства композиций даже особенно не приходится настраивать эквалайзер, просто немного увеличиваю басы и увеличиваю общий пре-амп, т.к. звук становится более мощным и насыщенным.
Хрипов нет, все ок.
Думаю, не имеет смысла сравнивать гарнитуру за $20 с профессиональными дорогими решениями, но для обычного юзера она очень даже отличное решение!
При этом хорошо заглушает звуки окружающего мира.
Кто-то скажет, что он не любит внутриканалки, на это отвечу: а окружающие люди любят слушать ваш тяжелый металл, стоя рядом с вами в метро 30 минут? Ведь на накладных наушниках в большинстве случаев переорать окружающие шумы можно только врубив погромче трек, окружающие слышат его тоже очень сильно. У внутриканальных с окружающими вообще нет проблем, их еле слышно.
В громком метро тоже вполне слушаю музыку, на пике шума пока едем от станции к станции низкие частоты заглушаются, остальные по-прежнему слышны.
Так что по звуку зеленый явный лидер.

В режиме прослушивания музыки со смартфона зеленая гарнитура продержалась 5.5ч
Не рекордный, но хороший результат, у черной было 4ч15мин.
Батарея у зеленого чуть больше и чип современнее, явно слышно, как он в отсутствие звука затихает типа как в спящем режиме. Если бы смартфон поддерживал Bluetooth 4.1, возможно, время проигрывания могло быть и больше, но и это неплохо для таких размеров.

А вот разговор в режиме гарнитуры не так хорош для вашего собеседника, вы слышите хорошо, а вас не очень, особенно если у вашего собеседника и так звук из динамика не особо громкий. Микрофон могли бы сделать и получше и разместить его поближе ко рту, хотя кто знает, может он и во время разговора занимается шумоподавлением, поэтому такой тихий и расположен сбоку?
Мне этот недостаток не мешает, т.к. предпочитаю разговаривать без гарнитуры, ведь, в отличие от обычных гарнитур в одно ухо, с подобными на два уха и с хорошей изоляцией шумов вы не можете контролировать громкость своей речи, разве что только по косым взглядам окружающих:)
Хотя поговорил еще по гарнитуре, собеседники говорят меня слышно тише, но вполне нормально. Так что это только у тихих мобилок проблемы:)
А вот задержка при просмотре видео это для меня уже похуже, т.к. планировал смотреть фильмы с телевизора через трансмиттер, придется привыкать…

Ну вроде все, немного затянулась повесть.
Хотел вам рассказать все, что сам знаю.
Всем спасибо за внимание.
Скидочный купон.

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.

Беспроводные технологии

Здравствуйте.

3 декабря 2014 года Bluetooth SIG официально анонсировала спецификацию bluetooth версии 4.2.
В пресс-релизе указаны 3 главных нововведения:

• увеличение скорости приема-передачи данных;
• возможность подключения к интернету;
• улучшение конфиденциальности и безопасности.

Главный тезис пресс-релиза: версия 4.2 - идеальна для интернета вещей (IoT).
В этой статье я хочу рассказать, как реализованы эти 3 пункта. Кому интересно добро пожаловать.

Все, что описано ниже, относится только к BLE, поехали…

1. Увеличение скорости приема-передачи пользовательских данных.

Самым главным недостатком у BLE была малая скорость передачи данных. Хотя с какой стороны посмотреть, ведь изначально BLE придумывали ради сохранения энергии источника, питающего устройство. А чтобы беречь энергию, надо с перерывами выходить на связь и передавать немного данных. Однако, все равно, весь интернет заполнен возмущениями о малой скорости и вопросами о возможности ее увеличения, а также увеличения размера передаваемых данных.

И вот с появлением версии 4.2, Bluetooth SIG заявил об увеличении скорости передачи в 2,5 раза и размера передаваемого пакета в 10 раз. Как же они этого добились?

Сражу скажу, что эти 2 цифры связаны друг с другом, а именно: скорость увеличилась потому, что увеличился размер передаваемого пакета.

Посмотрим на PDU (protocol data unit) канала данных:


Каждый PDU содержит 16-ти битный заголовок (header). Так вот, этот заголовок в версии 4.2 отличается от заголовка в версии 4.1.

Вот заголовок версии 4.1:

А вот заголовок версии 4.2:

Примечание: RFU (Reserved for Future Use) - поле, обозначенное этой аббревиатурой зарезервировано для будущего использования и заполняется нулями.

Как мы видим, последние 8 бит заголовка отличаются. Поле «Length» - это сумма длин полезных данных и поля MIC (Message Integrity Check), находящегося в PDU (если последнее включено).
Если в версии 4.1 поле «Length» имеет размер 5 бит, то в версии 4.2 это поле размером 8 бит.

Отсюда несложно вычислить, что поле «Length» в версии 4.1 может содержать значения в промежутке от 0 до 31, а в версии 4.2 в промежутке от 0 до 255. Если из максимальных значений вычесть длину поля MIC (4 октета), то получим, что полезных данных может быть 27 и 251 октет для версии 4.1 и 4.2 соответственно. На самом деле максимальное кол-во данных еще меньше, т.к. в полезной нагрузке находятся еще и служебные данные L2CAP (4 октета) и ATT (3 октета), но это мы рассматривать не будем.

Таким образом размер передаваемых пользовательских данных увеличился приблизительно в 10 раз. Что же касается скорости, которая, почему-то, увеличилась не в 10 раз, а всего в 2.5 раза, то тут нельзя говорить о пропорциональном увеличении, потому, что все упирается еще и в гарантированность доставки данных, ведь гарантировать доставку 200 байт немного сложнее чем 20-ти.

2. Возможность подключения к интернету.

Пожалуй, самое интересное нововведение, из-за которого Bluetooth SIG и объявила, что версия 4.2 делает интернет вещей (IoT) лучше именно благодаря этой возможности.

Еще в версии 4.1 в L2CAP появился режим «LE Credit Based Flow Control Mode». Этот режим позволяет управлять потоком данных, используя т.н. схему, основанную на кредите. Особенность схемы в том, что она не использует сигнальные пакеты, для обозначения кол-ва передаваемых данных, а запрашивает у другого устройства кредит на определенный объем данных для передачи, тем самым ускоряя процесс передачи. При этом, принимающая сторона каждый раз при получении фрейма, уменьшает счетчик фреймов, и при достижении последнего фрейма может разорвать соединение.

В списке команд L2CAP появилось 3 новых кода:
- LE Credit Based Connection request – запрос на соединение по схеме кредита;
- LE Credit Based Connection response – ответ на соединение по схеме кредита;
- LE Flow Control Credit – сообщение о возможности получить дополнительные LE-кадры.

В пакете «LE Credit Based Connection request»


есть поле «Initial Credits» длиной в 2 октета, указывающее на кол-во LE-фреймов, которое устройство может отправить на уровне L2CAP.

В ответном пакете «LE Credit Based Connection response»


в том же поле указано кол-во LE-фреймов, которое может отправить другое устройство, а также в поле «Result» указан результат запроса на соединение. Значение 0x0000 говорит об успехе, остальные значения указывают на ошибку. В частности, значение 0x0004 указывает на отказ в соединении из-за отсутствия ресурсов.

Таким образом уже в версии 4.1 появилась возможность передачи большого кол-ва данных на уровне L2CAP.
И вот, практически одновременно с выходом версии 4.2, публикуется:

• сервис: «IP Support Service» (IPSS) .
• профиль IPSP (Internet Protocol Support Profile) , который определяет поддержку передачи пакетов IPv6 между устройствами, имеющими BLE.

Главным требованием профиля для уровня L2CAP является «LE Credit Based Connection» появившееся в версии 4.1, которое, в свою очередь позволяет передавать пакеты с MTU >= 1280 октетов (надеюсь намек на цифру понятен).

Профиль определяет следующие роли:
- роль маршрутизатора (Router) – используется для устройств, которые могут маршрутизировать IPv6 пакеты;
- роль узла (Node) – используется для устройств, которые могу только принимать или отправлять пакеты IPv6; имеют функцию обнаружения сервисов и имеют сервис IPSS, позволяющий маршрутизаторам обнаруживать данное устройство;

Устройства с ролью маршрутизатора, которым необходимо подключение к другому маршрутизатору могут иметь роль узла.

Как ни странно, но передача пакетов IPv6 не является частью спецификации профиля, и указывается в IETF RFC «Transmission of IPv6 packets over Bluetooth Low Energy» . В этом документе опредлен еще один интересный момент, а именно то, что при передаче пакетов IPv6 используется стандарт 6LoWPAN - это стандарт взаимодействия по протоколу IPv6 поверх маломощных беспроводных персональных сетей стандарта IEE 802.15.4.

Посмотрите на рисунок:


В профиле определено, что IPSS, GATT и ATT используются только для обнаружения сервиса, а GAP используется только для обнаружения устройства и установки соединения.

А вот выделенное красным, как раз говорит о том, что передача пакетов не входит в спецификацию профиля. Это позволяет программисту написать свою реализацию передачи пакетов.

3. Улучшение конфиденциальности и безопасности.

Одной из обязанностей менеджера безопасности (Sequrity manager) (SM) является сопряжение двух устройств. В процессе сопряжения создаются ключи, которые затем используются для шифрования связи. Процесс сопряжения состоит из 3-х фаз:

• обмен информацией о способах сопряжения;
• генерация краткосрочных ключей (Short Term Key (STK));
• обмен ключами.

В версии 4.2 2-я фаза разделилась на 2 части:

• генерация краткосрочных ключей (Short Term Key (STK)) под названием «LE legacy pairing»
• генерация долговременных ключей (Long Term Key (LTK)) под названием «LE Secure Connections»

А 1-я фаза добавилась еще одним способом сопряжения: «Numeric Comparison» который работает только со вторым вариантом 2-й фазы: «LE Secure Connections».

В связи с этим в криптографическом тулбоксе менеджера безопасности помимо 3-х существующих функций, появилось еще 5 и эти 5 используются только для обслуживания нового процесса сопряжения «LE Secure Connections». Эти функции генерируют:

• LTK и MacKey;
• подтверждающие переменные;
• переменные проверки аутентификации;
• 6-ти значные числа, используемые для отображения на связываемых устройствах.

Все функции используют алгоритм шифрования AES-CMAC с 128-ми битным ключом.

Так вот, если при сопряжении во 2-й фазе по методу «LE legacy pairing» генерировалось 2 ключа:

• Temporary Key (TK): 128-ми битный временный ключ, используемый для генерации STK;
• Short Term Key (STK): 128-ми битный временный ключ, используемый для шифрования соединениЯ

то по методу «LE Secure Connections» генерируется 1 ключ:

• Long Term Key (LTK): 128-ми битный ключ, используемый для шифрования последующих соединениЙ.

Результатом этого нововведения мы получили:

• предотвращение отслеживания, т.к. теперь за счет «Numeric Comparison» есть возможность контролировать возможность подключения к Вашему устройству.
• улучшение энерго-эффективности, т.к. теперь не требуется дополнительная энергия для повторных генераций ключей при каждом соединении.
• отраслевой стандарт шифрования для обеспечения конфиденциальных данных.

Как это ни странно звучит, но за счет улучшения безопасности мы получили улучшение энерго-эффективности.

4. Есть ли уже возможность пощупать?

Да, есть.
NORDIC Semiconductor выпустил «nRF51 IoT SDK» который включает в себя стек, библиотеки, примеры и API для устройств серии nRF51. Сюда входят:

• чипы nRF51822 и nRF51422;
• nRF51 DK;
• nRF51 Dongle;
• nRF51822 EK.

По