Salom.

2014-yil 3-dekabrda Bluetooth SIG bluetooth spetsifikatsiyasining 4.2 versiyasini rasman e’lon qildi.
Press-reliz uchta asosiy innovatsiyani aniqlaydi:

• ma'lumotlarni qabul qilish va uzatish tezligini oshirish;
• Internetga ulanish imkoniyati;
• maxfiylik va xavfsizlikni yaxshilash.

Press-relizning asosiy mazmuni: 4.2 versiyasi - narsalar Interneti (IoT) uchun ideal.
Ushbu maqolada men sizga ushbu 3 nuqta qanday amalga oshirilganligini aytmoqchiman. Kim qiziqsa, marhamat.

Quyida tavsiflangan hamma narsa faqat BLE uchun amal qiladi, keling...

1. Foydalanuvchi ma'lumotlarini qabul qilish va uzatish tezligini oshirish.

BLE ning asosiy kamchiligi ma'lumotlarni uzatish tezligining pastligi edi. Qanday qarashingizdan qat'iy nazar, BLE dastlab qurilmani quvvatlaydigan manba energiyasini tejash uchun ixtiro qilingan. Va energiyani tejash uchun siz vaqti-vaqti bilan aloqada bo'lishingiz va ozgina ma'lumotlarni uzatishingiz kerak. Biroq, baribir, butun Internet past tezlik haqida g'azab va uni oshirish, shuningdek uzatiladigan ma'lumotlar hajmini oshirish imkoniyati haqidagi savollarga to'la.

Va 4.2 versiyasi paydo bo'lishi bilan Bluetooth SIG uzatish tezligini 2,5 barobarga va uzatiladigan paket hajmini 10 barobarga oshirishni e'lon qildi. Ular bunga qanday erishdilar?

Men aytamanki, bu 2 raqam bir-biri bilan bog'liq, ya'ni: uzatilgan paket hajmi oshgani uchun tezlik oshdi.

Keling, ma'lumotlar kanalining PDU (protokol ma'lumotlar birligi) ni ko'rib chiqaylik:


Har bir PDU 16 bitli sarlavhani o'z ichiga oladi. Shunday qilib, 4.2-versiyadagi ushbu sarlavha 4.1-versiyadagi sarlavhadan farq qiladi.

Mana 4.1 versiyasi sarlavhasi:

Va bu erda 4.2 versiyasining sarlavhasi:

Eslatma: RFU (Kelajakda foydalanish uchun ajratilgan) - ushbu qisqartma bilan belgilangan maydon kelajakda foydalanish uchun ajratilgan va nollar bilan to'ldirilgan.

Ko'rib turganimizdek, sarlavhaning oxirgi 8 biti boshqacha. Uzunlik maydoni foydali yuk uzunligi va PDUda joylashgan MIC (Xabar butunligini tekshirish) maydonining yig'indisidir (agar ikkinchisi yoqilgan bo'lsa).
Agar 4.1 versiyada "Uzunlik" maydoni 5 bitga ega bo'lsa, 4.2 versiyada bu maydon 8 bit o'lchamiga ega.

Bu yerdan 4.1-versiyadagi "Uzunlik" maydoni 0 dan 31 gacha, 4.2-versiyasida esa 0 dan 255 gacha bo'lgan qiymatlarni o'z ichiga olishi mumkinligini hisoblash oson. Agar MIC maydonining uzunligini olib tashlasak. (4 oktet) maksimal qiymatlardan biz foydali yuk 4.1 va 4.2 versiyalari uchun mos ravishda 27 va 251 oktet bo'lishi mumkinligini olamiz. Aslida, ma'lumotlarning maksimal miqdori bundan ham kamroq, chunki Foydali yuk L2CAP (4 oktet) va ATT (3 oktet) xizmat ma'lumotlarini ham o'z ichiga oladi, ammo biz buni hisobga olmaymiz.

Shunday qilib, uzatiladigan foydalanuvchi ma'lumotlarining hajmi taxminan 10 barobar oshdi. Ba'zi sabablarga ko'ra 10 marta emas, balki atigi 2,5 marta oshgan tezlikka kelsak, proportsional o'sish haqida gapira olmaymiz, chunki hamma narsa ma'lumotlarni etkazib berish kafolatiga bog'liq, chunki 200 baytni etkazib berish kafolati 20 dan biroz qiyinroq.

2. Internetga ulanish imkoniyati.

Ehtimol, eng qiziqarli yangilik nima uchun Bluetooth SIG 4.2 versiyasi ushbu xususiyat tufayli narsalar Internetini (IoT) yaxshilashini e'lon qildi.

4.1 versiyasida L2CAP "LE Credit Based Flow Control Mode" rejimini qo'shdi. Ushbu rejim sizga ma'lumotlar oqimini deb ataladigan usul yordamida boshqarish imkonini beradi. kreditga asoslangan sxema. Sxemaning o'ziga xosligi shundaki, u uzatilayotgan ma'lumotlar miqdorini ko'rsatish uchun signal paketlaridan foydalanmaydi, balki boshqa qurilmadan ma'lum miqdordagi ma'lumotlarning uzatilishi uchun kredit so'raydi va shu bilan uzatish jarayonini tezlashtiradi. Bunday holda, qabul qiluvchi tomon har safar ramkani qabul qilganda, u ramka hisoblagichini kamaytiradi va oxirgi ramkaga etib kelganida, u ulanishni buzishi mumkin.

L2CAP buyruqlar ro'yxatida 3 ta yangi kod paydo bo'ldi:
- LE Credit Based Connection so'rovi - kredit sxemasiga muvofiq ulanish uchun so'rov;
- LE Credit Based Connection javobi – kredit sxemasiga asoslangan ulanishga javob;
- LE Flow Control Credit - qo'shimcha LE freymlarini olish imkoniyati haqidagi xabar.

"LE Credit Based Connection so'rovi" to'plamida


2 oktet uzunlikdagi "Boshlang'ich kreditlar" maydoni mavjud bo'lib, bu qurilma L2CAP darajasida yuborishi mumkin bo'lgan LE kadrlar sonini ko'rsatadi.

"LE Credit Based Connection javobi" javob paketida


xuddi shu maydon boshqa qurilma yuborishi mumkin bo'lgan LE ramkalar sonini ko'rsatadi va "Natija" maydoni ulanish so'rovining natijasini ham ko'rsatadi. 0x0000 qiymati muvaffaqiyatni, boshqa qiymatlar xatoni ko'rsatadi. Xususan, 0x0004 qiymati ulanish manbalar etishmasligi sababli rad etilganligini ko'rsatadi.

Shunday qilib, allaqachon 4.1 versiyasida L2CAP darajasida katta hajmdagi ma'lumotlarni uzatish mumkin bo'ldi.
Va endi, 4.2 versiyasining chiqarilishi bilan deyarli bir vaqtning o'zida quyidagilar nashr etiladi:

• xizmat: "IP qo'llab-quvvatlash xizmati" (IPSS).
• IPSP (Internet Protocol Support Profile) profili, u BLE-ga ega qurilmalar o'rtasida IPv6 paketlarini uzatishni qo'llab-quvvatlaydi.

L2CAP darajasi uchun profilning asosiy talabi 4.1 versiyasida paydo bo'lgan "LE Credit Based Connection" bo'lib, bu o'z navbatida MTU >= 1280 oktetli paketlarni uzatish imkonini beradi (rasmdagi maslahat shunday deb umid qilaman). aniq).

Profil quyidagi rollarni belgilaydi:
- router roli - IPv6 paketlarini yo'naltira oladigan qurilmalar uchun ishlatiladi;
- tugun roli (tugun) - faqat IPv6 paketlarini qabul qilish yoki yuborish mumkin bo'lgan qurilmalar uchun ishlatiladi; xizmatlarni aniqlash funksiyasiga ega va routerlarga kashf qilish imkonini beruvchi IPSS xizmatiga ega bu qurilma;

Boshqa routerga ulanishi kerak bo'lgan yo'riqnoma roliga ega qurilmalar xost roliga ega bo'lishi mumkin.

Ajablanarlisi shundaki, IPv6 paketlarini uzatish profil spetsifikatsiyasining bir qismi emas va IETF RFC "IPv6 paketlarini Bluetooth past energiya orqali uzatish" da ko'rsatilgan. Ushbu hujjat yana bir qiziq jihatni belgilaydi, ya'ni IPv6 paketlarini uzatishda 6LoWPAN standarti qo'llaniladi - bu kam quvvatli simsiz tarmoq orqali IPv6 protokolidan foydalangan holda o'zaro ta'sir qilish standartidir. shaxsiy tarmoqlar IEE 802.15.4 standarti.

Rasmga qarang:


Profil IPSS, GATT va ATT faqat xizmatlarni aniqlash uchun ishlatilishini va GAP faqat qurilmani aniqlash va ulanishni o'rnatish uchun ishlatilishini bildiradi.

Ammo qizil rang bilan ta'kidlangani, paketni uzatish profil spetsifikatsiyasiga kiritilmaganligini anglatadi. Bu dasturchiga paketlarni uzatishni o'z amalga oshirishini yozish imkonini beradi.

3. Maxfiylik va xavfsizlik yaxshilandi.

Xavfsizlik menejerining (SM) vazifalaridan biri ikkita qurilmani ulashdir. Ulanish jarayoni keyin aloqalarni shifrlash uchun ishlatiladigan kalitlarni yaratadi. Ulanish jarayoni 3 bosqichdan iborat:

• juftlashtirish usullari haqida ma'lumot almashish;
• qisqa muddatli kalitlarni yaratish (Short Term Key (STK));
• kalit almashinuvi.

4.2-versiyada 2-bosqich 2 qismga bo'lingan:

• "LEgacy pairing" deb nomlangan qisqa muddatli kalitlarni yaratish (Short Term Key (STK))
• "LE Secure Connections" deb nomlangan uzoq muddatli kalitlarni yaratish (Long Term Key (LTK))

Va 1-bosqichga yana bir juftlash usuli qo'shildi: "Raqamli taqqoslash" u faqat 2-bosqichning ikkinchi varianti bilan ishlaydi: "LE Secure Connections".

Shu munosabat bilan, mavjud bo'lgan 3 ta funktsiyadan tashqari, xavfsizlik menejerining kriptografik asboblar qutisida yana 5 ta funksiya paydo bo'ldi va bu 5 tasi faqat "LE Secure Connections" yangi ulanish jarayoniga xizmat ko'rsatish uchun ishlatiladi. Bu funksiyalar hosil qiladi:

• LTK va MacKey;
• tasdiqlovchi o'zgaruvchilar;
• autentifikatsiyani tekshirish o'zgaruvchilari;
• Ulangan qurilmalarda ko'rsatish uchun ishlatiladigan 6 xonali raqamlar.

Barcha funktsiyalar 128 bitli kalit bilan AES-CMAC shifrlash algoritmidan foydalanadi.

Shunday qilib, agar "LEgacy pairing" usulidan foydalangan holda 2-bosqichda juftlashtirish paytida 2 ta kalit yaratilgan:

• Vaqtinchalik kalit (TK): STK yaratish uchun foydalaniladigan 128 bitli vaqtinchalik kalit;
• Qisqa muddatli kalit (STK): ulanishni shifrlash uchun ishlatiladigan 128 bitli vaqtinchalik kalit

keyin “LE Secure Connections” usuli yordamida 1 ta kalit yaratiladi:

• Uzoq muddatli kalit (LTK): keyingi ulanishlarni shifrlash uchun ishlatiladigan 128 bitli kalit.

Ushbu innovatsiya natijasida biz:

• kuzatishni oldini olish, chunki Endi "Raqamli taqqoslash" tufayli qurilmangizga ulanish imkoniyatini boshqarish mumkin.
• energiya samaradorligini oshirish, chunki endi har bir ulanishda kalitlarni qayta yaratish uchun qo'shimcha energiya talab qilinmaydi.
• Nozik ma'lumotlarni ta'minlash uchun sanoat standarti shifrlash.

Qanchalik g'alati tuyulmasin, xavfsizlikni yaxshilash orqali biz energiya samaradorligini oshirdik.

4. Allaqachon teginish mumkinmi?

Ha bor.
NORDIC Semiconductor kompaniyasi nRF51 seriyali qurilmalar uchun stek, kutubxonalar, misollar va API-larni o'z ichiga olgan "nRF51 IoT SDK" ni chiqardi. Bunga quyidagilar kiradi:

• nRF51822 va nRF51422 chiplari;
• nRF51 DK;
• nRF51 dongle;
• nRF51822 EK.

tomonidan

Bluetooth 5.0 haqiqatga aylandi. Bluetooth 4.0 bilan solishtirganda yangi versiya Unda bor sig'imi ikki barobar, diapazon to'rt barobar va boshqa bir qator yaxshilanishlar. Keling, Bluetooth 5.0 ning avvalgilariga nisbatan afzalliklarini, jumladan, misolni ko'rib chiqaylik CPU CC2640R2F dan Texas asboblari.

Bluetooth 4 protokoli versiyasining mashhurligi, shuningdek, uning ba'zi cheklovlari keyingi Bluetooth 5 spetsifikatsiyasini yaratishga sabab bo'ldi: ishlab chiquvchilar o'z oldiga bir qator maqsadlarni qo'ydilar: diapazonni kengaytirish, translyatsiya paketlarini yuborishda o'tkazish qobiliyatini oshirish. , shovqin immunitetini yaxshilash va boshqalar.

Bluetooth 5-ga ega birinchi qurilmalar paydo bo'la boshlaganidan so'ng, foydalanuvchilar va ishlab chiquvchilarda haqli ravishda savollar tug'iladi: ilgari aytilgan va'dalarning qaysi biri haqiqatga aylandi? Diapazon va ma'lumotlarni uzatish tezligi qanchalik oshdi? Bu iste'mol darajasiga qanday ta'sir qildi? Translyatsiya paketlarini yaratishga yondashuv qanday o'zgardi? Shovqin immunitetini yaxshilash uchun qanday yaxshilanishlar amalga oshirildi? Va, albatta, asosiy savol - Bluetooth 5 va Bluetooth 4 o'rtasida orqaga qarab muvofiqlik bormi? Keling, ushbu va boshqa savollarga javob beraylik va Bluetooth 5.0 ning avvalgilariga nisbatan asosiy afzalliklarini, shu jumladan kompaniya tomonidan ishlab chiqarilgan Bluetooth 5.0 qo'llab-quvvatlanadigan haqiqiy protsessor misolidan foydalanishni ko'rib chiqaylik. Texas asboblari.

Qani boshladik Bluetooth sharhi 5.0 haqida tez-tez beriladigan savolga javob bilan orqaga qarab muvofiqlik Bluetooth 4.x bilan

Bluetooth 5.0 Bluetooth 4.x bilan orqaga qarab mos keladimi?

Ha, shunday. Bluetooth 5 Bluetooth 4.1 va 4.2 ning ko'pgina xususiyatlari va kengaytmalarini qabul qiladi. Masalan, Bluetooth 5 qurilmalari Bluetooth 4.2 ning barcha maʼlumotlar xavfsizligi yaxshilanishlarini saqlab qoladi va LE Data Length Extension-ni qoʻllab-quvvatlaydi. Eslatib o‘tamiz, LE Data Length Extension tufayli Bluetooth 4.2 dan boshlab paketli ma’lumotlar bloki (PDU) hajmi o'rnatilgan aloqa 27 dan 251 baytgacha oshirilishi mumkin, bu esa ma'lumotlar almashish tezligini 2,5 barobar oshirish imkonini beradi.

Protokol versiyalari o'rtasidagi farqlarning ko'pligi sababli, ulanishlarni o'rnatishda qurilmalar o'rtasida parametrlarni muhokama qilishning an'anaviy mexanizmi saqlanib qoladi. Bu shuni anglatadiki, ular ma'lumot almashishni boshlashdan oldin, qurilmalar "bir-birlari bilan tanishadilar" va ma'lumotlarni uzatishning maksimal chastotasini, xabarlar uzunligini va hokazolarni aniqlaydilar. Bunday holda, Bluetooth 4.0 parametrlari sukut bo'yicha ishlatiladi. Bluetooth 5 parametrlariga o'tish, agar ulanish jarayonida ikkala qurilma ham protokolning keyingi versiyasini qo'llab-quvvatlasagina sodir bo'ladi.

Ishlab chiquvchilar uchun allaqachon mavjud bo'lgan vositalar haqida gapirganda, yangi CC2640R2F protsessorini va Texas Instruments-dan bepul BLE5-Stackni ta'kidlash kerak. Ishlab chiquvchilarni xursand qilish uchun, BLE5-Stack BLE-Stackning oldingi versiyasiga asoslangan va undan foydalanishdagi o'zgarishlar faqat yangilariga ta'sir qildi. Bluetooth xususiyatlari 5.0.

Bluetooth 5 da ma'lumotlarni uzatish tezligi qanday oshdi?

Bluetooth 5 2 Mbit / s gacha jismoniy ma'lumotlarni uzatish tezligiga ega simsiz ulanishdan foydalanadi, bu Bluetooth 4.x dan ikki baravar tezdir. Shuni ta'kidlash kerakki, ma'lumotlar almashinuvining samarali tezligi nafaqat uzatish kanalining jismoniy imkoniyatlariga, balki xizmat ko'rsatish va uzatish nisbatiga ham bog'liq. foydali ma'lumotlar paketda, shuningdek, tegishli "qo'shimcha xarajatlar" xarajatlaridan, masalan, paketlar orasidagi vaqtni yo'qotish (1-jadval).

1-jadval. Turli versiyalar uchun aloqa tezligiBluetooth

Bluetooth 4.0 va 4.1 versiyalarida kanalning jismoniy o'tkazish qobiliyati 1 Mbit/s ni tashkil etdi, bu PDU ma'lumotlar paketining uzunligi 27 bayt bilan 305 kbit/s gacha bo'lgan almashinuv tezligiga erishish imkonini berdi. Bluetooth 4.2 LE Data Length Extension-ni taqdim etdi. Uning sharofati bilan qurilmalar o‘rtasida aloqa o‘rnatilgach, paket uzunligini 251 baytgacha oshirish mumkin bo‘ldi, bu esa ma’lumotlar almashish tezligini 2,5 barobarga – 780 kbit/s gacha oshirishga olib keldi.

Bluetooth 5-versiyasi LE Data Length Extension-ni qo'llab-quvvatlaydi, bu jismoniy o'tkazuvchanlikni 2 Mbit/s gacha oshirish bilan birga ma'lumotlar almashinuvi tezligini 1,4 Mbit/s gacha oshirish imkonini beradi.

Amaliyot shuni ko'rsatadiki, ma'lumotlarni uzatishning bunday tezlashishi chegara emas. Misol uchun, CC2640R2F simsiz mikrokontrolleri 5 Mbit / s gacha tezlikda ishlashga qodir.

O'tkazish qobiliyatini 2 Mbit / s gacha oshirish diapazonni qisqartirish orqali erishilganligi haqidagi keng tarqalgan noto'g'ri tushunchani eslatib o'tish kerak. Albatta, jismoniy jihatdan qabul qiluvchi chip (PHY) 2 Mbit / s chastotada ishlaganda, 1 Mbit / s chastotada ishlashga qaraganda 5 dBm kamroq sezgirlikka ega. Biroq, sezgirlikdan tashqari, diapazonni ko'paytirishga yordam beradigan boshqa omillar ham mavjud, masalan, ma'lumotlarni kodlashga o'tish. Shu sababli, boshqa barcha narsalar teng bo'lsa, Bluetooth 5 Bluetooth 4.0 bilan solishtirganda ishonchliroq va uzoqroq masofaga ega. Bu maqolaning keyingi bo'limlaridan birida batafsil muhokama qilinadi.

Bluetooth 5 da yuqori tezlikdagi ma'lumotlarni uzatish rejimini qanday yoqish mumkin?

Ikki Bluetooth qurilmasi o'rtasida ulanish o'rnatilganda, bluetooth sozlamalari 4.0. Bu shuni anglatadiki, birinchi bosqichda qurilmalar 1 Mbit/s tezlikda ma'lumot almashadi. Ulanish o'rnatilgandan so'ng, Bluetooth 5.0 yoqilgan master PHY yangilash protsedurasini boshlashi mumkin, uning maqsadi maksimal 2 Mbit / s tezlikni o'rnatishdir. Bu operatsiya faqat qul Bluetooth 5.0 ni qo'llab-quvvatlasagina muvaffaqiyatli bo'ladi. Aks holda, tezlik 1 Mbit / s da qoladi.

Ilgari Texas Instruments BLE-Stack-dan foydalangan ishlab chiquvchilar uchun yaxshi xabar shundaki, yangi BLE5-Stack ushbu protsedurani bajarish uchun HCI_LE_SetDefaultPhyCmd() funksiyasini taqdim etadi. Shunday qilib, Bluetooth 5.0 ga o'tishda TI mahsulotlari foydalanuvchilari dastlabki ishga tushirishda muammolarga duch kelmaydilar. GitHub portalida e'lon qilingan misol ham ishlab chiquvchilar uchun foydali bo'ladi, bu sizga CC2640R2 LaunchPads qismi sifatida ishlaydigan ikkita CC2640R2F mikrokontrollerlarining yuqori tezlik va uzoq masofali rejimlarda ishlashini baholash imkonini beradi.

Bluetooth 5 diapazoni qanday oshdi?

Bluetooth 5.0 spetsifikatsiyasi diapazoni Bluetooth 4.0 dan to'rt baravar katta ekanligini bildiradi. Bu batafsilroq to'xtalib o'tishga arziydigan juda nozik masala.

Birinchidan, "to'rt marta" tushunchasi nisbiydir va metr yoki kilometrda ma'lum bir diapazonga bog'liq emas. Gap shundaki, radio uzatish diapazoni bir qator omillarga kuchli bog'liq: atrof-muhit holati, shovqin darajasi, bir vaqtning o'zida uzatuvchi qurilmalar soni va boshqalar. Natijada, biron bir ishlab chiqaruvchi, shuningdek, Bluetooth SIG standartini ishlab chiquvchisi o'ziga xos qiymatlarni taqdim etmaydi. Diapazonning o'sishi Bluetooth 4.0 bilan solishtirganda o'lchanadi.

Keyinchalik tahlil qilish uchun ba'zi matematik hisob-kitoblarni amalga oshirish va radiokanal quvvat byudjetini taxmin qilish kerak. Logarifmik qiymatlardan foydalanganda radiokanal byudjeti (dB) uzatuvchi quvvati (dBm) va qabul qiluvchining sezgirligi (dBm) o'rtasidagi farqga teng:

Radio kanali byudjeti = quvvatT X(dBm) - sezgirlikR X(dBm)

Bluetooth 4.0 uchun qabul qiluvchining standart sezgirligi -93 dBm. Agar transmitter quvvati 0 dBm deb hisoblasak, u holda byudjet 93 dB.

Diapazonni to'rt baravar oshirish byudjetni 12 dB ga oshirishni talab qiladi, bu esa 105 dB qiymatiga olib keladi. Bu qiymatga qanday erishish kerak? Ikkita yo'l bor:

• transmitter quvvatini oshirish;
• qabul qiluvchilarning sezgirligini oshirish.

Agar siz birinchi yo'lni tutsangiz va transmitter quvvatini oshirsangiz, bu muqarrar ravishda iste'molning oshishiga olib keladi. Masalan, CC2640R2F uchun 5 dBm chiqish quvvatiga o'tish joriy iste'molning 9 mA ga oshishiga olib keladi (1-rasm). 10 dBm da oqim 20 mA ga oshadi. Bu yondashuv ko'pchilik uchun jozibali ko'rinmaydi simsiz qurilmalar batareya bilan ishlaydi va har doim ham IoT uchun mos kelmaydi, bu Bluetooth 5.0 birinchi navbatda mo'ljallangan maydon. Shu sababli, ikkinchi yechim afzalroq ko'rinadi.

Qabul qiluvchining sezgirligini oshirish uchun ikkita usul taklif etiladi:

• uzatish tezligining pasayishi;
• Coded PHY ma'lumotlarini kodlashdan foydalanish.

Ma'lumotlar tezligini sakkiz marta kamaytirish nazariy jihatdan qabul qiluvchining sezgirligini 9 dB ga oshiradi. Shunday qilib, kerakli qiymat faqat 3 dB qisqa.

Kerakli 3 dB ga qo'shimcha Coded PHY kodlash yordamida erishish mumkin. Ilgari, Bluetooth 4.x versiyalarida bit kodlash aniq 1: 1 edi. Bu shuni anglatadiki, ma'lumotlar oqimi to'g'ridan-to'g'ri differentsial demodulyatorga yuborilgan. Bluetooth 5.0 da Coded PHY dan foydalanganda ikkita qo'shimcha uzatish formati mavjud:

• 1:2 kodlash bilan, bunda ma'lumotlarning har bir biti radio ma'lumotlar oqimidagi ikkita bit bilan bog'langan. Misol uchun, mantiqiy "1" "10" ketma-ketligi sifatida ifodalanadi. Bunday holda, jismoniy tezlik 1 Mbit / s ga teng bo'lib qoladi va haqiqiy ma'lumotlarni uzatish tezligi 500 kbit / s gacha tushadi.
• 1:4 kodlash bilan. Masalan, mantiqiy "1" "1100" ketma-ketligi bilan ifodalanadi. Ma'lumot uzatish tezligi 125 kbit/s gacha kamayadi.

Ta'riflangan yondashuv Forward Error Correction (FEC) deb ataladi va Bluetooth 4.0 da bo'lgani kabi paketlarni qayta yuborishni talab qilishdan ko'ra, qabul qiluvchi tomonda xatolarni aniqlash va tuzatish imkonini beradi.

Qog'ozda hamma narsa yaxshi ko'rinadi. Bu nazariy hisob-kitoblar haqiqatga qanday mos kelishini aniqlashgina qoladi. Misol tariqasida, xuddi shu CC2640R2F mikrokontrollerini olaylik. Turli yaxshilanishlar va yangi Bluetooth 5.0 modulyatsiya rejimlari tufayli ushbu protsessorning qabul qiluvchisi 1 Mbit / s tezlikda -97 dBm va Coded PHY va 125 kbps dan foydalanganda -103 dBm sezgirlikka ega. Shunday qilib, ikkinchi holatda, 105 dB darajasidan faqat 2 dBm etishmaydi.

CC2640R2F diapazonini baholash uchun Texas Instruments muhandislari Osloda dala tajribasini o'tkazdilar. Shu bilan birga, shovqin darajasi nuqtai nazaridan, ushbu eksperimentdagi muhitni "do'stona" deb atash mumkin emas, chunki shaharning biznes qismi juda yaqin edi.

105 dB dan ortiq quvvat byudjetini olish uchun transmitter quvvatini 5 dBm ga oshirishga qaror qilindi. Bu bizga 108 dBm ta'sirchan yakuniy qiymatga erishishga imkon berdi (2-rasm). Tajribani o'tkazishda masofa 1,6 km ni tashkil etdi, bu juda ta'sirli natija, ayniqsa radio uzatgichlarning minimal iste'mol darajasini hisobga olgan holda.

Bluetooth 5 translyatsiya xabarlariga yondashuv qanday o'zgardi?

Ilgari Bluetooth 4.x qurilmalar o'rtasida ulanishlarni o'rnatish uchun uchta ajratilgan ma'lumot kanallaridan foydalangan (37, 38, 39). Ularning yordami bilan qurilmalar bir-birini topib, almashishdi rasmiy ma'lumotlar. Shuningdek, ular orqali translyatsiya ma'lumotlar paketlarini uzatish mumkin edi. Ushbu yondashuvning kamchiliklari bor:

• ko'p sonli faol transmitterlar bilan bu kanallar shunchaki ortiqcha yuklanishi mumkin;
• Tobora ko'proq qurilmalar nuqtadan nuqtaga ulanish o'rnatmasdan translyatsiya xabarlaridan foydalanadi. Bu, ayniqsa, narsalar Interneti IoT uchun muhim;
• yangi Coded PHY kodlash tizimi ulanishni o'rnatish uchun sakkiz baravar ko'proq vaqt talab qiladi, bu esa qo'shimcha ravishda translyatsiya kanallarini yuklaydi.

Bluetooth 5.0 da ushbu muammolarni hal qilish uchun barcha 37 ma'lumot kanallarida ma'lumotlar uzatiladigan sxemaga o'tishga qaror qilindi va ko'rsatkichlarni uzatish uchun 37, 38, 39 xizmat kanallari ishlatiladi. Ko'rsatkich translyatsiya xabari uzatiladigan kanalga ishora qiladi. Bunday holda, ma'lumotlar faqat bir marta uzatiladi. Natijada, xizmat ko'rsatish kanallaridagi yukni sezilarli darajada engillashtirish va bu to'siqni bartaraf etish mumkin.

Shuni ham ta'kidlash joizki, endi translyatsiya paketining ma'lumotlar uzunligi Bluetooth 4.x da 6...37 bayt PDU o'rniga 255 baytga yetishi mumkin. Bu IoT ilovalari uchun juda muhim, chunki u uzatishni minimallashtirish va ulanishlarni yo'q qilish imkonini beradi va shu bilan iste'molni kamaytiradi.

Bluetooth 5 Mesh tarmoqlarini qo'llab-quvvatlaydimi?

Bluetooth 5 uchun Texas Instruments Solutions

Bluetooth 5.0-ga ega bo'lgan birinchi mikrokontrolörlardan biri Texas Instruments tomonidan ishlab chiqarilgan yuqori samarali CC2640R2F protsessoridir.

CC2640R2F ish chastotasi 48 MGts gacha bo'lgan zamonaviy 32 bitli ARM Cortex-M3 yadrosida qurilgan. Radio uzatgichning ishlashi ikkinchi 32-bitli ARM Cortex-M0 yadrosi tomonidan boshqariladi (3-rasm). Bundan tashqari, CC2640R2F boy raqamli va analog tashqi qurilmalarga ega.

CC2640R2F mikrokontrollerining afzalligi uning past iste'mol darajasidir (2-jadval). Bu barcha ish rejimlari uchun amal qiladi. Masalan, faol rejimda radiokanal orqali ma'lumotlarni qabul qilishda iste'mol 5,9 mA, uzatishda esa 6,1 mA (0 dBm) yoki 9,1 mA (5 dBm) ni tashkil qiladi. Kutish rejimiga o'tishda ta'minot oqimi butunlay 1 mkA ga tushadi.

kabi uchta muhim sifatning kombinatsiyasi Bluetooth qo'llab-quvvatlash 5.0, kam quvvat iste'moli va yuqori cho'qqi ishlashi CC2640R2F-ni narsalar Interneti uchun juda qiziqarli echimga aylantiradi. Shu bilan birga, ushbu mikrokontroller yordamida siz IoT qurilmalarining butun assortimentini yaratishingiz mumkin: bir batareyada bir necha yil ishlaydigan avtonom sensorlar, qo'shimcha boshqaruv protsessori va Bluetooth 5.0 kanali o'rtasidagi ko'priklar, yuqori hisoblash quvvatini talab qiluvchi murakkab ilovalar. .

2-jadval. Simsiz mikrokontroller iste'moliCC2640 R2 Fqo'llab-quvvatlash bilanBluetooth 5

Ish tartibi	Parametr	Qiymat (Vcc = 3 V da)
Faol hisoblash	µA/MHz ARM® Cortex®-M3	61 µA/MHz
	Coremark/mA	48,5
	48 MGts chastotada asosiy belgi	142
Radio almashinuvi	Qabul qilishning eng yuqori oqimi, mA	5,9
	Uzatish vaqtidagi eng yuqori oqim, mA	6,1
Uyqu rejimi	Sensor boshqaruvchisi, µA/MHz	8,2
	RTC yoqilgan uyqu rejimi va xotirani saqlash, mA	1

CC2640R2F-ni tezda ishga tushirish uchun Texas Instruments an'anaviy ishlab chiqish to'plamini tayyorladi (4-rasm). Bir nechta bunday qurilmalardan foydalanib, siz Bluetooth 5.0 orqali radio uzatish tezligi va diapazonini baholashingiz mumkin. Buning uchun siz tayyor misollardan foydalanishingiz yoki bepul BLE 5 stek 1.0 protokoli (www.ti.com/ble) asosida o'z ilovangizni yaratishingiz mumkin.

Xulosa

Bluetooth 5.0 protokolining yangi versiyasi narsalar interneti (IoT) ehtiyojlariga maksimal darajada moslashishga qaratilgan. Bluetooth 4.0 versiyasi bilan taqqoslaganda, u bir qator sifat jihatidan yaxshilanishlarga ega:

• ma'lumotlarni uzatish tezligi ikki baravar oshdi va 2 Mbit/s ga yetdi;
• uzatish diapazoni Coded PHY va Forward Error Correction (FEC) maʼlumotlarini kodlash tufayli toʻrt barobar oshdi;
• Eshittirish xabarlarini uzatish tezligi 8 barobar oshdi.

Bundan tashqari, Bluetooth 5.0 Bluetooth 4.x qurilmalari bilan orqaga qarab muvofiqlikni ta'minlaydi va shuningdek, protokolning keyingi versiyalarining ko'pgina kengaytmalarini qo'llab-quvvatlaydi.

Bluetooth 5.0 imkoniyatlarini Texas Instruments tomonidan ishlab chiqarilgan asboblar yordamida baholashingiz mumkin. Kompaniya yuqori unumdor va kam quvvatli CC2640R2F mikrokontroller ishlab chiqaradi, bepul BLE 5 stek 1.0 va ko'plab qurilmalarni taqdim etadi. tayyor misollar LAUNCHXL-CC2640R2 ishlab chiqish to'plami uchun.

Adabiyot

1. Bluetooth yadro spetsifikatsiyasi 5.0 tez-tez so'raladigan savollar. 2016. Bluetooth SIG.

Shvetsiyaning Ericsson kompaniyasi 1994 yilda ishlab chiqa boshlagan Bluetooth texnologiyasi dastlab mobil telefonlar uchun emas, balki o'sha yillarda yaratilgan Flyway kontseptsiyasi uchun mo'ljallangan edi (www.swedetrack.com). Flyway - bu shaxsiy avtomatik transport tizimi. Bu kichik sig'imli vagonlarga ega bo'lgan keng monorelsdir. Ularning har biri tarmoq ichida o'zining shaxsiy marshruti bo'ylab harakatlanishi mumkin - taksi kabi, faqat haydovchisiz. Ushbu yangi transport tizimida Bluetooth texnologiyasi asosiy rol o'ynadi: uning yordami bilan barcha elementlar bir-biri bilan ma'lumot almashdi.

Bluetooth nomining o'zi dastlab ushbu loyihaning kod nomi edi. Bu Daniya qiroli Garold Blatandning taxallusidan kelib chiqqan bo'lib, afsonaga ko'ra, uni chirigan tishlari tufayli olgan. Nega ko'k? Ma'lum bo'lishicha, Viking davrida "bla" so'zi "ko'k" va "qora" degan ma'noni anglatadi. Tishlari mutlaqo sog'lom bo'lmaganiga qaramay, qirol Daniyaning izolyatsiya qilingan knyazliklarini birlashtirib, kuchli davlatni yaratishga muvaffaq bo'ldi. Odamlarni birlashtirish g'oyasi Flyway va uning sinxronizatsiya protokolini ishlab chiqishda asos bo'ldi. Qachon keldi tijoriy ishga tushirish texnologiya, standart ishlab chiquvchilari Bluetooth kodidan ko'ra mosroq nom topa olmadilar.

Yangi standartning birinchi qadamlari

Texnologiyani ishlab chiqish jarayonida Ericsson bu o'rtasida ma'lumotlarni uzatish uchun mukammal bo'lishini tushundi mobil qurilmalar. 1998 yilda kompaniya tashabbusi bilan Bluetooth maxsus qiziqish guruhi (Bluetooth SIG, www.bluetooth.com) yaratildi, uning tarkibiga IBM, Intel, Toshiba va Nokia ham kirdi. Xuddi shu yili Bluetooth 1.0 protokolining versiyasi paydo bo'ldi va birozdan keyin, 1999 yil boshida uning to'g'rilangan versiyasi Bluetooth 1.0B chiqdi. Protokolning ushbu versiyalarida ulanishni o'rnatish qurilmalarning apparat manzillarini uzatishni talab qildi, bu esa anonim ulanishlarni imkonsiz qildi. Birinchi spetsifikatsiyalarda ba'zilari spetsifikatsiyalar. Shu sababli, turli ishlab chiqaruvchilarning uskunalari bir-biriga deyarli mos kelmaydigan bo'lib chiqdi: ikkitasini sozlang turli qurilmalar Bluetooth hech bo'lmaganda aytish qiyin.

Chastotani sakrash

2001 yilda Bluetooth 1.1 spetsifikatsiyasi taqdim etildi - u 1.0 protokolining oldingi ikkita versiyasiga to'liq orqaga qarab mos kelmadi, ammo ishlab chiquvchilar barcha kamchiliklar va xatolarni tuzatdilar.

Yangi funktsiyalar ham paydo bo'ldi: ulanish shifrlanmagan bo'lishi mumkin, qurilmalar qabul qilingan signal darajasini ko'rsatdi. Va eng muhimi, Bluetooth protokolining barcha keyingi versiyalari Bluetooth 1.1 versiyasiga orqaga qarab mos keladi, shuning uchun uni hali ham ko'plab ishlaydigan qurilmalarda topish mumkin. Bluetooth 1.1 modullari hozir shunchalik sodda va arzonki, ularning mavjudligi mahsulot tannarxini bir necha sentga oshiradi.

2003 yilda Bluetooth 1.2 spetsifikatsiyasi chiqarildi. Eng kam shovqinli chastotalarga ustunlik berish uchun AFH texnologiyasidan foydalangan. Bu aloqaning shovqinga chidamliligini sezilarli darajada oshirdi va ma'lumotlarni uzatish tezligini oshirishga imkon berdi. Biroq, yangi modulyatsiya sxemalari ishlatilmadi, shuning uchun maksimal tezlik Bluetooth bir xil bo'lib qoladi - 721 kbps. 1.1 versiyasi bilan solishtirganda yagona farq shundaki, Bluetooth 1.2 bilan haqiqiy ish tezligi AFH mavjudligi sababli nazariy jihatdan mumkin bo'lgan chegaraga yaqinroq edi.

Keyin eSCO texnologiyasidan foydalangan holda ovoz sifati yaxshilandi. Bundan tashqari, yangi versiya qurilmalarni aniqlash va ulash tezligini ikki baravar oshirdi va ikkita qurilmani bir vaqtning o‘zida ulash uchun ixtiyoriy imkoniyatga ega. 1.2 versiyasi bilan bir qatorda A2DP profili orqali stereo audio uzatish boshlandi.

Ikkinchi darajaga o'tish

Yangisi 2004 yil noyabr oyida chiqarildi bluetooth versiyasi 2.0, EDR texnologiyasi ixtiyoriy ravishda birinchi marta amalga oshirildi - uni qo'llab-quvvatlaydigan qurilmalar hali ham "2.0+EDR" deb etiketlanadi. Eng so'nggi signal kodlash algoritmlaridan foydalanish orqali EDR ma'lumotlarni 3 barobar tezroq - 2,1 Mbit/s gacha uzatish imkonini beradi. Ma'lumotlar oqimining o'zida uzatish tezligi 3 Mbit / s ga yetishi mumkin. Biroq, ushbu o'tkazish qobiliyatining bir qismi "yeydi" - noto'g'ri paketlarni qayta yuborishga sarflanadi (aralashuv tufayli). Bundan tashqari, ma'lumotni kodlash va shifrlash uchun xizmat trafigi sarflanadi.

Ma'lumot uzatish tezligining oshishi va shovqinga qarshi immunitetning oshishi Bluetooth quvvat sarfini taxminan uch baravar kamaytirish imkonini berdi. To'g'ri, bu bayonot barcha qurilmalar uchun to'g'ri emas, lekin faqat ma'lumotlarni uzatish tezligini oshirishni talab qilmaydiganlar uchun (masalan, minigarnituralar). Bir vaqtning o'zida bir nechta qurilmalarni ulash ham soddalashtirildi: adreslash bit chuqurligini oshirish orqali mahalliy tarmoqni qurish mumkin bo'ldi. simsiz tarmoq avvalgidek 8 ta emas, balki 256 ta qurilmadan foydalaning.

Rivojlanishning hozirgi bosqichi

2007 yilda Bluetooth spetsifikatsiyasi yangilandi - 2.1 versiyasi paydo bo'ldi (shuningdek, ixtiyoriy EDR qo'llab-quvvatlashi bilan), u qurilma xususiyatlarini kengaytirilgan so'rov uchun texnologiya oldi. tez sozlash barcha profillar.

Bundan tashqari, optimallashtirilgan ishlash va kutish davrlari bilan energiya tejovchi Sniff Subrating texnologiyasi qo'shildi. Bu sizga bitta batareya zaryadida Bluetooth qurilmangizning ishlash vaqtini besh baravar oshirish imkonini beradi. Bluetooth 2.1 simsiz standartining yangilangan spetsifikatsiyasi ikki qurilma o'rtasida aloqa o'rnatishni sezilarli darajada soddalashtirdi va tezlashtirdi va ulanishni buzmasdan shifrlash kalitini yangilash imkonini berdi, bu esa xavfsizlikni yaxshilaydi. To'g'ri, aloqani bunday soddalashtirish faqat ikkala qurilma ham NFC modullari bilan jihozlangan bo'lsa mumkin. Ular o'zlarining atrofida kichik radiusda elektromagnit maydon hosil qiladilar: ulanish jarayonini boshlash uchun qurilmalarni bir-biriga yaqinlashtirish kifoya.

Mavjud adapterlarning ko'pchiligi (bu erda biz nafaqat moslashtirilganlarni, balki hisobga olamiz korporativ tizimlar) eskirgan Bluetooth 1.1 va 1.2 modullari bilan jihozlangan. Bluetooth 2.0+EDR standartini qo‘llab-quvvatlash zamonaviy telefonlar va noutbuklar modellarida mavjud. Bluetooth 2.1+EDR ga kelsak, standartning yangi versiyasi yaqin vaqtgacha keng tarqalmagan: ko'plab ishlab chiqaruvchilar negadir bu versiyani e'tiborsiz qoldiradilar.

Ehtimol, buning sababi shundaki: uning barcha afzalliklari faqat o'rnatilgan bo'lsa erishiladi NFC moduli, bu kamida qo'shimcha antennani talab qiladi. Ammo oddiyroq tushuntirish bor: eski Bluetooth 2.0 modullari arzonroq, shuning uchun ularni eng zamonaviy modellarda ishlatish foydaliroq.

KIYIM UCHUN BLUETOOTH

Bluetooth 4.0 ning energiya tejovchi versiyasini yaratish ishlab chiquvchilar uchun qiziqarli istiqbollarni ochadi. Masalan, Swany G-CELL qo'lqoplariga ulanishi mumkin Mobil telefon. Ular qo'ng'iroqlarni qabul qilish yoki rad etish uchun maxsus tugmalar, o'rnatilgan mikrofon va karnay bilan jihozlangan, shuning uchun egasi gaplashish uchun telefonni ham olib qo'yishi shart emas. Endi ular Bluetooth 2.0 moduli bilan jihozlangan bo‘lib, bir quvvatlanishda atigi 48 soat suhbat va 240 soat kutish rejimida ishlashi mumkin. Bluetooth 4.0 ga o'tish batareyani doimiy ravishda zaryad qilish zaruratini yo'q qiladi.

Yuqori tezlikdagi Bluetooth

2009 yilda navbatdagi Bluetooth 3.0+HS spetsifikatsiyasi qabul qilindi. HS (Yuqori tezlik) ma'lumotlarni uzatish tezligining yangi darajasi bo'lib, u 24 Mbit/s ga yetishi mumkin. Ushbu parametr ko'plab mutaxassislar uchun haqiqiy emasdek tuyuldi, ammo so'nggi modullar aslida Bluetooth 2.1-dan oldingilariga qaraganda tezroq ishlaydi. Darhaqiqat, bu aql bovar qilmaydigan ko'rinadi: agar Intel eski modellarga qaraganda bir necha foiz tezroq yangi protsessorlarni chiqarsa, barcha kompyuter jurnallari bu haqda ajoyib yutuq sifatida yozadilar. Va Bluetooth SIG konsorsiumi ma'lumotlar uzatishni 10 barobar (!) tezlashtiradigan yangi simsiz standart spetsifikatsiyani yaratganida, voqea ko'pchilik foydalanuvchilarning ko'z o'ngida qoladi, go'yo bu ularga umuman tegishli emas.

Gap shundaki, Bluetooth orqali ma'lumotlarni uzatishda bunday yuqori tezlikni umuman amalga oshirish mumkin emas: u EDR texnologiyasidan foydalanganda bo'lgani kabi hali ham maksimal 2,1 Mbit/s tezlik bilan cheklangan. 24 Mbit/s ga o'tish uchun Wi-Fi protokoli orqali to'g'ridan-to'g'ri ulanish qo'llaniladi. Bu holda Bluetooth protokoli jismoniy emas, balki faqat mantiqiy darajada qo'llaniladi: qurilmalar o'rtasidagi ulanishni tashkil qilish uchun. Wi-Fi radio uzatish protokoli vazifasini bajaradi, Bluetooth interfeysi esa faqat qurilmalarni ulash uchun ramka sifatida qoladi.

Biroq, ma'lumotlarni uzatish uchun Wi-Fi texnologiyasidan foydalanish Bluetooth qurilmasining an'anaviy qurilmalar bilan mos kelishini anglatmaydi. Wi-Fi tarmoqlari. Biz faqat IEEE 802.11 standartiga muvofiq bir xil jismoniy uzatish modelidan foydalanish haqida gapiramiz - Bluetooth-ga ega telefonlar va smartfonlar 802.11a/b/g/n tarmoqlari bilan mantiqiy muvofiqlikka ega emas edi.

Doimiy harakatlanuvchi mashina

Albatta, Bluetooth 3.0+HS ni haqiqiy texnologik yutuq deb hisoblash mumkin, ammo har qanday katta yutuq kabi uning salbiy tomoni ham bor. Bunday ustida ishlang yuqori tezlik batareyani tezda quritadi, shuning uchun yangi standartni yaratuvchilar darhol energiya tejash muammosiga duch kelishdi. Ushbu muammoni hal qilish uchun eng so'nggi Bluetooth 4.0 spetsifikatsiyasi 2009 yil dekabr oyida chiqarilgan bo'lib, uni ham g'ayrioddiy voqea deb hisoblash mumkin: agar tarixga nazar tashlasak, ilgari, qoida tariqasida, relizlar orasida 4-5 yil o'tganini ko'ramiz. Bluetooth versiyalari. Bluetooth 4.0 da ma'lumotlarni uzatish tezligi bo'yicha hech qanday tub o'zgarishlar yo'q, innovatsiyalar faqat energiya sarfiga taalluqlidir. Ushbu standart asosan jismoniy mashqlar, tibbiy asboblar va avtomobillarda qo'llanilishi mumkin bo'lgan turli xil sensorlarda foydalanish uchun mo'ljallangan. Bluetooth uzatgichi faqat ma'lumotlarni yuborish vaqtida yoqiladi, bu modul bir soatlik batareyada bir necha yil ishlashini ta'minlaydi! Ushbu rejimda standart paket hajmi 8-27 bayt bo'lgan 1 Mbit / s ma'lumotlarni uzatish tezligini ta'minlaydi. Ulanish ancha tezroq: ikkita Bluetooth qurilmasi 5 millisekunddan kamroq vaqt ichida ulanishni o'rnatishi va 100 m gacha bo'lgan masofada ulanishni saqlab turishi mumkin, bunga erishish uchun Kengaytirilgan xato tuzatish qo'llaniladi va 128 bitli AES shifrlash zarur darajani ta'minlaydi xavfsizlik.

Bluetooth profillari

Har bir Bluetooth qurilmasi ma'lum profillar to'plamini qo'llab-quvvatlaydi - ular standartlashtirilgan ma'lumotlar almashinuvi algoritmlari. Muayyan profillarni qo'llab-quvvatlash qurilmaning imkoniyatlarini aniqlashni osonlashtiradi. Funktsiya ishlashi uchun profil ikkala Bluetooth qurilmasi tomonidan qo'llab-quvvatlanishi kerak.

Yaxshiroq ovoz uzatish uchun u ishlatiladi A2DP (Kengaytirilgan audio tarqatish profili)- kengaytirilgan audio tarqatish profili. U har qanday qabul qiluvchi qurilmaga Bluetooth radio kanali orqali stereo tovushni uzatish uchun javobgardir. Profil ikki turdagi qurilmalarni ajratib turadi: transmitter (A2DP-SRC - Advanced Audio Distribution Source), masalan, telefon; naushniklar kabi qabul qiluvchi (A2DP-SNK - Advanced Audio Distribution Sink). Aloqa o'rnatishda uzatuvchi va qabul qiluvchi foydalaniladigan kodek va kodlash parametrlari bo'yicha kelishib oladilar: bit tezligi, namuna olish chastotasi va boshqalar. Standart bitta majburiy kodekni, SBCni belgilaydi - kodlash va dekodlash uchun juda ko'p hisoblash quvvatini talab qilmaydi, lekin mavjud past ovoz sifati. Qabul qiluvchi va uzatuvchi boshqa kodeklardan foydalanishga rozi bo'lmasa, SBC tanlanadi: MP3, AAC, ATRAC.

Odatda, A2DP bilan ishlaydigan qurilmalar ham profilni qo'llab-quvvatlaydi AVRCP (audio/video masofadan boshqarish profili). uchun mo'ljallangan masofaviy boshqarish signal manbai va AVRCP 1.0 versiyasida ijroni boshlash yoki to'xtatish, orqaga o'tkazish va treklar o'rtasida almashish imkonini beradi. AVRCP 1.3 profil versiyasida protokol manbaning joriy holatini va qo'shiq nomi kabi media elementning o'zi haqidagi metama'lumotlarni uzatadi. AVRCP 1.4 versiyasida pleylistlarni ko'rish va qo'shiq tanlash mumkin bo'ldi.

HID (inson interfeysi qurilmasi profili) kiritish qurilmalarini qo'llab-quvvatlaydi: sichqoncha, joystik, klaviatura. Juda ham bor katta miqdorda va boshqa Bluetooth profillari - ularning umumiy soni 28 ga etadi (yozilish vaqtidagi ma'lumotlar).

Bluetooth to'plamlari

Profilga qo'shimcha ravishda, Bluetooth stek kabi narsaga ega. Tushunish qulayligi uchun biz uni shunday ifodalashimiz mumkin dasturiy ta'minot, u apparat modulini, ya'ni qurilma drayverlari to'plamini boshqaradi. Ushbu drayverlarning har biri ma'lum bir profilni amalga oshirish uchun javobgardir. Foydalanuvchi uchun kompyuterda u yoki bu Bluetooth stekining mavjudligidagi farq ma'lum profillar to'plamini qo'llab-quvvatlashda va turli xil sozlamalarda. grafik interfeys ular bilan ishlash.

Widcomm

uchun birinchi Bluetooth stek operatsion tizimlar Windows kompaniyasi Widcommga aylandi. Widcomm-ni Broadcom tomonidan sotib olingandan so'ng, u shunga mos ravishda Broadcom stekiga o'zgartirildi. Hozirda bu stek keng tarqalmagan va faqat ishlab chiqaruvchilari Broadcom'dan litsenziya sotib olgan qurilmalar bilan ishlaydi. U kamdan-kam uchraydigan, ammo ba'zi foydalanuvchilar uchun foydali profillarni qo'llab-quvvatlaydi - HCRP, BPP va BIP. Bundan tashqari, u standart Windows interfeysiga juda mos keladigan do'stona interfeysga ega.

Microsoft

Windows-da, dan boshlab Windows versiyasi XP SP2, bizning o'z Bluetooth stekimiz paydo bo'ldi. Windows Vista-da u yangilandi: operatsion tizimdan oldingi HID qurilmalarini qo'llab-quvvatlash, A2DP va AVRCP profillari qo'shildi. FTP, BIP, BPP kabi qo'shimcha profillar tomonidan chiqarilgan plaginlar ko'rinishida mavjud bo'ldi uchinchi tomon ishlab chiqaruvchilari. Bluetooth 2.0+EDR qo‘llab-quvvatlanadi va Vista Feature Pack shuningdek, standart Windows 7 stekida ham qo‘llab-quvvatlanadigan Bluetooth 2.1+EDRni o‘z ichiga oladi.

BlueSoleil

Muqobil steklar orasida eng keng tarqalgani IVT korporatsiyasi tomonidan taklif qilingan BlueSoleil hisoblanadi. BlueSoleil-ning kamchiliklari shundaki, u turli ishlab chiqaruvchilarning Bluetooth modullari bilan to'g'ri ishlamaydi. Vaqti-vaqti bilan o'z serveriga kirish orqali stek to'satdan qurilmaning apparat manzili litsenziyalanmaganligini bilib qolishi mumkin, shundan so'ng u cheklangan funksionallik rejimiga o'tadi, bunda faqat 5 MB ma'lumot uzatilishi mumkin. Keyinchalik BlueSoleil to'plamini qayta faollashtirishingiz kerak bo'ladi.

Bluetooth orqali ma'lumotlarni uzatish 2,4 gigagertsli chastotada amalga oshiriladi. Aniqroq aytganda, ish diapazoni 2402-2480 GGts oralig'ida. Shu bilan birga, dunyoning aksariyat mamlakatlarida ma'lumotlarni uzatish uchun 79 ta kanal ajratilgan. Bunday kanallardan birining kengligi 1 MGts ni tashkil qiladi. Ushbu band fuqarolik maqsadlarida ishlatiladi.

Ish printsipi

Bluetooth-ning ishlash printsipi ma'lumotlarni tez o'zgaruvchan chastotalar orqali uzatishdir, bu taxminan sodir bo'ladi 1600 soniyada bir marta. Ushbu sxema operatsiya aralashuvdan mukammal immunitetni ta'minlaydi va signalni qabul qiluvchi qurilmalarga chastotani aralashtirish tufayli bir-biriga xalaqit bermaslik imkonini beradi. Bundan tashqari, bu ichki tarmoq foydalanuvchilariga deyarli to'liq xavfsizlikni ta'minlaydi, chunki Qabul qiluvchi qurilmalarga ulanish mumkin emas. Bundan tashqari, Bluetooth-ning qisqa diapazoni ruxsatsiz ulanishlarni rag'batlantirmaydi, bu esa aniqlanmasdan qolishi mumkin.

Chastotani sakrash

Bluetooth orqali ma'lumotlarni uzatishda kanal har 625 mks o'zgaradi. Ushbu 625 mks, shuningdek, ma'lumotlar uzatiladigan vaqt oralig'i bo'lib, u paketlarda o'lchanadi. Bunday holda, bitta paket bir bunday intervalda emas, balki bir nechta uzatilishi mumkin. Ma'lumotlar paketini uzatish tugallangandan so'ng, har bir qurilma uchun oldindan belgilangan kanal (chastota) o'zgarishi sodir bo'ladi.
Shuningdek, adaptiv chastota sakrashidan foydalanish mumkin. Bu qurilmalardan ma'lum miqdordagi kanallarga ma'lumot uzatishni cheklash uchun kerak. Shu bilan birga, ochilgan chastota diapazoni boshqa qurilmalar tomonidan ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatilishi mumkin. Bu piconet qurilmalari uchun chastota shovqini xavfini kamaytiradi.

Bundan tashqari, ma'lumotlarni uzatish uchun chastota diapazonini cheklash zarurati bir qator mamlakatlarda ma'lum chastota kanallaridan foydalanishni taqiqlash bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Misol uchun, ba'zi Evropa mamlakatlarida, xususan, Ispaniya va Frantsiyada odatdagi 79 o'rniga atigi 22 chastotaga ruxsat beriladi.

Asosiy Bluetooth standartlari

1. 2.0 standartiga jiddiy innovatsiyalar kiritildi. Shu bilan birga, ma'lumotlarni uzatish tezligi sezilarli darajada o'sdi, bu EDR qo'llab-quvvatlashi bilan bog'liq edi. Standart 2.0 da ma'lumotlarni uzatish ko'paytirildi 2,0-2,4 Mb/s. Bundan tashqari, 2.0 spetsifikatsiyasi xavfsizlik va shovqinlardan immunitetni sezilarli darajada oshirdi.
2. Standart 3.0 foydalanuvchilarni misli ko'rilmagan ma'lumotlarni uzatish tezligi bilan hayratda qoldirdi, bu esa o'sdi 24 Mb/s. Bu birinchi navbatda 3.0 spetsifikatsiyasi Wi-Fi-ni qo'llab-quvvatlaganligi bilan bog'liq edi. Biroq, ishlab chiqaruvchilar o'z qurilmalarida ikkita standartni o'rnatishni afzal ko'rishadi, chunki Spetsifikatsiya 3.0 juda ko'p quvvat sarflaydi.
3. Aniqroq ma'lumot uzatish tezligini birlashtirgan 4.0 standarti. yaxshi xavfsizlik va transmitterning uzluksiz ishlashiga asoslangan nihoyatda kam quvvat sarfi. Foydalanadigan qurilmalar bu standart, qoida tariqasida, sport, tibbiy va boshqa maqsadlarda foydalaniladi, miniatyuradir va katta hajmdagi uzatiladigan ma'lumotlar uchun mo'ljallanmagan.

Bluetooth 4.0 ning afzalliklari:

1. Oldingi protokollarni birlashtiradi. Oldingi protokollarning asosiy funktsiyalarini qo'llab-quvvatlaydi.
2. Tezlik ortdi.
3. O'zgartirilgan ish algoritmi orqali erishilgan 4.0 standartidan foydalangan holda qurilmaning quvvat sarfini sezilarli darajada kamaytirish (uzatuvchi faqat ma'lumotlar uzatilayotgan paytda yoqiladi).

Odatda, 4.0 standarti miniatyura elektron sensorlar uchun ko'proq mos keladi. Misol uchun, bilak bosimi va harorat o'lchagichlari uchun, jismoniy mashqlar uchun uskunalar, kam energiya iste'moli bilan turli miniatyura qurilmalari.

Sandbox

Qora Overlord 2011 yil 26 oktyabr, soat 22:07

Bluetooth 4.0 - standart haqidagi ertak

• Yog'och xonasi *

Ko'pchilik maktab o'quvchilari yoki talabalar sifatida birinchi marta tanishgan Bluetooth yoki "Bluetooth" ning qisqacha tarjimai holi bor.

1994 yilda Shvetsiyada o'sha paytdagi mashhur Ericsson kompaniyasida ishlaydigan ikki muhandis kabel muammosini bir marta va butunlay hal qilishga qaror qilishdi va o'zlarining standartlarini ixtiro qilishdi. simsiz aloqa, radioto'lqinlarning tarqalgan chastotasini o'zgartirish usuliga asoslangan. To'rt yil o'tgach, birinchi yagona simsiz simsiz standartni rasmiylashtirgan Bluetooth Special Interest Group yoki Bluetooth SIG yaratildi. U Ericsson, Nokia, Toshiba va Intel xodimlaridan iborat edi. Hozirda guruhga 13 000 dan ortiq turli kompaniyalar kiradi.

Standartlar

Spetsifikatsiyaning birinchi versiyasi chiqqandan beri standart simsiz ovoz uzatishni allaqachon qo'llab-quvvatlagan, masofaviy boshqarish Tasvirlar va printerlar bilan ishlaydigan audio va video kontent SIM-kartaga, kontaktlar kitobiga kirishi va tibbiy asbob ma'lumotlari bilan ishlashi mumkin. Bularning barchasi - havoda va 1998 yilda!

Men ushbu postda batafsil gaplashmoqchi bo'lgan Bluetooth-ning to'rtinchi versiyasi o'zining yakuniy shaklini oldi va 2010 yil iyun oyi oxirida ommaga taqdim etildi. Deyarli bir yil davomida texnologiya ommaviy qurilmalarda paydo bo'lmadi, 2011 yil iyul oyi oxirida Apple yangilangan modellarni chiqarishini e'lon qildi. MacBook noutbuk Havo va tizim birligi Mac Mini, qaysi birida asosiy xususiyatlar Bluetooth 4.0 ning paydo bo'lishi edi. Texnologiya iPhone 4S taqdimotidan so‘ng ommaviy axborot vositalarida yanada ko‘proq e’tiborni tortdi, unda 4-versiya standarti o‘rnatilgan chip ham bor edi.

Bluetooth 4.0

Kvartet spetsifikatsiyasi 3 ta asosiy protokolni o'z ichiga olgan simsiz uzatish ma'lumotlar:

• Klassik Bluetooth. Ishlayotgan barcha mavjud qurilmalar bilan mos kelishi uchun amalga oshirildi oldingi versiyalar standart Oldingi protokollarning barcha asosiy funktsiyalarini qo'llab-quvvatlaydi, masalan, barcha turdagi ma'lumotlarni uzatish, modem sifatida ishlash, simsiz ma'lumotlarni sinxronlashtirish, NFC kabi boshqa ulanish turlaridan foydalangan holda aloqa qilish va hokazo.
• Yuqori tezlikdagi Bluetooth protokoli. U yana 3-versiyada taqdim etilgan, uning mohiyati ma'lumotlarni uzatishning qo'shimcha darajalaridan foydalanishga asoslangan. Hammasi shunday ko'rinadi: Oddiy foydalanishda chip radio to'lqinlarini o'z ichiga olgan usul yordamida asosiy texnologiyada ishlaydi. Qurilma nisbatan katta hajmdagi faylni uzatishi kerak bo'lishi bilanoq, u boshqa ma'lumotlarni uzatish darajalariga, ya'ni Wi-Fi ma'lumotlar uzatish darajasiga o'tadi. Bu ham qurilma energiyasini (qo‘shimcha darajalar ko‘proq energiya talab qiladi, lekin bu fayl uzatish vaqtlari ancha qisqa bo‘lgani uchun tejaladi) va foydalanuvchi vaqtini tejaydi.
• Energiyani tejash protokoli. Bu 4-spetsifikatsiya va uning o'tmishdoshlari o'rtasidagi asosiy farq, u 50 metrgacha bo'lgan quvvat sarfi kam bo'lgan qurilmalarda foydalanishga qaratilgan; G'oya, qurilma kutish rejimida bo'lganda kamroq quvvat sarfi. Ishlab chiquvchilarning fikriga ko'ra, ushbu protokoldan foydalanadigan qurilmalar klassik Bluetooth protokoli bo'yicha ishlaydigan hamkasblariga qaraganda ancha uzoqroq ishlaydi: texnologlarning fikriga ko'ra, tizim faqat "tugma" akkumulyatorida qayta quvvatlanmasdan bir yildan ortiq xizmat qila oladi. Ushbu protokol Bluetooth-ning klassik qo'llanilishiga mos kelmaydi va uning asoschisi bilan ba'zi farqlar mavjud: masalan, simsiz ma'lumotlarni uzatish tezligi 1 MB / s (klassik 3 MB / s uchun) bilan cheklangan va ilovalar yuqoriga uzatishi mumkin. 0,25 MB/s (2,1 MB/s) gacha. Protokol shuningdek, yanada rivojlangan 128-bitli shifrlashdan foydalanadi.

  Bluetooth SIG ushbu protokoldan kichiklar uchun foydalanishni taklif qiladi sensorli qurilmalar(sensorli ekranli qurilmalar bilan adashtirmaslik kerak). Masalan, bilagiga o'rnatilgan turli xil qon bosimi monitorlari, yurak urish tezligi monitorlari va pedometrlar.

Pastki chiziq

Xulosa qilish oddiy: agar chip ishlab chiqaruvchilar orasida talabga ega bo'lsa, bozor tez orada aql bovar qilmaydigan darajada kam quvvat sarflaydigan sport va tibbiy asboblar bilan to'ldiriladi. Bundan tashqari, biz uchinchi tomon qurilmalari sensorlariga bog'liq bo'lgan smartfon ilovalarining yangi toifasidagi birinchi yutuqni kutishimiz kerak.