Скрытые функции Bluetooth: на что способна эта технология

Прежде чем переходить к вопросу о том, что такое Блютуз и как его включить, рассмотрим, зачем нужен блютуз. Как известно, компьютеры и ноутбуки постоянно окружены различными проводами.

Содержание: 1) Что такое Блютуз и сравнение с WiFi 2) Примеры использования Блютуз 3) Из истории Блютуз 4) Блютуз официальный сайт 5) Как включить Блютуз на windows 8 6) Блютуз на телефоне Андроид 7) Как отключить Блютуз 8) О безопасности Блютуз

Системный блок уже, что называется, по определению предполагает, что к нему надо подключить клавиатуру, мышь, монитор.

Ноутбуки имеют встроенную клавиатуру и встроенную мышь (тачпад), но все равно многие пользователи ноутбуков предпочитают пользоваться привычной мышкой, а не встроенным тачпадом, и поэтому снова появляется провод для подключения мышки к ноутбуку. Также к ноутбукам нередко подключают внешний монитор, который побольше размером и имеет лучшее разрешение.

А дальше: подключаем к компьютеру проводами принтер, сканер, звуковые колонки, проводной Интернет, мобильный гаджет (смартфон, айпод,  айфон и др.), блок питания ноутбука и прочее. В итоге компьютер (ноутбук) превращается в этакий центр притяжения проводов, которые ко всему прочему любят переплетаться друг с другом, мешать друг другу, служат неплохим пылесборником и т.п.

Разработчики компьютеров и периферийных устройств с самого начала стремились уменьшить количество проводов или вообще от них отказаться. Например, Интернет можно передавать на компьютер с помощью радиосигнала – отсюда появился и продолжает развиваться и совершенствоваться Wi-Fi.

Теперь стало уже привычным безо всяких проводов подключаться с компьютера или мобильного гаджета к Интернету по Wi-Fi, и больше уже не зависеть от провода, от его длины, доступности розетки для проводного Интернета и т.п.

Разработчики «яблочной техники» вообще поставили перед собой задачу полностью избавиться от проводов. И уже даже есть действующие варианты зарядных устройств для гаджетов Apple, позволяющих заряжать батарею, не подключая гаджет с помощью проводов к зарядному устройству. Достаточно положить гаджет на специальную платформу (которая, надо сказать честно, может все-таки проводом соединяться с электрической сетью 220В), и безо всяких проводов и подключений, батарея гаджета будет получать необходимую энергию для заряда батареи.

Что такое Блютуз и сравнение с WiFi

Доступ к Интернету, доступ к зарядному устройству, беспроводные мышки и клавиатуры – это лишь частичное решение проблем «лишних» проводов. Проводов много, и хотелось бы от них избавляться.

В этом смысле неплохим решением является технология BlueTooth (Блютуз или Блютус) появившаяся (в теории) в уже далеком 1994 году, которая позволила по радиоканалу передавать данные между различными устройствами электроники, например, между компьютером (или ноутбуком) и мышкой, клавиатурой, наушниками, гаджетами и т.п. При небольшом радиусе действия (до 10 метров) ею хорошо, например, пользоваться во внутрикомнатном или внутриофисном пространстве.

У многих возникает вопрос, сравнивая BlueTooth с Wi-Fi, а в чем между ними разница, и зачем нужен Блютуз, если есть Вайфай.

Wi-Fi – это тоже технология передачи информации по радио, и при этом компьютеры и гаджеты с помощью Wi-Fi получают возможность подключения к точке доступа в Интернет.

А технология BlueTooth позволяет соединять устройства между собой не только с целью доступа к Интернет, но и с целью обмена данными между собой, с целью доступа к «чужим»  ресурсам. Например, таким образом можно с гаджета подключиться к звуковым колонкам ПК, чтобы музыка зазвучала, что называется, в полную силу и с хорошим качеством.

Получается, если сравнивать Wi-Fi и BlueTooth, то Вайфай мощнее Блютуз и действует на большие расстояния, но при этом Блютус более универсален, чем Вайфай. Хотя со временем и с развитием обеих технологий эти различия постепенно стираются.

Wi-Fi можно сравнить с невидимым проводом, соединяющим по радио компьютер, ноутбук или мобильный гаджет с точкой доступа к Интернету.

Это может быть Wi-Fi роутер в квартире, может быть смартфон, раздающий Интернет, может быть ноутбук, раздающий Интернет и т.п.

А BlueTooth можно сравнить с невидимым проводом, соединяющим по радио любое электронное устройство с любым другим электронным устройством.

Примеры использования Блютуз

Если, например, ноутбук соединен с мышкой по BlueTooth, то мышка перемещает указатель на экране ноутбука, но при этом между ноутбуком и мышкой нет никакого провода, вместо провода работает радиоканал.

Если же наушники соединены со смартфоном по BlueTooth, то в наушники можно слышать музыку или разговор по телефону, но при этом между наушниками и смартфоном нет никакого провода, его заменяет сигнал по радио. Подобных примеров применения технологии BlueTooth можно привести множество, эта технология в настоящее время активно развивается.

Итак, мобильная и стационарная электронная техника получила возможность беспроводного соединения. Не нужны стали кабели связи. Настроив приемник и передатчик Блютуза, пользователи персональных компьютеров (ПК) первыми оценили удобство новой технологии.

При соединении устройств электроники по технологии BlueTooth работает радиоканал связи с меняющейся высокой частотой. Мобильный телефон или любое периферийное устройство компьютера обмениваются информацией любого типа.

Используя гарнитуру мобильника с технологией Блютус, можно разговаривать по нему, находясь с гарнитурой на расстоянии от метра и более от мобильного телефона. Этим сразу воспользовались автомобилисты. Получив вызов или желая поговорить, они включают кнопку на панели машины, переходят на громкоговорящую связь, не держа телефон в руке. Это не только не мешает управлению автомобилем, но и вообще становится правилом вождения автомобиля. Технология Free Hand («фри  хэнд» или «свободные руки»)  благодаря использованию BlueTooth становится правилом хорошего тона за рулем автомобиля.

Из истории Блютуз

С Блютузом не сразу все хорошо получалось. С внедрением в электронную технику стандарта BlueTooth 1.0 (1998 год) соединение получилось нестабильным и незащищенным. К тому же разные устройства плохо совмещались между собой.

Но уже принятая в 2004 году версия 2.0 допускала передачу данных с устройства на устройство со скоростью 2.1 Мбит/с. (напомним, что сначала было 1.6). Кроме этого, электроника стала потреблять меньше электроэнергии.

В третьей версии технологии Блютус скорость передачи данных возросла до 24 Мбит/с. А технология BlueTooth 4.0, разработанная в 2010 году, имела дальность действия до сотни метров и предназначалась для миниатюрной электроники. Для этого передатчик сигналов включался лишь при передаче данных, экономя электроэнергию аккумулятора.

Вскоре появился высокоскоростной BlueTooth с технологией Wi-Fi (как уже отмечалось выше, технологии BlueTooth и  Wi-Fi постепенно сближаются), частота передачи выросла до 2.48 ГГц, а мощность излучения упала до 0.0025 Вт.

Уже представлена версия BlueTooth 5.0, отличающаяся более широкой пропускной способностью и возможностью подключения до 8-и электронных устройств к одному модулю.

Технологию Блютуз назвали «синезубой» (так переводится слово «bluetooth» на русский язык) по прозвищу датского короля – Харальд Синезубый, тысячу лет назад объединившего разные племена в одно королевство.

Создала ее шведская компания Ericsson, предполагая заменить интерфейс RS-232, созданный еще в те времена, когда о персональных компьютерах речь не шла, и никто тогда не предполагал такого бурного развития компьютерной техники. Как видим, это сделать удалось.

У технологии Блютуз множество различных профилей, один из них даже поддерживает передачу видео H.263 (стандарт HDTV). То есть, технология достигла скоростей, при которых можно передавать видео информацию, а это уже означает, что данную технологи можно применять почти везде, где работает электроника, например, для передачи данных с видеокамер и т.п.

Блютуз официальный сайт

 https://www.bluetooth.com/

Официальный сайт Блютуз на английском языке, но теперь в браузерах Google Chrome, Яндекс Браузер и др. есть встроенные переводчики на русский язык, поэтому смысл уловить можно.

Как подключить ноутбук через Блютуз

Чтобы установить соединение по BlueTooth между двумя устройствами, нужно для начала включить технологию BlueTooth на обоих устройствах.

Приведу ссылку на официальный сайт Microsoft (разработчик операционных систем Windows) про подключение устройства Bluetooth для Windows 7 и Windows 8 (8.1):

https://support.microsoft.com/ru-ru/help/15290/windows-connect-bluetooth-device

В качестве примера покажем, как это делается при установке соединения между ноутбуком Samsung  с Windows 8 и смартфоном Samsung.

Как включить Блютуз на windows 8

На ноутбуке (операционная система Windows 8) это делается путем изменения параметров ПК:

• кнопка «Параметры» на панели справа,
• затем клик по надписи «Изменение параметров компьютера»,
• открываем вкладку «Беспроводная связь» (цифра 1 на рис. 1),
• теперь нужно подвинуть вправо бегунок (переключатель) «Bluetooth» (цифра 2 на рис. 1).

Рис. 1. Как включить Блютуз на Windows 8

Блютуз на телефоне Андроид

На ноутбуке с Windows 8 включили Блютуз. Теперь включаем его на смартфоне под ОС Андроид.

Подключить Андроид через Блютуз можно в окне «Настройки», кнопка «Bluetooth».

В открывшемся окне надо подвинуть движок включения технологии Bluetooth (цифра 1 на рис. 2):

Рис. 2. Включение Bluetooth на телефоне с Android

Нужно немного подождать после включения Блютуз на Андроиде, пока демонстрируется надпись «Включение Bluetooth…» (рис. 2).

Затем появится информация о самом смартфоне в разделе «Мое устройство», а ниже появятся доступные по Блютуз устройства в одноименном разделе «Доступные устройства» (рис. 3).

Рис. 3. Блютуз на Андроид: включить видимость  для других устройств

На рис. 3 видно, что в разделе «Доступные устройства» нет ноутбука Самсунг, к которому нужно подключиться, хотя на ноутбуке уже включена технология Bluetooth. Чтобы увидеть этот ноутбук и подключиться к ноутбуку, надо поставить галочку возле надписи «Нажмите, чтобы включить видимость  для других устройств» (цифра 1 на рис. 3).

После простановки галочки, собственно говоря, и начнется соединение смартфона с ноутбуком. На это система отводит 2 минуты. Счетчик времени стоит после надписи «Видим всем устройствам Bluetooth близости» (цифра 1 на рис. 4 – 1:57). За отведенный промежуток времени надо произвести соединение.

Рис. 4. Старт подключения смартфона к ноутбуку по Bluetooth

В процессе соединения будет сгенерирован ключ доступа, который будет выведен на экраны обоих соединяемых устройств: на ноутбук и на смартфон.

На смартфоне подтверждение ключа доступа заключается в нажатии «ДА» на баннере «Запрос на соединение Bluetooth» (цифра 1 на рис. 5).

Рис. 5. Подтверждение ключа доступа Блютуз на Андроиде

На ноутбуке также будет выведен код доступа, идентичный тому коду, который будет виден на экране смартфона. Для этого надо сначала на ноутбуке с Windows 8 выбрать смартфон среди прочих устройств, кликнув по его ярлыку  (цифра 1 на рис. 6):

Рис. 6. На ноутбуке выбираем смартфон среди устройств, видимых с помощью технологии Блютуз

Затем следует выполнить подтверждение идентичности кодов, видимых на экранах смартфона и ноутбука (цифра 1 на рис. 7 – кнопка «Да»):

Рис. 7. Подтверждение ключа доступа по Блютуз на ноутбуке

Сделав все правильно, мы увидим:

• на экране смартфона (телефона) – информацию о том, что телефон Андроид подключен к ноутбуку (цифра 1 на рис. 8 – SAMSUNG-PC авторизовано):

Рис. 8. Подтверждение на экране телефона о подключении телефона Андроид к ноутбуку по Блютуз

• а на экране ноутбука мы увидим подключение ноутбука к смартфону (цифра 1 на рис. 9 – Надежда (Galaxy Grand)):

Рис. 9. Подтверждение на экране ноутбука о том, что смартфон Андроид подключен по Блютуз к ноутбуку с Windows 8

Надо отметить, что при первом подключении смартфона к ноутбуку может быть задержка, связанная с необходимостью установки соответствующих драйверов в ноутбук (рис. 10):

Рис. 10. Автоматическая установка драйверов при первом подключении смартфона к ноутбуку по Блютуз

После подключения смартфона к ноутбуку с помощью технологии Блютуз (Bluetooth), он становится видимым, например, как внешний диск с данными, с которого  можно, скажем, затем скачать все скриншоты, которые были сделаны на нем в ходе написания этой статьи.

Как скачать данные со смартфона на ноутбук или ПК по проводу, без Интернета – это уже другая история, которая была описана ЗДЕСЬ.

Как отключить Блютуз

Отключается Блютуз так же, как включается, то есть, выход через ту же дверь, что и вход.

Чтобы отключить Блютуз на смартфоне Андроид, надо убрать галочку напротив опции Bluetooth (1 на рис. 2).

Чтобы отключить Блютуз на ноутбуке с Windwos 8, следует перевести влево бегунок (переключатель) «Bluetooth»  (цифра 2 на рис. 1).

О безопасности Блютуз

Для безопасности не следует без необходимости пользоваться технологией BlueTooth, поскольку возможен несанкционированный доступ к ПК, ноутбуку или гаджету.

Например, подключив BlueTooth  где-нибудь в общественном месте, где много людей, можно увидеть множество устройств, которые доступны через Блютус, принадлежащие незнакомым людям. Другое дело, что далеко не каждый пользователь может подключиться, например, к чужому мобильнику или ноутбуку. Но это касается обычных честных и порядочных людей.

Если же в процесс вмешивается злоумышленник, желающий перехватить передаваемую информацию, то он сделает все возможное, что потом воспользоваться ею в своих целях.

Например, получив PIN-код, который по неосторожности записан, скажем, в смартфоне постороннего человека, такой «хакер» получает доступ к прослушиванию разговора, к данным мобильника или даже к чужим банковским картам.

Поэтому для передачи данных по BlueTooth на большие расстояния разработана специальная узконаправленная антенна. Но этого оборудования нет у обычных пользователей, поэтому их мобильные устройства подвержены опасности. Соответственно, если нет необходимости использовать Блютуз на мобильном устройстве, надо на этом устройстве отключить BlueTooth.

В этом состоит главное правило работы с технологий Блютуз:

надо отключать Блютуз, если в ней нет надобности.

Здесь же мы, пожалуй, поставим точку в описании одного из примеров применения технологии Bluetooth. Хоть и странно очень это, потому что вариантов подключения устройств с помощью технологии Блютуз множество.

Устройств, поддерживающих эту технологию, становится все больше и больше. Делаются эти подключения по Блютуз примерно одинаково, но не совсем одинаково, везде есть свои особенности.

Рекомендую посмотреть:

1. Куда «уплывает» трафик интернета в Android и как его экономить

2. Что такое 3D-принтер?

3. Что такое виртуальная реальность?

Распечатать статью

Получайте актуальные статьи по компьютерной грамотности прямо на ваш почтовый ящик. Уже более 3.000 подписчиков

.

Важно: необходимо подтвердить свою подписку! В своей почте откройте письмо для активации и кликните по указанной там ссылке. Если письма нет, проверьте папку Спам.

23 ноября 2016 С ростом количества сетевых беспроводных устройств (охранные и пожарные сигнализации, телемедицина, мониторинг окружающей среды и множество других) появляются новые и совершенствуются старые стандарты и протоколы беспроводной связи. Разные компании и DIY-разработчики используют для своих устройств и сетей разные стандарты передачи данных, например ZigBee, Z-Wave, Bluetooth 4, Wi-Fi, 6LoWPAN, Thread, ANT или собственные проприетарные протоколы. Не так давно вышла новая спецификация стандарта радиосвязи для обмена данными по воздуху Bluetooth 5. В этой статье я на примере программирования новейшего микроконтроллера покажу преимущества нового стандарта.

На правах любящего логику «программиста с паяльником» 🙂 начну статью с плана.

1. Обзор стандарта. Преимущества пятой версии в сравнении с четвертой.
2. Выбор железа. Приемник, передатчик.
3. Описание отладочной платы и микроконтроллера. В этой части я расскажу о параметрах выбранного микроконтроллера и отладочной платы.
4. Начало работы с SDK (software development kit) под выбранный микроконтроллер. Здесь описывается, как начать разрабатывать простые радиоприложения под Bluetooth Low Energy четвертой версии на нашей отладочной плате. Чтобы мы привыкли к новому набору инструментов и на конкретном примере научились общаться по Bluetooth c Android-телефоном.
5. Тест нового стандарта Bluetooth 5. В этой части мы сделаем две прошивки для двух отладочных плат и рассмотрим новые режимы радиопередачи по Bluetooth 5.

Обзор стандарта Bluetooth 5

Что мы знаем о новом стандарте? Мы знаем, что он обратно совместим с четвертыми версиями спецификации BLE (Bluetooth Low Energy, Bluetooth Smart), то есть с версиями 4.0, 4.1, 4.2, и позволяет новым устройствам с Bluetooth 5 общаться со старыми девайсами (разумеется, новые фичи будут недоступны). В четвертых версиях BLE, в полном соответствии с названием, позволял проектировать устройства с гораздо меньшим потреблением, чем Bluetooth Classic. Но все остальное, кроме энергопотребления, было не очень — я про скорость, объем передаваемых данных в одном пакете и дальность. Все эти свойства улучшает Bluetooth 5.

Более подробно можно узнать на официальном сайте Bluetooth 5, а мы сейчас кратко остановимся на главных преимуществах пятой версии.

WWW

Все новые Bluetooth-спецификации публикуются здесь.

Высокая пропускная способность данных

Вместе с усовершенствованиями, введенными в Bluetooth 4.2, которые позволяли увеличить объем данных в одном пакете, и еще большим увеличением возможного объема данных в пакете в Bluetooth 5 (DLE) общая пропускная способность стала впятеро выше, чем исходный уровень Bluetooth 4.0!

Теперь чистая пропускная способность данных без учета накладных расходов, таких как адресация, может достигать 1,4 Мбит/c. Зачем нужна такая высокая скорость? Согласен, дурацкий вопрос, даже не знаю, зачем я его придумал. 🙂 Пользователей-аудиофилов это порадует скоростью передачи качественной музыки, а для нас, гиков, открывает возможность гораздо быстрее обновлять прошивку устройства «по воздуху» (OTA-DFU). Всего же благодаря изменениям, внесенным в физический (PHY) слой для работы Bluetooth-радио, стали доступны четыре скорости:

• 2 Мбит/с;
• 1 Мбит/с;
• 500 Кбит/с;
• 125 Кбит/с.

Уверен, что с первыми двумя скоростями тебе уже все ясно, но вот вопрос: зачем при таком богатстве нужны две «нижние передачи»?

А дело в том, что при низких скоростях и связанной с ними LE закодированной обработке с использованием прямой коррекции ошибок (FEC) становится легче отказаться от повторной передачи данных в окружающем шуме. Короче говоря, чувствительность улучшается. И не надо при высоком уровне шума повторно запрашивать пакеты данных (маленький квадрокоптер может улететь дальше от пульта управления).

Увеличение пропускной способности вещания

Для снижения загрузки вещательного (advertisment, рекламного :)) канала и решения проблемы перегрузки каналов предлагаются вещательные расширения (они же «рекламные расширения»).

Расширение длины данных и новый PHY-уровень означают, что длина пакетов увеличивается с точки зрения фактических данных и времени, в течение которого они занимают канал. Поскольку существуют только три рекламных канала, эти каналы вскоре могут перегружаться вещательными пакетами с большими объемами данных при более низких скоростях передачи в эфире, таких как 125 Кбит/с.

Рекламные расширения смягчают эту потенциальную проблему.

Улучшенное сосуществование с улучшенным чередованием каналов

Bluetooth 5 также предоставил усовершенствованный алгоритм секвенирования каналов (CSA # 2) для улучшения псевдослучайного последовательного переключения каналов. CSA # 2 повысит производительность сосуществования разрешенных устройств при наличии вокруг Wi-Fi и других Bluetooth-устройств. Все SoCs серии nRF52 имеют возможность поддерживать CSA # 2.

BLE Mesh — пока только 4.0

Выбор железа

На момент написания этой статьи пятую версию протокола поддерживали смартфоны Samsung и Sony и в свободной продаже было довольно мало BLE5-совместимых устройств.

Поэтому, чтобы оценить все возможности Bluetooth 5, я решил взять две отладочные платы с микроконтроллером nRF52840 компании Nordic Semiconductor. Почему именно их? Просто Nordic Semiconductor давно славится своими разработками именно в области Bluetooth-микросхем. Кроме того, их разработки традиционно отличаются вменяемой ценой и богатой документацией. Чипы серии nRF52 и конкретно nRF52840 представляют собой систему на кристалле (SoC, System on a Chip) и, согласно документации, мультипротокольны — могут работать со стандартами Bluetooth 5, Bluetooth Low Energy, ANT, 802.15.4, 2.4GHz RF. Поддерживают они и NFC.

INFO

Все многопротокольные SoCs серии nRF52 поддерживают перечисленные фичи. Кроме того, nRF52840 имеет улучшенную выходную мощность, что вместе с новыми функциями Long Range (увеличение расстояния вещания) переполняет сердце разработчика безотчетной радостью. 🙂

NRF52840 — это усовершенствованный многопроцессорный SoC, идеально подходящий для сверхмалых беспроводных приложений. Имеет полную аппаратную поддержку Bluetooth 5 (включая увеличенную дальность вещания). Софт nRF52840 крутится на 32-битном процессоре ARM Cortex-M4F (64 МГц достаточно каждому (с) почти Билл Гейтс) с 1 Мбайт флеш-памяти и 256 Кбайт ОЗУ на чипе. Поддерживает инструкции DSP (цифровая обработка сигнала), вычисления с плавающей точкой (FPU).

Поддерживает несколько протоколов, включая Bluetooth с низким энергопотреблением, ANT (кто-нибудь использовал этот протокол? :)), 802.15.4 и 2.4GHz.

NRF52840 SoC использует управление питанием, чтобы максимизировать энергоэффективность приложений и время автономной работы. Запитать чип можно от напряжения постоянного тока в диапазоне от 1,7 до 5,5 В.

EasyDMA, как и все DMA (прямой доступ к памяти), позволяет разгрузить ЦП нашего микроконтроллера, например чтобы передавать потоки данных из АЦП в UART без участия ядра.

В SoC есть также мощный криптографический сопроцессор на кристалле (ARM Cryptocell-310), обеспечивающий криптографические функции и услуги для ускорения операций, экономии времени обработки процессором данных и сокращения потребления энергии. Он включает в себя настоящий генератор случайных чисел (TRNG) и поддерживает широкий спектр асимметричных, симметричных и хеширующих криптографических сервисов. NFC также поддерживается в чипе.

NRF52840 имеет встроенную поддержку USB 2.0 (full speed) и встроенное регулирование питания, позволяющее напрямую подключаться к USB-хостам для передачи данных.

Чип совместим с существующими сериями nRF52, nRF51 и nRF24 Series от Nordic Semiconductor.

SoftDevice

Отладочная плата

Отладочную плату на основе этого микроконтроллера я выбрал под стать чипу, вот она: nRF52840 Preview DK Development Kit for nRF52840. Между прочим, к ней прилагается NFC-антенка!

NRF52840 PDK — это универсальный комплект для разработки плат для Bluetooth 5, Bluetooth с низким энергопотреблением, ANT, 802.15.4 и 2.4GHz с использованием nRF52840 SoC. Этот комплект поддерживает разработку для SoC nRF52840.

Набор аппаратно совместим с Arduino Uno Revision 3, позволяет использовать сторонние шилды, совместимые с этим стандартом. Антенна NFC может быть подключена к набору, чтобы активировать функциональность тега NFC. Комплект обеспечивает доступ ко всем входам и выходам через интерфейсы и имеет четыре светодиода и четыре кнопки, которые программируются пользователем.

Он поддерживает стандартную цепочку инструментов разработки Nordic Software Development с использованием Keil, IAR и GCC. Опции программы / отладки в комплекте — это Segger J-Link OB.

Кроме всего прочего, на основе младшего чипа серии nRF52832 уже существуют платы для платформы Arduino, например Arduino Primo. Почему это хорошо? Да потому, что это избавляет тебя от кодинга на С.

Продолжение доступно только участникам

Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее

Вариант 2. Открой один материал

Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.

Я уже участник «Xakep.ru»← Ранее Сергей Лебедь. Интервью с руководителем службы кибербезопасности СбербанкаДалее → Опубликованы детали уязвимости в AMD Secure Processor

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. 

Немного истории 

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. 

В заключении

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:

Параметр	Bluetooth 4.0/4.1	Bluetooth 4.2	Bluetooth 5.0
Физическая скорость передачи данных, Мбит/с	1	1	2
Длина пакета данных, байт PDU	27	27…255	27…255
Скорость передачи данных, Мбит/с	0,305	0,780	1,4

Используемые источники:

• https://www.compgramotnost.ru/kak-rabotaet-pk/chto-takoe-blyutuz-kak-vklyuchit-na-windows-8-na-android
• https://xakep.ru/2018/01/09/ble5/
• https://gadgetpage.ru/obzori/3011-bluetooth-50-vershina-jevoljucii-besprovodnogo-soedinenija.html