Протокол блютуз: Bluetooth протоколы: стек протоколов bluetooth

Обзор архитектуры Bluetooth 5.0 | Технологии связи

1.    ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

Bluetooth — это беспроводная технология связи малого радиуса действия, предназначенная для замены кабелей, соединяющих переносные и / или стационарные электронные устройства. Ключевыми особенностями Bluetooth являются надежность, малое энергопотребление и низкая стоимость. Многие характеристики базовой спецификации являются необязательными, что позволяет дифференцировать продукты.

Существует два представления системы беспроводной технологии Bluetooth: Basic Rate (BR) и Low Energy (LE). Обе системы включают в себя процедуры обнаружения устройства и установления соединения. Система Basic Rate включает такие опциональные расширения, как расширенная скорость передачи (Enhanced Data Rate, EDR), альтернативный контроль доступа к среде (Alternate Media Access Control, MAC) и расширения физического уровня (PHY). Система Basic Rate реализует синхронные и асинхронные соединения со скоростью передачи данных 721. 2 кбит/с (базовая скорость), 2.1 Мбит/с (расширенная скорость передачи данных) и до 54 Мбит/с (802.11 AMP). Система LE включает в себя функции, разработанные для продуктов, не требующих высоких скоростей передачи данных, и во главе угла которых стоит меньшее энергопотребление, меньшая сложность и низкая стоимость. Устройства, реализующие обе системы, могут взаимодействовать с другими устройствами, реализующими обе системы, а также с устройствами, реализующими любую из систем.

Основными блоками Bluetooth устройства являются:

• Application (Приложение) — обеспечивает реализацию полезную для конечного пользователя логику работы;
• Host (Хост или ведущее устройство) — предоставляет верхние уровни стека протоколов Bluetooth, включая профиль общего доступа (GAP — Generic Access Profile), профиль общих атрибутов (GATT — Generic Attribute Profile), протокол логического соединения и адаптации (L2CAP — Logical Link Control and Adaptation Protocol), протокол атрибутов (ATT — Attribute Protocol) и, при необходимости, HCI;
• Controller (Контроллер) — предоставляет нижние уровни стека протоколов Bluetooth, включая физиский (BR/EDR или LE), канальный и, при необходимости, HCI;

Коммерческие продукты обычно используют одно из следующих аппаратных решений:

• однокристальная система, объединяющее в себе приложение, хост и контроллер;
• двухблочная система при которой Приложение и Хост соединяются с Контроллером по протоколу HCI (Host Controller Interface), например, посредством UART или USB;
• двухблочная система при которой Приложение соединяется с блоком связи (хост и контроллер) по проприетарному протоколу.

Cпецификации ядра Bluetooth 5.0 определяет два типа контроллеров — первичные и вторичные. При этом Bluetooth устройство должно иметь только один первичный контроллер в одной из следующих конфигураций:

• Контроллер BR/EDR;
• Контроллер LE;
• Объединение частей контроллеров BR/EDR и LE.

Ядро системы Bluetooth может дополнительно иметь один или несколько вторичных контроллеров в следующей конфигурации:

• Контроллер MAC / PHY (Alternate MAC/PHY, AMP), включающий в себя 802.11 PAL (уровень адаптации протокола, Protocol Adaptation Layer), 802.11 MAC и PHY, и, при необходимости, HCI.

Рис 1 — Bluetooth 5.0 (комбинация Хостов и Контроллеров)

1.1.    ОБЗОР РАБОТЫ BR / EDR

Физический уровень радиоинтерфейса Basic Rate / Enhanced Data Rate (BR / EDR) работает в нелицензированной полосе ISM на частоте 2.4 ГГц. Система использует приемопередатчик с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты FHSS (frequency-hopping spread spectrum) между множеством несущих для борьбы с помехами и замираниями. Радиоинтерфейс BR использует двоичную частотную манипуляцию. Скорость передачи символов составляет 1 мегасимвол в секунду (Мсим/с), что обеспечивает скорость передачи данных 1 мегабит в секунду (Мбит/с) или, с расширенной скоростью передачи данных EDR, 2 или 3 Мбит/с. Эти режимы называются Basic Rate и Enhanced Data Rate соответственно.

Во время обычной работы физический радиоканал совместно используется группой устройств, которые синхронизированы с общим тактовым сигналом и шаблоном скачкообразной перестройки частоты. Одно устройство предоставляет данные синхронизации и называется ведущее устройство. Все другие устройства, синхронизированные с тактовым генератором ведущего устройства, называются подчиненными (или ведомыми). Группа устройств, синхронизированных таким образом, образует пикосеть. Это основная форма связи в беспроводной технологии Bluetooth BR/EDR.

Устройства в пикосети используют определенный шаблон скачкообразной перестройки частоты, который алгоритмически определяется соответствующими полями в адресе Bluetooth и генераторе ведущего устройства. Основной шаблон скачкообразной перестройки представляет собой псевдослучайное распределение из 79 частот шириной 1 МГц в диапазоне ISM 2.4 ГГц. Шаблон скачкообразной перестройки может быть адаптирован для каждого ведомого устройства, чтобы исключить частоты, которые используются мешающими устройствами. Адаптивная технология скачкообразной перестройки улучшает сосуществование Bluetooth со статическими (не перескакивающими) системами ISM, когда они расположены рядом.

Физический канал подразделяется на временные интервалы, называемые слотами. Данные между устройствами Bluetooth передаются в пакетах, инкапсулируемых в эти слоты. Когда позволяют обстоятельства, для одного пакета может быть выделено несколько последовательных временных интервалов. Переключение частоты может происходить между передачей или приемом пакетов. Технология Bluetooth обеспечивает эффект полнодуплексной передачи посредством использования схемы дуплексной связи с временным разделением (Time-Division Duplex, TDD).

Внутри физических каналов формируются физические линки — physical link (за исключением физических каналов сканирования запросов — Inquiry scan и физических каналов сканирования страниц — Page scan, в которых физические линки не образуются). Физические линки обеспечивают двунаправленную передачу пакетов данных между ведущим и подчиненным устройствами (при этом прямые линки между подчиненными устройствами не допустимы). Также стоит отметить особый тип физических линков (Connectionless Slave Broadcast physical link), используемых для однонаправленной передачи пакетов данных от ведущего к потенциально неограниченному количеству активных ведомых устройств без установления соединения.

Физические линки используются в качестве транспорта для одного или нескольких логических каналов, поддерживающих передачу одноадресного синхронного, асинхронного, изохронного и широковещательного трафика. Трафик на логических каналах мультиплексируется на физический линк, занимая временные интервалы, назначенные функцией планирования в диспетчере ресурсов.

Каждый логический канал ассоциируется с определённым типом передачи (логическим транспортом — logical transport), имеющим определённые характеристики:

• ACL (Asynchronous Connection-oriented Logical transport – асинхронный с установлением соединения). Предназначен для доставки асинхронных данных пользователя и сигналов управления протоколов LMP и L2CAP.
• SCO (Synchronous Connection-Oriented – синхронный с установлением соединения) – симметричный канал для доставки синхронных данных пользователя посредством резервирования временных слотов.
• eSCO (Extended Synchronous Connection-Oriented – расширенный синхронный с установлением соединения). Поддерживает несколько скоростей передачи и повторную передачу пакетов.
• ASB (Active Slave Broadcast – широковещательный для подчинённых устройств в активном режиме). Односторонний (от ведущего к подчинённым), широковещательный, без установления соединения канал. Используется для передачи только пользовательских данных с уровня L2CAP всем подчинённым устройствам пикосети, находящимся в активном состоянии.
• PSB (Parked Slave Broadcast – широковещательный для подчинённых устройств в режиме парковки). Односторонний (отведущего к подчинённым), широковещательный, без установления соединения канал. Используется для передачи управляющих сигналов и пользовательских данных с уровня L2CAP всем подчинённым устройствам пикосети, находящимся в состоянии парковки.

Протокол L2CAP (англ. Logical Link Control and Adaptation Protocol) предоставляет протоколам более высокого уровня услуги по работе с данными, как ориентированные на соединения, так и без ориентации на них, с возможностями мультиплексирования и обеспечением операций по сегментации и обратной сборке. L2CAP имеет канал управления протоколом, который передается по дефолтному логическому транспорту ACL. Данные приложения, представленные в протоколе L2CAP, могут передаваться по любому логическому линку, который поддерживает протокол L2CAP.

Протокол управления соединениями (LMP – Link Manager Protocol), отвечает за установление логического канала связи между устройствами Bluetooth и его текущее администрирование (аутентификация, шифрование), согласование размеров пакетов, параметров качества передачи, управление излучаемой мощностью. Устройства, которые активны в пикосети, имеют по умолчанию асинхронный логический транспорт ACL, который используется для передачи сигнализации протокола LMP (за исключением ведомых широковещательных устройств без установления соединения, которые могут присоединяться к пикосети исключительно для прослушивания пакетов широковещательной передачи, используя логический транспорт PSB). Функция Link Manager использует LMP для управления работой устройств в пикосети и предоставления услуг для управления нижними уровнями архитектуры (radio layer и baseband layer).

1.2.    Обзор работы Low Energy Bluetooth

Как и BR/EDR, LE (Low Energy) работает в нелицензированном диапазоне ISM 2.4 ГГц. Система LE использует приемопередатчик с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum), используя множество несущих для борьбы с помехами и замираниями. При передаче LE используется двоичная частотная модуляция, чтобы минимизировать сложность приемопередатчика. LE использует терминологию, отличающуюся от BR/EDR и AMP, для описания поддерживаемого физического уровня (PHY) в части различий в модуляции, возможном кодировании и результирующих скоростях передачи данных. Обязательная символьная скорость составляет 1 мегасимвол в секунду (Мсим/с), где 1 символ представляет 1 бит, т.е. поддерживая битовую скорость 1 мегабит в секунду (Мбит/с), которая называется PHY LE 1M. Скорость передачи символов 1 мсим/с может дополнительно поддерживать кодирование с исправлением ошибок, которое называется LE-кодированным PHY (LE Coded PHY). Этот механизм может использовать любую из двух схем кодирования: S = 2, где 2 символа представляют 1 бит, следовательно, поддерживают скорость передачи данных 500 кбит/с, и S = 8, где 8 символов представляют 1 бит, поэтому поддерживается скорость передачи 125 кбит/с. Также может поддерживаться необязательная скорость передачи символов 2 Мсим/с с битрейтом 2 Мбит/с, которая называется PHY LE 2M. Скорость передачи 2 Мсим/с поддерживает только некодированные данные. LE 1M и LE 2M вместе обозначаются как некодированные PHY LE (LE Uncoded PHYs).

LE использует две схемы множественного доступа: множественный доступ с частотным разделением (FDMA) и множественный доступ с временным разделением (TDMA). В схеме FDMA используются 40 физических каналов по 2 МГц. Три канала используются в качестве первичных рекламных каналов (primary advertising channel), а 37 используются в качестве вторичных рекламных каналов (secondary advertising channel) и в качестве каналов данных (data channel). Использование TDMA основано на схеме опроса, в которой одно устройство передает пакет в предварительно определенное время, а ответное устройство отвечает через заренее предопределенный интервал.

Физический канал подразделяется на единицы времени, известные как события (events). Данные передаются между устройствами LE в пакетах, которые расположены в этих событиях. Существует четыре типа событий: реклама (Advertising), расширенная реклама (Extended Advertising), периодическая реклама (Periodic Advertising) и события подключения (Connection events).

Устройства, которые передают рекламные пакеты на физических (PHY) рекламных каналах, называются Рекламодателями (Advertisers). Устройства, которые принимают рекламные пакеты на рекламных каналах без намерения подключиться к Рекламодателю, называются Сканерами (Scanners). Передачи на физических рекламных каналах происходят в рекламных событиях (Advertising Events). В начале каждого рекламного события Рекламодатель отправляет рекламный пакет, соответствующий типу рекламного события. В зависимости от типа рекламного пакета, Сканер может направить запрос Рекламодателю, за которым может последовать ответ (в рамках одного и того же рекламного физического канала). Рекламный физический канал изменяется при передаче следующего рекламного пакета, отправленного Рекламодателем в том же рекламном событии. Рекламодатель может завершить рекламное событие в любое время во время события. Первый физический рекламный канал используется в начале следующего рекламного события.

Рис.2 — Advertising Events

Устройства LE могут выполнять взаимодействие в полном объеме в случае как однонаправленной, так и широковещательной связи между двумя или более устройствами с использованием рекламных событий. Также LE устройства могут использовать рекламные события для установления двунаправленной связи между двумя или более устройствами при использовании каналов данных или для установления периодических передач с использованием вторичных рекламных каналов.

Устройства, которым необходимо установить соединение с другим устройством, прослушивают рекламные пакеты для подключения. Такие устройства называются Инициаторами. Если Рекламодатель использует рекламные события для подключения, Инициатор может сделать запрос на подключение, используя тот же физический рекламный канал, по которому он получил рекламный пакет для подключения. Рекламное событие заканчивается, и начинаются событие подключения (Connection Events), если Рекламодатель получает и принимает запрос на установление соединения. Как только соединение установлено, Инициатор становится ведущим устройством (master), в так называемой пикосети, а Рекламодатель становится подчиненным устройством (slave). События соединения используются для отправки пакетов данных между ведущим и ведомым устройствами. В событиях соединения переключение физических каналов (channel hopping) происходит в начале каждого события соединения. В событии соединения ведущий и ведомый поочередно отправляют пакеты данных, используя один и тот же физический канал данных. Мастер инициирует начало каждого события соединения и может завершить каждое событие соединения в любое время.

Рис. 3 — Connection Events

Устройства в пикосети используют определенный шаблон скачкообразной перестройки частоты, который алгоритмически определяется полем, содержащимся в запросе на соединение, отправляемом Инициатором. Шаблон переключения, используемый в LE, представляет собой псевдослучайное распределение 37 частот в диапазоне ISM 2.4 ГГц. Шаблон скачкообразной перестройки может быть адаптирован путем исключения части частот, которые используются мешающими устройствами. Метод адаптивного исключения улучшает совместимость Bluetooth со статическими системами ISM, когда они расположены рядом.

По аналогии со спецификацией BR/EDR иерархия уровней LE выглядит следующим образом:

• физический канал,
• физический линк,
• логический транспорт,
• логический канал,
• L2CAP.

В физическом канале между устройствами формируется физический линк. Активный физический линк обеспечивает двунаправленную передачу пакетов между ведущим и ведомым устройствами. Поскольку физический канал LE может включать в себя несколько подчиненных устройств, существуют ограничения на то, какие устройства могут образовывать физические линки. Физический линк организуется между каждым ведомым и ведущим устройствами. Ведомым устройствам разрешено иметь физические линки более чем на одно ведущее устройство одновременно. Устройство может быть одновременно и ведущим и ведомым. Непосредственно между ведомыми устройствами в пикосети физические линки не образуются. В настоящее время изменения ролей между ведущим и ведомым устройствами не поддерживаются. Рекламные и периодические физические линки обеспечивают однонаправленную передачу пакетов от Рекламодателя потенциально неограниченному количеству Сканеров или Инициаторов.

Физический линк используется в качестве транспорта для одного или нескольких логических каналов, используя логический транспорт LE ACL (asynchronous connection logical transport)

которые транспортируют асинхронный трафик. Трафик на логических каналах мультиплексируется на физический линк, назначенный функцией планирования в диспетчере ресурсов. Протокол управления каналом физического уровня и линка (link layer protocol, LL) передается по логическому каналу вместе с пользовательскими данным. Активные устройства в пикосети для асинхронного соединения LE устройств используют логический транспорт LE ACL (asynchronous connection logical transport), формируемый по умолчанию для передачи сигнализации протокола LL. По умолчанию LE ACL создается всякий раз, когда устройство присоединяется к пикосети.

Функция Link Layer использует протокол LL для управления работой устройств в пикосети и предоставления услуг для управления нижними уровнями (PHY и LL). Как и в BR/EDR, над канальным уровнем уровень L2CAP обеспечивает абстракцию для приложений и сервисов. Он выполняет фрагментацию и дефрагментацию данных приложения, а также мультиплексирование и демультиплексирование нескольких физических каналов в общем логическом канале. L2CAP имеет протокол управления каналом, который передается поверх основного логического транспорта ACL (primary ACL logical transport).

В дополнение к L2CAP LE предоставляет два дополнительных логических уровня, которые находятся поверх L2CAP. Протокол управления безопасностью (Security Manager protocol, SMP) использует фиксированный канал L2CAP для реализации функций безопасности между устройствами. Протокол атрибутов (Attribute protocol, ATT) обеспечивает метод передачи небольших объемов данных по фиксированному каналу L2CAP. Протокол атрибутов также используется устройствами для определения услуг и возможностей других устройств. Протокол атрибутов также может использоваться через BR/EDR.

что это, какие смартфоны поддерживают, сравнение с другими протоколами

Способов трансляции данных «по воздуху» создано и используется довольно много. Популярностью обзавелся протокол BLE, который внедрен в электронику различного типа и успешно используется и по сей день. Что из себя представляет данный протокол и в каких сферах применим — рассмотрено в этой статье.

Зачем разработали BLE

После изучения и успешного применения передачи информации без проводов, появилась потребность передавать данные, используя устройства с автономными источниками питания. Проблема состоит в том, что с этим устройством должно работать еще одно, которое постоянно передает данные либо слушает эфир.

Если у приемника и передатчика имеется батарейное питание, то наблюдаются проблемы со связью при разрыве постоянной передачи связи для экономии энергии, которые решили с новым протоколом передачи данных BlueTooth Low Energy (BLE).

BLE – это режим низкого энергопотребления, способствующий экономии заряда аккумулятора у сопряженных устройств.

Протокол стал частью Bluetooth 4.0. Операционная система Android поддерживает BLE с версии 4.3. В качестве пары, работающей с BLE, берется телефон с современной ОС, совместно с батарейной малой техникой (например, гарнитура). Но не исключены и взаимодействия иных гаджетов.

Чтобы принимать и передавать данные в необходимом объеме беспроводным способом, в стандарт Bluetooth LE включена скорость передачи информации, равная 1 Мбит/сек. Постоянный обмен данными затрачивает энергию, тем самым расходуя ее запасы. Поэтому протокол подразумевает разрыв постоянного эфира для экономии. Поэтому в протоколе не только важна скорость, а и то, что гаджеты умеют синхронизироваться друг с другом тогда, когда это необходимо.

Около 99% всего времени гаджеты спят и экономят энергию. Потом просыпаются на короткий период для обмена данными и снова засыпают. Но чтобы пребывать в данном режиме, устройства сперва между собой необходимо синхронизировать. Этот режим и называется advertising.

В каких сферах применяется

Протокол BLE используется по сценарию: редко передавать данные и обрабатывать долгое время. В частности, возможно использование двухрежимных гаджетов BLE в смартфонах, планшетных ПК, ноутбуках. Однорежимные могут использоваться во множестве сфер деятельности. Под эти сферы попадают устройства из разделов здоровья, автоматизации, анализа, управления.

Множество задач могут решаться, когда в радиусе двухуровневого модуля определяются иные одноуровневые BLE-приборы. К этим приборам относятся приборы-сигнализаторы, что уведомляют владельца об удалении от сумки, барсетки, кошелька, переносной тары и иных персональных вещей, оснащенных BLE-модулем. Отличное применение данным брелкам с BLE находят в качестве маячков для ребенка, чтобы не потерять его в достаточно людных местах.

Устойчивая работа и низкое энергопотребление протокола BLE позволяют рассматривать его в качестве замены NFC, а именно RFID-меток. Но вариант совмещенной работы BLE + NFC выглядит более привлекательно. BLE дает большой радиус, сопряженный с устойчивой работой, второй отвечает за логическое сопряжение пары, плюс обеспечивает надежную защиту за счет малого радиуса действия.

Не обходят стороной данную спецификацию в системах умных домов. Работа приборов через блютуз с низким энергопотреблением позволяет открывать удаленно двери, ворота и приводить в действие прочие механизмы с большого расстояния, подолгу не меняя аккумулятор в беспроводном и компактном органе управления.

Кроме того, внедрение в смартфон, который всегда под рукой, BLE-модуля позволит на приличном удалении через сопряженные каналы управлять любыми приборами и аксессуарами умного дома. Или подключаться к сенсорной панели для удаленного управления с другой комнаты.

Поддерживаемые устройства

Протокол BLE содержится в модулях со встроенным программным обеспечением. Модулями оснащаются конечные устройства. В качестве модулей можно выделить:

1. BT111 – создан для приложений, где нужна работа со стандартными протоколами Bluetooth и BLE.
2. BLE112 – однорежимный BLE-модуль для сенсорных систем и прочих аксессуаров с батарейным питанием.
3. USB BLED112 – аналогичный однорежимный BLE-модуль со всеми свойствами BLE112, но выполнен в форм факторе USB-флешки.

К BLE-устройствам можно отнести:

1. Спортивные аксессуары по типу шагомеров, пульсометров, ритмометров, которые имеют форму часов для руки или браслета.
2. Различные сенсоры для определения движения, температуры, влажности.
3. Системы чтения и отображения информации с автономным источником питания.
4. Бытовая медтехника по типу измерителей глюкозы, тонометров, температурных измерителей.
5. Гаджеты для удаленного вызова, по типу радио-няня.
6. Приборы бытовой электроники, по типу беспроводной периферии (клавиатуры, мышки), панелей и пультов.
7. Устройства для автоматизации в жилом доме по типу шлюзов между соединенной к Smart House сенсорной сетью и смартфонами с Блютуз.
8. Устройства безопасности, по типу тревожных кнопок, бесконтактных ключей и прочее.

Определение поддержки

Чтобы определить, работает ли ваш аксессуар с протоколом-BLE, следует изучить информацию об устройстве на сайте производителя или в инструкции по эксплуатации. Для устройств, работающих на Android, можно проверить поддержку с помощью приложений:

1. BLE Checker.
2. LightBlue.
3. Bluetooth LE Scanner.

Множество таких «определителей» находится в Play Market и доступны для использования бесплатно. Модели телефонов, выпущенные до 2015 года включительно, могут не поддерживать данную опцию.

Вопросы безопасности BLE

Защита канала передачи данных между парой устройств в протоколе BLE обусловлена двумя режимами LE Секьюрити мод 1 и LE Секьюрити мод 2. Первый режим работает на Data Link layer (DLL), второй на AT&T.

На DLL в протоколе Bluetooth LE присутствует шифрование и аутентификация с помощью технологии построения аутентификационного кода сообщения из блочного алгоритма шифрования (CCM) и шифра AES-128. При работе CCM и AES-128, добавляется к ним Protocol Data Unit и дополнительное сообщение для идентификации целостности, размером 4-байта, после которого PDU и сообщение шифруются.

В некоторых случаях аутентификацию можно провести поверх нешифрованного соединения на канальном уровне. Но в таком случае на AT&T -уровне к PDU плюсуется двенадцати байтная сигнатура.

Режимы безопасности включают в себя несколько уровней, используемых в зависимости от типа соединения.

Соединение пары происходит в три так называемых этапа:

1. Первый – на канальном уровне два модуля обмениваются информацией о доступных возможностях ввода-вывода, а после принимают решение, по какому из обнаруженных произойдет взаимодействие.
2. Второй – создание ключа для третьего этапа, который называется «временный ключ краткосрочного значения». Он послужит для надежной передачи данных о временном ключе. Ключ может быть передан тремя способами: с использованием альтернативного канала NFC, с введением шестизначного кода, вводимого пользователем, или без проверки аутентификации, если первый и второй способ организовать невозможно.
3. Третий – конечные точки соединения обмениваются тремя 128 битными ключами и, если нарушений не замечено, пара успешно синхронизируется.

Различия протоколов Bluetooth

Так как Блютуз с низким энергопотреблением вошел в спецификацию Bluetooth 4.0, то технические сравнения проведены с классической версией.

Также нельзя не отметить большое сходство протоколов BLE с BR / EDR – первым созданным Блютуз-протоколом:

1. Работа в едином диапазоне ISM 4 ГГц.
2. Модуляция GFSK.
3. Скачкообразное перестроение частоты.
4. Схожая схема канала с демодуляцией аналогового сигнала и преобразованием в цифровой.

Различия между BR / EDR и BLE-модулями в том, что первый делит полосу пропускания на 79 каналов с разносом в 1 МГц, а второй работает с передатчиком и приемником для разделения полосы на 40 каналов, с разбросом в 2 МГц.

Заключение

Bluetooth Low Energy – это протокол, специально разработанный для устройств с ограниченным источником автономной энергии, нуждающихся в отправке информации на протяжении нескольких дней или недель без подзарядки. Двухрежимными модулями BLE оснащаются смартфоны, планшетные ПК, ноутбуки. Однорежимные модули BLE используются в мелкой электронике и аксессуарах, типа измерителей пульса или бесконтактных ключей.

Стек протоколов — Bluetooth

Bluetooth имеет достаточно простую
структуру стека протоколов. Фактически спецификация определяет только 5
уровней: физический (RF), базовый (baseband, комбинация аппаратных и
программных функций), протоколы управления каналом LMP и L2CAP (Logical Link Control
and Adaptation Protocol), сетевой уровень и уровень приложений. Базовый уровень
включает в себя функции формирования пакетов, передачи и кодирования данных,
коррекции ошибок, управления каналами и частотными скачками. Протокол
управления каналом LMP обеспечивает аутентификацию, инициализацию соединений и
шифрование. Управляющая информация LMP упаковывается в однослотовые фреймы.

 Напарник LMP — L2CAP отвечает за процедуры
формирования и сборки пакетов, которые здесь достигают внушительных размеров —
только поле полезной нагрузки для L2CAP-пакета составляет 64 KB. Логично, что
L2CAP не используется в случае синхронных коммуникаций — там нет необходимости
в столь изощренном управлении. Как и LMP, L2CAP имеет свой формат пакетов для
пересылки управляющей информации. Благодаря этому протоколу в Bluetooth
существуют привычные для сетевых специалистов понятия пересылки данных с
установлением соединения (данные направляются конкретному адресату, доставка
гарантируется) и без него (широковещательная рассылка без контроля прохождения
пакетов). Реализовано и туннелирование различных протоколов, для каждого из них
резервируется отдельный логический канал. Венчает семейство протоколов SDP
(Service Description Protocol) — единственное средство определения сервисов, предоставляемых
удаленным устройством. С помощью команд протокола можно считать информацию из
локальной базы данных сервисов узла и определить способ взаимодействия с ними.
Каждый сервис является производной общего класса, который определяет структуру
его описания и способ ее интерпретации. Например, описание мобильного телефона
будет включать в себя тип его дисплея, набор навигационных клавиш и частотный
диапазон приемопередатчика.

 Один из членов семейства остался в стороне —
HCI (Host Controller Interface), он отвечает за интеграцию низкоуровневых
baseband-интерфейсов и клиентского программного обеспечения. HCI состоит из HCI
Firmware и HCI Driver, взаимодействующих посредством Host Controller Transport
Layer. HCI Firmware осуществляет вызов функций управления каналами и передачи
данных, специфических для конкретного типа устройства. HCI Driver предоставляет
унифицированный интерфейс для драйверов вышележащих сетевых уровней. Поскольку
чип Bluetooth доступен по одному из стандартных аппаратных коммуникационных
интерфейсов, Host Controller Transport Layer, согласно спецификации,
поддерживает USB, UART и RS232.

Назад

Главная

Стек протоколов Bluetooth | Компьютерные сети

Bluetooth является законченной оригинальной технологией, рассчитанной на самостоятельное применение в электронных персональных устройствах. Поэтому эта технология поддерживает полный стек протоколов, включая собственные прикладные протоколы. В этом заключается ее отличие от рассмотренных ранее технологий, таких как Ethernet или IEEE 802.11, которые лишь выполняют функции физического и канального уровней.

Наши партнеры:
— Возможно эта информация Вас заинтересует:
— Посмотрите интересные ссылочки вот тут:

Создание для технологии Bluetooth собственных прикладных протоколов объясняется стремлением разработчиков реализовывать ее в разнообразных простых устройствах, которым не под силу, да и не к чему, поддерживать стек протоколов TCP/IP. Кстати, технология Bluetooth появилась в результате попыток разработать стандарт для взаимодействия мобильного телефона с беспроводными наушниками. Понятно, что для решения такой простой задачи не нуЖе н ни протокол передачи файлов (FTP), ни протокол передачи гипертекста (HTTP). В результате для технологии Bluetooth был создан оригинальный стек протоколов, в дополнение к которому появилось большое количество профилей.

Стек протоколов Bluetooth постоянно совершенствуется. Версия 1.0 стандартов стека была принята в 1999 году, версия 1.2 — в 2003, версия 2.0 — в 2004, версия 2.1 — в 2007, а версия 3.0 — в апреле 2009 года.

Рис. 1. Соответствие протоколов Bluetooth модели OSI и стандартам IEEE 802

При приведении стандартов Bluetooth в соответствие с архитектурой стандартов IEEE 802 рабочая группа 802.15.1 ограничилась только так называемыми протоколами ядра Bluetooth, которые соответствуют функциям физического уровня и уровня MAC (рис. 1).

Уровень физических радиосигналов описывает частоты и мощности сигналов, используемых для передачи информации.

Уровень базового диапазона частот отвечает за организацию каналов передачи данных в радиосреде. В его обязанности входят выбор последовательности псевдослучайной перестройки частоты, синхронизация устройств в пикосети, формирование и передача кадров по установленным каналам SCO и ACL. Кадр Bluetooth имеет переменную длину, поле данных может содержать от 0 до 2744 бит (343 байт). Для передачи голоса используются кадры фиксированного размера с полем данных 240 бит (30 байт).

Диспетчер каналов отвечает за аутентификацию устройств и шифрование трафика, а также управляет статусом устройств, то есть может сделать подчиненное устройство главным, и наоборбт.

Уровень протокола адаптации для управления логическим каналом (Logical Link Control Adaptation Protocol, L2CAP) является верхним уровнем протоколов ядра Bluetooth. Этот протокол используется только в тех случаях, когда устройство передает данные; голосовой трафик обходит этот протокол и обращается непосредственно к уровню базового диапазона частот. Уровень L2CAP принимает от протоколов верхнего уровня сегменты данных размером до 64 Кбайт и делит их на небольшие кадры для уровня базового диапазона частот. При приеме уровень L2CAP собирает кадры в исходный сегмент и передает протоколу верхнего уровня.

Аудиоуровень обеспечивает передачу голоса по каналам SCO. На этом уровне применяется импульсно-кодовая модуляция (РСМ), что определяет скорость голосового канала в 64 Кбит/с.

Уровень управления передает внешнему блоку информацию о состоянии соединений и принимает от внешнего блока команды, изменяющие конфигурацию и состояние соединений.

Отличия разных версий Bluetooth | ТехноСити Новосибирск

Слушать музыку со смартфона через беспроводные Bluetooth наушники для современного человека — привычное дело. И сейчас на рынке представлена целая масса устройств и технологий беспроводной передачи звука. Эта памятка поможет выбрать достойное устройство для прослушивания музыки.

Bluetooth — это беспроводная технология для передачи данных между персональными компьютерами и периферийными устройствами, игровыми приставками и джойстиками, между телефонами и гарнитурами, наушниками и разными смарт-устройствами. Но нас интересует именно передача звука.

Есть разные версии Bluetooth.

Bluetooth 2.0 + EDR — скорость передачи данных 2,1 Мбит/с, до сих пор используется в недорогих гарнитурах;

Bluetooth 2.1 и Bluetooth 2.1 + EDR — то же, что и в первом случае плюс поддержка NFC и уменьшено до 10 раз энергопотребление;

Bluetooth 3.0 + HS — значительно увеличена скорость передачи данных до 24 Мбит/с, но возросло энергопотребление, популярности эта технология не снискала и в аудио устройствах встречается очень редко;

Bluetooth 4.0 — уменьшено энергопотребление с сохранением скорости 24 Мбит/с — встречается в относительно дорогих моделях наушников, позволяет сохранить качество звука на высоком уровне;

Bluetooth 4.1 — появилась защита от перекрестных помех при совместной работе с LTE-модулями, установлеными во всех 4G смартфонах;

Bluetooth 4.2 — увеличение скорости и улучшена защита передачи данных, встречается в относительно дорогих моделях наушников и аудио плеерах Hi-Fi, позволяет сохранить качество звука на высоком уровне;

Bluetooth 5.0 — по сравнению с предыдущей версией увеличен радиус действия в 4 раза, скорость увеличена в 2 раза (постепенно появляется во флагманских смартфонах с 2017 года).

Необходимо помнить, что разные Bluetooth устройства в паре (на пример смартфон и наушники) всегда работают, используя самую низкую из доступных версий и самый простой протокол передачи данных Bluetooth. 

То есть если в смартфоне Bluetooth 4.2, а в наушниках 2.1 + EDR, то подключение произойдёт по Bluetooth 2.1 и насладиться качественным звучанием не удастся.

Стек протокола Bluetooth

Bluetooth^® Special Interest Group (SIG) [1] и [2] задает стек протокола для Bluetooth низкой энергии (BLE) и технологии базовой скорости / улучшенной скорости передачи данных (BR/EDR) Bluetooth. Основные цели этих технических требований состоят в том, чтобы разработать интерактивные сервисы и приложения по совместимым радио-компонентам и протоколы передачи данных.

Этот рисунок показывает архитектуру Bluetooth-стека.

Bluetooth-устройства могут быть одним из этих двух типов:

Стек протокола BLE

Этот рисунок сравнивает стек протокола BLE с образцом модели Взаимодействия открытых систем (OSI).

На предыдущем рисунке стек протокола BLE показывают наряду с образцом модели OSI.

• Существует взаимно-однозначное отображение на физическом уровне (PHY)

• Слой канала передачи данных (DLL) OSI сопоставляет с протоколом (L2CAP) управления и адаптации логической ссылки BLE и слоем ссылки (LL)

• В стеке BLE более высокие слои предоставляют услуги прикладного уровня, роли устройства и режимы, управление связью и протокол системы защиты

Функциональность стека протокола BLE разделена между тремя основными слоями: Контроллер, Хост, и Профили приложений и Сервисы.

Контроллер

Слой контроллера включает BLE PHY, LL и интерфейс хост-контроллера (HCI) стороны контроллера.

BLE PHY.  Воздушный интерфейс BLE PHY действует в том же нелицензированном Промышленнике на 2,4 ГГц, Научном, и Медицинском (ISM) диапазон частот как Wi-Fi^®. Воздушный интерфейс BLE PHY также включает эти характеристики:

• Операционная радиочастота (RF) находится в области значений от 2,4000 ГГц до 2,4835 ГГц, включительно.

• Пропускная способность канала составляет 2 МГц. Операционная полоса разделена на 40 каналов, k = 0, …, 39. Центральная частота k th канал 2402 + k × 2 МГц.

  • Пользовательские пакеты данных передаются с помощью каналов в области значений [0, 36].

  • Рекламные пакеты данных передаются в каналах 37, 38, и 39.

• Схема модуляции гауссова shift-keying частоты (GFSK) реализована.

• БЛ ФИ использует скачкообразно перемещающий частоту спектр распространения (FHSS), чтобы уменьшать интерференцию и противостоять удару исчезающих каналов. Время между транзитными участками частоты может варьироваться от 7,5 мс до 4 с и установлено во время соединения для каждого ведомого устройства.

• Поддержка пропускной способности на уровне 1 Мбит/с обязательна для версии 4.x спецификации совместимые устройства. На скорости передачи данных 1 Мбит/с не закодирована передача.

• Опционально, устройства, совместимые с версией 5.1 Спецификации Ядра Bluetooth, поддерживают эти дополнительные скорости передачи данных:

  • Закодированная передача при битрейтах 500 Кбит/с или 125 Кбит/с

  • Незакодированная передача на небольшом уровне 2 Мбит/с

LL.  LL выполняет задачи, похожие на слой среднего управления доступом (MAC) модели OSI. В Bluetooth LL взаимодействует через интерфейс непосредственно с BLE PHY и управляет состоянием ссылки радио, чтобы задать роль устройства как ведущее устройство, ведомое устройство, рекламодатель, или, сканер.

HCI стороны контроллера.  HCI на стороне контроллера обрабатывает интерфейс между хостом и контроллером. HCI задает набор команд и событий для передачи и приема пакетных данных. При получении пакетов от диспетчера HCI извлекает необработанные данные в контроллере, чтобы отправить к хосту.

Хост

Хост включает HCI стороны хоста, L2CAP, протокол атрибута (ATT), типовой профиль атрибута (GATT), протокол менеджера безопасности (SMP) и типовой профиль доступа (GAP).

HCI стороны хоста.  HCI на стороне хоста обрабатывает интерфейс между хостом и контроллером. HCI задает набор команд и событий для передачи и приема пакетных данных. При передаче данных HCI переводит необработанные данные в пакеты, чтобы отправить их с хоста на контроллер.

L2CAP.  L2CAP инкапсулирует данные из BLE более высокие слои в стандартный формат пакета BLE для передачи или извлекает данные из стандартного пакета BLE LL на приеме согласно настройке ссылки, заданной на слоях ATT и SMP.

ATT.  ATT передает данные об атрибуте между клиентами и серверами в основанных на GATT профилях. ATT задает роли клиент-серверной архитектуры. Роли обычно соответствуют ведущему устройству и ведомому устройству, как задано в слое ссылки. В общем случае устройство могло быть клиентом, сервером или обоими, независимо от того, является ли это ведущим устройством или ведомым устройством. ATT также выполняет организацию данных в атрибуты как показано в этом рисунке.

Атрибуты устройств представлены как:

• Указатель атрибута является 16-битным значением идентификатора, присвоенным сервером позволять клиенту сослаться на те атрибуты.

• Тип атрибута является универсально уникальным идентификатором (UUID), заданный SIG Bluetooth. Например, UUID 0x2A37 представляет измерение сердечного ритма.

• Значение атрибута является полем переменной длины. UUID, сопоставленные с и сервисный класс служебной книжки, содержащей значение атрибута, определите длину поля значения атрибута.

• Полномочия атрибута являются наборами значений разрешения, сопоставленных с каждым атрибутом. Эти полномочия задают чтение и привилегии записи для атрибута и уровень безопасности, требуемый для разрешения записи и чтения.

GATT  GATT служит ссылочной основой для всех основанных на GATT профилей. GATT инкапсулирует ATT и ответственен за координирование обмена профилями в ссылке BLE. Профили включают информацию и данные, такие как присвоение указателя, UUID и набор полномочий.

Для устройств, которые реализуют профиль GATT,

• client является устройством, которое инициирует команды и запросы к серверу. Клиент может получить ответы, признаки и уведомления.

• server является устройством, которое принимает входящие команды и запрашивает от клиента. Сервер отправляет ответы, признаки и уведомления клиенту.

GATT использует клиент-серверную архитектуру. Роли не фиксируются и определяются, когда устройство инициирует заданную процедуру. Роли выпущены, когда процедура заканчивается.

Терминология, используемая в GATT, включает:

• Service — Набор данных и сопоставленных поведений раньше выполнял конкретную функцию или функцию

• Characteristic — Значение используется в сервисе наряду с соответствующими полномочиями

• Characteristic descriptor — Описание связанного характеристического поведения

• GATT-Client — Клиент GATT инициирует команды и запросы к серверу и может получить ответы, признаки и уведомления, отправленные сервером

• GATT-Server — Сервер GATT принимает входящие команды и запрашивает от клиента и отправляет ответы, признаки и уведомления клиенту

SMP.  SMP применяет алгоритмы безопасности, чтобы зашифровать и дешифровать пакеты данных. Этот слой задает инициатора и респондента, соответствуя ведущему устройству и ведомому устройству, когда-то связь устанавливается.

GAP.  GAP задает роли, режимы и процедуры устройства. Это также справляется с установлением связи и безопасностью. GAP взаимодействует через интерфейс непосредственно со слоем Application Profiles и Services (App).

Слой APP

Слой App является прямыми профилями определения пользовательского интерфейса, которые предоставляют функциональную совместимость между различными приложениями. Спецификация ядра Bluetooth позволяет поставщикам задать собственные профили для вариантов использования, не заданных профилями SIG.

Примечание

Для получения дополнительной информации об архитектуре стека протоколов BLE, смотрите, что объем 3, Часть C, разделяет 2 и 2.1 из Спецификации [1] Ядра Bluetooth.

Bluetooth Стек Протокола BR/EDR

Этот рисунок сравнивает блок-схему стека протокола BR/EDR Bluetooth и с образцом модели OSI.

Отображение стека BR/EDR к образцу модели OSI как показано ниже:

• Слои BR/EDR Radio и Baseband и Link Control стека Bluetooth BR/EDR сопоставляют со слоем OSI PHY.

• Менеджер по ссылке протокол (LMP), L2CAP, Заменяющий Протокол Кабеля (RFCOMM) и слои PPP стека Bluetooth BR/EDR сопоставляют со слоем канала передачи данных OSI.

• Пользовательский дейтаграммный протокол (UDP), протокол управления передачей (TCP) и слои интернет-протокола (IP) стека Bluetooth BR/EDR сопоставляют с объединенные, сетевые, транспортные и сеансовые уровни образца модели OSI.

• Существует взаимно-однозначное отображение на прикладном уровне.

Протоколы ядра

Протоколы ядра Bluetooth и радио Bluetooth требуются большинством bluetooth-устройств. Протоколы ядра включают эти слои.

Радио BR/EDR.  Радио BR/EDR является самым низким заданным слоем спецификации Bluetooth. Режим BR обязателен, тогда как режим EDR является дополнительным. Этот слой задает требования устройства приемопередатчика Bluetooth, действующего в диапазоне частот ISM на 2,4 ГГц. Это реализует 1600 транзитные участки/секунда метод FHSS. Радио скачкообразно двигается псевдослучайным способом на 79 обозначенных каналах Bluetooth. Каждый канал Bluetooth имеет пропускную способность 1 МГц. Каждая частота расположена в (2402 + k) МГц, где k = 0,1… 78. Метод модуляции для режима BR и EDR является GFSK и дифференциальным манипулированием сдвига фазы (DPSK), соответственно. Скорость в бодах является 1 Msymbols/s. Радио BR/EDR Bluetooth использует топологию дуплекса деления времени (TDD), в которой передача данных происходит в одном направлении одновременно. Передача чередуется в двух направлениях, один за другим.

Основная полоса и Управление Ссылкой.  Слой управления основной полосой и ссылкой включает ссылку RF PHY между различными bluetooth-устройствами, формируя piconet. Основная полоса обрабатывает обработку канала и синхронизацию, и управление ссылкой обрабатывает управление доступом к каналу. Этот слой обеспечивает эти два различных типов ссылок RF PHY с их соответствующими основополосными пакетами:

• Синхронный с установлением соединения (SCO) – Поддержки аудиотрафик в реальном времени

• Асинхронный с установлением соединения (ACL) – пакетная передача данных о Поддержках

Менеджер по ссылке протокол (LMP).  Слой LMP, в основном, ответственен за настройку ссылки и настройку ссылки между различными bluetooth-устройствами. Эти процессы включают функции защиты установления, такие как аутентификация и шифрование путем генерации, обмениваясь и проверяя ссылку и ключи шифрования. Кроме того, этот слой управляет режимами степени и рабочими циклами устройства радио Bluetooth и состояниями связи модуля Bluetooth в piconet.

L2CAP.  L2CAP адаптирует протоколы более высокого слоя по основной полосе. Это экранирует протоколы более высокого слоя от деталей протоколов нижнего уровня. L2CAP предоставляет услуги без установления соединения и с установлением соединения протоколам более высокого слоя. Это включает протокол, мультиплексирующий возможность, сегментацию и операции повторной сборки и абстракции группы.

SDP.  Услуги по открытию являются важным аспектом среды Bluetooth. Сервисный протокол открытия (SDP) обеспечивает средние значения для приложений, чтобы запросить сервисы и характеристики сервисов, после которых связь может быть установлена между двумя или больше bluetooth-устройствами. SDP очень отличается от сервисного открытия в традиционных основанных на сети средах. SDP создается сверху L2CAP.

Заменяющий протокол кабеля

Заменяющий протокол кабеля в стеке Bluetooth BR/EDR использует RFCOMM, чтобы обеспечить эмуляцию последовательных портов по L2CAP. RFCOMM эмулирует управление RS-232 и сигналы данных по основной полосе Bluetooth и предусматривает транспортные возможности для сервисов более высокого слоя, которые используют последовательный интерфейс в качестве транспортного механизма. RFCOMM также обеспечивает несколько одновременных связей с одним устройством и включает связи с несколькими устройствами.

Протоколы управления телефонией

Спецификация протокола управления телефонией, двоичный файл (двоичный файл TCS), задает управление соединением, сигнализирующее, чтобы установить данные и голосовые вызовы между bluetooth-устройствами. Это создается сверху L2CAP. Кроме того, двоичный файл TCS задает процедуры управления мобильности по обработке bluetooth-устройств.

Принятые протоколы

В дополнение к протоколам ядра стек Bluetooth BR/EDR включает протоколы, принятые от других стандартных тел. Эти принятые протоколы заданы в технических требованиях, выпущенных другими делающими стандарт организациями, и включены в среду Bluetooth.

PPP.  Протоколом «точка-точка» (PPP) является Инженерная группа по развитию интернета (IETF) [3] стандартный протокол для переноса дейтаграмм IP по магистральной линии. PPP работает на основе RFCOMM, чтобы понять двухточечные соединения.

TCP, UDP и IP.  Эти слои являются IETF-заданными протоколами основы набора протоколов TCP/IP.

• TCP – Этот протокол обеспечивает надежную виртуальную связь между устройствами, чтобы понять передачу данных. TCP обрабатывает данные как поток байтов и передает их без любых ошибок или дублирования.

• UDP – Этот протокол является альтернативой TCP и обеспечивает ненадежную дейтаграммную связь между устройствами. Как нет никакой сквозной связи в UDP, данные являются переданной ссылкой ссылкой без любой гарантии сервиса.

• IP – Этот слой является протоколом слоя сети, который включает дейтаграммный сервис между устройствами, поддерживая и TCP и UDP.

Использование TCP, UDP и IP в стеке Bluetooth BR/EDR включает связь с любым другим устройством, соединенным к Интернету.

OBEX.  Объектный обмен (OBEX) протокол является протоколом сеансового уровня, разработанным Инфракрасной Ассоциацией Данных (IrDA), чтобы обмениваться объектами. Протокол OBEX обеспечивает функциональность, похожую на тот из HTTP, но более простым способом. HTTP является протоколом прикладного уровня и разделенный на уровни выше TCP/IP. Протокол OBEX предоставляет клиенту надежный транспорт для соединения с сервером. Это также предоставляет модель для представления объектов и операций.

WAE и WAP.  Стек Bluetooth BR/EDR включает среду приложений беспроводной связи (WAE) и протокол приложения беспроводной связи (WAP) в его архитектуру. Преимущества использования функций WAE/WAP в Bluetooth-стеке:

• Создайте шлюзы приложений, которые действуют как интерфейс между серверами WAP и некоторым другим приложением на PC

• Обеспечьте функции, такие как дистанционное управление и выборка данных с PC на телефон Bluetooth

• Снова используйте верхнее программное обеспечение, разработанное для среды приложения WAP

Профили приложений и сервисы

Для получения дополнительной информации отошлите Слой APP.

Альтернативный MAC/PHY

Альтернативный MAC/PHY (AMP) менеджер является вторичным контроллером в системе ядра Bluetooth. После того, как связь L2CAP устанавливается между двумя устройствами по радио BR/EDR, менеджер по AMP может обнаружить УСИЛИТЕЛИ, которые доступны на другом устройстве. Если AMP распространен между двумя устройствами, система ядра Bluetooth обеспечивает механизмы для движущегося потока данных от диспетчера BR/EDR контроллеру AMP.

Каждый менеджер по AMP состоит из уровня адаптации протокола (PAL) сверху MAC и PHY. PAL сопоставляет протоколы Bluetooth с определенными протоколами базового MAC и PHY.

Каналы L2CAP могут быть созданы на или перемещены в, AMP. Если AMP, физическая ссылка имеет тайм-аут контроля ссылкой, то каналы L2CAP могут попятиться к радио BR/EDR. Чтобы минимизировать потребление энергии в устройстве, УСИЛИТЕЛИ включены или отключены как требуется.

HCI

HCI обеспечивает интерфейс команды к радио BR/EDR, основополосному диспетчеру и менеджеру по ссылке. Это — один стандартный интерфейс для доступа к основополосным возможностям Bluetooth, состоянию оборудования и регистрам управления.

Примечание

Для получения дополнительной информации об архитектуре стека протоколов BR/EDR Bluetooth, смотрите, что объем 1, Часть A, разделяет 2 и 2.1 из Спецификации [1] Ядра Bluetooth.

Версии Bluetooth и их отличия

Технология Bluetooth предназначена для передачи данных на небольших (не более 100м для последних версий) расстояниях. Объясняется это принципом действия, основанном на радиосвязи в ISM-диапазоне.

Скорость работы Bluetooth ощутимо ниже, чем у Wi-Fi, но при этом она потребляет меньше энергии батареи и позволяет устройствам быстрее соединятся друг с другом. Кроме того, Bluetooth-соединения устойчивы к разного рода широкополосным помехам, а оборудование для их реализации стоит вполне недорого.

Вышла в свет в 1998г. и позволяла передавать данные на расстоянии нескольких метров. Для нее были характерны плохая совместимость между изделиями разных производителей и невозможность реализации анонимного соединения на протокольном уровне. Эта версия уже давно не используется.

В этих обновлениях введены поддержка нешифрованных каналов, отображение мощности входящего сигнала и ускорен процесс обнаружения/подключения устройств. Также была увеличена помехостойкость, увеличена скорость трансляции (721Кбит/с) и реализована сетевая анонимность. Эти версии позволяли передавать уже и речевые сообщения и стереозвук (A2DP-профиль). В настоящее время можно купить дешевый телефон китайского производителя с обновлением 1.2.

Обновление 2.0 вышло в 2004г., 2.1 – в 2007г. Разница между ними заключается в большей энергоэкономичности последней версии. Главная особенность Bluetooth 2.0 – внедрение технологии EDR, повышавшей скорость до теоретических 3Мбит/с (на практике чаще всего получалось 1,5-2Мбит/с. Сегодня можно купить недорогой смартфон, поддерживающий эту технологию.
Версия 2.1 – самое популярное обновление Bluetooth. Она совместима фактически со всеми устройствами, представленными на мобильном рынке. Причем если в смартфонах/планшетах используется Bluetooth более свежих обновлений, то в беспроводных мышах, клавиатурах, гарнитурах и т.д. нередко реализован именно стандарт 2.1+EDR. В этих обновлениях введены поддержка нешифрованных каналов, отображение мощности входящего сигнала и ускорен процесс обнаружения/подключения устройств. Также была увеличена помехостойкость, увеличена скорость трансляции (721Кбит/с) и реализована сетевая анонимность. Эти версии позволяли передавать уже и речевые сообщения и стереозвук (A2DP-профиль).

Энергопотребление в версии 2.1 снизилось почти в 10 раз, появилась дополнительная полоса пропускания, что облегчило использование нескольких подключений одновременно. Реализовано подключение нажатием одной кнопки.

Вышла в 2009г и впервые использовала высокоскоростную (HS) трансляцию данных. Скорость возросла до 24Мбит/с. Реализовано это было за счет установки двух модулей (Bluetooth3.1+EDR и модуля, функционирующего по протоколу 802.11, как и Wi-Fi). Именно второй модуль и «выдает» скачок скорости, но не дает Wi-Fi-совместимость. Файлы небольшого объема передаются при помощи модуля 2.1+EDR, объемные – по протоколу 802.11.
Недостатком такого решения стало возросшее энергопотребление.

Обновление 4.0 вышло в 2010г. В нем был исправлен основной недостаток HS – чрезмерное потребление энергии. Спецификация 4.0 включала в себя «традиционный» модуль Bluetooth и высокоскоростную передачу (основанную на Wi-Fi). Также был добавлен Bluetooth-протокол с минимальным энергопотреблением. Они используется главным образом в электронных датчиках, мини-сенсорах (в том числе и медицинских) и т.д.
Время установления соединения снизилось до 5мс, расстояние передачи возросло до 100м. Введено AES-шифрование для защиты данных. Эта версия реализована в свежих моделях крупных производителей и установлена на флагманских смартфонах Хайскрин.
Обновление 4.1 представлено в 2013г. Главные доработки касаются совместного функционирования Bluetooth и LTE-стандарта. Пакеты данных автоматически координируются для взаимной помехозащиты.
При выборе смартфона не стоит путать версии и профили Bluetooth. Профиль – это набор функциональных возможностей, один и тот же профиль могут реализовывать разные версии. К примеру, речь и стереозвучание передаются, начиная с обновления 1.2. При этом для каждого конкретного устройства может быть доступным только определенный функциональный набор, меньший, чем заложенный в используемой версии Bluetooth. Таким образом, для успешного взаимодействия Bluetooth-устройств у них должна быть реализована поддержка одного и того же профиля (версии Bluetooth могут быть разным). 

• Версии 4.0, 4.2 и 5.0

В 2018-2019 наибольшее распространение имеют версии Bluetooth 4.0 — 4.2 и 5.0. При этом, стандарт Bluetooth 4.2, анонсируется как версия с улучшенными параметрами, предоставляющая новые решения для «умного дома», новые профили, как IPSP. Версия же 5.0 предлагается, как новый стандарт с более высокой скоростью передачи данных, что оценят по большей части разработчики и улучшенным возможностями для беспроводных технологий

Смотрите также: Как добавлять виджет на рабочий стол

                                 Как устроен смартфон | Из чего состоит мобильный телефон

                                Что делать если завис смартфон

                                Почему царапается экран смартфона с защищённым стеклом

                                Как выполнить импорт контактов из сим-карты в память смартфона

                                Необходимые характеристики смартфонов для игр

Онлайн магазин мобильных телефонов Хайскрин

Каталог смартфонов Highscreen

Основы Bluetooth — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное

Любимый

37

Что такое Bluetooth?

Bluetooth — это стандартизированный протокол для отправки и получения данных по беспроводной связи 2,4 ГГц. Это безопасный протокол, который идеально подходит для маломощной и недорогой беспроводной передачи данных между электронными устройствами на малых расстояниях.

В наши дни кажется, что — все, что касается , беспроводное, и Bluetooth — большая часть этой беспроводной революции.Вы найдете Bluetooth, встроенным в самые разные потребительские товары, такие как гарнитуры, игровые контроллеры или (конечно) трекеры домашнего скота.

В нашем мире взлома встроенной электроники Bluetooth служит отличным протоколом для беспроводной передачи относительно небольших объемов данных на короткие расстояния (<100 м). Он идеально подходит в качестве беспроводной замены интерфейсов последовательной связи. Или вы можете использовать его для создания компьютерной клавиатуры DIY HID. Или, с правильным модулем, его можно использовать для создания домашнего беспроводного динамика для воспроизведения MP3.

Цель данного руководства — дать краткий обзор протокола Bluetooth. Мы рассмотрим спецификации и профили, составляющие его основу, и рассмотрим, как Bluetooth сравнивается с другими беспроводными протоколами.

Хотите попробовать свои силы в разработке Bluetooth?

Мы вас прикрыли!

SparkFun Bluetooth Mate Серебристый

В отставке

WRL-12576

Bluetooth Mate очень похож на наш модем BlueSMiRF, но он разработан специально для использования с нашими [Arduino Pros]…

13

На пенсии

Рекомендуемая литература

• Последовательная связь — Bluetooth похож на RF-версию последовательной связи.
• Шестнадцатеричный — все устройства Bluetooth имеют уникальный адрес, который обычно представляется в виде шестнадцатеричного значения.

Рекомендуемый просмотр

Как работает Bluetooth

Протокол Bluetooth работает на частоте 2,4 ГГц в той же нелицензированной полосе частот ISM, где также существуют протоколы RF, такие как ZigBee и WiFi. Существует стандартизированный набор правил и спецификаций, который отличает его от других протоколов.Если у вас есть несколько часов, чтобы убить, и вы хотите изучить каждый уголок Bluetooth, ознакомьтесь с опубликованными спецификациями, иначе вот краткий обзор того, что делает Bluetooth особенным.

Мастера, рабы и пикосети

Сети

Bluetooth (обычно называемые пикосетями ) используют модель ведущий / ведомый для управления, когда и где устройства могут отправлять данные. В этой модели к одному ведущему устройству можно подключить до семи различных ведомых устройств. Любое ведомое устройство в пикосети может быть подключено только к одному ведущему устройству.

Примеры топологий пикосети Bluetooth «ведущий / ведомый».

Мастер координирует обмен данными по всей пикосети. Он может отправлять данные любому из своих ведомых устройств, а также запрашивать данные у них. Рабам разрешено только передавать и получать от своего хозяина. Они не могут разговаривать с другими рабами в пикосети.

Адреса и имена Bluetooth

Каждое устройство Bluetooth имеет уникальный 48-битный адрес, обычно обозначаемый как BD_ADDR.Обычно это представляется в виде 12-значного шестнадцатеричного значения. Старшая половина (24 бита) адреса — это уникальный идентификатор организации (OUI), который идентифицирует производителя. Младшие 24 бита являются наиболее уникальной частью адреса.

Этот адрес должен быть виден на большинстве устройств Bluetooth. Например, на этом модуле Bluetooth RN-42 адрес, напечатанный рядом с «MAC NO.» это 000666422152:

Часть этого адреса «000666» — это OUI компании Roving Networks, производителя модуля.Каждый модуль RN будет использовать эти старшие 24 бита. Часть модуля «422152» — это более уникальный идентификатор устройства.

Устройствам

Bluetooth также можно давать понятные имена. Обычно они предоставляются пользователю вместо адреса, чтобы помочь определить, какое это устройство.

Правила для имен устройств менее строгие. Они могут иметь длину до 248 байт, и два устройства могут иметь одно и то же имя. Иногда уникальные цифры адреса могут быть включены в имя, чтобы помочь различать устройства.

Процесс подключения

Создание Bluetooth-соединения между двумя устройствами — это многоэтапный процесс, включающий три прогрессивных состояния:

1. Запрос — Если два устройства Bluetooth абсолютно ничего не знают друг о друге, одно должно выполнить запрос, чтобы попытаться обнаружить другое. Одно устройство отправляет запрос-запрос, и любое устройство, которое прослушивает такой запрос, ответит своим адресом, и, возможно, своим именем и другой информацией.
2. Пейджинг (соединение) — Пейджинг — это процесс установления соединения между двумя устройствами Bluetooth. Прежде чем это соединение может быть инициировано, каждое устройство должно знать адрес другого (найденный в процессе запроса).
3. Соединение — После того, как устройство завершило процесс подкачки, оно переходит в состояние соединения. При подключении устройство может либо активно участвовать, либо переводиться в спящий режим с низким энергопотреблением.
   • Активный режим — это обычный режим подключения, при котором устройство активно передает или принимает данные.
   • Sniff Mode — это энергосберегающий режим, при котором устройство менее активно. Он будет спать и слушать передачи только с заданным интервалом (например, каждые 100 мс).
   • Режим удержания — Режим удержания — это временный энергосберегающий режим, при котором устройство находится в спящем режиме в течение определенного периода, а затем возвращается в активный режим по истечении этого интервала. Мастер может дать команду подчиненному устройству удерживать.
   • Режим парковки — Режим парковки — самый глубокий из спящих режимов.Мастер может приказать подчиненному «припарковаться», и этот подчиненный станет неактивным, пока мастер не скажет ему снова проснуться.

Склеивание и сопряжение

Когда два устройства Bluetooth имеют особую близость друг к другу, их можно связать вместе. Связанные устройства автоматически устанавливают соединение , когда они достаточно близко. Например, когда я завожу машину, телефон в моем кармане сразу подключается к автомобильной системе Bluetooth, потому что они связаны между собой.Никакого взаимодействия с пользовательским интерфейсом не требуется!

Облигации создаются с помощью единовременного процесса, называемого спариванием . Когда устройства объединяются в пары, они делятся своими адресами, именами и профилями и обычно сохраняют их в памяти. У них также есть общий секретный ключ, который позволяет им связываться, когда они вместе в будущем.

Сопряжение обычно требует процесса аутентификации , когда пользователь должен подтвердить соединение между устройствами. Процесс аутентификации различается и обычно зависит от возможностей интерфейса того или иного устройства.Иногда сопряжение — это простая операция «Просто работает», когда для сопряжения достаточно одного нажатия кнопки (это типично для устройств без пользовательского интерфейса, таких как гарнитуры). В других случаях спаривание включает сопоставление 6-значных цифровых кодов. Более старые, устаревшие (v2.0 и более ранние) процессы сопряжения включают ввод общего PIN-кода на каждом устройстве. PIN-код может иметь длину и сложность от четырех цифр (например, «0000» или «1234») до 16-значной буквенно-цифровой строки.

Класс мощности

Мощность передачи и, следовательно, диапазон , модуля Bluetooth определяется его классом мощности.Есть три определенных класса мощности:

Некоторые модули могут работать только в одном классе мощности, а другие могут варьироваться Мощность передачи.

Профили Bluetooth

Профили

Bluetooth — это дополнительные протоколы, основанные на базовом стандарте Bluetooth, чтобы более четко определить, какие данные передает модуль Bluetooth. В то время как спецификации Bluetooth определяют, как работает технология , профили определяют, как использует .

Профили, поддерживаемые устройством Bluetooth, определяют, для какого приложения оно предназначено. Например, гарнитура Bluetooth с функцией громкой связи будет использовать профиль гарнитуры (HSP), а контроллер Nintendo Wii будет реализовывать профиль устройства интерфейса пользователя (HID).Чтобы два устройства Bluetooth были совместимы, они должны поддерживать одинаковые профили .

Давайте взглянем на несколько наиболее часто встречающихся профилей Bluetooth.

Профиль последовательного порта (SPP)

Если вы заменяете интерфейс последовательной связи (например, RS-232 или UART) на Bluetooth, SPP — это профиль для вас. SPP отлично подходит для отправки пакетов данных между двумя устройствами. Это один из наиболее фундаментальных профилей Bluetooth (в конце концов, первоначальной целью Bluetooth была замена кабелей RS-232).

Используя SPP, каждое подключенное устройство может отправлять и получать данные, как если бы между ними были подключены линии RX и TX. Например, два Arduinos могут разговаривать друг с другом из разных комнат, а не через стол.

Устройство интерфейса человека (HID)

HID — это профиль для устройств пользовательского ввода с поддержкой Bluetooth, таких как мыши, клавиатуры и джойстики. Он также используется для многих современных контроллеров видеоигр, таких как контроллеры WiiMotes или PS3.

Пример интерфейса HID из Руководства пользователя RN-42-HID.

Профиль HID

Bluetooth на самом деле является риффом профиля HID, уже определенного для USB-устройств с человеческим вводом. Подобно тому, как SPP служит заменой кабелям RS-232, HID стремится заменить кабели USB (что гораздо сложнее!).

Профиль громкой связи (HFP) и профиль гарнитуры (HSP)

Эти наушники с Bluetooth, которые делают важных деловых людей похожими на говорящих чокнутых? Обычно они используют профиль гарнитуры (HSP) или профиль громкой связи (HFP).

HFP используется в аудиосистемах громкой связи, встроенных в автомобили. Он реализует несколько функций помимо HSP, позволяющих выполнять обычные телефонные взаимодействия (прием / отклонение вызовов, отключение и т. Д.), Пока телефон остается в вашем кармане.

Расширенный профиль распространения звука (A2DP)

Расширенный профиль распространения звука (A2DP) определяет, как звук может передаваться с одного устройства Bluetooth на другое. Если HFP и HSP отправляют звук на оба устройства и обратно, A2DP — это улица с односторонним движением, но качество звука может быть на намного выше.A2DP хорошо подходит для беспроводной передачи звука между MP3-плеером и стереосистемой с поддержкой Bluetooth.

Пример конфигурации A2DP. Изображение из спецификации A2DP (v1.3).

Большинство модулей A2DP поддерживают ограниченный набор аудиокодеков. По крайней мере, они будут поддерживать SBC (кодек поддиапазонов), они также могут поддерживать MPEG-1, MPEG-2, AAC и ATRAC.

Профиль дистанционного управления аудио / видео (AVRCP)

Профиль дистанционного управления аудио / видео (AVRCP) позволяет удаленно управлять устройством Bluetooth.Обычно он реализуется вместе с A2DP, чтобы удаленный динамик мог указать устройству передачи звука перемотку вперед, назад и т. Д.

Дистанционное управление и аудиопоток между двумя устройствами. Изображение из спецификации AVRCP (v1.5).

Общие версии

Bluetooth постоянно развивается с момента его появления в 1994 году. Последнее обновление Bluetooth, Bluetooth v4.0, только начинает набирать обороты в индустрии бытовой электроники, но некоторые из предыдущих версий все еще широко используются.Вот краткое изложение наиболее часто встречающихся версий Bluetooth:

Bluetooth версии 1.2

Релизы v1.x заложили основу для протоколов и спецификаций, которые будут использоваться в будущих версиях. Bluetooth v1.2 был последней и наиболее стабильной версией 1.x.

Эти модули довольно ограничены по сравнению с более поздними версиями. Они поддерживают скорость передачи данных до 1 Мбит / с (на практике больше 0,7 Мбит / с) и максимальную дальность действия 10 метров.

Bluetooth v2.1 + EDR

2.x версии Bluetooth представили с увеличенной скоростью передачи данных (EDR) , что увеличило потенциальную скорость передачи данных до 3 Мбит / с (на практике ближе к 2,1 Мбит / с). Bluetooth v2.1, выпущенный в 2007 году, представил Secure Simple Pairing (SSP) , который полностью изменил процесс сопряжения.

Модули

Bluetooth v2.1 по-прежнему очень распространены. Для низкоскоростных микроконтроллеров, где 2 Мбит / с по-прежнему , быстрый , v2.1 дает им практически все, что им может понадобиться. Например, модуль Bluetooth RN-42 остается популярным в таких продуктах, как Bluetooth Mate и BlueSMiRF HID.

Bluetooth версии 3.0 + HS

Вы думали, что 3 Мбит / с — это быстро? Умножьте это на восемь, и вы получите оптимальную скорость Bluetooth v3.0 — 24 Мбит / с. Однако эта скорость может быть немного обманчива, потому что данные фактически передаются через соединение WiFi (802.11). Bluetooth используется только для установки и управления подключением.

Может быть сложно установить максимальную скорость передачи данных устройства v3.0. Некоторые устройства могут быть «Bluetooth v3.0 + HS», а другие могут иметь маркировку «Bluetooth v3.0 «. Только устройства с суффиксом» + HS «способны маршрутизировать данные через Wi-Fi и достигать скорости 24 Мбит / с. Устройства Bluetooth v3.0 по-прежнему ограничены до 3 Мбит / с, но они поддерживают другие функции. введены стандартом 3.0, например, улучшенное управление питанием и режим потоковой передачи.

Bluetooth v4.0 и Bluetooth с низким энергопотреблением

Bluetooth 4.0 разделил спецификацию Bluetooth на три категории: классический, высокоскоростной и энергосберегающий. Классический и высокоскоростной обратный вызов к версиям Bluetooth v2.1 + EDR и v3.0 + HS соответственно. Настоящее отличие Bluetooth v4.0 — это Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) .

BLE — это радикальная переработка спецификаций Bluetooth, направленная на приложения с очень низким энергопотреблением. Он жертвует дальностью действия (50 м вместо 100 м) и пропускной способностью данных (0,27 Мбит / с вместо 0,7–2,1 Мбит / с) ради значительной экономии энергопотребления. BLE предназначен для периферийных устройств, которые работают от батарей и не требуют высокой скорости передачи данных или постоянной передачи данных. Умные часы, такие как MetaWatch, являются хорошим примером этого приложения.

Сравнение беспроводных сетей

Bluetooth — далеко не единственный беспроводной протокол. Возможно, вы читаете это руководство через сеть Wi-Fi. Или, может быть, вы даже играли с ZigBees или XBees. Так что же отличает Bluetooth от остальных протоколов беспроводной передачи данных?

Давайте сравним и сопоставим. Мы включим BLE как отдельный объект от Classic Bluetooth.

Bluetooth — не лучший выбор для любой беспроводной связи, но он отлично подходит для приложений типа с заменой кабеля на короткие расстояния .Он также может похвастаться более удобным процессом подключения, чем его конкуренты (в частности, ZigBee).

ZigBee часто является хорошим выбором для мониторинга сетей, например для проектов домашней автоматизации. В этих сетях могут быть десятки беспроводных узлов, которые малоактивны и никогда не должны отправлять много данных.

BLE сочетает в себе удобство классического Bluetooth и значительно снижает энергопотребление. Таким образом, он может конкурировать с Zigbee по времени автономной работы.BLE не может конкурировать с ZigBee с точки зрения размера сети, но для подключения одного устройства к устройству он очень сопоставим.

WiFi, вероятно, самый знакомый из этих четырех беспроводных протоколов. Все мы хорошо знаем, для чего это лучше всего: Интернет (!). Он быстрый и гибкий, но при этом требует много энергии. Что касается широкополосного доступа в Интернет, то другие протоколы не имеют себе равных.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь, когда вы знакомы с концепциями Bluetooth, рассмотрите возможность ознакомления с некоторыми из этих связанных руководств:

• Руководство по подключению RN-52 — RN-52 — это аудиомодуль Bluetooth, который поддерживает все виды изящных профилей, о которых мы говорили в этом руководстве: HSP / HFP, A2DP, AVRCP и SPP.Посмотрите этот модуль, если вы хотите добавить в свой проект беспроводное аудио.
• Руководство по подключению BlueSMiRF — BlueSMiRF, использующий модуль Bluetooth RN-42, прост в использовании и поддерживает профиль SPP. Если вы хотите заменить последовательный кабель, проверьте этот модуль.
• MetaWatch Teardown and Hookup Guide — MetaWatch — это «умные часы», использующие Bluetooth для связи и получения уведомлений со смартфона. Посмотрите на внутренности этих часов, чтобы увидеть, где подходит модуль Bluetooth.Или следуйте инструкциям, чтобы управлять часами с помощью модуля Bluetooth, подключенного к Arduino.

Или, если вам надоел Bluetooth, но вы все еще хотите заняться чем-то беспроводным:

• ATmega128RFA1 Dev Board Hookup Guide — ATmega128RFA1 оснащен радиочастотным модулем, который работает по тем же стандартам, что и ZigBee (802.11.4). Если вы хотите разобраться в мелочах и проблемах радиочастотной связи, обратите внимание на эту плату.

Руководство по подключению Electric Imp

• — Electric Imp делает подключение к Wi-Fi невероятно простым.Следуйте инструкциям по этому руководству, и у вас будет встроенный модуль, способный взаимодействовать с веб-страницами!

Вот еще несколько замечательных статей, если вы хотите узнать больше о Bluetooth:

* Спецификации Bluetooth.org — Тысячи страниц, охватывающих спецификации каждой версии и профиля Bluetooth, известных человечеству.
* Althos Bluetooth Tutorial — это хорошо сделанный учебник для начинающих, представленный в виде слайдов.

Или ознакомьтесь с некоторыми из этих сообщений в блоге, чтобы найти идеи:

Протокол Bluetooth

(часть 1): основы и работа

Портативные устройства, такие как сотовый телефон, карманный компьютер и ноутбук, быстро становились неотъемлемой частью нашей повседневной жизни.В большинстве случаев эти устройства не имеют совместимых интерфейсов передачи данных, или, если они есть, интерфейс требует громоздких кабельных соединений и процедур настройки. Разве не здорово подключить компьютер для обмена музыкой, данными и календарем без использования каких-либо проводов? Или для беспроводного доступа к телефонным номерам на КПК с мобильного телефона. Вождение, не держа телефонную трубку, делает его намного безопаснее и проще. Получите доступ к Интернету, распечатайте файлы со своего компьютера и распечатайте фотографии, снятые с цифровой камеры, без каких-либо проводов, лежащих в вашем офисе.

Очевидным решением было избавиться от кабелей и использовать недорогие беспроводные устройства малого радиуса действия, которые повсеместно используются производителями устройств для облегчения связи между устройствами по требованию. Чудо инженерной мысли дало нам свободу обмена данными без использования ярдов проводов и широко известно как Bluetooth. Все началось еще в 1994 году, когда компания Ericsson Mobile Communications начала утилитарную оценку недорогого маломощного радиорешения между сотовыми телефонами и телефонными аксессуарами.Идея заключалась в том, чтобы сделать маленькое радио в сотовых телефонах и ноутбуках, которое заменило бы громоздкие провода между ними. Четыре года спустя Эрикссон вместе с Nokia, IBM, Toshiba и Intel сформировал Bluetooth Special Interest Group (SIG). Это были ведущие компании в области мобильных телефонов, ноутбуков и лидеры рынка цифровых технологий. С такими громкими именами в этой области он сразу привлек внимание средств массовой информации, и от продукта возлагались очень большие ожидания. Но изначально возникло много сложностей и проблем.Затем, в 1999 году, была выпущена первая спецификация Bluetooth 1.0, а год спустя — версия 1.1. Сегодня в Bluetooth SIG входят 3400 компаний.

Bluetooth — это стандарт беспроводной технологии для подключения фиксированных или мобильных устройств с использованием короткой радиосвязи. Он нацелен на обеспечение беспроводной связи наряду с небольшими размерами, минимальным энергопотреблением и низкой ценой. Эта технология была разработана, чтобы быть простой, и цель заключалась в том, чтобы сделать ее стандартом для беспроводных подключений. У названия Bluetooth есть очень интересная история.Bluetooth SIG принял это кодовое имя как дань уважения королю викингов X века Харальду Блатанду, который мирно объединил многочисленные небольшие королевства в своем регионе, которые работали по другим правилам, как это сделано в технологии Bluetooth. Харальд любил есть чернику, которая придала его зубам окраску, которая привела к прозвищу «Bluetooth». Этот символ также известен своим именем и имеет очень интересное происхождение. Логотип сочетает в себе изображение нордических рун Хагалаз (транскрибируется как «H») и Беркана (транскрибируется как «B») в одном и том же символе.Это HB как Харальд Блатанд.

Рис.1: Изображение символа Bluetooth

Что делает Bluetooth особенным, когда существуют такие беспроводные технологии, как IrDA и Wi-Fi?

Было бы несправедливо противопоставлять эти технологии друг другу, поскольку каждая из них имеет свои уникальные преимущества и дополняет, а не конкурирует друг с другом. Хотя IrDA поддерживает беспроводную связь, им нужен оптический контакт, который находится в прямой видимости, и поддерживает обмен данными один на один с использованием инфракрасного света.Например, пульт дистанционного управления и телевизор, где нам нужно держать пульт в зоне прямой видимости телевизора. Точно так же Wi-Fi предлагает средства для беспроводного подключения одного или нескольких компьютеров друг к другу и к маршрутизатору, чтобы мы могли получить доступ в Интернет. Он использует большие расстояния и передает данные с большей скоростью, но Bluetooth предлагает средство для связи не только компьютеров, но и КПК, наушников, гарнитур, принтеров и других технологий друг с другом. На рисунке ниже представлены три сети.

Фиг.2: Изображение, показывающее различные сети Bluetooth

«Беспроводное общение стало проще» — слоган, используемый для адресации Bluetooth, но он предназначен только для пользователей, а не для разработчиков. Требования к созданию продуктов с поддержкой Bluetooth очень сложные . Это должна быть гибкая топология приложения, чтобы обмен происходил между необходимыми устройствами. Мощность, необходимая для Bluetooth, должна быть низкой. , так как никому не нужно короткое время автономной работы. Размер — важная особенность при проектировании.Он должен быть небольшим, поэтому добавление к устройству возможности Bluetooth не должно заметно увеличивать его размер. Качество обслуживания поддерживается для голоса, и, наконец, что не менее важно, Bluetooth не может стоить дороже кабеля.

Обещание Bluetooth — на что он способен !!

Обещание Bluetooth чрезвычайно амбициозно. Первоначально задумывался как маломощная технология ближнего действия для замены кабелей, соединяющих устройства, такие как принтеры, клавиатуры и мои. Он значительно расширил свой предполагаемый потенциал.Это привело к появлению Личной сети, в которой в Личном рабочем пространстве доступно все, что связано с передачей информации как голосом, так и данными. Существуют различные примеры использования модели Bluetooth.

Рис. 3: Обзор функций Bluetooth

Как мы видим, изначально Bluetooth был запущен в сфере мобильных телефонов. Все производители начали внедрять в телефоны устройства с поддержкой Bluetooth. Причина этого принятия заключалась в использовании беспроводной гарнитуры с телефоном, что означало, что телефоном можно было пользоваться, даже если он находится в портфеле или багажнике.Он использовался для создания мобильного телефона или беспроводного модема для обеспечения сети Dial –Up, которая позволяет подключаться к Интернету без какой-либо физической телефонной линии. Ноутбук может автоматически использовать ближайший сотовый телефон пользователя для набора номера и подключения к услуге удаленного доступа. Одноранговый обмен файлами может осуществляться без наличия сетевой инфраструктуры. Например, продавец может поделиться с аудиторией содержанием электронных слайдов. Bluetooth позволяет автоматически обнаруживать устройства Bluetooth в комнате, обеспечивая передачу.Синхронизация данных между устройствами разрешена через Bluetooth. Например, настольный компьютер с поддержкой Bluetooth может без проводов синхронизировать свой список контактов, информацию о задачах, календарь с телефоном пользователя, КПК или ноутбуком. В настоящее время HP производит принтеры и ноутбуки со встроенной технологией Bluetooth, чтобы они могли автоматически обнаруживать принтеры с поддержкой Bluetooth в своем районе и отправлять документы на принтер по беспроводной сети, минуя длительный процесс настройки сети и печати.

Как работает блютуз?

Bluetooth — это соединение на короткие расстояния, простое, безопасное и доступное везде.Миллиарды устройств, от мобильных телефонов и компьютеров до медицинских устройств и домашних развлекательных устройств, оснащены устройствами Bluetooth.

Проще говоря, Bluetooth берет информацию, обычно передаваемую по проводам, и передает ее на специальной частоте другому устройству Bluetooth. И отправляющее, и принимающее устройства имеют один и тот же чип приемника Bluetooth, который преобразует данные в беспроводную передачу, а затем снова возвращается в нормальное состояние в зависимости от отправителя или получателя.Любое устройство Bluetooth может быть ведущим или ведомым в зависимости от приложения. Каждое устройство оснащено микрочипом (приемником), который передает и принимает на частоте 2,4 ГГц, доступной для всего мира. Помимо информации, доступны три канала голосов. Информацией можно обмениваться со скоростью до 1 мегабита в секунду или 2 мегабит в секунду во втором поколении этой технологии). Скачкообразная перестройка частоты позволяет общаться включительно без помех.Переданные данные делятся на пакеты, и каждый пакет передается по одному из 79 назначенных каналов Bluetooth. Каждый канал имеет полосу пропускания 1 МГц. Первый канал начинается с 2402 МГц и продолжается до 2480 МГц с шагом 1 МГц. Обычно он выполняет 800 скачков в секунду с включенной адаптивной скачкообразной перестройкой частоты. Мастер устанавливает последовательность переключения, а подчиненные синхронизируются с Мастером. Кластер состоит из главного устройства и до семи активных подчиненных устройств, известных как сети Pico. Подчиненные устройства в сети Pico связываются только с мастером.Разбросочная сеть может быть сформирована путем соединения двух или более пикосетей. Когда устройство присутствует более чем в одной сети Pico, оно должно разделять время и синхронизироваться с мастером сети Pico, с которой оно в настоящее время обменивается данными. Сети в Bluetooth намного разнообразнее и динамичнее. Поскольку они постоянно образуются и распадаются, устройства Bluetooth перемещаются в зону действия и выходят за ее пределы, поэтому существует безграничное количество способов их подключения. На рисунке ниже показана связь Bluetooth.

Фиг.4: Обзор связи Bluetooth

С базовым пониманием обмена информацией в системе Bluetooth мы переходим к спецификациям.

Частота

Bluetooth работает в диапазоне частот 2,4 ГГц. Хотя этот диапазон доступен по всему миру, в некоторых странах он может отличаться. Это полоса частот для научной и медицинской промышленности 2,45 ГГц (ISM *). ISM * открыт для любой системы радио и устраняет помехи от мониторов, управления дверьми гаража, беспроводного телефона и микроволновой печи.Диапазон полосы пропускания в Соединенных Штатах и ​​Европе составляет от 2,400 до 2,483,5 МГц и покрывает часть Франции и Испании. Диапазон полосы пропускания в Японии составляет от 2,471 до 2,497 МГц. Таким образом, система может использоваться по всему миру, так как передатчики радиосвязи покрывают 2,400–2,500 МГц и позволяют выбрать соответствующую частоту. ISM Промышленные, научные и медицинские (ISM) радиодиапазоны изначально были зарезервированы на международном уровне для использования электромагнитных полей RF в промышленных, научных и медицинских целях, кроме связи.Как правило, оборудование связи должно принимать любые помехи, создаваемые оборудованием ISM.

Таблица, представляющая полосы частот различных стран.

Мощность

По мощности излучения оборудование классифицируется по 3 категориям в диапазоне от 1 мВт до 10 мВт. Оборудование получателя должно иметь не менее 70 дБм. Чипы встроены в портативные устройства и питаются от батарей, поэтому они должны иметь минимальное потребление энергии — до 97% меньше, чем у мобильного телефона, чтобы батарея телефона прослужила дольше.Если устройства Bluetooth не обмениваются информацией, они устанавливают способ ожидания для экономии энергии. Мощность передачи, которая используется в качестве спецификации, составляет 1 мВт для диапазона 10 м, 100 мВт для диапазона до 100 м.

Диапазон

Соединения имеют максимальную дальность действия 10 метров, хотя при использовании усилителей можно достичь 100 метров, но создание некоторых искажений мешает. Возможно, это не выглядит слишком много, но необходимо помнить, что эти устройства были созданы с намерением использовать их в закрытых помещениях и на небольших расстояниях.

Тип данных и клиенты

Он может передавать как данные, так и голос в качестве обмена. Различные типы пользователей Bluetooth могут быть компьютерами, КПК, мобильными телефонами и т. Д. Есть много других мест, где используется Bluetooth. Например, мобильные телефоны, гарнитура, стереонаушники, аудиоадаптер, принтер, клавиатура, система GPS и многое другое.

Скорость передачи данных

Это одна из важных функций устройства Bluetooth. Скорость передачи данных определяется как скорость, с которой данные передаются от одного устройства к другому.Обычно он варьируется от 1 до 24 мегабайт в зависимости от типа версии устройства Bluetooth, как показано ниже.

Скачкообразная перестройка частоты

Это метод передачи радиосигналов путем быстрого переключения несущей между множеством каналов с использованием псевдослучайной последовательности, известной как передатчику, так и приемнику.Это полезно для предотвращения коллизий, когда многие устройства используют одну и ту же частоту для отправки сигнала и избегают помех.

Поскольку диапазон ISM открыт для всех, радиосистемы, работающие в этом диапазоне, должны справляться с несколькими непредсказуемыми источниками помех, такими как радионяни, устройства открывания гаражных ворот, беспроводные телефоны и микроволновые печи (самый сильный источник помех). Помехи можно избежать, используя адаптивную схему, которая находит неиспользуемую часть спектра, или ее можно подавить с помощью расширения спектра.В Соединенных Штатах радиостанции, работающие в диапазоне ISM 2,45 ГГц, должны применять методы расширения спектра, если их уровень передаваемой мощности превышает 0 дБмВт [2]. Радиомодули Bluetooth используют расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FH), поскольку он лучше поддерживает недорогие реализации радиосвязи с низким энергопотреблением. Кроме того, они лучше справляются с проблемами ближнего и дальнего радиуса действия: ближний глушитель эффективно подавляется узкоканальным фильтром до тех пор, пока его спектр передачи глушителя не совпадает с выбранным каналом переключения.Системы FH делят полосу частот на несколько скачкообразных каналов. Во время соединения радиопередатчики переключаются с одного канала на другой псевдослучайным образом. Мгновенная (скачкообразная) полоса пропускания в радиостанциях FH мала, но расширение достигается по всей полосе частот. В результате получаются недорогие узкополосные трансиверы с максимальной помехоустойчивостью.

Рис.5: Скачкообразная перестройка частоты в сети Bluetooth

Здесь мы видим, что время канала разделено на слоты по 625 мкс.Каждый пакет может занимать 1, 3 или 5 слотов. Частота скачков в пакете остается постоянной. Ведущее устройство использует нечетное количество слотов для отправки пакетов, а ведомое устройство использует четные номера.

Специальная сеть

Специальная сеть — это децентрализованная беспроводная сеть, в которой они не полагаются на уже существующую инфраструктуру, такую ​​как маршрутизаторы, вместо этого каждое устройство участвует в маршрутизации, перенаправляя данные на другие узлы. Специальная сеть обычно относится к любому набору сетей, в которых все устройства имеют равный статус в сети и могут свободно связываться с любым другим специализированным сетевым устройством в диапазоне связи.Bluetooth также использует сеть ad hop и основан на одноранговом соединении: устройство с радиомодулем Bluetooth может установить соединение с любым другим устройством, имеющим радиомодуль Bluetooth. Нет проводной инфраструктуры с базовыми станциями или точками доступа, которые могут поддерживать установку вызова или могут обеспечивать режимы с низким энергопотреблением. В системе Bluetooth к главному устройству можно подключить до семи других устройств, образующих сеть, известную как Pico net. Например, компьютер может подключаться к семи различным устройствам с поддержкой Bluetooth, таким как мышь, принтер, проигрыватель компакт-дисков, клавиатура и т. Д.Сеть Pico представляет собой группу из нескольких устройств, находящихся в одном радиопокрытии, где они совместно используют один и тот же канал, составляющий от двух до восьми других устройств. Два или более устройств Bluetooth, которые совместно используют канал FH, образуют пико-сеть. Для регулирования трафика на канале одна из участвующих единиц становится мастером сети Pico. Однако пользователи одного канала должны совместно использовать емкость. Поскольку пропускная способность канала составляет всего 1 МГц, по мере того, как добавляется все больше и больше пользователей, пропускная способность на пользователя быстро падает до менее 10 кбит / с.Доступная спектральная полоса пропускания составляет 79 МГц, но не может использоваться эффективно, когда все устройства должны совместно использовать один и тот же канал скачка 1 МГц. Поэтому было принято другое решение. Юниты, которые находятся в одной области и находятся в пределах досягаемости друг друга, потенциально могут устанавливать между собой специальные связи. Однако только те устройства, которые действительно хотят обмениваться информацией, используют один и тот же канал 1 МГц в пикосети. Это решение позволяет создавать несколько пикосетей с перекрывающимися зонами покрытия.Каждый канал пикосети применяет свою собственную псевдослучайную последовательность скачков через среду 79 МГц. Сети Pico не скоординированы и прыгают независимо. В сети Pico участники должны совместно использовать 1 МГц, но несколько сетей Pico совместно используют все 79 МГц, тем самым увеличивая пропускную способность. Набор из нескольких пикосетей называется сеткой разброса. Можно соединить максимум 10 пикосетей, чтобы сформировать рассеивающую сеть. На рисунке ниже показано, как работает сеть Pico.

Рис.6: Изображение типичной специальной сети Bluetooth

Протоколы Bluetooth

Bluetooth — это не один протокол, а состоит из семи, если быть точным, разных протоколов.Каждый из этих протоколов работает в разных частях Bluetooth, завершая настройку Bluetooth. Оборудование Bluetooth может быть представлено на схеме с хостом, радиомодулем Bluetooth, контроллером связи и менеджером связи.

Рис.7: Изображение блока, обобщающее оборудование Bluetooth

Каждая часть оборудования работает по определенным протоколам, и их объединение дает нам компактную структуру устройства Bluetooth.

Рис. 8: Рисунок, показывающий компактную структуру устройства Bluetooth

Протоколы будут частью следующего раздела.Продолж ……………

Из рубрики: Технические статьи
С тегами: протокол bluetooth, радио bluetooth

Технические характеристики | Веб-сайт технологии Bluetooth®

Протокол Bluetooth: Обзор и модуль Bluetooth

Технология Bluetooth® в наши дни довольно распространена.От подключения беспроводных наушников до передачи документов — это, безусловно, полезная функция. Но знаете ли вы, как на самом деле появился Bluetooth®?

Bluetooth® был разработан доктором Яапом Хаартсеном и Свеном Маттисоном в Ericsson еще в 1994 году. Затем, в 1998 году, была сформирована группа особых интересов Bluetooth® (SIG), которая курирует разработку стандарта Bluetooth®. Первоначальные члены-учредители состоят только из Ericsson, IBM, Toshiba, Intel и Nokia. С тех пор SIG выросла и на данный момент насчитывает более 40 000 членов.

Интересный факт: название Bluetooth® произошло от датского короля 10 века Геральда Блатанта!

Теперь, когда у нас есть некоторое представление об истории Bluetooth®, давайте посмотрим, что будет рассмотрено:

• Обзор протокола Bluetooth®
• Стеки протоколов Bluetooth®
• Приложения протокола Bluetooth®
• Рекомендации по продукту
• Проекты с модулем Bluetooth®

Обзор протокола Bluetooth®

Что такое Bluetooth®?

Bluetooth® обеспечивает беспроводную связь на коротком расстоянии между электронными устройствами со скоростью 2.45 ГГц. Он недорогой, и даже если Bluetooth отключен, его можно заменить шнуром.

Пока 2 устройства Bluetooth® находятся на расстоянии 50 метров, подключение возможно. Для Bluetooth® в мобильном телефоне, хотя диапазон составляет от 10 до 100 метров, всегда можно увеличить диапазон.

Как работает Bluetooth®?

Чтобы понять, как работает Bluetooth®, нам необходимо понять сеть Bluetooth, более известную как Piconets , и эта система позволяет устройствам обмениваться данными.

Piconet использует систему точка-точка и точка-точка . Вы можете рассматривать это как последовательную связь, где Piconet использует отношение Master-Slave.

Для двухточечной связи, как видно на схеме, ведущее устройство подключено к ведомому устройству.

Для соединения «точка-точка» он больше похож на сеть. Как видно на схеме, главное устройство может подключаться к нескольким подчиненным устройствам. Однако ведомые устройства могут каждый раз подключаться только к одному ведущему устройству.Максимальное количество подчиненных устройств, которое может подключить главное устройство, — семь.

Версии Bluetooth®

Bluetooth® прошел долгий путь, и SIG постоянно пытается исследовать возможности Bluetooth.

Характеристики

Характеристики протокола Bluetooth®:

• Сигналы могут передаваться через стены и портфели.
• Максимальное количество устройств, которые можно подключить к пикосети, — до восьми.
• Нет необходимости нацеливать устройство, поскольку оно всенаправленное.
• Bluetooth® требует от правительства регулирования, поскольку возможно использование того же стандарта.

Преимущества

Преимущества протокола Bluetooth®:

• Используются глобальные технологические спецификации.
• Bluetooth® предлагает экономичные беспроводные решения (как для передачи данных, так и для голоса) на короткие расстояния.
• Нет необходимости устанавливать Bluetooth®, так как он встроен.
• Bluetooth® используется в мобильной и стационарной среде.

Стеки протоколов Bluetooth®

Стеки протоколов

являются основной функцией Bluetooth®, они позволяют Bluetooth® работать поверх других приложений. Вот несколько протоколов:

• Базовые протоколы : Он включает радиомодуль Bluetooth®, Baseband, протокол диспетчера каналов (LMP), протокол управления логическими каналами и адаптации (L2CAP) и протокол обнаружения служб (SDP).(Стандарт)
• Принятые протоколы : Он включает протокол точка-точка (PPP), Интернет-протокол (IP), протокол дейтаграмм пользователя (UDP), протокол управления передачей (TCP) и протокол беспроводных приложений (WAP). (Заимствовано из стандартной модели)
• Протокол замены кабеля : Он включает протокол радиочастотной связи (RFComm). Это сокращение от Radio Frontend Component. (также обеспечивает последовательный интерфейс с WAP)
• AT-команды

Вот полная схема протоколов:

Давайте посмотрим на некоторые функции протокола ядра :

• Radio : Протокол, эквивалентный физическому уровню, который устанавливает физическую структуру и спецификации для передачи радиоволн.
• Протокол Link Manager (LMP): устанавливает логические связи между устройствами Bluetooth® и поддерживает каналы для обеспечения связи.
• Протокол обнаружения услуг (SDP): отвечает за запросы, связанные с обслуживанием, такие как информация об устройстве, чтобы установить соединение между конкурирующими устройствами Bluetooth®.
• Baseband : Принимает услуги протокола радиосвязи.
• Протокол управления логическим каналом и адаптации (L2CAP): Обеспечивает адаптацию между кадром верхнего уровня и форматом кадра уровня основной полосы частот.

Приложения протокола Bluetooth®

Вот несколько реальных приложений протокола Bluetooth®:

• Автомобили, представленные еще в 2004 году, такие как Toyota Prius и Lexus. Установлено 430 систем бесплатного разговора.
• Беспроводная связь с устройствами ввода и вывода ПК; к наиболее распространенным устройствам относятся мышь, клавиатура и принтер.

Рекомендации по продукции

Компания Seeed предлагает множество продуктов Nordic BLE.Но сегодня я порекомендую 2 из которых модуля BLE, надеюсь, вы сможете найти тот, который удовлетворит ваши потребности!

MDBT42Q — модуль BLE на базе nRF52832 (9,90 долл. США)

MDBT42Q — это крошечный модуль BLE: BT 4.0, BT 4.1 и BT 4.2, разработанный на основе решения Nordic nRF52832 SoC. Вы можете представить, что это размером с монету?

Основные характеристики:

• Двойной режим передачи BLE и 2,4 ГГц RF по желанию заказчика.
• Большое рабочее расстояние: более 80 метров на открытом пространстве.
• Компактный размер: (Д) 16 x (Ш) 10 x (В) 2,2 мм. (Да, размером с монету!)
• Низкое энергопотребление, сверхнизкое пиковое, среднее энергопотребление и энергопотребление в режиме ожидания.
• Совместимость с большой установленной базой мобильных телефонов, планшетов и компьютеров.
• Полный охват программного стека BLE.

Некоторые примеры применения:

• Интернет вещей: Домашняя автоматизация, Сенсорные сети
• Компьютерная периферия и устройства ввода-вывода: Мышь, Клавиатура
• Интерактивные развлекательные устройства: Игровой контроллер, Пульт дистанционного управления

Заинтересованы в покупке? Получи это здесь!

Модуль BLE на базе

MDBT50Q-P1M nRF52840 (9 долларов США.59)

MDBT50Q-P1 — это модуль BT 5.0 Stack BLE, разработанный на основе решения Nordic nRF52840 SoC. Этот конкретный имеет встроенную печатную плату в качестве антенны!

Основные характеристики:

• Поддерживает Bluetooth 5, IEEE 802.15.4 и 2,4 ГГц RF и ANT по желанию клиента.
• Очень гибкий многопротокольный SoC, идеально подходящий для беспроводных приложений с низким энергопотреблением Bluetooth® и сверхнизким энергопотреблением 2,4 ГГц.
• Компактный размер 10,5 x 15,5 x 2,2 мм.
• Полное решение BT5 и BT4.2 с низким энергопотреблением со встроенной чиповой антенной.

Некоторые примеры применения:

• Сети Интернета вещей: датчики и контроллеры «умного дома» (например, дверные замки, освещение), датчики и контроллеры промышленного Интернета вещей.
• Расширенные носимые устройства: подключенные часы, приложения виртуальной / дополненной реальности.
• Персональные сети: медицинское устройство, датчик здоровья / фитнеса и монитор

Если это то, что вам нравится, обязательно посмотрите другие его серии!

Терминал Wio, подключение BLE

Прежде чем вы сможете поиграть со своими модулями BLE, важно отметить, как обновить Bluetooth®, иначе вы не сможете получить доступ к функциям! Кроме того, у вас также должен быть терминал Seeed Wio, потому что для этого вам понадобится это оборудование.

Вы можете перейти к следующему шагу, если у вас уже есть терминал Wio и есть предварительные знания по его настройке. После получения терминала Wio вам следует понять следующие концепции, прежде чем продолжить:

• Клиент и сервер: коммуникационные отношения, они могут быть как ведущими, так и ведомыми.
• UUID: используется для идентификации информации, которая должна быть уникальной в системе или ее сети.

Затем вы должны загрузить nRF Connect APP на свой смартфон.Сканируйте устройство BLE и подключите его, отсканируйте или получите данные.

Для использования клиента BLE у вас должен быть терминал Wio с последней прошивкой BLE. Настройте UUID или MAC-адрес вашего сервера и загрузите код клиента. Для получения дополнительных сведений о коде клиента щелкните здесь для получения инструкций.

Таким образом, это файлы, которые вам необходимо скачать, если у вас уже есть терминал Wio:

1. Файлы прошивки Bluetooth
2. Seeed_Arduino_rpcBLE
3. Seeed_Arduino_rpcUnified

Для получения дополнительных инструкций по обновлению щелкните здесь!

Проекты с модулем Bluetooth®

После того, как вы купили модуль BLE и обновили его, теперь вы можете опробовать несколько интересных проектов!

Легкий дверной замок с поддержкой Bluetooth® и Arduino + Android

Вы тот, кто постоянно забывает ключи, когда вы выходите из дома? Этот проект позволяет вам сделать защищенный паролем дверной замок Bluetooth с помощью вашего Arduino, который можно разблокировать, отправив четырехзначный пин-код с вашего телефона Android!

Что вам понадобится:

• Arduino
• Электрический дверной замок
• Любой модуль Bluetooth (или модуль BLE на базе MDBT50Q-P1M nRF52840)
• Источник питания
• Транзистор TIP120
• 1N4001 Диод
• Монтажный провод
• Макет без пайки
• Телефон Android телефоны тоже возможны)

Если это как раз то, что вам нужно, нажмите здесь для получения дополнительной информации!

Arduino — Управление двигателем постоянного тока через Bluetooth®

Если вы новичок и хотите поэкспериментировать с чем-то простым, это идеальный вариант для вас! Этот проект не только позволяет вам узнать о Bluetooth, но вы также можете узнать о двигателях постоянного тока и Arduino!

Что вам понадобится:

Заинтересованы? Щелкните здесь для получения дополнительных инструкций!

Смартфон обменивается данными с терминалом Wio через BLE

Только что мы упомянули о том, как обновить Bluetooth® с помощью терминала Wio.Но вы действительно можете отправить сообщение на Wio Terminal с помощью своего смартфона!

Что вам понадобится:

Оборудование:

Программное обеспечение:

Wio Прошивка:

Перед загрузкой кода вам необходимо загрузить библиотеку для поддержки кода.

Инструкции:

Шаг 1. Откройте приложение nRF connect для поиска терминального устройства Wio

Шаг 2. Подключите терминал Wio и откройте Неизвестную службу, а затем щелкните стрелку вверх.

Шаг 3: Введите сообщение и отправьте его!

И Тада! Ваше сообщение появится в Терминале Wio! Круто, не правда ли?

Чтобы получить код и дополнительную информацию об этом проекте, щелкните здесь!

Сводка

На этом мы подошли к концу! Вы узнали что-то новое о протоколе Bluetooth®? Мы рассмотрели некоторую предысторию Bluetooth®, обзор Bluetooth®, а также некоторые проекты и приложения! Надеюсь, это вам поможет! Ознакомьтесь с приведенными ниже ссылками, чтобы узнать больше!

Ресурсы

Следите за нами и ставьте лайки:

Продолжить чтение

Стандарт Bluetooth — простое руководство по протоколу для новичков

Продолжая изучение протоколов беспроводной связи в этом бесплатном курсе беспроводной и мобильной связи, в этом посте мы будем изучать Bluetooth.Давайте изучим стандарт Bluetooth с точки зрения новичка.

Что такое Bluetooth?

• Bluetooth — это стандарт беспроводной технологии, используемый для обмена данными между устройствами на небольших расстояниях.
• Bluetooth использует коротковолновые сверхвысокочастотные радиоволны (2,4 ГГц), изобретенные компанией Ericsson в 1994 году для достижения этой цели.
• Хотя Bluetooth был стандартизирован IEEE, ответственность за поддержание Bluetooth в качестве стандарта лежит на Специальной группе по интересам Bluetooth (SIG).
  • Он наблюдает за разработкой спецификации, управляет квалификационной программой и защищает товарные знаки.
• В 2019 году, когда было поставлено около 6 миллиардов устройств с поддержкой Bluetooth, Bluetooth на сегодняшний день является наиболее часто встречающимся и используемым стандартом для связи на короткие расстояния.

Почему Bluetooth используется в современных устройствах и IoT?

• Bluetooth — безусловно, самый популярный среди технически подкованных людей, когда дело доходит до разработки продуктов, требующих связи с другим устройством.
• Основная причина для этого заключается в том, что Bluetooth довольно прост в использовании, внедрении и довольно экономичен.
• Тот факт, что для передачи данных требуется меньше энергии, также повышает рентабельность и, следовательно, является идеальным выбором для проектов Интернета вещей, которые, как ожидается, будут работать с низким энергопотреблением.
• Еще одна причина, по которой Bluetooth стал стандартом для связи на малых расстояниях, — это скорость передачи, которая может легко достигать 2 Мбит / с. Это позволяет приложениям, таким как беспроводные дисплеи, передавать потоковые видеофайлы в высоком разрешении или аудио высокого качества на беспроводную гарнитуру.

Сети Bluetooth и их преимущества

• Bluetooth — это стандарт WPAN (беспроводная персональная сеть), который позволяет устройствам в радиусе 10 метров обмениваться данными друг с другом.
• Сети, образованные несколькими устройствами, подключенными через Bluetooth, делятся на две:

Piconet

• Пикосеть — это сеть, состоящая из восьми устройств, соединенных вместе.
• Одно из устройств является главным, а все остальные — подчиненными.
• Он охватывает только меньшую площадь.
• Примером пикосети может быть мобильный телефон, подключенный к паре беспроводных наушников и умных часов. Здесь мобильный телефон является главным, а пара наушников и умные часы — подчиненными.

Scatternet

• Scatternet состоит из двух или более пикосетей.
• Они формируются, когда одно из устройств в пикосети (ведущее или ведомое) решает стать ведомым по отношению к ведущему устройству другой пикосети.
• Он может охватывать большую площадь по сравнению с пикосетями благодаря большему количеству участников.
• Реализации scatternets немногочисленны из-за некоторых технических ограничений Bluetooth.

Процесс подключения двух устройств через Bluetooth

Создание соединения между двумя устройствами через Bluetooth — это многоэтапный процесс, который проходит в три этапа, которые приведены ниже.

1. Запрос
2. Пейджинг
3. Соединение

Запрос

Это делается, когда два подключаемых устройства не имеют представления о деталях другого.Здесь одно из устройств отправляет запрос на обнаружение другого устройства. Устройство, прослушивающее такой запрос, при получении сообщения с запросом отвечает своими деталями, такими как имя и адрес.

Пейджинг

Пейджинг — это процесс соединения двух устройств друг с другом, который может быть выполнен, только если каждое устройство знает адрес другого, который обнаруживается на этапе запроса.

Соединение

Как только пейджинг завершен, устройства переходят в режим соединения.После подключения они получают возможность общаться друг с другом. Во время подключения устройства могут находиться в одном из четырех возможных режимов:

• Активный режим — это обычный режим подключения, в котором устройства активно обмениваются данными между собой.
• Sniff Mode — это режим энергосбережения, в котором устройства ждут и прослушивают передачи только один раз каждые 100 мс.
• Режим удержания — Режим удержания — это временный энергосберегающий режим, при котором устройство находится в спящем режиме на определенный период, а затем возвращается в активный режим по истечении этого интервала.Мастер может приказать подчиненному удерживать.
• Режим парковки — Парк — самый глубокий из спящих режимов. Мастер может приказать подчиненному запарковаться, и это подчиненное устройство станет неактивным до тех пор, пока мастер не скажет ему снова проснуться.

Сопряжение по Bluetooth

• Сопряжение — это процесс создания связей между двумя подключенными устройствами.
• Связанные устройства автоматически устанавливают соединение, когда они достаточно близко.
  • Пользователи мобильных телефонов, которые используют наушники Bluetooth или передают файлы через Bluetooth, столкнулись бы с сопряжением.Сопряжение устройств необходимо выполнить только один раз, после чего они автоматически подключатся в следующий раз, когда окажутся рядом друг с другом.
• Когда устройства объединяются в пары, они делятся своими адресами, именами и профилями и сохраняют их в памяти. У них также есть общий секретный ключ, который позволяет им связываться всякий раз, когда они будут в пределах досягаемости в будущем.
• Сопряжение обычно происходит в процессе аутентификации, когда пользователь проверяет процесс.
  • Проверка пользователя может быть такой же простой, как простое нажатие кнопки, или может быть столь же сложной, как ввод вручную 16-значной буквенно-цифровой строки, но обычно это 4-значный или 6-значный PIN-код, который необходимо ввести.

Профили Bluetooth

Профили Bluetooth — это дополнительные протоколы, основанные на базовом стандарте Bluetooth для более четкого определения того, как используется Bluetooth. Следовательно, профили Bluetooth, которые поддерживает устройство, определяют его область / область применения. Чтобы два устройства Bluetooth были совместимы, они должны поддерживать одни и те же профили.

Пять наиболее часто используемых профилей:

Профиль последовательного порта (SPP)

• SPP — один из наиболее фундаментальных профилей связи Bluetooth, и, как следует из названия, ведет себя как последовательное соединение.
• Здесь данные отправляются пакетами последовательно.
• Используя SPP, устройства обмениваются данными так, как будто есть отдельные каналы передачи и приема. Примером использования SPP является связь между двумя платами Arduino, обеспечиваемая модулями Bluetooth.

Устройство интерфейса пользователя (HID)

• Профиль HID предназначен для устройств пользовательского ввода с поддержкой Bluetooth, таких как мыши, клавиатуры и джойстики.
• Bluetooth HID работает аналогично профилю HID, созданному для USB-устройств пользовательского ввода, и его цель — заменить необходимость в USB-кабелях.

Профиль громкой связи (HFP) и профиль гарнитуры (HSP)

• HSP и HFP используются в наушниках с функцией Bluetooth.
• HFP также используется в аудиосистемах громкой связи, встроенных в автомобили.
• Они реализуют еще несколько функций, которые позволяют пользователю завершить или удерживать вызов или настроить громкость, не касаясь мобильного телефона.

Профиль расширенного распространения звука (A2DP)

• A2DP определяет, как звук может передаваться и приниматься между двумя устройствами Bluetooth.
• Он отличается от HSP и HFP тем, что может передавать звук только в одном направлении, но с гораздо более высоким качеством.
• Пример реализации A2DP — динамик Bluetooth, подключенный к MP3-плееру.

Профиль дистанционного управления аудио / видео (AVRCP)

• AVRCP позволяет удаленно управлять устройством Bluetooth.
• Как правило, он реализуется вместе с A2DP, чтобы удаленный динамик мог указать устройству передачи звука перемотку вперед, назад и т. Д.
• Примером используемого AVRCP является пульт дистанционного управления Bluetooth, управляющий динамиком Bluetooth.

Bluetooth Технические характеристики и сравнение версий Bluetooth

0

Емкость

Bluetooth v5.2

• Bluetooth v5.2 — его последняя версия, представленная на выставке CES 2020 в январе 2020 года организацией Bluetooth SIG.
• Помимо функций, улучшающих основную цель Bluetooth v5 — сделать его дружественным для приложений Интернета вещей (IoT), версия 5.2 также поставлялась с функцией под названием «Изохронные каналы» (ISOC).
  • ISOC закладывает основу для реализации LE (Low Energy) Audio в устройствах Bluetooth Low Energy (BLE), поддерживающих Bluetooth 5.2 или более поздних версий.
    • LE Audio позволяет подключать несколько беспроводных наушников к одному источнику или одну пару беспроводных наушников подключать к нескольким источникам.
    • LE Audio также добавляет поддержку слуховых аппаратов.
    • LE Audio работает на Bluetooth с низким энергопотреблением, что снижает расход заряда батареи.

Bluetooth Low Energy

• Bluetooth Low Energy (BLE), ранее известный как Bluetooth Smart, был разработан Bluetooth SIG.
• BLE предназначен для обеспечения значительного снижения энергопотребления при сохранении того же диапазона связи, что и Bluetooth Classic.
• Это достигается отказом от скорости передачи данных.
• Большинство операционных систем, таких как iOS и Android, изначально поддерживают BLE.
• BLE стал общедоступным благодаря интеграции с Bluetooth v4.0.
• Помимо устройств с поддержкой Bluetooth (которые поддерживают версии выше 4), некоторые устройства, которые могут взаимодействовать с устройствами BLE, являются пылинками и маяками.

BLE motes

• BLE motes — это устройства на основе системы на кристалле для приложений с низким энергопотреблением Bluetooth.
• Сучка — это беспроводной приемопередатчик, который обычно комбинируется с каким-либо датчиком для создания удаленного датчика.
• Некоторыми примерами BLE motes являются серии NRF5xx и TI CC26xx, которые в основном используются в приложениях IoT.

маячков BLE

• Маяки BLE — это аппаратные передатчики, которые транслируют свой идентификатор (ID) на близлежащие портативные электронные устройства, и эти идентификаторы принимаются совместимым приложением или операционной системой.
• Это позволяет смартфонам, планшетам и другим устройствам выполнять действия в непосредственной близости от маяка.
• Примером этого являются автоматические сообщения на ваш смартфон в розничном магазине.
• Основное различие между пылинками и маяками заключается в том, что маяки только передают, в то время как пылинки также могут использоваться в качестве приемников.
• BLE-маяки бывают всех форм и размеров, от форм-фактора маленькой монеты до USB-накопителя.

Стек протоколов Bluetooth

Стандарт Bluetooth имеет собственный стек протоколов, как и модели OSI и TCP / IP для сетей.Но в отличие от модели OSI, Bluetooth не требует, чтобы его устройства использовали все уровни стека протоколов. На следующем изображении показаны все протоколы, присутствующие в стеке.

Протоколы в стеке могут быть сгруппированы в зависимости от их роли в стеке следующим образом:

Базовые протоколы

Базовые протоколы — это специальные протоколы, необходимые для работы большого количества функций Bluetooth. .

• Bluetooth Radio
  • Определяет физическую структуру и спецификации для передачи радиоволн.
  • Аналогично протоколам физического уровня в моделях OSI и TCP / IP.
  • Определяет радиоинтерфейс, полосы частот, спецификации скачкообразной перестройки частоты и методы модуляции.
• Основная полоса
  • Уровень основной полосы частот отвечает за поиск других устройств.
  • Он определяет схему адресации, формат кадра пакета, синхронизацию и алгоритмы управления мощностью, а также отвечает за назначение ролей ведущего / ведомого.
• Протокол управления каналом (LMP)
  • Устанавливает уже установленные связи и управляет ими.
  • Также отвечает за аутентификацию и шифрование ссылки.
• Протокол управления логическим каналом и адаптации (L2CAP)
  • Является сердцем стека протоколов и обеспечивает связь между верхним и нижним уровнями.
  • Он модифицирует пакеты верхнего уровня в соответствии с требованиями нижнего уровня и наоборот.
• Протокол обнаружения служб (SDP)
• Позволяет обнаруживать службы на подключенном устройстве Bluetooth после установления связи.

Протоколы замены кабеля

• Протокол радиочастотной связи (RFComm)
  • Он предоставляет виртуальный последовательный порт для приложений, которым он необходим.
  • Отсутствие необходимости в кабелях.

Принятые протоколы

Эти протоколы заимствованы из других моделей, таких как модель TCP / IP и модель OSI.

• Протокол точка-точка (PPP)
  • Облегчает связь между двумя напрямую подключенными компьютерами (в данном случае устройствами Bluetooth).
• Протокол беспроводных приложений (WAP)
  • Стандартизирует способ, которым беспроводные устройства Bluetooth могут стать частью сети.

Три других принятых протокола — это IP и TCP / UDP, которые используются для передачи пакетов по сети.

AT-команды

Их можно использовать для отправки инструкций на модуль Bluetooth и для изменения настроек устройства, таких как скорость передачи и имя. Обычно вы можете найти информацию о том, как настроить параметры с помощью AT-команд, в техническом описании вашего устройства Bluetooth.

Сравнение Bluetooth с другими протоколами беспроводной связи

3 100 м

3 100 м Количество радиочастотных каналов

Преимущества Bluetooth

• Самым важным и очевидным преимуществом Bluetooth является то, что он беспроводной.
• Внедрение Bluetooth — дешевый процесс, значительно сокращающий расходы.
• Bluetooth работает автоматически и обычно не требует нажатия кнопок или создания соединений вручную (при сопряжении).
• Bluetooth стандартизирован и, следовательно, может использоваться на широком спектре устройств.
• Другие беспроводные устройства редко создают помехи для устройств Bluetooth.
• Поскольку Bluetooth использует сигналы малой мощности, это энергоэффективная технология.
• Позволяет обмениваться данными и голосом одновременно.
• Bluetooth можно обновить до новых версий, а новые версии обратно совместимы со старыми.

Недостатки Bluetooth

• Скорость передачи данных Bluetooth обычно составляет около 2 Мбит / с, в то время как аналогичные технологии могут обеспечивать скорость передачи данных до 4 Мбит / с.
• Дальность действия обычно не превышает 10 метров.
• Безопасность, реализованная в Bluetooth, довольно элементарна, о чем мы поговорим в следующем разделе.

Проблемы безопасности Bluetooth

Существует несколько способов проникновения в безопасность Bluetooth, поскольку уровень безопасности невысок. Некоторые из основных методов, с помощью которых можно обойти безопасность, обеспечиваемую Bluetooth:

• Bluejacking — Bluejacking — это отправка незапрошенных сообщений через Bluetooth на устройства с поддержкой Bluetooth, такие как мобильные телефоны.Bluejacking, как правило, безвреден, поскольку пользователь не знает, что происходит, и предполагает, что телефон неисправен.
• Bluesnarfing — Подобно Bluejacking, но более опасно, Bluesnarfing представляет собой несанкционированный доступ к информации с беспроводного устройства через соединение Bluetooth. Это позволяет человеку загружать и просматривать содержимое телефона жертвы, такое как его список контактов или календарь.
• Bluebugging — Bluebugging выводит его на совершенно новый уровень, позволяя хакеру получить доступ и удаленно управлять всеми функциями телефона жертвы.
• Автомобильный шепот — Сюда входит использование программного обеспечения, которое позволяет хакерам передавать и принимать аудиосигналы на автомобильную стереосистему с поддержкой Bluetooth и обратно.

Этот пост был простым введением в различные аспекты стандарта беспроводной связи Bluetooth. Технические аспекты и реализации будут обсуждаться в следующих разделах этого курса беспроводной и мобильной связи. Будьте на связи!

Об авторе

Гопикришнан учится на бакалавриате в области электроники и связи инженерной школы Амрита, Коимбатур, и очень интересуется беспроводными технологиями.Он любит возиться с любыми устройствами Raspberry Pis или Arduino и является большим поклонником Linux и FOSS. Мемы, фильмы и музыка — вот что питает его во время ночных сеансов программирования.

Типы протоколов Bluetooth и обмен данными

Первый Bluetooth был разработан в 1994 году Свеном Маттисоном и Яапом Хаартсеном. Они работали в компании мобильной связи Ericsson в Швеции. Затем вышли пять компаний, которые объединились, чтобы сформировать группу по интересам Bluetooth.Затем в 1999 году они разработали спецификацию протокола Bluetooth версии 1.0. Она позволила разрабатывать приложения и интерактивные услуги на основе взаимодействующих радиомодулей и протоколов передачи данных. Он был предназначен для предоставления информации о спецификациях, возможностях и архитектурах. Bluetooth SIG определил ряд используемых модулей.

Категории протокола Bluetooth

Что такое Bluetooth?

Bluetooth — это технология связи ближнего действия.Название Bluetooth взято из имени датского короля 10-го века Геральда Блатанта. Кто объединил Данию и Норвегию.

Технологии Bluetooth

Bluetooth — это беспроводная система, использующая радиоволны для связи. Он имеет возможность связываться с множеством разных устройств одновременно без интерфейса. Это открытый стандарт для передачи цифрового голоса на короткие расстояния и поддержки данных от точки к точке и приложений умножителя к точке. У него есть радиосвязь ближнего действия, и цена также невысока.Когда два Bluetooth-устройства находятся в радиусе 50 метров, у них есть вероятность подключения. Когда Bluetooth отключен, шнур используется в цифровых устройствах. Он работает со скоростью 2,45 ГГц, которая доступна во всех случаях, и имеет некоторые различия в местоположении и полосе пропускания. Для мобильных телефонов и бизнес-пользователей диапазон установлен от 10 до 100 метров. Есть возможность увеличить дальность.

Технология Bluetooth

Общая скорость передачи данных составляет 1 бит / с, а скорость второго поколения увеличена до 2 бит / с.Разрешены соединения Bluetooth один-к-одному для максимальной скорости передачи данных, которая составляет 723 кбит / с. В режиме ожидания всего 0,3 мА и он имеет низкое энергопотребление.

Bluetooth поддерживает беспроводные двухточечные и двухточечные устройства в сети Piconet.

Соединение «точка-точка» имеет отношение «ведущий» и «ведомый», а функция Bluetooth также совпадает с функцией ведущего и ведомого устройства; на рисунке ниже показаны отношения ведущего и ведомого.

Соединение «точка-точка»

Ссылки «точка-несколько» — это сетевая функция; он работает как ведущее устройство с одним или несколькими ведомыми устройствами, но максимальное количество ведомых устройств должно быть 7; На диаграмме ниже показано четкое изображение, указывающее на несколько ссылок.

Укажите на несколько ссылок

Существуют различные версии Bluetooth, указанные ниже:

Типы протоколов Bluetooth

Основная функция Bluetooth — стек протоколов Bluetooth. Он определяет и предоставляет различные типы слоев и функций.Bluetooth может запускать разные приложения через разные стеки протоколов, но каждый из этих стеков протоколов использует один и тот же канал связи Bluetooth и физические уровни. На приведенной ниже диаграмме показан полный стек протоколов Bluetooth. Он показывает взаимосвязь между протоколами, которые используют услуги других протоколов, когда есть полезная нагрузка, которая должна быть передана по воздуху. В любом случае, протоколы имеют много других взаимосвязей между другими протоколами — например, некоторые протоколы (L2CAP, TCS Binary) используют LMP для управления диспетчером каналов.

Полный стек протоколов состоит из протоколов, специфичных для Bluetooth, таких как протоколы обмена объектами (OBEX) и протокола пользовательских дейтаграмм (UDP). Главный принцип — свести к минимуму повторное использование текущих протоколов для различных целей на более высоких уровнях, как будто заново изобретая круг. Повторное использование протокола помогает устаревшим приложениям работать с технологией Bluetooth для измерения плавности работы и взаимодействия приложений. Следовательно, многие приложения разрабатываются для немедленного использования преимуществ программного и аппаратного обеспечения.

Стек протоколов Bluetooth

Протоколы Bluetooth разделены на четыре уровня в соответствии с их назначением и аспектами Bluetooth. Слои приведены ниже:

Преимущества протоколов Bluetooth

Преимущества протокола Bluetooth приведены ниже:

• Bluetooth предлагает экономичные беспроводные решения (как для передачи данных, так и для голоса) на короткие расстояния.
• Используется в мобильной и стационарной среде.
• Нет установочного файла для установки Bluetooth; это встроенное устройство.
• Используются глобальные технологические спецификации.

Характеристики протоколов Bluetooth

Некоторые характеристики протоколов Bluetooth приведены ниже:

• До восьми устройств можно объединить в сеть Piconet с помощью Bluetooth.
• Нет необходимости направлять устройства друг на друга, поскольку сигналы являются всенаправленными.
• Правительства регулируются во всем мире, потому что можно использовать один и тот же стандарт.
• Сигналы могут передаваться даже через стены и портфели.

Приложения протоколов Bluetooth

Приложения протоколов Bluetooth упомянуты ниже:

• Беспроводная связь с устройствами ввода и вывода ПК; к наиболее распространенным устройствам относятся мышь, клавиатура и принтер.
• Передача файлов, контактных данных, календарных встреч и напоминаний между устройствами с помощью obex.
• Можно отправить небольшую рекламу из рекламного сообщения с поддержкой Bluetooth на другие обнаруживаемые устройства Bluetooth.
• В автомобилях, представленных в 2004 году, таких как Toyota Prius и Lexus, есть системы бесплатного вызова на 430 диапазонов.

В этой статье содержится информация о протоколах Bluetooth, типах протоколов Bluetooth, преимуществах Bluetooth, приложениях и характеристиках протокола Bluetooth. Мы надеемся, что информация, представленная в этой статье, будет полезна для понимания и понимания проекта.Кроме того, если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи или любых других электрических и электронных проектов, вы можете оставить комментарий в разделе ниже. Вот вам вопрос — почему Bluetooth называют технологией замены кабеля?

Фото:

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О компании RF Wireless World

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи.
На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения,
калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee,
LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д.
Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей.В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей.
Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета.
• Система измерения столкновений
• Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей
• Система помощи водителю
• Система умной торговли
• Система мониторинга качества воды.
• Система Smart Grid
• Система умного освещения на базе Zigbee
• Интеллектуальная система парковки на базе Zigbee.
• Система умной парковки на основе LoRaWAN

RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты.
Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. СПРАВОЧНЫЕ СТАТЬИ УКАЗАТЕЛЬ >>.

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно.
Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP.

Читать дальше➤

Основы повторителей и типы повторителей :
В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

Основы и типы замирания.
Читать дальше➤

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G
Архитектура сотового телефона.
Читать дальше➤

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале,
Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д.
5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR
• Часть полосы пропускания 5G NR
• 5G NR CORESET
• Форматы DCI 5G NR
• 5G NR UCI
• Форматы слотов 5G NR
• IE 5G NR RRC
• 5G NR SSB, SS, PBCH
• 5G NR PRACH
• 5G NR PDCCH
• 5G NR PUCCH
• Эталонные сигналы 5G NR
• 5G NR m-последовательность
• Золотая последовательность 5G NR
• 5G NR Zadoff Chu Sequence
• Физический уровень 5G NR
• Уровень MAC 5G NR
• Уровень 5G NR RLC
• Уровень 5G NR PDCP

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как
сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS,
GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д.
См. УКАЗАТЕЛЬ Учебников >>

Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G.
Частотные диапазоны
Учебник по миллиметровым волнам
Волновая рама 5G мм
Зондирование волнового канала 5G мм
4G против 5G
Испытательное оборудование 5G
Сетевая архитектура 5G
Сетевые интерфейсы 5G NR
канальное зондирование
Типы каналов
5G FDD против TDD
Разделение сети 5G NR
Что такое 5G NR
Режимы развертывания 5G NR
Что такое 5G TF

В этом учебном пособии GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения,
Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы,
Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания,
MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном,
Планирование RF, нисходящая линия связи PS-вызовов и восходящая линия связи PS-вызовов.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC).
Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE,
Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE,
Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C.
для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO,
колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера
➤Конструкция RF-фильтра
➤Система VSAT
➤Типы и основы микрополосковой печати
➤ОсновыWaveguide

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе
Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M.
➤ Генерация и анализ сигналов
➤Измерения слоя PHY
➤Тест на соответствие устройства WiMAX
➤ Тест на соответствие Zigbee
➤ Тест на соответствие LTE UE
➤Тест на соответствие TD-SCDMA

Волоконно-оптическая технология

Волоконно-оптический компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель,
фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи.
Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи
➤APS в SDH
➤SONET основы
➤SDH Каркасная конструкция
➤SONET против SDH

Поставщики и производители беспроводных радиочастотных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений,
см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE
➤RF Циркулятор
➤RF Изолятор
➤Кристаллический осциллятор

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW.
Эти коды полезны для новичков в этих языках.
ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL
➤Код MATLAB для дескремблера
➤32-битный код ALU Verilog
➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь.
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и
установить систему видеонаблюдения >>
чтобы спасти сотни жизней.
Использование концепции телемедицины стало очень популярным в
таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения.
Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д.
СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR
➤5G NR ARFCN против преобразования частоты
➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa
➤LTE EARFCN для преобразования частоты
➤Калькулятор антенн Яги
➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet,
6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ
➤EnOcean
➤Учебник по LoRa
➤Учебник по SIGFOX
➤WHDI
➤6LoWPAN
➤Zigbee RF4CE
➤NFC
➤Lonworks
➤CEBus
➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести страницу

.