Как работает и для чего нужен Bluetooth: подробный обзор технологии

ArialGeorgiaTahomaTimes New RomanVerdana В В В

Мобильные устройства В» Аналитика и полезная информация…и сказал он: «да воссоединятся все».

Вполне возможно, что именно с этими словами средневекового датского короля Харальда II Синезубого (Harald II Bluetooth) связано его другое прозвище — «объединитель», через 1000 лет ставшее названием нового интерфейса беспроводной связи.

Что же такое Bluetooth? Это технология беспроводной связи, созданная в 1998 году группой компаний: Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba. В настоящее время разработки в области Bluetooth ведутся Bluetooth SIG (Special Interest Group), в которую входят также Lucent, Microsoft и многие другие.

Основное назначение Bluetooth — обеспечение экономичной (с точки зрения потребляемого тока) и дешевой радиосвязи между различными типами электронных устройств, причем немалое значение придается компактности электронных компонентов, что дает возможность применять Bluetooth в малогабаритных устройствах размером с наручные часы.

Интерфейс Bluetooth позволяет передавать как голос (со скоростью 64 Кбит/сек), так и данные. Для передачи данных могут быть использованы асимметричный (721 Кбит/сек в одном направлении и 57,6 Кбит/сек в другом) и симметричный методы (432,6 Кбит/сек в обоих направлениях). Работающий на частоте 2.4 ГГц приемопередатчик, коим является Bluetooth-чип, позволяет в зависимости от степени мощности устанавливать связь в пределах 10 или 100 метров. Разница в расстоянии, безусловно, большая, однако соединение в пределах 10 м позволяет сохранить низкое энергопотребление, компактный размер и достаточно невысокую стоимость компонентов. Так, маломощный передатчик потребляет всего 0.3 мА в режиме standby и в среднем 30 мА при обмене информацией.

Bluetooth работает по принципу FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum). Вкратце это можно объяснить так: передатчик разбивает данные на пакеты и передает их по псевдослучайному алгоритму скачкообразной перестройки частоты (1600 раз в секунду), или шаблону (pattern), составленному из 79 подчастот. «Понять» друг друга могут только те устройства, которые настроены на один и тот же шаблон передачи — для посторонних приборов переданная информация будет обычным шумом.

Основным структурным элементом сети Bluetooth является так называемая «пикосеть» (piconet) — совокупность от 2 до 8 устройств, работающих на одном и том же шаблоне. В каждой пикосети одно устройство работает как master, а остальные как slave. Master определяет шаблон, на котором будут работать все slave-устройства его пикосети, и синхронизирует ее работу. Стандарт Bluetooth предусматривает соединение независимых и даже не синхронизированных между собой пикосетей (до 10) в так называемую «scatternet» (я еще не встречал корректного русского перевода этого термина, но один из вариантов перевода глагола to scatter звучит как «рассеивать»). Для этого каждая пара пикосетей должна иметь как минимум одно общее устройство, которое будет master’ом в одной и slave’ом в другой. Таким образом, в пределах отдельной scatternet с интерфейсом Bluetooth может быть одновременно связано максимум 71 устройство, однако никто не ограничивает применение устройств-гейтов, использующих тот же Internet для более дальней связи.

Частотный диапазона Bluetooth в большинстве стран свободен от лицензирования, но во Франции, Испании и Японии из-за законодательных ограничений необходимо использовать отличные от указанных выше частоты.

Говоря о беспроводной связи, нельзя не затронуть вопрос безопасности такого соединения. Помимо фокуса с частотными шаблонами и необходимости синхронизации приемопередачи в стандарте Bluetooth предусмотрено шифрование передаваемых данных с ключом эффективной длины от 8 до 128 бит и возможностью выбора односторонней или двусторонней аутентификации (конечно, можно обойтись вообще без аутентификации), что позволяет устанавливать стойкость результирующего шифрования в соответствии с законодательством каждой отдельной страны (в некоторых странах запрещено использование сильной криптографии:). В дополнение к шифрованию на уровне протокола может быть применено шифрование на уровне приложений — здесь уже применение сколь угодно стойких алгоритмов никто не ограничивает.

Часто приходится сталкиваться с мнением, что находящиеся в пределах действия связи Bluetooth-устройства могут просто соединиться и начать обмениваться информацией, которая, возможно, не предназначена для сторонних ушей или глаз. На самом деле автоматический обмен информацией между Bluetooth-устройствами ведется лишь на уровне аппаратного обеспечения, т.е. исключительно для определения самого факта возможности соединения. А вот на уровне приложений пользователь сам решает, ввести или запретить автоматическую установку связи. Таким образом, использование Bluetooth становится не опаснее подключения к Интернету, в котором все узлы также соединены электрически, но это еще не означает получение безоговорочного доступа к любому ресурсу.

Стоит также заметить, что стандарт Bluetooth разрабатывался с расчетом на малую мощность, поэтому воздействие его на организм человека сведено к минимуму.

Основным направлением использования Bluetooth должно стать создание так называемых персональных сетей (PAN, или private area networks), включающих такие разноплановые устройства, как мобильные телефоны, PDA, МР3-плееры, компьютеры и даже микроволновые печи с холодильниками (вот уж что давно не подключали в сеть ). Возможность передачи голоса позволяет встраивать интерфейс Bluetooth в беспроводные телефоны или, например, беспроводные гарнитуры для сотовых телефонов. Возможности применения Bluetooth на практике безграничны: помимо синхронизации PDA с настольным компьютером или подсоединения относительно низкоскоростной периферии вроде клавиатур или мышей интерфейс позволяет очень просто и с небольшими затратами организовать домашнюю сеть. Причем узлами этой сети могут быть любые устройства, имеющие потребность в информации либо обладающие необходимой информацией.

Давайте сравним Bluetooth с другим не менее известным интерфейсом беспроводной связи — IEEE 802.11, тем более что оба решения уже доступны на широком рынке. Основные различия между ними можно свести к следующему:

Как легко заметить, интерфейс Bluetooth намного лучше приспособлен для использования в тех беспроводных устройствах связи, где требуется достаточно низкая цена, нет необходимости в высоких скоростях и желательно низкое энергопотребление. Однако, как уже отмечалось, возможно создание комбинированных сетей, тем более что IEEE 802.11 работает совершенно по другому принципу кодирования передаваемых данных, следовательно, находясь на одной и той же рабочей частоте, оба стандарта будут слышать друг друга физически, но чужие сигналы будут расценены каждым из них как посторонний шум.

Немаловажным аспектом в развитии Bluetooth является тот факт, что эта технология не подлежит лицензированию и ее использование не требует выплаты каких-либо лицензионных отчислений (хотя и требует подписания бесплатного соглашения). Такая политика позволила многим компаниям энергично включиться в процесс разработки устройств с интерфейсом Bluetooth, кои были в большом количестве продемонстрированы на выставке CeBIT 2001.

Наибольший интерес, естественно, вызывают устройства, обеспечивающие переход с уже существующих интерфейсов на Bluetooth. Одним из них стало Industrial Bluetooth Serial Port Adapter шведской компании connectBlue. Как видно из названия, это устройство предназначено для промышленного применения и позволяет подключать к Bluetooth любые приборы, оборудованные последовательным портом:

Типичным вариантом использования может стать, например, конфигурирование промышленных установок при помощи ноутбука.

Характеристики:

• дальность действия — до 10 м,
• скорость передачи — 300-115200 Кбит,
• напряжение питания — 9-30 Вольт.

Компания Belkin, знаменитая, в частности, своими продуктами для шины USB, представила целый набор устройств Bluetooth:

Эта карта формата PCMCIA Type II позволяет всем устройствам, имеющим подобный слот, получить Bluetooth интерфейс со скоростью до 721 Кбит/сек. Дальность действия — 10 м.

Здесь мы видим отличное USB решение для настольных (и не только) компьютеров: характеристики те же, что и в предыдущем случае, к тому же это устройство позволяет обмениваться данными по голосовым каналам.

Есть даже адаптер для Palm V: Palm просто кладется в него, как в стандартную кроватку, после чего можно синхронизироваться с настольным компьютером или выходить в Интернет при помощи мобильного телефона, также снабженного Bluetooth интерфейсом. Данный адаптер питается от батареи самого Palm’а.

На выставке можно было найти даже Bluetooth адаптер для Compact Flash:

Компания Troy XCD представила адаптер для подключения принтера с интерфейсом Centronics к Bluetooth:

Компания обещает выпустить его на рынок в начале лета, примерная стоимость — около 195$.

Не менее интересным вариантом применения технологии Bluetooth может стать организация беспроводного доступа в локальную сеть и/или Интернет для устройств в малом офисе или дома. Безусловным лидером в этой области стала компания Red-M , представившая свое решение — сервер Red-M 3000AS:

А вот фотография его прототипа в работе:

3000AS представляет собой Linux-сервер, который может также работать как шлюз в локальную сеть или Интернет. В отличие от большинства других Bluetooth-устройств 3000AS имеет мощный приемопередатчик, обеспечивающий связь в пределах 100 м, причем в комплект входит внешняя антенна, повышающая надежность связи при наличии внешних помех. Для подключения можно использовать ISDN (с выбором вариантов «постоянно онлайн» или «подключение по требованию»), 10/100 Мбит Ethernet, а также RS-232 для сервисного применения. Сервер может также быть запитан через UPS.

Для расширения доступа к серверу могут использоваться малогабаритные точки доступа Red-M 1000AP:

Сервер автоматически определяет и конфигурирует все точки доступа, находящиеся в пределах дальности его действия. Внешние устройства могут быть подсоединены к точке доступа через 10/100 Мбит Ethernet.

Схожую систему представил MiTAC: их Bluetooth Access Point несет на борту 750МГц процессор Transmeta Crusoe TM5400, встроенный NAT и DHCP сервер и, как и предыдущий образец, мощный приемопередатчик дальностью действия до 100 м:

Отличным дополнением к такой системе может стать устройство от Canon — Bluetooth модуль для цифрового фотоаппарата:

Только представьте себе — фотоаппарат сможет автоматически сбрасывать снимки через Bluetooth-гейт на вашу рабочую станцию, или тот же субноутбук, или даже через подключенный к Интернет сотовый телефон с поддержкой Bluetooth… в общем, возможности бесконечны.

Распространенным вариантом является подключение стандартных устройств ввода через Bluetooth, например, вот так:

Sony представила на CeBIT специальный модуль в формате Memory Stick под названием InfoStick:

Очень неплохая идея, особенно учитывая наличие аналогичного устройства для Compact Flash.

Остается только заметить, что лицензирование поддержки Bluetooth бесплатно и необходимо только для заключения соглашения об использовании торговых марок. Так что в скором будущем мы вполне можем ожидать появление Bluetooth в лампочках и утюгах :). А если серьезно, то технология Bluetooth может совершить настоящую революцию в мире персональных коммуникаций и вообще в жизни человека. А вот насколько нам нужна еще одна революция — это еще предстоит решить.

Ссылки по теме:

проектор, samsung, ИК-приемник, киноОбразГаджетыРазвитие технологии Bluetooth в течение 20 лет

В начале 2000-х появились телефоны с технологией Bluetooth. Новинка позволила существенно улучшить беспроводную передачу данных. До этого все пользовались инфракрасным портом. Сегодня Блютуз является неотъемлемой частью современного мира. Он охватывает все: от наушников и колонок, игровых контроллеров и клавиатур, принтеров, ноутбуков и смартфонов. Функция становится все более полезной с каждым годом. Это весьма примечательно, учитывая то, на сколько ограниченным был ее охват 20 лет назад.

Что означает Bluetooth

Стандарт Bluetooth был первоначально разработан шведскими учеными из компании Ericsson. Однако ответственным за создание технологии считается Яап Хаартсен из Голландии, работавший там в 1994 году. Задумка состояла в том, чтобы заменить телекоммуникационные кабели RS-232 с использованием УВЧ-волн малого радиуса действия от 2,4 до 2,485 ГГц. Спустя 4 года была основана группа Bluetooth Special Interest Group, куда вошли Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Именно они запустили первый потребительский Блютус. Название компания объяснила так:

«Технология была названа в честь датского короля Харальда Блатанда, который любил чернику и был известен тем, что объединил враждующие племена Дании, Норвегии и Швеции. Объединение устройств разных производителей и с разными целями, таких как компьютеры Apple и мыши от Microsoft, – вот что такое технология Bluetooth – все это по низкой цене, с низким энергопотреблением и безопасным соединением».

Имя Блатанд в переводе означает «синий зуб», видимо как раз из-за черники. Что касается логотипа, то это комбинация датских рун: Н (Хагалаз) и В (Беркана), которые соответствуют инициалам короля.

Принцип действия

Спецификация Bluetooth 1.0 была официально представлена в 1999 году, что привело к выпуску первых устройств с технологией. Вышли телефоны Ericsson R520m и T36m, оснащенные улучшенной беспроводной функцией. Именно тогда появились «эти странные люди», которые разговаривают сами с собой. Первое время было непривычно видеть человека с беспроводной гарнитурой.

Немного углубившись в принцип действия, рассмотрим особенности работы технологии. Bluetooth использует радиоволны. Он работает на частотах от 2402 до 2480 МГц или от 2400 до 2483,5 МГц, которые находятся в глобальном промышленном, научном и медицинском диапазоне ISM. Технология делит передаваемые данные на пакеты и передает каждый пакет по одному из 79 назначенных каналов.

В течение последующих двадцати лет Блютуз совершенствовали. Самыми важными выпусками была версия 2.0. с расширенной скоростью передачи данных Enhanced Data Rate (EDR). Версия 4.0 2014 года включила в себя классические протоколы, высокоскоростной Bluetooth и Bluetooth с низким энергопотреблением. В 2019 году анонсировали выпуск 5.1, который должен определять направление сигнала.

Устройства с Блютус

Приборы, которые соединяются по Блютус, необязательно должны находиться в зоне прямой видимости друг для друга. Однако слишком большие преграды ухудшат или прервут сигнал. Официально радиостанции класса 3 имеют радиус действия до 1 метра, класс 2, наиболее часто встречающийся в мобильных устройствах, 10 метров, и класс 1, в основном для промышленных целей, 100 метров.

Современные Bluetooth-соединения могут связывать автомобили с телефонами, а принтеры с компьютерами. Система открывает возможности, которые не были доступны при проводных подключениях. Технология может позволить человеку контролировать все действия на расстоянии, начиная от прослушивания музыки и заканчивая приготовлением кофе. Умные часы и даже кроссовки синхронизируются со смартфоном по Блютуз. К примеру, в конце 2018 года Puma перевыпустила свои кроссовки RS-Computer 80-х с модулем Bluetooth 4.0.

Как подключаться через Bluetooth

Чтобы подключиться через Блютус, необходимо активировать функцию на всех устройствах, которые будут задействованы. Можно подключить два гаджета по схеме «точка-­точка» или несколько по схеме «точка-­многоточка». В любом случае одно устройство будет главным, а остальные (до 7 штук) – ведомыми. К примеру, к смартфону можно одновременно подключить часы и наушники. Подключение разбивается на два этапа: подключение устройства, который должны найти другие приборы и подключение самих приборов.

Подключение устройства, который должны «увидеть» другие приборы: для этого необходимо активировать Блютус. Каждый гаджет включает функцию по-своему. Например, в гарнитуре, колонках или наушниках иногда нужно лишь зажать определенную кнопку. На ноутбуках и ПК нужно зайти в настройки беспроводной сети и найти пункт «Bluetooth». При включении они запрашивают «разрешение на обнаружение». Это значит, что после включения функции техника появится в списке всех находящихся рядом устройств. В любом случае, в инструкции всегда указывается, как включить Блютуз.

Подключение устройства, который должен «увидеть» активированный гаджет. В большинстве случаев это смартфон: необходимо зайти в настройки и включить «Bluetooth». Затем нажать на раздел «поиск». В списке появятся все устройства, которые выполнили пункт выше. Выбирайте нужный. Иногда система запрашивает пароль, он или указывается в инструкции к гаджету или идет по умолчанию «0000». После выполнения всех условий техника готова к работе.

Что делать, если не подключается Блютуз

Если после подключения техники беспроводная функция не работает, не нужно сразу отдавать гаджет в ремонт. Первым делом стоит проверить параметры.

Если Bluetooth включен, но не видит устройства: важно удостовериться, что первое устройство является «видимым». Как было описано выше, некоторые приборы запрашивают «разрешение на обнаружение». Среди них смартфоны, компьютеры и ноутбуки. Также возможно стоит ограничение по видимости – таймер. Если он присутствует, нужно отключить его в разделе «Время видимости устройства» или пункте с похожим названием. Также стоит обратить внимание, подключена ли функция на втором приборе. Можно перезагрузить или переподключить гаджеты. Помните о расстоянии устройств друг от друга и преградах.

В случае когда аппарат видит гаджет, но не передает данные, проблема может крыться в программном обеспечении. Обновите устройства до последнего ПО. Если все советы не помогли, возможно виной механическое повреждение модуля при падении или другие неисправности. Их поможет устранить мастер в сервисном центре. Для тех, кто хочет решить вопрос самостоятельно, есть видеоуроки и инструкции в интернете.

Несмотря на появление Wi-Fi, Блютус все же остается очень востребованной функцией, особенно для портативного оборудования. Технологии в некоторой степени дополняют друг друга. Bluetooth хорошо работает в простых приложениях, где два устройства должны соединяться с минимальной конфигурацией вроде нажатия кнопки, как в гарнитурах и колонках. В свою очередь Wi-Fi лучше подходит для приложений, где требуются высокие скорости, особенно для доступа к сети.

Bluetooth – это отличный способ быстро передать информацию с одного устройства, на другое. Если в ноутбуках этот адаптер есть сразу, то в стационарных компьютерах есть за редким исключением. В таком случае придётся покупать Блютус модуль отдельно. Сегодня мы полностью разберём вопрос – как включить, активировать и настроить Bluetooth на компьютере?

Содержание

На ноутбуке

Этот способ подойдёт для всех версий Виндовс: 7, 8, 10, ХР, Vista. Если Bluetooth сразу встроен в материнскую плату, то включение на большинстве ноутбуках можно произвести с помощью клавиш. Для этого на верхней панели где идут клавиши «F» найдите значок Bluetooth. Иногда он имеет изображение волны. Чаще всего это клавиша F3, просто одновременно нажимаем на Fn и F3. Но на некоторых ноутах эта клавиша сдвинута, так что попробуйте также F2 и F4.

Что это за устройство?

Что такое Bluetooth? Это универсальное устройство, которое позволяет передавать данные на расстояние. Под данными классифицируются различные документы, фотографии, музыка и видео. Данная разработка была изобретена более 10 лет назад и получила признание по всему миру. На данный момент это изобретение немного забыто, но это совершенно не сказывается на его удобстве, так как практически в каждом мобильном устройстве имеется передатчик, который исполняет эту функцию. Более того, именно Bluetooth стал основанием для создания повсеместно используемого Wi-Fi. Поэтому при вопросе, что такое устройство Bluetooth, можно смело отвечать – это прародитель Wi-Fi. Но стоит отметить, что даже после появления беспроводного устройства данная разработка не уступает ему в популярности и активно используется не только молодежью, но и современными офисами. Просто оно не так часто попадает в поле зрения и часто классифицируется обычным беспроводным устройством.

Зачем оно нужно?

Так что такое Bluetooth? Это отличное средство для экономии места и порядка на своем рабочем месте. Именно такое определение стало часто использоваться современными специалистами. И правда, если немного заглянуть в историю, то данный продукт разрабатывался с целью исключить использование проводов, которые постоянно либо мешались, либо занимали много места. Тем более, одна поломка провода могла стать причиной остановки целого производства. А вот если организовывать работу с помощью беспроводного соединения, то опасность поломки сводится к минимуму. Но это не основное предназначение Bluetooth, так как в основном его используют для передачи данных с одного устройства на другое, совсем не задумываясь о большом потенциале этого нехитрого устройства. Поэтому часто на вопрос, что такое Bluetooth в телефоне, можно услышать простую трактовку: «Это средство для передачи файлов». Хоть оно и верное, но совсем не раскрывает всей сущности продукта. И именно правильная трактовка устройства, раскрывающая весь потенциал продукта, позволяет в дальнейшем найти для него полезное применение.

Как работает?

Собственно, что такое Bluetooth — мы поняли, осталось понять, как оно работает. Как оказывается, в этом нет ничего сложного, так как процесс передачи данных требует лишь подтверждения и выбора. То есть, к примеру, решили вы передать фотографию другу, для этого нужно, чтобы у вас и у него был Bluetooth. Необходимо запустить это приложение, отыскать устройство друга (по умолчанию оно имеет наименование марки модели телефона) и запросить соединение. Как только все будет подтверждено, можно беспрепятственно обмениваться файлами, но это стандартная схема. На данный момент существует огромное множество самых разных периферийных устройств, которые не всегда требуют подтверждения и работают в автономном режиме, облегчая их массовое использование и избавляя нас от бесчисленных проводов.

Виды устройств

Что такое Bluetooth в телефоне? Это приложение, позволяющее передавать данные с одного элемента на другой. Оно использует радиоволны и имеет ограниченное расстояние воздействия. А что такое периферийное устройство Bluetooth? А это уже универсальное устройство, позволяющее передавать различные данные или поддерживать постоянное подключение посредством беспроводной связи. Довольно интересно разбираться в мелочах устройства, которое на первый раз кажется простым и не таким пригодным. Оказывается, системе Bluetooth сопутствует огромное количество самых разных разработок. Да, Wi-Fi постепенно оттесняет якобы устаревшую разработку, но это совсем не исключает ее использования. К примеру, имеется масса Hi-Fi, которые используют данный способ соединения: гарнитуры для телефонов, колонки для компьютера, адаптеры для соединения нескольких устройств, принтеры, телевизоры, камеры и многое другое. Мы же рассмотрим самые популярные из них.

Адаптер

Что такое Bluetooth адаптер? Вы будете удивлены, но это самый настоящий роутер, который не передает данные с помощью интернета, а создает точку соединения беспроводных устройств. Да, это напоминает Wi-Fi роутер, который создает точку доступа. Но в нашем случае эта точка служит неким сервером для поддержания соединения между техническими устройствами. К примеру, в офисе у вас имеется масса компьютеров и один принтер. Чтобы люди не толпились, не ругались, достаточно поставить адаптер и соединить все компьютеры с принтером. Теперь очередь печати будет нормальной, никто не будет паниковать, и все успеют получить свои документы.

Гарнитура

Что такое гарнитура Bluetooth? Это привычные наушники для телефона, только без проводов. С помощью этой уникальной технологии пользователь может не отвлекаться от дел и вовремя отвечать на звонки, не прибегая к использованию телефона. Данная гарнитура крепится к уху и может долгое время находится на вашем вооружении. Оно не ограничивает обычный слух человека и имеет специальную кнопку, которая позволяет отвечать на звонки с телефона. Раньше такое можно было увидеть только в фильмах, теперь все доступно обычным людям.

Радиомодуль

Что такое радиомодуль Bluetooth? Это уже универсальное устройство, позволяющее передавать поток звуковой информации. Выглядит он как обычная компьютерная колонка без проводов. Чтобы она работала, необходимо установить соединение с сервером передачи звука, им может выступать либо компьютер, либо телефон, либо обычный плеер. Затем включить звук на устройстве — и можно наслаждаться приятной музыкой, которая по качеству будет выше, и прерываться точно не будет.

Вот, собственно, вы и узнали, что такое периферийное устройство Bluetooth. Благодаря этим технологиям мы можем значительно облегчить себе бытовые дела и избавиться о надобности иметь огромное количество проводов. Главное, стоит помнить о нюансах: Bluetooth имеет ограниченную площадь воздействия (для каждого устройства она своя), и некоторым их них все же будет требоваться подзарядка.

Paper

In this detailed technical paper, Martin Woolley provides a guided tour of the Bluetooth mesh models, taking an in-depth look at the building blocks critical to Bluetooth mesh interoperability.

Learn More

Используемые источники:

• https://www.ixbt.com/mobile/review/bluetooth-2.shtml
• https://stoneforest.ru/look/gadgets/bluetooth/
• https://wifigid.ru/bluetooth/kak-vklyuchit-bluetooth-na-kompyutere
• https://fb.ru/article/197873/chto-takoe-bluetooth-ustroystvo-dlya-chego-nujen-bluetooth
• https://www.bluetooth.com/