Информация  |  Продукция  |  Производители  |  О Компании  |  Поставка  |  Контакты  |  Для наших клиентов
ОБМЕН ОПЫТОМ

Технология Bluetooth®

Новая версия спецификации Bluetooth 5.0 является наиболее кардинальным изменением стандарта с момента появления Bluetooth low energy. Основными особенностями данной спецификации являются:

  • 2х увеличение скорости передачи;
  • 4х увеличение дальности Bluetooth-устройств;
  • 8х увеличение ёмкости передаваемых пакетов.

Bluetooth5

Bluetooth Mesh

В июле 2017 г. организация Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) опубликовала новую спецификацию Bluetooth Mesh Networking,  позволяющую объединять сотни Bluetooth-устройств в одну сеть с ячеистой топологией.  В результате такого объединения за счет ретрансляции сообщений через промежуточные узлы зона охвата Bluetooth-сети может быть увеличена в десятки раз.

Спецификация Bluetooth Mesh регламентирует обмен данными на всех уровнях -  от физического  до уровня приложения, обеспечивая тем самым совместимость устройств различных производителей.

Основными областями применения стандарта Bluetooth Mesh являются системы управления освещением, домашняя автоматизация, автоматизация зданий, промышленная автоматизация. 

Спецификация Bluetooth Mesh использует современные средства обеспечения безопасности сети, которые включают шифрование данных и  аутентификацию отдельных узлов сети.

Среди дополнительных преимуществ стандарта можно отметить:

  • возможность управления сетью и считывания данных с ее узлов при помощи практически любого мобильного устройства (смартфона или планшета);
  • снижение энергопотребления отдельных Bluetooth-устройств и увеличение срока их работы от одной батарейки, т.к. данные в mesh-сети передаются на меньшие расстояния;
  • возможность локализации людей и объектов внутри помещений в результате добавления Beaconing-функциональности в развернутую сеть.

Bluetooth_mesh

Выбор Bluetooth модуля

В процессе выбора оптимального модуля следует учитывать, что Bluetooth-модули и микросхемы кардинально отличаются по своим характеристикам в зависимости от реализуемой версии стандарта. 

Bluetooth_website2

Модули стандарта Bluetooth 2.1 и более ранних версий (в дальнейшем будем называть их Bluetooth Classic) предназначены для передачи значительных объемов информации, при этом их энергопотребление может составлять десятки или сотни милливатт. Устройства, реализующие спецификацию Bluetooth 4.0 и выше (также часто называемые Bluetooth Smart или Bluetooth Low Energy), отличаются существенно более низким энергопотреблением, что обеспечивает их работу от одной батарейки на протяжении нескольких лет. При этом скорость передачи и дальность действия таких модулей также значительно ниже по сравнению с модулями стандарта Bluetooth 2.1.

Для упрощения выбора ниже приведены достоинства, недостатки и основные области применения модулей Bluetooth Classic и Bluetooth Smart.

Достоинства технологии Bluetooth Classic

  • Значительная дальность передачи
  • Высокая скорость передачи данных
  • Поддержка стандарта практически всеми современными мобильными устройствами (ноутбуками, планшетами, смартфонами)

Недостатки технологии Bluetooth Classic

  • Высокое энергопотребление
  • Простые топологии сети

Основные области применения технологии Bluetooth Classic

  • Замена кабельного соединения
  • Беспроводные гарнитуры
  • Устройства Hands-Free

Достоинства технологии Bluetooth Smart

  • Минимальное энергопотребление
  • Широкое распространение технологии среди носимых устройств

Недостатки технологии Bluetooth Smart

  • Невысокая дальность действия
  • Низкая скорость передачи

Основные области применения технологии Bluetooth Smart

  • Сети датчиков
  • Домашняя автоматизация
  • Спорт и фитнес
  • Здоровье и медицина

Модули Bluetooth, одновременно поддерживающие стандарты Bluetooth Classic и Bluetooth Smart, называются Bluetooth Smart Ready. Такие модули обычно применяются в разнообразных портативных устройствах (ноутбуках, планшетных компьютерах, смартфонах).

Важным свойством любого Bluetooth-устройства является список поддерживаемых им профилей, то есть набор функциональных возможностей, доступных для данного устройства. Два модуля Bluetooth могут взаимодействовать только в том случае, если они оба поддерживают один и тот же профиль. Например, для подключения беспроводной гарнитуры к мобильному телефону оба устройства должны реализовывать профили Headset или Hands-Free.

Рассмотрим основные профили, реализуемые модулями Bluetooth Classic и Bluetooth Smart.

 Профили Bluetooth Classic

Профиль последовательного порта позволяет организовать "прозрачный" беспроводной канал между двумя устройствами, которые ранее были связаны проводным последовательным интерфейсом. Встраиваемый Bluetooth-модуль осуществляет преобразование потока данных, поступающих по проводному асинхронному последовательному каналу, в беспроводной поток в соответствии с профилем SPP (Serial Port Profile). На удаленной стороне в качестве приемопередатчика Bluetooth можно использовать  штатный Bluetooth-адаптер персонального компьютера или второй встраиваемый модуль.

SPP

Hands-Free Profile (HFP) - используется для соединения беспроводной гарнитуры и телефона.

Human Interface Device Profile (HID) - обеспечивает поддержку устройств с HID, таких как мышки, джойстики, клавиатуры. Использует медленный канал, работает на пониженной мощности.

Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) - разработан для передачи двухканального стерео аудиопотока, например, музыки, к беспроводной гарнитуре или любому другому устройству.

Health Device Profile (HDP) - регламентирует процессы взаимодействия и управления различных медицинских приборов и датчиков по беспроводному каналу.

Профили Bluetooth Smart

Health Thermometer / Heart Rate Sensor - передача информации с датчиков температуры / пульсометров.

iBeacon/AltBeacon/EddyStone - определение местоположения объектов внутри помещений.

Proximity/Find Me - измерение расстояния между двумя объектами.

Cable Replacement - аналог профиля SPP для устройств Bluetooth Smart.

Основные особенности технологии Bluetooth

По дальности действия Bluetooth-устройства делятся на модули первого класса (дальность на открытом пространстве ≥100 м), второго класса (дальность ≥10 м) и третьего класса (дальность действия - 1 м). Некоторые модули способны передавать данные на расстояние до 1 км в зоне прямой видимости. Основными отличительными свойствами стандарта Bluetooth являются адаптивная скачкообразная перестройка частоты (Adaptive Frequency Hopping), помехоустойчивое кодирование (Forward Error Correction), узкополосные каналы и низкая чувствительность к переотражениям и многолучевому распространению сигнала.

Модули Bluetooth работают в частотном диапазоне 2400...2485 МГц. Для исключения взаимного влияния данный диапазон поделен на 79 каналов шириной 1 МГц. Переход на новый канал происходит через каждые 625 мкс, причем любая пара Bluetooth-устройств имеет свой собственный алгоритм скачкообразной перестройки частоты. Такой подход минимизирует возможность возникновения конфликтов как между различными парами Bluetooth-модулей, так и с другими беспроводными системами передачи данных.

Для повышения надежности и устойчивости ко внешним воздействиям в Bluetooth одновременно применяются помехоустойчивое кодирование и повторная передача пакетов данных. Используются два FEC-кода: кодирование со скоростью 1/3 для заголовков пакетов и со скоростью 2/3 для полезной нагрузки. Данный способ кодирования позволяет автоматически исправлять все однобитовые ошибки и обнаруживать все двухбитовые ошибки.

Для повторной передачи поврежденных пакетов используется протокол ARQ (acknowledgement/repeat request). Полезная нагрузка каждого пакета содержит контрольную сумму (CRC) для обнаружения ошибок, и каждый передаваемый пакет содержит бит ACK/NAK, показывающий состояние предыдущего принятого пакета. Повторная передача происходит в том случае, если пакет был потерян или не подтвержден.

Для обеспечения наилучшего качества связи при минимальном энергопотреблении в Bluetooth используется контроль излучаемой мощности на основе величины RSSI (Received Signal Strength Indicator). При этом уменьшается вероятность возникновения взаимных помех между разными Bluetooth-устройствами, работающими в одной области, что приводит к увеличению скорости передачи и меньшему числу повторных отправок пакетов.



Адаптер RS232-Bluetooth

Простой способ оснастить ваше устройство беспроводным интерфейсом - установить на его com-порт Bluetooth-адаптер LM048 

заменяют некоторые модели снятой с производства продукции компании Renesas и модели других производителей, превосходя конкурентов по техническим характеристикам и цене.

Использование спиральных ГЛОНАСС/GPS - антенн позволяет повысить точность позиционирования.

Дистрибуция электронных компонентов www.efo.ru © All rights reserved. EFO Ltd.
При использовании материалов
ссылка на источник обязательна.
Создание сайта © 2010 PointDesign™
Конструктивы и корпуса РЭА www.korpusa.ru Микроконтроллеры www.mymcu.ru Микросхемы Altera www.altera.ru
Источники питания www.powel.ru Волоконно-оптические компоненты www.infiber.ru Силовая электроника www.efo-power.ru
Кварцевые резонаторы
и генераторы Golledge
www.golledge.ru
Электротехническая продукция www.efo-electro.ru Контрольно-измерительные приборы www.efometry.ru