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

Технология Bluetooth®

  • Bluetooth 5.0
  • Bluetooth mesh
  • Bluetooth 4.x
  • Bluetooth 3.0
  • Bluetooth 2.x
  • Bluetooth 5.0

    Cпецификация Bluetooth 5 была опубликована в конце 2016 года. Версия 5 стала наиболее кардинальным изменением стандарта с момента появления Bluetooth Low Energy. Её основные особенности:

    • 2х увеличение скорости передачи (2 Мбит/c вместо 1 Мбит в предыдущих версиях; помимо увеличения пропускной способности это также обеспечивает снижение энергопотребления устройств за счёт сокращения времени передачи пакетов);
    • 4х увеличение дальности действия (передача теперь может осуществляться не только на повышенной скорости 2 Мбит/с, но и на пониженных скоростях 125 и 500 кбит/с; увеличивается чувствительность устройств, и, соответственно, диапазон действия);
    • 8х увеличение ёмкости передаваемых пакетов (полезная нагрузка advertisement-пакетов увеличивается с 31 до 255 байтов; кроме того, вводятся 37 дополнительных advertisement-каналов, что позволяет уменьшить загруженность трёх основных каналов).

    Bluetooth_5

    Bluetooth mesh

    Организация Bluetooth Special Interest Group в июле 2017 г. 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 предусматривает применение многоуровневой системы аутентификации и шифрования, что обеспечивает защиту сети от всех известных типов атак. Обмен данными в сети регламентируется на всех уровнях - от физического до уровня приложений, что даёт возможность совместного использования устройств различных производителей.

    Особенности сети Bluetooth mesh делают её оптимальным решением в двух областях: домашняя автоматизация (т.е. "умный дом") и управление освещением. Ещё одно преимущество сети Bluetooth mesh - возможность легко добавить к ней Beaconing-функциональность для решения задач  позиционирования внутри помещений.

    Bluetooth_mesh3

    Bluetooth 4.x

    В декабре 2009 года опубликована версия спецификации Bluetooth 4.0, наиболее существенным достоинством которой является сверхмалое пиковое энергопотребление, среднее энергопотребление и энергопотребление в спящем режиме. Благодаря этому, устройства, использующие Bluetooth Low Energy, могут работать до нескольких лет от одной батарейки типа "таблетка".

    Bluetooth_website2

    В зависимости от функциональных возможностей устройства Bluetooth Low Energy (сокращённо BLE) делятся на два типа: Bluetooth Single Mode (или Bluetooth Smart) и Bluetooth Dual Mode (или Bluetooth Smart Ready). Модули и микросхемы Bluetooth Single Mode предназначены для использования в датчиках с минимальным энергопотреблением, передающих короткие пакеты данных. Такие устройства не поддерживают соединение с модулями, реализующими предыдущие версии стандарта (Bluetooth 2.1 и более ранними). Модули Bluetooth Dual Mode одновременно поддерживают стандарты Bluetooth 2.1 и Bluetooth Low Energy. Такие модули обычно применяются в разнообразных портативных устройствах (ноутбуках, планшетных компьютерах, смартфонах).

    Bluetooth 3.0

    Появившийся в 2009 году стандарт Bluetooth 3.0 поддерживает высокоскоростную передачу данных со скоростью до 24 Мбит/с. Эта возможность реализована следующим способом. Устройства, совместимые с Bluetooth 3.0, оснащаются сразу двумя модулями - Bluetooth 2.1 + EDR (обычная скорость до 3 Мбит/c) и модулем, работающем аналогично Wi-Fi по протоколу 802.11, обеспечивающим уже высокую скорость. При этом совместимости с Wi-Fi непосредственно нет, и для работы в этих беспроводных сетях устройству потребуется дополнительный модуль.

    Bluetooth 2.x

    Модули стандарта Bluetooth 2.1 и более ранних версий (в дальнейшем будем называть их Bluetooth Classic) предназначены для передачи значительных объемов информации (например, аудиоданных), при этом их энергопотребление может составлять десятки или сотни милливатт.

    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.



    Multiprotocol

    Микросхемы EFR32 Wireless Gecko компании Silicon Labs - универсальная платформа для устройств IoT.

    заменяют некоторые модели снятой с производства продукции компании Renesas, превосходя их 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
      Профессиональные усилители класса D www.sound-power.ru Датчики и первичные преобразователи www.efo-sensor.ru Компоненты для промавтоматики www.efomation.ru