Смартфоны, планшеты, ноутбуки и другие устройства имеют множество технологий и стандартов для соединения друг с другом. Примером могут послужить 4G LTE, а также Wi-Fi. Все это относительно новые технологии, имеющие массу преимуществ.
Более устаревшей, но не менее важной является технология Bluetooth. Это стандарт соединения устройств друг с другом на небольшом расстоянии. Такое решение часто встречается в смартфонах и планшетах, умных часах, фитнес-браслетах, колонках, машинах и других устройствах. Блютуз-технологии широко используются в современном мире. Их применение практически безгранично.
Далее предстоит изучить Bluetooth более подробно. Нужно выяснить, что это за технология, какие версии/стандарты она предусматривает, как функционирует, а также где именно встречается. Предложенные сведения рассчитаны на широкую публику. Они подойдут и IT-специалистам, и обычным пользователям.
Определение
Bluetooth – производственная спецификация беспроводных персональных сетей. Стандарт технологии беспроводной связи малого радиуса действия. Он активно используется для обмена данными между стационарными и мобильными устройствами на коротких расстояниях, а также для создания персональных вычислительных сетей (PANS).
Для передачи данных Bluetooth использует радиосвязь. С помощью этой технологии получится передавать:
- музыку;
- изображения и фото;
- документы;
- файлы.
Особенности подключения Bluetooth сказываются на пропускной способности. Этот параметр находится на относительно низких показателях. Также стоит отметить, что у Bluetooth-технологий значительная энергоэффективность. Все это приводит к тому, что стандарт применяется преимущественно для передачи звука или небольших файлов/картинок между несколькими устройствами.
Bluetooth – открытый стандарт, описанный в спецификации IEEE 802.15.1. Он подразумевает три ключевых класса мощности с пределами дальности действия:
- 1 метр;
- 10 метров;
- 100 метров.
Сейчас Блютуз встречается практически в каждом смартфоне и планшете, а также компьютере или ноутбуке. Он позволяет передавать данные на небольшом расстоянии без непосредственного подключения к Интернету.
Историческая справка
Bluetooth – стандарт, разработка которого началась в 1994 году компанией Ericsson. Вместе с Nokia, MBI, Intel и Toshiba они создали группу SIG (Special Interest Group), целью которой стал выпуск универсального стандарта беспроводной связи малого радиуса действия. Концепция избавления от проводов привела к образованию LAN-сети, а затем перешла в WLAN (Wi-Fi).
Самая первая версия рассматриваемого стандарта была представлена в 1999 году. Тогда официальная документация занимала около 1500 страниц.
Особенности функционирования
Bluetooth в самом простом случае соединяет два устройства. Примером может послужить смартфон с гарнитурой. Подключение устанавливается через PAN (Personal Area Network), в котором имеется одно соединение типа «точка-точка». У каждого устройства с Блютузом имеется уникальный AMA (Active Member Address) – идентификатор, позволяющий с легкостью распознавать соответствующее оборудование. Производители могут называть свои устройства понятными именами – это облегчает поиск гаджета в списке Bluetooth-устройств, находящихся в непосредственной близости. Соответствующее название-идентификатор пользователи обычно могут корректировать по собственному желанию.
Рассматриваемый стандарт позволяет одновременно подключать большое количество устройств в пределах одной сети – до 8 штук. В этой ситуации применяется подключение типа «точка-много точек». Одно устройство будет выступать в качестве сервера, а остальные – узлами.
Некоторые устройства Bluetooth имеют опцию standby – режим ожидания. С ее помощью клиент не должен будет ждать подключения устройств между собой. Все будет осуществляться автоматически. Примером может послужить соединение смартфона с беспроводной гарнитурой при ее включении.
Теоретически Блютуз технологии предусматривают возможность подключения до 256 устройств в режиме ожидания. Подобные перспективы гарантируются адресацией PMA (Passive Member Address). Она поддерживает разрядность 8 бит.
Диапазоны и классы
Изучаемый стандарт имеет несколько классов. Их задача – определение максимально доступной дальности передачи сигнала и мощности беспроводного соединения.
На данный момент известны следующие классы Блютуз:
- 1 класс. Подключение гарантируется с мощностью 100 милливатт (МВТ). Это значит, что предельный охват территории, на которой сигнал будет ловиться, составляет 100 метров. Данный класс предусматривает самую большую мощность и «зону покрытия». Модули 1 класса обычно устанавливаются в автомобилях и компьютерах.
- 2 класс. Мощность передачи составляет 100 МВТ. Максимальное расстояние, на котором сигнал от сети будет успешно ловиться, – 50 метров при условии отсутствия препятствий между подключенными устройствами. Адаптеры 2 класса встречаются в модулях Bluetooth на USB.
- 3 класс. Это наименее мощный из всех модулей. У него установлена минимальная сила – 1 МВТ. С его помощью данные передаются на расстояние не более 10 метров. Именно модули 3 класса встречаются в подавляющем большинстве мобильных устройств.
Особенности передачи данных и скорость обмена информацией у Bluetooth зависят не только от класса стандарта, но и от его версии.
Версии Bluetooth – самые популярные стандарты
На современном рынке достаточно тяжело отыскать устройства с версиями Bluetooth 1-2.1. Это связано с устареванием соответствующих стандартов. Сейчас чаще всего встречаются следующие технологии:
- Bluetooth 3 – версия, которая называется 3.0 HS (High Speed). Данная технология предусматривает увеличенную скорость передачи данных – до 24 Мбит/сек. Новая версия стандарта 3.1 HS увеличила соответствующий параметр до 40 Мбит/сек.
- Bluetooth 4 – в своем названии эта версия имела дополнение LE (Low Energy). Особое внимание здесь уделяется энергопотреблению и увеличению радиуса действия до 100 метров. Соответствующий стандарт требует меньше энергии, но это негативно сказалось на пропускной способности. Она снизилась до 1 Мбит/сек. Передача в режиме экономии энергии становится еще медленнее и поддерживает зону покрытия до 10 метров.
- Bluetooth 4.1 – модификация предыдущего стандарта. Создана специально для IoT (Интернет вещей). Дает возможность подключения соответствующих устройств к Интернету при помощи Bluetooth.
- Bluetooth 4.2 – стандарт, поддерживающий еще большую энергоэффективность при одновременном повышении уровня безопасности. Данная версия предусматривает быструю передачу данных. В ней исправлен процесс сопряжения оборудования друг с другом.
- Bluetooth 5.0 – стандарт, сочетающий в себе преимущества версий 4.2 и 3.0. При активации BLE-режима пропускная способность сети увеличивается до 2Мбит/сек. Это позволяет быстрее обновлять смарт-устройства без Wi-Fi.
На открытой местности, если производитель ограничивает передачу данных скоростью 125 Кбит/сек, можно добиться увеличения дальности действия зоны покрытия оборудования до 200 метров. Скорость обработки информации может увеличиваться за счет энергоэффективности.
Профили
Bluetooth-устройства обладают различными профилями. Они указывают на то, как устройства могут взаимодействовать друг с другом по беспроводной связи.
Существует множество Блютус-профилей, используемых для определенных целей. Наиболее популярными среди них выступают:
- A2DP – расширенный профиль распространения звука в стерео.
- AVCTP – используется для передачи изображений и звука.
- AVRCP – профиль дистанционного управления аудио/видео. Используется в качестве своеобразного пульта управления, который задействует Bluetooth-связь.
- BPP – профиль, применяемый для печати документов с мобильного оборудования через Bluetooth. Сейчас он практически не встречается. Это связано с тем, что соответствующие задачи на себя взял Wi-Fi.
- BIP – профиль, который помогает передавать, отображать и печатать файлы в формате JPEG. Обычно ими выступают или картинки, или фотографии.
- HSP – позволяет работать с клавишами управления мультимедиа в гарнитуре (наушниках).
- HFP – используется для осуществления телефонных звонков в режиме hands-free.
- SYNC – применяется для организации синхронизации данных. Гарантирует передачу информации на компьютеры/ноутбуки.
- PBAP – предоставляет доступ к телефонной книге.
Другие профили у рассматриваемого стандарта тоже используются, но встречаются намного реже.
Как организована передача данных
Задумываясь, как работает Bluetooth, необходимо помнить – стандарт использует полосу частот ISM в диапазоне от 2,402 до 2,480 ГГц. Этот интервал предоставляет доступ к 79 каналам. Каждый из них обладает шириной полосы 1 МГц. Диапазон частот 2,4 ГГц, очень близкий к 2,402 ГГЦ, использует Wi-Fi, совместимый со стандартом IEEE 802.11.
Bluetooth поддерживает опции, позволяющие «на лету» изменять частоту – FHSS. За счет них каналы могут меняться в течение секунды около 1600 раз. Соответствующие изменения и передача небольших информационных пакетов приводят к тому, что соединение по Bluetooth всегда остается стабильным.
Отличие от Wi-Fi
Bluetooth и WLAN (Wi-Fi) – стандарты, которые исходят от одной и той же идеи. Они работают по схожим принципам, но задействованы для совершенно разных целей.
Bluetooth на устройстве использует два метода передачи информации:
- SCO (Synchronous Connection Oriented) – для передачи голоса в режиме реального времени со скоростью 64 Кбит/сек.
- ACL (Asynchronous Connectionless Link) – для передачи остальных данных. Для хранения информации у задействованного устройства должно быть достаточно внутренней памяти.
Wi-Fi может передавать данные только в асинхронном режиме. Он работает на разных частотах и имеет более высокую пропускную способность.
Где обнаружить настройки
Почти все современные устройства имеют Блютус-технологии. Их расположение зависит только от производителя конкретного оборудования. Сейчас устройства имеют несколько популярных операционных систем, в которых параметры изучаемого стандарта располагаются в конкретных местах:
- В Android-устройствах необходимо перейти в «Настройки» и перейти в «Подключения». Там – выбрать Bluetooth.
- В iOS нужно запустить приложение «Настройки» и выбрать в предложенном списке изучаемый стандарт. Он обычно располагается в самом верху.
- Windows 10 требует перехода в «Параметры»–«Устройства». Там находится нужный раздел.
- В MacOS предстоит перейти в приложение «Системные настройки» и выбрать там рассматриваемый стандарт подключения.
Обычно в соответствующих параметрах можно не только включить/отключить изучаемую опцию, но и придумать имя своему устройству. С его помощью можно будет обнаружить оборудование в пределах беспроводной сети.
Как установить соединение
Как работает Bluetooth, понятно. У многих пользователей возникают вопросы относительно подключения устройств к рассматриваемой сети.
Для соединения двух устройств нужно активировать на обоих Bluetooth-модуль. Обычно это делается в настройках подключения. Оборудование, к которому хочется подключить другое, должно находиться в режиме сопряжения. Для этого нужно выбрать желаемое устройство из списка и нажать на «Разрешить подключение».
При попытке подключения оба устройства отобразят четырехзначный PIN-код. Он вводится в специально отведенное поле на экране, чтобы подтвердить установку соединения. Только после этого процедура подключения по Bluetooth будет успешно завершена.
P. S. Интересуют компьютерные сети, сетевые технологии, протоколы передачи данных? Обратите внимание на следующие курсы в Otus:
