Технология Bluetooth — это технология беспроводной трансляции информационных данных для любого устройства, обладающего ее поддержкой (это могут быть смартфоны, ноутбуки, настольные компьютеры, принтеры, цифровые устройства, а также бытовая техника).
Введение
Bluetooth является комбинацией слов blue, что означает синий, и tooth, что означает зуб. Этот «синий зуб» считается производственной спецификацией беспроводных персонализированных сетей, обозначаемых как WPAN. Bluetooth способен обеспечить обмен информацией среди таких устройств, как персональный компьютер (настольный, карманный или ноутбук), смартфон и многие другие устройства, на базе высоконадежной, являющейся бесплатной и практически везде доступной радиочастоте, предназначенной для связи на малых дистанциях. Bluetooth может позволить данным устройствам организовать общение, когда они расположены в радиусе до десяти метров между ними (дальность определяется также наличием преград и помех), даже в различных помещениях.
Технология Bluetooth
Словосочетание Bluetooth является переводом на английский язык датского слова Blåtand, что означает «Синезубый». Прозвищем «Синезубый» когда-то наградили короля викингов Харальд I, который жил в Дании примерно тысячу лет назад. Так прозвали этого короля за синеватый передний зуб. Харальд I был правителем Дании и части Норвегии в десятом веке, и он сумел объединить воевавшие между собой датские племена в единое государство. Аналогичное действие Bluetooth осуществляет с протоколами связи, интегрируя их в один универсальный стандарт.
Процесс проектирования системы Bluetooth был начат компанией Ericsson, производящей телекоммуникационное оборудование, в 1994-ом году с целью замены кабелей RS-232 на беспроводной вариант. Изначально данная технология была выполнена для обслуживания системы FLYWAY, в которой имелся функциональный интерфейс, связывающий путешественников и систему.
Принципы функционирования системы Bluetooth базируется на применении радиоволн. Радиосвязь Bluetooth реализуется в диапазоне ISM, который применяется в разных приборах бытового предназначения и беспроводных сетях. В Bluetooth используется методика расширения спектра со скачкообразной перенастройкой частоты, обозначаемой как FHSS. Методика FHSS является простой в реализации и способна обеспечить устойчивость к широкополосным помехам, а такое оборудование стоит недорого.
В соответствии с алгоритмом FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно изменяется 1600 раз в секунду, а всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц. Очередность переключения между частотами для каждого соединения определяется как псевдослучайная и она известна лишь передатчику и приемнику, которые каждые 625 мкс, то есть через один временной слот, синхронно выполняют перестроение с одной несущей частоты на другую. Таким образом, когда вблизи организуют связь несколько пар приемников и передатчиков, то они не создают помех друг другу. Данный алгоритм считается также компонентом системы защиты конфиденциальности транслируемой информации, поскольку переход выполняется на основе псевдослучайного алгоритма и должен определяться отдельно для каждого нового соединения.
Когда реализуется передача цифровых данных и аудио сигнала (64 кбит/с в обоих направлениях), то применяются следующие схемы кодировки:
- Повторная передача аудио сигнала обычно не осуществляется.
- Цифровые данные при потере информационного пакета должны быть переданы повторно.
Сегодня технология Bluetooth обладает разными версиями (от 1.1 до 4.х), а так же и скоростными диапазонами (1…5 Мбит/с). При этом высокие скорости в последних версиях были обеспечены не за счет архитектуры формирования беспроводной «ad-hoc» сети, а за счет функции «colocation», что означает две в одном устройстве, которая реализуется совместно с другими технологиями, к примеру, совместно с WiFi или UWB.
Говоря о достоинствах Bluetooth, в первую очередь необходимо охарактеризовать ее как высокоскоростную технологию, которая может быть уверенно поставлена в один ряд с UWB или Wi-Fi. К ее отрицательным качествам может быть отнесена повышенная энергоемкость (в сравнении, к примеру, с технологией ZigBee). По этой причине основной проблемой, решаемой в течение последних лет и еще актуальной сегодня в последних версиях Bluetooth, является увеличение срока службы автономных источников электропитания. Проблемы по формированию технологии Bluetooth как энергосберегающей могут решаться, в том числе, за счет специализированных алгоритмов работы радиопередающих устройств, которые подключаются к сети только на время пересылки данных (например, в версии 4.0.)
Беспроводной сетью Bluetooth в стандартной трактовке является беспроводная одноранговая динамическая сеть с переменным числом мобильных узлов типа Piconet или Scatternet с децентрализованным управлением, которая может быть развернута в ограниченном пространстве (с количеством узлов до восьмидесяти). Для того чтобы организовать беспроводную сенсорную сеть, требуется общая точка доступа в качестве центрального узла управления сетью и обработки информации.
Самоорганизующиеся сети на базе Bluetooth включают в свой состав ведущие и ведомые устройства, причем эти роли могут совмещаться, которые способны к передаче данных как в синхронном, так и в асинхронном режимах. Синхронный режим передачи данных предопределяет наличие прямой связи между ведущим и ведомым устройствами с закрепленным каналом и временными слотами доступа. Этот режим применяется в случае ограниченных по времени передач. Асинхронный режим предназначен для организации обмена данными между ведущим и несколькими ведомыми устройствами с применением пакетного способа передачи данных. Одно устройство, причем как ведущее, так и ведомое, способно поддерживать до трех синхронных соединений. Для синхронного режима наибольшая скорость передачи данных равняется 64 кбит/с. Наибольшая скорость передачи для асинхронного режима равняется 720 кбит/с.
