Bluetooth edr что это


Bluetooth 5, Bluetooth BR / EDR или Bluetooth Low Energy (BLE)? Что лучше?

Беспроводная связь становится неотъемлемой частью электроники, так как все больше и больше потребителей требуют возможности отправлять и получать данные, не привязываясь к разъемам и кабелям. Одним из самых популярных протоколов беспроводной связи является Bluetooth, который имеет универсальность для поиска «родственников» в самых разных приложениях.

Среди многих других приложений Bluetooth встроен в автомобили, так что пользователи могут воспроизводить свою любимую музыку со смартфона на автомобильной стереосистеме. Новая область безопасности «умного дома» использует Bluetooth, чтобы позволить людям выполнять такие задачи, как запирание и отпирание входной двери с помощью телефона. Bluetooth также можно использовать для отправки файлов между планшетом и компьютером, отправки уведомлений с фитнес-трекера на компьютер или телефон и многое другое. На рисунке ниже изображены два распространенных устройства с поддержкой Bluetooth, смартфон и ноутбук.

Все эти различные приложения подпадают под общий термин «Bluetooth», но, что удивительно, не все из них используют одни и те же беспроводные протоколы. Некоторые используют Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), в то время как другие используют базовую скорость Bluetooth / повышенную скорость передачи данных (Bluetooth BR / EDR). Более новые приложения даже могут использовать Bluetooth 5.

Большинство людей не знают ни о разнице между Bluetooth BR / EDR и BLE, ни о том, какой из них лучше всего подходит для их конкретных приложений. С появлением Bluetooth 5 все стало более запутанным, что еще больше стирает грань между этими протоколами. Цель этой статьи — объяснить, чем BLE отличается от Bluetooth BR / EDR и как Bluetooth 5 обещает улучшить оба протокола. Это также поможет вам определить версию, наиболее подходящую для вашего приложения.

История

Чтобы лучше понять, чем отличаются Bluetooth с базовой скоростью передачи данных (BR) / повышенную скорость передачи данных (EDR) и BLE, важно изучить историю этих беспроводных технологий. Каждый из них был разработан Специальной группой по интересам Bluetooth (Bluetooth SIG), которая управляет всеми протоколами Bluetooth. По мере разработки Bluetooth SIG выпускает новую спецификацию для внесения улучшений. Временная шкала на рисунке ниже показывает спецификации Bluetooth, которые были выпущены и где Bluetooth BR, Bluetooth EDR, BLE и Bluetooth 5 соответствуют этим спецификациям.

Bluetooth с базовой / повышенной скоростью передачи данных (BR/EDR)

Bluetooth BR был первым разработанным протоколом Bluetooth. В нем реализован уникальный метод использования гауссовой частотно-сдвиговой манипуляции (GFSK) для обмена данными в диапазоне ISM 2,4 ГГц. Эта полоса была выбрана потому, что, в отличие от большинства полос частот, для работы в ней не требуется лицензия, поэтому связь полностью бесплатна. Bluetooth BR быстро завоевал популярность, поскольку он предоставил недорогой и маломощный способ отправки и получения данных по беспроводной сети на короткие расстояния со скоростью передачи данных до 0,7 Мбит / с.

Несколько лет спустя была выпущена новая спецификация Bluetooth 2.0, которая включала опцию Bluetooth EDR. Bluetooth EDR позволяет передавать данные в два-три раза быстрее, чем предыдущая версия. Это стало возможным потому, что он использует дифференциальную квадратурную фазовую манипуляцию (QDPSK) и дифференциальную 8-уровневую фазовую манипуляцию (8DPSK) вместе с GFSK. GFSK передает один бит на символ, тогда как QDPSK передает два бита на символ, а 8DPSK передает три бита на символ.

BLE

Когда BLE был впервые разработан, на самом деле это был даже не Bluetooth! Он был разработан Nokia как беспроводная технология под названием Wibree. Данный стандарт был разработан так, чтобы потреблять очень мало энергии (а также быть очень дешевым и простым в настройке), что делает его идеальным решением для устройств, работающих от батарей небольшой емкости.

Wibree включает в себя множество методов, аналогичных Bluetooth BR / EDR, включая работу в диапазоне ISM 2,4 ГГц, модуляцию GFSK, схему канала и скачкообразную перестройку частоты. Параллели между ними привели к тому, что Bluetooth SIG принял Wibree в свою спецификацию. Он был выпущен как новый беспроводной стандарт потребляющий мало энергии для работы под названием Bluetooth Low Energy (BLE). BLE впервые появился в спецификации Bluetooth 4.0.

Bluetooth 4.0 не «уничтожил» полностью стандарты Bluetooth BR / EDR, но вместо этого предлагал BLE в дополнение к Bluetooth BR / EDR. Потребительские устройства с BLE часто назывались Bluetooth Smart, а Bluetooth BR / EDR — Bluetooth Classic; однако эти термины больше не используются для дифференциации каждого протокола. В соответствии с этой спецификацией радиостанции могут быть разработаны для работы в качестве радиомодуля BD / EDR только Bluetooth, радиомодуля BLE или спаренного радиомодуля, который поддерживает Bluetooth BR / EDR и BLE.

Bluetooth 5.0

Bluetooth SIG делает все возможное, чтобы вносить улучшения, соответствующие эволюции технологий, и одним из ключевых достижений, которые, по-видимому, движут электроникой, является Интернет вещей (IoT). BLE сыграл большую роль в развитии IoT, но Bluetooth SIG хотел еще больше расширить возможности Bluetooth в приложениях IoT. Новые достижения в оригинальной технологии BLE были выпущены в Bluetooth 5.0, который называется Bluetooth 5.

Bluetooth BR/EDR vs. BLE

Давайте сравним сходства и различия только между Bluetooth BR / EDR и BLE. Хорошее место для начала —  физический уровень (PHY) протоколов. PHY содержит схему, используемую для модуляции и демодуляции аналоговых сигналов и преобразования их в цифровые символы. Различия на физическом уровне — это один из факторов, который делает каждый протокол ориентированным на конкретные приложения. Четыре области PHY, где BR / EDR и BLE различаются, — это схема канала, энергопотребление, задержка и пропускная способность.

Схема канала

И Bluetooth BR / EDR, и BLE обмениваются данными в диапазоне ISM 2,4 ГГц, но различаются по количеству каналов, в которых они делят диапазон частот. Bluetooth BR / EDR делит полосу на 79 каналов, разнесенных на 1 МГц. BLE использует более простой передатчик и приемник, поэтому он разделяет полосу на 40 каналов, разнесенных на 2 МГц.

Одна вещь, с которой должны работать Bluetooth BR / EDR и BLE, независимо от количества используемых каналов, это помехи. Диапазон ISM 2,4 ГГц полон передатчиков, использующих все преимущества нелицензионного диапазона. Чтобы минимизировать помехи, как Bluetooth BR / EDR, так и BLE используют скачкообразную перестройку частоты, когда радиостанция работает на одном канале в течение короткого периода времени, прежде чем перейти на другой канал для продолжения связи.

BLE также добавляет еще один элемент в свою схему канала. BLE резервирует три канала для передатчика BLE, чтобы «заявить», что он доступен для подключения. Частота этих трех рекламных каналов была стратегически выбрана таким образом, чтобы они не мешали трем наиболее часто используемым каналам Wi-Fi, также работающим в диапазоне ISM 2,4 ГГц. После установления соединения радиостанции продолжат свою связь на одном из 37 других каналов. На рисунке ниже изображена схема канала для BLE и показано, где три рекламных канала расположены в полосе частот.

Мощность

Минимизация потребления энергии является ключевым отличием между Bluetooth BR / EDR и BLE, о чем свидетельствует тот факт, что BLE имеет «низкое энергопотребление» в своем названии! Bluetooth BR / EDR использует максимальную выходную мощность 100 мВт для передачи данных примерно до 10-100 м. Это было хорошо в те дни, когда большинство устройств можно было часто заряжать. Однако, поскольку спрос на продукты, которые могут работать от батареи в течение нескольких месяцев или лет без подзарядки, увеличивается, такой уровень выходной мощности будет слишком большим, поскольку это приведет к быстрому разряду батареи.

BLE предлагает идеальное решение. Он уменьшает энергию, включая передатчик и приемник только тогда, когда они необходимы для отправки или получения данных, с максимальной выходной мощностью всего 10 мВт для передачи в одном и том же диапазоне. BLE также отправляет данные короткими пакетами. Когда пакеты не отправляются, радиоприемник бездействует, потребляя мало энергии. Этот процесс помогает BLE соответствовать своему названию.

Задержка

Еще одно преимущество BLE делает его лучше, чем Bluetooth BR / EDR — задержка. Переход Bluetooth BR / EDR в активное состояние (готовность передавать данные) занимает около 100 мс. Существует дополнительная задержка в 100 мс с момента получения данных на передатчике до момента их получения на приемнике. В некоторых случаях это может привести к довольно заметной задержке. Это также приводит к увеличению энергопотребления, поскольку дополнительное время, необходимое для отправки данных, приводит к увеличению потребления энергии от батареи.

BLE предлагает гораздо меньшую задержку. BLE будет готов отправлять данные уже через 3 мс. Кроме того, задержка с момента получения данных на передатчике до момента их доступности на приемнике составляет всего 6 мс. Это позволяет отправлять данные гораздо быстрее и экономит электроэнергию.

Пропускная способность

В этот момент вам может быть интересно, почему кто-то выбрал бы Bluetooth BR / EDR вместо BLE. Хорошо, где BLE отстает от Bluetooth BR / EDR в пропускной способности. И Bluetooth BR / EDR, и BLE используют GFSK, поэтому теоретически максимальный предел пропускной способности составляет 1 Мбит / с. Однако такие факторы, как издержки протокола, ограничения радиосвязи и искусственные программные ограничения, ограничивают фактическую пропускную способность.

На практике Bluetooth BR может достигать пропускной способности до 0,7 Мбит / с, в то время как Bluetooth EDR может достигать пропускной способности 2,1 Мбит / с. Этой пропускной способности достаточно для приложений, таких как потоковое аудио. Поскольку BLE отправляет данные короткими пакетами для экономии энергии, его пропускная способность сталкивается с дополнительными ограничениями. Максимальная пропускная способность может достигать только 0,27 Мбит / с. Хотя этой пропускной способности недостаточно для потоковой передачи звука, более чем достаточно для отправки данных датчика, которые не нужно постоянно передавать.

Из этих четырех разделов становится ясно, что различия на физическом уровне для каждого из этих протоколов вызывают много различий в рабочих параметрах. В таблице ниже приведены основные параметры между Bluetooth BR / EDR и BLE.

BLE 5.0

Bluetooth 5 использует оригинальную технологию BLE с низким энергопотреблением, но включает некоторые новые улучшения. Одним из самых больших улучшений является нововведения на физическом уровне, которые можно выбрать для улучшения максимальной дальности или пропускной способности. Bluetooth 5 также добавляет улучшения, которые улучшают публикацию объявлений в сети.

Первый физический слой (PHY), который предлагает Bluetooth 5, называется LE 1M. Это тот же PHY используется для BLE в спецификации Bluetooth 4.2, поэтому большинство его параметров будут соответствовать параметрам, показанным в таблице 1. LE 1M является единственным физическим слоем, который является обязательным в Bluetooth 5. Другие два PHY являются дополнительными.

Bluetooth 5 интегрирует закодированный физический уровень как один из дополнительных физических слоев, который может расширить диапазон связи. Кодированный PHY достигает большей дальности, вводя избыточность для получения некоторого выигрыша в обработке вместо увеличения мощности передатчика.

Bluetooth 5 вводит дополнительные избыточные биты, которые используются для определения правильного значения бита. Кодированный физический слой существует в двух вариантах: S = 2 и S = 8. S = 2 отправляет два символа на бит, что уменьшает пропускную способность в два раза, но теоретически удваивает диапазон. S = 8 отправляет восемь символов на бит. Хотя это снижает пропускную способность до 125 кбит / с, но примерно в четыре раза увеличивает диапазон. На практике фактический диапазон будет немного ниже теоретических значений, но этот метод все же помогает достичь гораздо большего диапазона.

Радиус действия маловажен для большинства конечных приложений, поэтому Bluetooth 5 обязательно включил что-то для приложений, где пропускная способность важнее дальности. Существует опция двойной скорости передачи данных под названием LE 2M, которая увеличивает скорость передачи необработанных данных до 2 Мбит / с. Это позволяет передавать данные с максимальной фактической пропускной способностью 1,4 Мбит / с. Это означает, что данные могут передаваться даже быстрее, чем Bluetooth BR, но с меньшим энергопотреблением.

Таблица 2 сравнивает три физических уровня, доступные в Bluetooth 5, чтобы показать, как они отличаются с точки зрения скорости передачи данных и диапазона.

Bluetooth 5 предлагает множество улучшений в публикации данных. Он по-прежнему использует ту же схему каналов, что и BLE, но включает опции для рассылки данных на всех 40 каналах вместо трех. В Bluetooth 5 небольшие пакеты данных могут передаваться по трем каналам, используемым в BLE. Однако теперь они могут указывать на большие публикуемые пакеты (до 255 октетов), которые можно отправлять по дополнительным 37 каналам. Это также помогает уменьшить объем контента на трех основных каналах. Bluetooth 5 также включает улучшения для цепочки пакетов, периодической публикации данных и меньшего минимального интервала между передачей сообщений.

Приложения

Различия в PHY являются ключом к определению того, какой протокол лучше всего подходит для каждого приложения. В последних нескольких разделах мы рассмотрели много технических деталей, которые можно применять для лучшего понимания идеального использования каждого протокола.

Давайте начнем с Bluetooth BR / EDR. Он снижает скорость задержки и мощность пакета для более высокой пропускной способности, поэтому он лучше всего подходит для приложений, где пропускная способность является критически важной спецификацией. Это делает его идеальным протоколом для приложений, таких как потоковая передача видео / звука или отправка больших объемов данных. Распространенными приложениями являются беспроводные гарнитуры (рисунок ниже) и приложения типа точка-точка.

BLE лучше всего подходит для приложений, которым необходимо отправлять только небольшие объемы данных, в результате чего устройство может проснуться, передать необходимые данные и затем вернуться в спящий режим. Низкое энергопотребление BLE делает его обязательным для устройств, которые питаются от небольшой батареи. Приложение, которое хорошо подходит для BLE, — это пульсометр. Монитор сердечного ритма не должен часто отправлять данные, но он должен работать в течение длительного периода времени от батареи. Поскольку область IoT продолжает развиваться, мы, вероятно, увидим много новых приложений BLE.

Важно отметить, что когда вы выбираете устройство Bluetooth с поддержкой для своего приложения, вы должны быть уверены, что выбрали интегральную схему (ИС), которая поддерживает протокол, который вы планируете использовать. Вы не можете купить ИС наугад и предположить, что она поддерживает как Bluetooth BR / EDR, так и BLE. Как упоминалось ранее, Bluetooth BR / EDR и BLE используют разные физические уровни, поэтому вам необходимо убедиться, что выбранная интегральная схема поддерживает физический уровень для протокола, который вы планируете использовать, или она поддерживает оба PHY, если вы считаете, что оба могут быть полезны для вашего приложение.

Bluetooth 5, который обещает значительные улучшения, уже начал появляться в популярных технологиях. Многие популярные смартфоны уже предлагают поддержку Bluetooth 5. Как и в случае с большинством беспроводных протоколов, Bluetooth 5 интегрировался в большую часть электроники. Тем не менее, становится очевидным, что настало время Bluetooth 5.

Если вы хотите быть готовым к использованию Bluetooth 5, необходим микроконтроллер, совместимый с Bluetooth 5, для соответствия основным требованиям. Одним из примеров является Maxim MAX32666GWPBT, который имеет два ядра Arm Cortex-M4 и отдельное оборудование, предназначенное для работы стека Bluetooth (рисунок ниже). Это оставляет два ядра полностью бесплатными для вашего приложения. Другим вариантом является маломощный микроконтроллер Arm Cortex-M4 MAX32665 с блоком с плавающей запятой (FPU) и Bluetooth 5. Этот микроконтроллер имеет функции управления питанием, такие как импульсный источник питания с одним индуктором и несколькими выходами (SIMO), и динамическое масштабирование напряжения для минимизации энергопотребления и, следовательно, хорошо подходит для систем с батарейным питанием.

Итоги

Как и в любом хорошем уроке, лучший способ проверить свои знания — это викторина. Испытайте себя, вернитесь к приложениям, перечисленным в начале этой статьи, и посмотрите, сможете ли вы определить, какой протокол Bluetooth используется каждым из них. Если вы не помните, ответы ниже …

Bluetooth BR / EDR хорош для приложений, где критична максимальная пропускная способность. Он может потреблять значительное количество энергии, поэтому он не подходит для приложений, в которых требуется длительное время автономной работы. Он также имеет большую задержку и занимает больше времени для настройки соединения для начала отправки данных. Следовательно, он не предназначен для приложений, которые передают и получают нечастые короткие сообщения. Вы можете найти его используемым для подключения телефона к автомобильной стереосистеме для воспроизведения музыки или отправки файлов между компьютерами или планшетами. Оба приложения требуют высокой пропускной способности и могут позволить себе «потреблять некоторую мощность».

BLE используется тогда, когда критически важно низкое энергопотребление и высокая пропускная способность не требуется. Он может отправлять данные очень быстро и имеет малую задержку. Вы найдете его в приложениях, которые должны работать в течение длительного времени на аккумуляторе или в тех, которым не требуется часто отправлять данные. BLE используется в системах домашней безопасности, таких как интеллектуальные дверные замки и в фитнес-трекерах.

Хотя все эти технологии и называются Bluetooth, они действительно предлагают различные преимущества в мире беспроводной электроники. Чтобы определить, какой протокол лучше всего подходит для ваших приложений, обязательно посмотрите на различия в PHY, перечисленные в таблице 1, чтобы увидеть, где каждый протокол превосходит. Кроме того, следите за тем, как Bluetooth 5 изменит отрасль в ближайшие несколько лет благодаря более высокой пропускной способности, большему диапазону и расширенным возможностям публикации сообщений.

elenergi.ru

Bluetooth — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Синий зуб.
Bluetooth
Уровень (по модели OSI) Физический
Назначение протокола Энергоэффективная беспроводная связь устройств на расстоянии до 100 м (с версии 5.0 до 400 м)
Спецификация IEEE 802.15.1
Разработчик Bluetooth SIG

Bluetooth (от слов англ. blue — синий и tooth — зуб; произносится /bluːtuːθ/), блюту́с[1][2] — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (Wireless personal area network, WPAN). Bluetooth обеспечивает обмен файлами и информацией между такими устройствами, как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, интернет-планшеты, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры и акустические системы на надёжной, бесплатной, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся друг от друга в радиусе около 10 м в старых версиях протокола и до 400 м начиная с версии Bluetooth 5. Дальность сильно зависит от преград и помех, даже в одном помещении.

Слово Bluetooth — адаптация на английский язык датского слова «Blåtand» («Синезубый»). Так прозвали когда-то короля викингов Харальда I Синезубого, жившего в Дании около тысячи лет назад. Прозвище этот король получил за тёмный передний зуб. Харальд I правил в X веке Данией и частью Норвегии и объединил враждовавшие датские племена в единое королевство. Подразумевается, что Bluetooth делает то же самое с протоколами связи, объединяя их в один универсальный стандарт[3][4][5]. Хотя «blå» в современных скандинавских языках означает «синий», во времена викингов оно также могло означать «чёрного цвета». Таким образом, исторически правильно было бы перевести датское Harald Blåtand скорее как Harald Blacktooth, чем как Harald Bluetooth.

В русском тексте, портал Грамота.ру предпочтительным называет использование написания «Bluetooth», а допустимым — «блюту́с».[6]

Логотип Bluetooth является сочетанием двух нордических («скандинавских») рун: Хагалаз младшего футарка (ᚼ) и Беркана (ᛒ), звуковые значения которых соответствуют инициалам Харальда I Синезубого — h и b (дат. Harald Blåtand, норв. Harald Blåtann). Логотип похож на более старый логотип для Beauknit Textiles, подразделения корпорации Beauknit. В нём используется слияние отраженной K и В для «Beauknit», он шире и имеет скругленные углы, но в общем он такой же.

Работы по созданию Bluetooth начал производитель телекоммуникационного оборудования Ericsson в 1994 году как беспроводную альтернативу кабелям RS-232. Первоначально эта технология была приспособлена под потребности системы FLYWAY в функциональном интерфейсе между путешественниками и системой.

Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG)[7][8], которая была основана в 1998 году. В неё вошли компании Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Впоследствии Bluetooth SIG и IEEE достигли соглашения, на основе которого спецификация Bluetooth стала частью стандарта IEEE 802.15.1 (дата опубликования — 14 июня 2002 года).

Класс[9] Максимальная мощность, мВт Максимальная мощность, дБм Радиус действия, м
1 100 20 100
2 2,5 4 10
3 1 0 менее 10

Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц)[10][11]. В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты[12] (англ. Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование недорогое.

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду[8] (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц, а в Японии, Франции и Испании полоса у́же — 23 частотных канала). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудиосигнал не повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно.

Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «point-to-point», но и соединение «point-to-multipoint»[8].

Bluetooth 1.0[править | править код]

Устройства версий 1.0 (1998) и 1.0B имели плохую совместимость между продуктами различных производителей. В 1.0 и 1.0B была обязательной передача адреса устройства (BD_ADDR) на этапе установления связи, что делало невозможной реализацию анонимности соединения на протокольном уровне и было основным недостатком данной спецификации.

Bluetooth 1.1[править | править код]

В Bluetooth 1.1 было исправлено множество ошибок, найденных в 1.0B, добавлена поддержка для нешифрованных каналов, индикация уровня мощности принимаемого сигнала (RSSI).

Bluetooth 1.2[править | править код]

Главные улучшения включают следующее:

  • Быстрое подключение и обнаружение.
  • Адаптивная перестройка частоты с расширенным спектром (AFH), которая повышает стойкость к радиопомехам.
  • Более высокие, чем в 1.1, скорости передачи данных, практически до 1 Мбит/с.
  • Расширенные Синхронные Подключения (eSCO), которые улучшают качество передачи голоса в аудиопотоке, позволяя повторную передачу повреждённых пакетов, и при необходимости могут увеличить задержку аудио, чтобы оказать лучшую поддержку для параллельной передачи данных.
  • В Host Controller Interface (HCI) добавлена поддержка трёхпроводного интерфейса UART.
  • Утверждён как стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005[13].
  • Введены режимы управления потоком данных (Flow Control) и повторной передачи (Retransmission Modes) для L2CAP.

Bluetooth 2.0 + EDR[править | править код]

Bluetooth версии 2.0 был выпущен 10 ноября 2004 г. Имеет обратную совместимость с предыдущими версиями 1.x. Основным нововведением стала поддержка Enhanced Data Rate (EDR) для ускорения передачи данных. Номинальная скорость EDR около 3 Мбит/с, однако на практике это позволило повысить скорость передачи данных только до 2,1 Мбит/с. Дополнительная производительность достигается с помощью различных радиотехнологий для передачи данных[14].

Стандартная (базовая) скорость передачи данных использует GFSK-модуляцию радиосигнала при скорости передачи в 1 Мбит/с. EDR использует сочетание модуляций GFSK и PSK с двумя вариантами, π/4-DQPSK и 8DPSK. Они имеют бо́льшие скорости передачи данных по воздуху — 2 и 3 Мбит/с соответственно[15].

Bluetooth SIG издала спецификацию как «Технология Bluetooth 2.0 + EDR», которая подразумевает, что EDR является дополнительной функцией. Кроме EDR, есть и другие незначительные усовершенствования к 2.0 спецификации, и продукты могут соответствовать «Технологии Bluetooth 2.0», не поддерживая более высокую скорость передачи данных. По крайней мере одно коммерческое устройство, HTC TyTN Pocket PC, использует «Bluetooth 2.0 без EDR» в своих технических спецификациях[16].

Согласно 2.0 + EDR спецификации, EDR обеспечивает следующие преимущества:

  • Увеличение скорости передачи в 3 раза (2,1 Мбит/с) в некоторых случаях.
  • Уменьшение сложности нескольких одновременных подключений из-за дополнительной полосы пропускания.
  • Снижение потребления энергии благодаря уменьшению нагрузки.
Bluetooth 2.1[править | править код]

2007 год. Добавлена технология расширенного запроса характеристик устройства (для дополнительной фильтрации списка при сопряжении), энергосберегающая технология Sniff Subrating, которая позволяет увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора в 3—10 раз. Кроме того, обновлённая спецификация существенно упрощает и ускоряет установление связи между двумя устройствами, позволяет производить обновление ключа шифрования без разрыва соединения, а также делает указанные соединения более защищёнными, благодаря использованию технологии Near Field Communication.

Bluetooth 2.1 + EDR[править | править код]

В августе 2008 года Bluetooth SIG представила версию 2.1+EDR. Новая редакция Bluetooth снижает потребление энергии в 5 раз, повышает уровень защиты данных и облегчает распознавание и соединение Bluetooth-устройств благодаря уменьшению количества шагов, за которые оно выполняется.

Bluetooth 3.0 + HS[править | править код]

3.0+HS[15] была принята Bluetooth SIG 21 апреля 2009 года. Она поддерживает теоретическую скорость передачи данных до 24 Мбит/с. Её основной особенностью является добавление AMP (Alternate MAC/PHY), дополнение к 802.11 как высокоскоростное сообщение. Для AMP были предусмотрены две технологии: 802.11 и UWB, но UWB отсутствует в спецификации[17].

Модули с поддержкой новой спецификации соединяют в себе две радиосистемы: первая обеспечивает передачу данных в 3 Мбит/с (стандартная для Bluetooth 2.0) и имеет низкое энергопотребление; вторая совместима со стандартом 802.11 и обеспечивает возможность передачи данных со скоростью до 24 Мбит/с (сравнима со скоростью сетей Wi-Fi). Выбор радиосистемы для передачи данных зависит от размера передаваемого файла. Небольшие файлы передаются по медленному каналу, а большие — по высокоскоростному. Bluetooth 3.0 использует более общий стандарт 802.11 (без суффикса), то есть несовместим с такими спецификациями Wi-Fi, как 802.11b/g или 802.11n.

Bluetooth 4.0[править | править код]

Bluetooth SIG утвердил спецификацию Bluetooth 4.0 30 июня 2010 года. Bluetooth 4.0 включает в себя протоколы:

  • Классический Bluetooth,
  • Высокоскоростной Bluetooth
  • Bluetooth с низким энергопотреблением.

Высокоскоростной Bluetooth основан на Wi-Fi, а Классический Bluetooth состоит из протоколов предыдущих спецификаций Bluetooth.

Частоты работы системы Bluetooth (мощность не более 0,0025 Вт).

Полоса частот: 2 402 000 000 — 2 480 000 000 Гц (2,402 ГГц — 2,48 ГГц)

Протокол Bluetooth с низким энергопотреблением предназначен, прежде всего, для миниатюрных электронных датчиков (использующихся в спортивной обуви, тренажёрах, миниатюрных сенсорах, размещаемых на теле пациентов и т. д.). Низкое энергопотребление достигается за счёт использования особого алгоритма работы. Передатчик включается только на время отправки данных, что обеспечивает возможность работы от одной батарейки типа CR2032 в течение нескольких лет[11]. Стандарт предоставляет скорость передачи данных в 1 Мбит/с при размере пакета данных 8—27 байт. В новой версии два Bluetooth-устройства смогут устанавливать соединение менее чем за 5 миллисекунд и поддерживать его на расстоянии до 100 м. Для этого используется усовершенствованная коррекция ошибок, а необходимый уровень безопасности обеспечивает 128-битное AES-шифрование.

Датчики температуры, давления, влажности, скорости передвижения и т. д. на базе этого стандарта могут передавать информацию на различные устройства контроля: мобильные телефоны, КПК, ПК и т. п.

Первый чип с поддержкой Bluetooth 3.0 и Bluetooth 4.0 был выпущен компанией ST-Ericsson в конце 2009 года. В настоящее время выпускается большое количество мобильных устройств с поддержкой этого стандарта.

Bluetooth 4.1[править | править код]

В конце 2013 года Bluetooth Special Interest Group (SIG) представила спецификацию Bluetooth 4.1. Одно из улучшений, реализованных в спецификации Bluetooth 4.1, касается совместной работы Bluetooth и мобильной связи четвёртого поколения LTE. Стандарт предусматривает защиту от взаимных помех путём автоматического координирования передачи пакетов данных.

Bluetooth 4.2[править | править код]

3 декабря 2014 Bluetooth Special Interest Group (SIG) представила спецификацию Bluetooth 4.2[18]. Основные улучшения — повышение конфиденциальности и увеличение скорости передачи данных.

Bluetooth 5.0[править | править код]

16 июня 2016 года Bluetooth Special Interest Group (SIG) представила спецификацию Bluetooth 5.0[19][20]. Изменения коснулись в основном режима с низким потреблением и высокоскоростного режима. Радиус действия увеличен в 4 раза, скорость увеличена в 2 раза.

Bluetooth 5.1[править | править код]

От предыдущих версий Bluetooth 5.1 отличается тем, что с ней у пользователей есть возможность определять местоположение и направление с максимальной точностью[21].

Bluetooth 5.2[править | править код]

Спецификация[22] опубликована SIG 6 января 2020 года. Новые функции:

  • Улучшенная версия протокола атрибутов ATT — Enhanced Attribute protocol (EATT), который более безопасен, так как использует только шифрованное соединение. EATT поддерживает параллельные транзакции, а также позволяет изменять блок максимальной передачи ATT (MTU) во время соединения. В EATT добавлен новый L2CAP режим безопасного управления потоком — Enhanced Credit Based Flow Control Mode.
  • Новый LE Power Control — позволяет устройствам динамически оптимизировать мощность для связи между подключенными устройствами. Приемники Bluetooth LE теперь могут отслеживать уровень сигнала и запрашивать изменения уровня мощности передачи в подключенных устройствах, как правило, для поддержания оптимального уровня сигнала как с точки зрения качества сигнала, так и с точки зрения снижения энергопотребления.
  • LE Isochronous Channels — функция для поддержки нового стандарта передачи аудио LE Audio[23], следующего поколения Bluetooth аудио. Позволяет передавать данные с привязкой ко времени на одно или несколько устройств для синхронизированной по времени обработки (пример: беспроводные наушники с раздельными приёмниками), а так же для параллельной трансляции на неограниченное количество устройств.

Bluetooth имеет многоуровневую архитектуру, состоящую из основного протокола, протоколов замены кабеля, протоколов управления телефонией и заимствованных протоколов. Обязательными протоколами для всех стеков Bluetooth являются: LMP, L2CAP и SDP. Кроме того, устройства, связывающиеся с Bluetooth обычно используют протоколы HCI и RFCOMM.

LMP
Link Management Protocol — используется для установления и управления радиосоединением между двумя устройствами. Реализуется контроллером Bluetooth.
HCI
Host/controller interface — определяет связь между стеком хоста (то есть компьютера или мобильного устройства) и контроллером Bluetooth.
L2CAP
logical Link Control and Adaptation Protocol — используется для мультиплексирования локальных соединений между двумя устройствами, использующими различные протоколы более высокого уровня. Позволяет фрагментировать и пересобирать пакеты.
SDP
Service Discovery Protocol — позволяет обнаруживать услуги, предоставляемые другими устройствами, и определять их параметры.
RFCOMM
Radio Frequency Communications — протокол замены кабеля, создаёт виртуальный последовательный поток данных и эмулирует управляющие сигналы RS-232.
BNEP
Bluetooth Network Encapsulation Protocol — используется для передачи данных из других стеков протоколов через канал L2CAP. Применяется для передачи IP-пакетов в профиле Personal Area Networking.
AVCTP
Audio/Video Control Transport Protocol — используется в профиле Audio/Video Remote Control для передачи команд по каналу L2CAP.
AVDTP
Audio/Video Distribution Transport Protocol — используется в профиле Advanced Audio Distribution для передачи стереозвука по каналу L2CAP.
TCS
Telephony Control Protocol — Binary — протокол, определяющий сигналы управления вызовом для установления голосовых соединений и соединений для передачи данных между устройствами Bluetooth. Используется только в профиле Cordless Telephony.

Заимствованные протоколы включают в себя: Point-to-Point Protocol (PPP), TCP/IP, UDP, Object Exchange Protocol (OBEX), Wireless Application Environment (WAE), Wireless Application Protocol (WAP).

Профиль — набор функций или возможностей, доступных для определённого устройства Bluetooth. Для совместной работы Bluetooth-устройств необходимо, чтобы все они поддерживали общий профиль.

Нижеуказанные профили определены и одобрены группой разработки Bluetooth SIG[24]:

  • Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) — разработан для передачи двухканального стерео аудиопотока, например, музыки, к беспроводной гарнитуре или любому другому устройству. Профиль полностью поддерживает низкокомпрессированный кодек Sub_Band_Codec (SBC) и опционально поддерживает иные кодеки.
  • Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP) — разработан для управления стандартными функциями телевизоров, Hi-Fi оборудования и прочего; то есть, позволяет создавать устройства с функциями дистанционного управления. Может использоваться в связке с профилями A2DP или VDP.
  • Basic Imaging Profile (BIP) — разработан для пересылки изображений между устройствами и включает возможность изменения размера изображения и конвертирование в поддерживаемый формат принимающего устройства.
  • Basic Printing Profile (BPP) — позволяет пересылать текст, сообщения электронной почты, vCard и другие элементы на принтер. Профиль не требует от принтера специфических драйверов, что выгодно отличает его от HCRP.
  • Common ISDN Access Profile (CIP) — для доступа устройств к ISDN.
  • Cordless Telephony Profile (CTP) — профиль беспроводной телефонии.
  • Device ID Profile (DIP) — позволяет идентифицировать класс устройства, производителя, версию продукта.
  • Dial-up Networking Profile (DUN) — протокол предоставляет стандартный доступ к Интернету или другому телефонному сервису через Bluetooth. Базируется на SPP, включает в себя команды PPP и AT, определённые в спецификации ETSI 07.07.
  • Fax Profile (FAX) — предоставляет интерфейс между мобильным или стационарным телефоном и ПК, на котором установлено программное обеспечение для факсов. Поддерживает набор AT-команд в стиле ITU T.31 и/или ITU T.32. Голосовой звонок или передача данных профилем не поддерживается.
  • File Transfer Profile (FTP_profile) — обеспечивает доступ к файловой системе устройства. Включает стандартный набор команд FTP, позволяющий получать список каталогов, изменения каталогов, получать, передавать и удалять файлы. В качестве транспорта используется OBEX, базируется на GOEP.
  • General Audio/Video Distribution Profile (GAVDP) — база для A2DP и VDP.
  • Generic Access Profile (GAP) — база для всех остальных профилей.
  • Generic Object Exchange Profile (GOEP) — база для других профилей передачи данных, базируется на OBEX.
  • Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) — предоставляет простую альтернативу кабельного соединения между устройством и принтером. Минус профиля в том, что для принтера необходимы специфичные драйвера, что делает профиль неуниверсальным.
  • Hands-Free Profile (HFP) — используется для соединения беспроводной гарнитуры и телефона, передаёт монозвук в одном канале.
  • Human Interface Device Profile (HID) — обеспечивает поддержку устройств с HID (Human Interface Device), таких как мыши, джойстики, клавиатуры и проч. Использует медленный канал, работает на пониженной мощности.
  • Headset Profile (HSP) — используется для соединения беспроводной гарнитуры (Headset) и телефона. Поддерживает минимальный набор AT-команд спецификации GSM 07.07 для обеспечения возможности совершать звонки, отвечать на звонки, завершать звонок, настраивать громкость. Через профиль Headset, при наличии Bluetooth 1.2 и выше, можно выводить на гарнитуру всё звуковое сопровождение работы телефона. Например, прослушивать на гарнитуре все сигналы подтверждения операций, mp3-музыку из плеера, мелодии звонка, звуковой ряд видеороликов. Гарнитуры, поддерживающие такой профиль, имеют возможность передачи стереозвука, в отличие от моделей, которые поддерживают только профиль Hands-Free.
  • Intercom Profile (ICP) — обеспечивает голосовые звонки между Bluetooth-совместимыми устройствами.
  • LAN Access Profile (LAP) — обеспечивает доступ Bluetooth-устройствам к вычислительным сетям LAN, WAN или Интернет посредством другого Bluetooth-устройства, которое имеет физическое подключение к этим сетям. Bluetooth-устройство использует PPP поверх RFCOMM для установки соединения. LAP также допускает создание ad-hoc Bluetooth-сетей.
  • Object Push Profile (OPP) — базовый профиль для пересылки «объектов», таких как изображения, виртуальные визитные карточки и др. Передачу данных инициирует отправляющее устройство (клиент), а не приёмное (сервер).
  • Personal Area Networking Profile (PAN) — позволяет использовать протокол Bluetooth Network Encapsulation в качестве транспорта через Bluetooth-соединение.
  • Phone Book Access Profile (PBAP) — позволяет обмениваться записями телефонных книг между устройствами.
  • Serial Port Profile (SPP) — базируется на спецификации ETSI TS07.10 и использует протокол RFCOMM. Профиль эмулирует последовательный порт, предоставляя возможность замены стандартного RS-232 беспроводным соединением. Является базовым для профилей DUN, FAX, HSP и AVRCP.
  • Service Discovery Application Profile (SDAP) — используется для предоставления информации о профилях, которые использует устройство-сервер.
  • SIM Access Profile (SAP, SIM) — позволяет получить доступ к SIM-карте телефона, что позволяет использовать одну SIM-карту для нескольких устройств.
  • Synchronisation Profile (SYNCH) — позволяет синхронизировать персональные данные (PIM). Профиль заимствован из спецификации инфракрасной связи и адаптирован группой Bluetooth SIG.
  • Video Distribution Profile (VDP) — позволяет передавать потоковое видео. Поддерживает H.263, стандарты MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 поддерживаются опционально и не содержатся в спецификации.
  • Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) — протокол для организации P-to-P (Point-to-Point) соединения через Bluetooth.

В июне 2006 года Авишай Вул[25] и Янив Шакед опубликовали статью[26], содержащую подробное описание атаки на устройства Bluetooth. Материал содержал описание как активной, так и пассивной атаки, позволяющей заполучить PIN-код устройства и в дальнейшем осуществить соединение с данным устройством. Пассивная атака позволяет соответствующе экипированному злоумышленнику «подслушать» (sniffing) процесс инициализации соединения и в дальнейшем использовать полученные в результате прослушки и анализа данные для установления соединения (spoofing). Естественно, для проведения данной атаки злоумышленнику нужно находиться в непосредственной близости и непосредственно в момент установления связи. Это не всегда возможно. Поэтому родилась идея активной атаки. Была обнаружена возможность отправки особого сообщения в определённый момент, позволяющего начать процесс инициализации с устройством злоумышленника. Обе процедуры взлома достаточно сложны и включают несколько этапов, основной из которых — сбор пакетов данных и их анализ. Сами атаки основаны на уязвимостях в механизме аутентификации и создания ключа-шифра между двумя устройствами.

Инициализация bluetooth-соединения[править | править код]

Инициализацией bluetooth-соединения принято называть процесс установки связи. Её можно разделить на три этапа:

  • генерация ключа Kinit,
  • генерация ключа связи (он носит название link key и обозначается, как Kab),
  • аутентификация.

Первые два пункта входят в так называемую процедуру паринга.

Паринг (pairing), или сопряжение, — процесс связи двух (или более) устройств с целью создания общего секретного значения Kinit, которое они будут в дальнейшем использовать при общении. В некоторых переводах официальных документов по bluetooth можно также встретить термин «подгонка пары». Перед началом процедуры сопряжения на обеих сторонах необходимо ввести PIN-код.

Kinit формируется по алгоритму E22, который оперирует следующими величинами:

  • BD_ADDR — уникальный MAC-адрес BT-устройства длиной 48 бит;
  • PIN-код и его длина;
  • IN_RAND — случайная 128-битная величина.

Для создания ключа связи Kab устройства обмениваются 128-битными словами LK_RAND(A) и LK_RAND(B), генерируемыми случайным образом. Далее следует побитовый XOR с ключом инициализации Kinit. И снова обмен полученным значением. Затем следует вычисление ключа по алгоритму E21.

Для этого необходимы величины:

  • BD_ADDR
  • 128-битный LK_RAND (каждое устройство хранит своё и полученное от другого устройства значения)

На данном этапе pairing заканчивается и начинается последний этап инициализации bluetooth — Mutual authentication, или взаимная аутентификация. Основана она на схеме «запрос-ответ». Одно из устройств становится верификатором, генерирует случайную величину AU_RAND(A) и посылает его соседнему устройству (в открытом виде), называемому предъявителем. Как только предъявитель получает это «слово», начинается вычисление величины SRES по алгоритму E1, и она отправляется верификатору. Соседнее устройство производит аналогичные вычисления и проверяет ответ предъявителя. Если SRES совпали, то устройства меняются ролямии процесс повторяется заново.

E1-алгоритм оперирует такими величинами:

  • Случайно созданное AU_RAND
  • link key Kab
  • Свой собственный BD_ADDR
Атака на сопряжение[править | править код]

Если злоумышленнику удалось прослушать эфир и во время процедуры сопряжения он перехватил и сохранил все сообщения, то далее найти PIN можно используя перебор.

Первым, кто заметил эту уязвимость, был англичанин Олли Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в апреле 2004 года. Он первым предложил перехватить сообщения во время сопряжения и попытаться вычислить PIN методом перебора, используя полученную информацию. Тем не менее, метод имеет один существенный недостаток: атаку возможно провести только в случае, если удалось подслушать все аутентификационные данные. Другими словами, если злоумышленник находился вне эфира во время начала сопряжения или же упустил какую-то величину, то он не имеет возможности продолжить атаку.

Атака на пересопряжение[править | править код]

Вулу и Шакеду удалось найти решение трудностей, связанных с атакой Вайтхауза. Был разработан второй тип атаки. Если процесс сопряжения уже начат и данные упущены, провести атаку невозможно. Но если устройства уже успели связаться, сохранили ключ Kab и приступили к взаимной аутентификации, можно заставить устройства заново инициировать процесс сопряжения чтобы провести вышеописанную атаку на сопряжение.

Данная атака требует отправки нужных сообщений в нужный момент времени. Стандартные устройства, доступные в продаже, не подойдут для этих целей.

Использовав любой из этих методов, злоумышленник может приступить к базовой атаке на сопряжение. Таким образом, имея в арсенале эти две атаки, злоумышленник может беспрепятственно похитить PIN-код. Далее имея PIN-код он сможет установить соединение с любым из этих устройств. И стоит учесть, что в большинстве устройств безопасность на уровне служб, доступных через bluetooth, не обеспечивается на должном уровне. Большинство разработчиков делает ставку именно на безопасность установления сопряжения. Поэтому последствия действий злоумышленника могут быть различными: от кражи записной книжки телефона до установления исходящего вызова с телефона жертвы и использования его как прослушивающего устройства.

Оценка времени подбора PIN-кода[править | править код]

В протоколе Bluetooth активно используются алгоритмы E22, E21, E1, основанные на шифре SAFER+. Брюс Шнайер подтвердил, что уязвимость относится к критическим. Подбор PIN на практике прекрасно работает и может быть произведен в реальном времени[27]. Ниже приведены результаты, полученные на Pentium IV HT на 3 ГГц:

Длина (знаков) Время (сек)
4 0,063
5 0,75
6 7,609

Конкретные реализации вышеописанных атак могут работать с различной скоростью. Способов оптимизации множество: особые настройки компилятора, различные реализации циклов, условий и арифметических операций. Авишай Вул и Янив Шакед нашли способ значительно сократить время перебора PIN-кода.

Увеличение длины PIN-кода не является панацеей. Только сопряжение устройств в безопасном месте может частично защитить от описанных атак. Пример — bluetooth-гарнитура или автомобильный handsfree. Инициализация связи (при включении) с данными устройствами может происходить многократно в течение дня, и не всегда у пользователя есть возможность находиться при этом в защищённом месте.

Радиус работы устройств BT2 не превышает 16 метров, для BT1 — до 100 м (класс А). Эти числа декларируются стандартом для прямой видимости, в реальности не стоит ожидать работы на расстоянии более 10—20 м. Такого дальнодействия недостаточно для эффективного применения атак на практике. Поэтому, ещё до детальной проработки алгоритмов атаки, на Defcon-2004 публике была представлена антенна-винтовка BlueSniper, разработанная Джонном Херингтоном (John Herington). Устройство подключается к портативному устройству — ноутбуку/КПК и имеет достаточную направленность и мощность (эффективная работа до 1,5 км).

Сосуществование с другими протоколами[править | править код]

Частая смена рабочего канала FHSS в широком диапазоне частот дает шанс на сосуществование с другими протоколами. С введением адаптивной AFH ситуация немного улучшилась[28].

Отладка и контроль соответствия стандарту осложняется активными соседями по диапазону (например, Wi-Fi). Существуют решения, позволяющие декодировать и отслеживать все соединения одновременно во всех 79 каналах Bluetooth.

  1. ↑ блюту́с (неопр.). «Орфографический академический ресурс АКАДЕМОС». блюту́с. Дата обращения 9 марта 2018.
  2. ↑ ГРАМОТА.РУ — справочно-информационный интернет-портал «Русский язык» | Словари | Проверка слова
  3. Monson, Heidi Bluetooth Technology and Implications (неопр.). SysOpt.com (14 декабря 1999). Дата обращения 17 февраля 2009. Архивировано 24 августа 2011 года.
  4. ↑ About the Bluetooth SIG (неопр.) (недоступная ссылка). Bluetooth SIG. Дата обращения 1 февраля 2008. Архивировано 18 марта 2006 года.
  5. Kardach, Jim How Bluetooth got its name (неопр.) (3 мая 2008). Дата обращения 24 февраля 2009. Архивировано 24 августа 2011 года.
  6. ↑ Вопрос № 244488 (неопр.). Грамота.ру. — «Допустимо:"блютус". Но лучше писать латиницей.». Дата обращения 9 марта 2018.
  7. ↑ About the Bluetooth SIG (англ.) (недоступная ссылка). Bluetooth SIG. Дата обращения 20 марта 2008. Архивировано 10 января 2006 года.
  8. 1 2 3 Вишневский и др. Широкополосные беспроводные сети передачи данных. — М.: Техносфера, 2005. — 592 с. — ISBN 5-94836-049-0.
  9. Joshua Wright. Dispelling Common Bluetooth Misconceptions (англ.). SANS. Дата обращения 25 августа 2018.
  10. Soltanian A., Van Dyck R.E. Performance of the Bluetooth system in fading dispersive channelsand interference // IEEE Global Telecommunications Conference, 2001 (GLOBECOM '01). — С. 3499—3503.
  11. 1 2 BLUETOOTH SIG Introduces BLUETOOTH Low Energy Wireless Technology, the Next Generation BLUETOOTH Wireless Technology (англ.) (недоступная ссылка). Официальный сайт. Дата обращения 16 января 2010. Архивировано 20 декабря 2009 года.
  12. Бителева А. Технологии мультимедийного доступа (неопр.) (недоступная ссылка). Журнал «Теле-Спутник» 8(82) (август 2002). Дата обращения 15 января 2010. Архивировано 18 января 2012 года.
  13. ↑ IEEE Std 802.15.1-2005 — IEEE Standard for Information technology — Telecommunications and information exchange between systems — Local and metropolitan area networks — Specific requirements Part 15.1: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Wireless Personal Area Networks (WPANs)
  14. Guy Kewney. High speed Bluetooth comes a step closer: enhanced data rate approved (неопр.). Newswireless.net (16 ноября 2004). Дата обращения 4 февраля 2008. Архивировано 24 августа 2011 года.
  15. 1 2 Specification Documents (неопр.) (недоступная ссылка). Bluetooth SIG. Дата обращения 4 февраля 2008. Архивировано 17 января 2008 года.
  16. ↑ HTC TyTN Specification (неопр.) (PDF). HTC. Дата обращения 4 февраля 2008. Архивировано 8 марта 2008 года.
  17. David Meyer. Bluetooth 3.0 released without ultrawideband (неопр.). zdnet.co.uk (22 апреля 2009). Дата обращения 22 апреля 2009. Архивировано 24 августа 2011 года.
  18. ↑ SIG introduces Bluetooth 4.2
  19. ↑ Bluetooth 5.0: Here’s Why The New Wireless Standard Matters
  20. ↑ Bluetooth 5.0 to Quadruple Range, Double Speed | News & Opinion | PCMag.com
  21. Cris Hoffman. Bluetooth 5.1: What’s New and Why It Matters (неопр.). How to geek (31 января 2019). Дата обращения 4 февраля 2019.
  22. ↑ https://www.bluetooth.com/wp-content/uploads/2020/01/Bluetooth_5.2_Feature_Overview.pdf
  23. ↑ https://habr.com/ru/news/t/483296/
  24. ↑ КомпьютерПресс №3, 2013, с. 36.
  25. ↑ Prof. Avishai Wool
  26. Yaniv Shaked, Avishai Wool. Cracking the Bluetooth PIN (англ.) : journal. — School of Electrical Engineering Systems, Tel Aviv University, 2005. — 2 May.
  27. Ellisys. Bluetooth Security – Truths and Fictions (англ.).
  28. ↑ Coexistence issues for a 2.4 GHz wireless audio streaming in presence of bluetooth paging and WLAN (неопр.).

ru.wikipedia.org

Bluetooth v 2.0/EDR – хорошо доделанное старое / Сети и коммуникации

Стандарт нового тысячелетия

C момента своего появления и до последних лет стандарт Bluetooth опережал своё время. Создатель Bluetooth, компания Ericsson, начала свои исследования в области беспроводных интерфейсов для мобильных телефонов ещё в начале девяностых годов прошлого века. В 1998 году Ericsson, совместно с компаниями IBM, Intel, Nokia и Toshiba, выпустил первую спецификацию стандарта Bluetooth 1.0. В первую очередь новый стандарт был призван заменить интерфейсные кабели сотовых телефонов.

Интересно, что в те годы далеко не все пользователи сотовых телефонов понимали, зачем вообще нужен интерфейсный кабель. Было всего два класса устройств, к которым мог быть подключен сотовый телефон. Прежде всего, существовали гарнитуры "hands-free" и системы громкой связи, для которых требовалась двунаправленная передача монофонического аудио среднего качества на расстояние в несколько метров.

Кроме того, существовали персональные компьютеры, с которыми телефон взаимодействовал как электронный органайзер или как внешний модем. Здесь новый стандарт должен был предоставить беспроводную замену последовательному порту (RS-232).

При таких задачах от стандарта Bluetooth не требовались ни скорость передачи данных, ни большая сетевая функциональность, ни большой радиус действия. Предназначенный для мобильных устройств, стандарт должен был обеспечивать низкое энергопотребление, а кроме того, чтобы успешно конкурировать с кабельными соединениями, он должен был быть очень дешёвым в реализации.

Создателей Bluetooth часто обвиняют в слишком медленном выводе их творения на рынок цифровых устройств. Действительно странно, что официально опубликованная в 1998 году спецификация Bluetooth получила широкое распространение только в начале третьего тысячелетия. Однако причины такой задержки следует искать не в медлительности разработчиков стандарта, а в отставании самого рынка. В те годы для Bluetooth просто не было достаточного количества задач.

Тем не менее, основатели стандарта довольно быстро оценили потенциал своего творения. Уже в 1999 году они продемонстрировали своё желание продолжать его совершенствование. Так появилась группа Bluetooth SIG (Special Interest Group). Наряду с пятью основателями в группу вошло довольно много компаний, среди которых были Palm, Microsoft, Motorola, Handspring, Qualcomm и Lucent.

Идея Bluetooth довольно быстро трансформировалась. Новый интерфейс уже не рассматривали как тривиальную замену кабелей сотовых телефонов. Он начал превращаться в универсальный беспроводной интерфейс для персональных сетей, в которые могли входить практически любые устройства. Периодически у стандарта отыскивались недостатки, мешающие воплотить новую концепцию, что служило поводом для выпуска новых версий спецификации с относительно небольшими изменениями и дополнениями. Так появились версии 1.1 и 1.2, которые и в наши дни не имеют конкурентов среди радиоинтерфейсов для персональных сетей.

Почему "2.0/EDR"?

Начавшееся в 2001 и 2002 годах широкое распространение устройств с поддержкой Bluetooth показало, что этот, лучший в своей области стандарт, всё же недостаточно хорош. Что ж, фактически, разработчики Bluetooth 1.x работали опираясь не столько на практические данные, сколько на прогнозы далёкого (по меркам цифровой индустрии) будущего, и предусмотреть всё они просто не могли.


В 2002 году Bluetooth был стандартизован в IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), как стандарт 802.15.1. В том же году представители Ericsson обнародовали планы новой версии стандарта - 2.0. Было отмечено, что новую спецификацию стоит ждать лишь в конце 2004 года, когда рынок до неё дорастёт.

В ноябре 2004 года Bluetooth SIG выпустила спецификацию Bluetooth 2.0+EDR (Enhanced Data Rate). На этот раз практически не было задержки с появлением устройств, поддерживающих новый стандарт. Компании Broadcom, CSR, и RF Micro Devices произвели тестирование прототипов 2.0+EDR и практически сразу же начали серийный выпуск чипов. Однако быстрого вытеснения версий 1.х с рынка не началось.

Первым устройством с поддержкой Bluetooth 2.0+EDR стал не телефон, как можно было предположить, а ноутбук от компании Apple. Bluetooth SIG ожидает повсеместного перехода мобильных телефонов на поддержку нового стандарта не ранее следующего года. При этом, производителей телефонов ожидает значительно больше трудностей, чем было при переходе с версии 1.1 на 1.2.

Появляется закономерный вопрос, относительно того, зачем вообще делали новый стандарт, если он особо никому не нужен, а его предшественник по прежнему вне конкуренции всё из-за тех же дешевизны и бережливости к энергии. На основании чего разработчики надеются на близкий рост популярности версии 2.0?

Таких оснований целых два: выросшие требования к скорости и удобству персональных сетей и желание разработчиков стандарта использовать его не только в персональных сетях.

Пользователи персональных сетей хотят быстро пересылать большие файлы с видео, аудио и фото-контентом, они хотят беспроблемно использовать беспроводную связь с различными устройствами одновременно, они хотят слушать стереофоническое аудио высокого качества через беспроводные наушники и количество подобных задач постоянно растёт. Один из самых пугающих примеров - современные принтеры, способные обогнать Bluetooth-устройства, с которых данные отправляются на печать. Постоянный рост количества Bluetooth-устройств не может не вызывать увеличения размера персональных сетей, где все устройства могут работать одновременно, мешая друг другу. Bluetooth 1.х не готов обслужить потребности таких сетей, что особенно печально в связи с приближением конкурирующего стандарта связи - UWB. Если Bluetooth SIG хочет и дальше представлять стандарт, опережающий своё время, то ей нужно что-то получше, чем 1.х.

Кроме того, не стоит забывать, что стандарт Bluetooth 1.х уже сейчас широко применяется не только для персональных сетей, но и для ряда других задач, среди которых многопользовательские локальные сети и сенсорные приложения. В этих областях стандарту Bluetooth 1.х всё труднее конкурировать с другими стандартами беспроводной связи, такими как Wi-Fi и Zigbee.

В таких условиях Bluetooth SIG могла либо подарить будущий рынок конкурентам, либо создать принципиально новый стандарт с отдельным упором на повышение скорости.

Новое в Bluetooth 2.0/EDR

Вкратце рассмотрим те нововведения, которые позволяют разработчикам рассчитывать на рост популярности нового стандарта:

Enhanced Data Rate (EDR)

Тема скорости передачи данных создаёт немало трудностей разработчикам Bluetooth. С одной стороны есть множество задач, которым при любых обстоятельствах хватит скорости 721 Кбит/с, которую предоставляют версии 1.х, а с другой - есть мультимедийные задачи, которые требуют передачи всё больших объёмов данных.



Точка доступа Bluetooth / LAN, совмещенная с принтсервером.

Скорость в 2,1 Мбит/с предоставляемая новой версией Bluetooth, всё ещё заметно не дотягивает даже до самых медленных беспроводных сетей, но для типичных мультимедийных задач её почти достаточно.

После обещанных в 2002 году 12 Мбит/с цифра 2,1 выглядит более чем скромно. Однако нужно учитывать, что разработчики Bluetooth SIG были сильно ограничены требованиями к энергопотреблению и стоимости, которые были и остаются наиболее приоритетными для данного стандарта.

В Bluetooth 1.х используется одна из наиболее примитивных схем модуляции - GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying), простота которой была весьма привлекательна для разработчиков в 1998 году, когда даже скорость в 721 Кбит/с казалась избыточной. В Bluetooth 2.0/EDR используется несколько альтернативных схем модуляции, благодаря которым скорость передачи данных возрастает почти втрое. При этом, GFSK продолжает поддерживаться из соображений совместимости.

Отсутствие "прыгающих" частотных каналов.

В Bluetooth версий 1.х связь может осуществляться по одному из 79 частотных каналов. Чтобы избежать помех от других устройств, работающих в том же частотном диапазоне, каналы меняются 1600 раз в секунду. Это достаточно простое решение, а кроме того, в 1998 году такой протокол мог рассматриваться как неплохая аппаратная защита связи от злоумышленников. К неприятным чертам такого механизма относятся более медленная связь и трудности в дальнейшем совершенствовании стандарта.

В версии Bluetooth 2.0 для защиты от помех используется более современный механизм, что позволяет полнее использовать возможности стандарта.

Поддержка Multi-cast

В персональных сетях часто возникает необходимость передать одни и те же данные нескольким устройствам в одно и то же время. Bluetooth 1.х предусматривал многократную передачу этих данных по очереди, для каждого устройства. В один момент в отдельной Bluetooth-сети могло присутствовать только одно передающее и одно принимающее устройство. Это очень затрудняло работу в реальном времени с такими задачами, как совместное прослушивание одного и того же аудио на нескольких Bluetooth-наушниках, или как компьютерные игры с несколькими участниками, синхронизирующимися по Bluetooth. Кроме того, это просто замедляет работу, так как каждый раз надо заново устанавливать связь с очередным устройством, что занимает заметное время.

В Bluetooth 2.0 предусмотрена возможность одновременной отправки нескольким устройствам одних и тех же данных. Эта возможность называется "Multi-cast", она стала возможна благодаря устранению механизма быстрых смен частотных каналов.

Система QoS (quality of service)

При использовании интерфейса Bluetooth для связи с несколькими устройствами одновременно часто возникают нежелательные задержки. Их можно было бы избежать, если бы потоки данных были лучше организованы.

Спецификация Bluetooth 2.0 предусматривает специальный механизм QoS (quality of service), который обеспечивает взаимодействие устройств с минимальным количеством задержек. Устройства, поддерживающие QoS, коммуницируют между собой с целью согласовать свои потребности в немедленной передаче данных и возможности безболезненно справиться с задержкой связи. Таким образом, без повышения реальной скорости передачи данных, удаётся устранить эффект притормаживания, который так раздражает пользователей.

Распределённый контроль доступа к среде

Модель сети в ранних версиях Bluetooth очень проста. Сеть имеет одно главное и от одного до семи подчинённых устройств. Данные могут передаваться только между главным ("master") и подчинённым ("slave") устройствами. При этом, главное устройство контролирует доступ устройств к среде передачи данных. Если главное устройство по какой-то причине покинет сеть, то остальная сеть не сможет функционировать.

В Bluetooth 2.0 появился новый протокол, который предусматривает распределённый контроль за доступом к среде передачи данных, что избавляет сеть от зависимости от единственного устройства. Как только главное устройство покидает сеть, его функции передаются другому устройству.

Кроме того, в Bluetooth 2.0 максимальный размер сети увеличен с 8 до 256 устройств. В версиях 1.х для увеличения сети предусматривался довольно неудобный механизм объединения простых Bluetooth-сетей ("piconet") в одну большую сеть ("scatternet"). При этом, одно и то же устройство являлось главным в одной простой сети и подчинённым в другой. В версии 2.0 всё значительно проще - от одного до 255 подчинённых устройств соединяются с одним главным.

Усиленное энергосбережение

Возросшая скорость передачи данных в Bluetooth 2.0 привела к росту потребляемой устройствами мощности. Однако, потребляемая мощность выросла не так сильно, как скорость, поэтому общий расход энергии на передачу одного и того же объёма данных заметно сократился. Для большинства задач имеет место более чем двукратный выигрыш в сбережении энергии.


Более умная организация работы с данными также повлияла на энергопотребление в сторону его сокращения. Так, например, использование одновременной передачи данных нескольким устройствам заметно экономнее, чем передача этих данных каждому устройству отдельно.

Обратная совместимость с предыдущими версиями

Спецификация Bluetooth версии 2.0 предусматривает полную совместимость со всеми предыдущими версиями. Устройство, поддерживающее новый стандарт, способно обмениваться данными с устройствами всех версий, даже если они объединены в одну сеть. При этом, с новыми устройствами будет идти обмен данными на повышенной скорости 2,1 Мбит/с, а со старыми - на прежних 721 Кбит/с.

Будущее Bluetooth

Новую версию спецификации Bluetooth нельзя назвать окончательной. Прошли те годы, когда этот стандарт мог подолгу не развиваться, оставаясь выше текущих требований рынка. Теперь ему нужны регулярные обновления, чтобы соответствовать времени.

Bluetooth SIG планирует начать выпускать обновлённые спецификации ежегодно и обещает представить очередную версию уже в конце 2005 года. Разумеется, не каждая новая версия будет содержать столько новшеств, как версия 2.0/EDR.

Интересно, что скорость передачи данных больше не заявляется разработчиками стандарта в качестве ближайшей точки приложения их усилий. Значительно больше внимания в их планах уделено совершенствованию возможностей Bluetooth в области более совершенного использования имеющейся скорости, так, например, в 2005 году планируется доработать систему QoS, совершенствовать которую можно практически бесконечно, а в 2006 ожидается доработка системы Multi-Cast.

Вполне закономерно, что конкурирующие стандарты, как теснящие Bluetooth в новых для него областях, так и ожидающийся в типичной для него области персональных сетей, заставляют разработчиков продолжать совершенствовать наиболее сильную сторону стандарта - низкое потребление энергии. SIG намерена уже в 2005 году представить решения, ведущие к беспрецедентному снижению энергопотребления.

Кроме того, новые области применения Bluetooth, которых становится всё больше, предъявляют более жёсткие требования к безопасности данных, причём, их трудно даже сформулировать, не зная, куда именно новый стандарт будет распространяться. Пока направлению безопасности будет уделяться внимание в каждой новой версии спецификации стандарта.

Bluetooth и все-все-все

Очевидно, что новые возможности позволят Bluetooth 2.0 в самое ближайшее время вступить в активную конкурентную борьбу с некоторыми из существующих стандартов беспроводной связи. Ожидается также и появление новых стандартов, способных составить Bluetooth серьёзную конкуренцию.

Рассмотрим расстановку сил между Bluetooth и его основными соперниками:

Bluetooth vs. UWB

Новый стандарт беспроводной связи, называемый Wireless USB, предназначен практически для тех же задач, что и Bluetooth, то есть - для персональных сетей. Основная слабость нового стандарта заключается в том, что он ещё не готов, но его выпуск планируется на относительно недалёкое будущее, и уж тогда ничто не помешает разгореться соперничеству между называемый Bluetooth и Wireless USB, в котором на стороне первого будут низкие цена и энергопотребление, а на стороне второго - скорость передачи данных, при идеальных условиях связи достигающая 480 Мбит/с (как у USB 2.0). Множество уже существующих совместимых устройств вряд ли выручит Bluetooth в намечающейся борьбе, так как фактически, Wireless USB будет отличаться от сверхпривычного USB 2.0 только отсутствием кабеля и адаптация нового стандарта пройдёт быстро и безболезненно.

Быстрая победа одного из стандартов в ближайшее время совершенно нереальна. Пока существуют устройства, которым не принципиальна скорость, но важно низкое энергопотребление или наоборот, оба стандарта будут необходимы. В то же время, не следует ожидать быстрого деления мира устройств для персональных сетей на два несовместимых лагеря, так как довольно распространены устройства, одинаково заинтересованные и в скорости и в энергоэкономичности.

Вполне вероятна гонка, в которой разработчики Bluetooth будут наращивать скорость, а разработчики Wireless USB - снижать энергопотребление. Оба стандарта чисто технически имеют много общего, поэтому помимо победы одного из них можно рассматривать и вариант создания на их основе нового стандарта связи.

В любом случае, окончательное решение вопроса - дело не самых ближайших лет.

Bluetooth vs. Wi-Fi

Теоретически, стандарты Bluetooth и Wi-Fi предназначены для принципиально разных задач, но развитие мобильной связи и локальных сетей навстречу друг другу вызвало появление областей, где эти стандарты успешно конкурируют.

Прежде всего, это небольшие сети мобильных устройств, предназначенные, например, для игровых и мультимедийных задач. Скорость связи и расстояние, на котором эта связь возможна, являются в таких сетях второстепенными по отношению к экономному расходованию заряда батареи.

Фактически, увеличение скорости, имеющее место в последней версии Bluetooth, позволяет ему полностью вытеснить Wi-Fi из области мобильных сетей, где он только начал появляться. В тех же областях, где Wi-Fi останется конкурентоспособным, его будет выручать прежде всего не скорость, а специфическая "заточенность" под сложные сетевые задачи, и, особенно под интернет.

Скорее всего, смартфоны и игровые консоли будущего станут использовать Wi-Fi для связи с обычными немобильными сетями и с интернетом, а Bluetooth - для связи между собой. С мечтами о едином сетевом стандарте опять придётся подождать.

Bluetooth vs. Zigbee

Область сенсорных систем - это единственная область, где энергосбережение Bluetooth не просто не дотягивает до идеала, а не выдерживает даже самых минимальных требований. Речь здесь идёт не только об экономичной передаче данных, но и о более умном использовании энергии в остальное время.

Конкурирующий стандарт Zigbee, заметно отстающий от Bluetooth по скорости, позволяет сенсорным устройствам работать от одного аккумулятора по несколько лет.

В этом противоборстве стандартов ситуация простая: если Bluetooth, как обещают его разработчики, в ближайших спецификациях обгонит Zigbee по экономности, то рынок сенсорных систем можно считать захваченным, а если нет - Zigbee будет и дальше единолично занимать эту часть рынка.

Дополнительные ссылки по теме

Если Вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

3dnews.ru

Различие версий bluetooth. Чем отличается новый bluetooth 5 поколения от предыдущих? видеообзор, характеристики, описание, отзывы


Bluetooth. Технология, которая двадцать лет тому назад полностью перевернула представления о возможностях передачи данных. В далеком 1998 году группа компаний, специализирующихся на разработке и выпуске мобильных телефонов, мультимедийных гаджетов и программного обеспечения (Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba) представила на суд общественности уникальную технологию экономной и чрезвычайно удобной радиосвязи, позволяющей на небольшом расстоянии обмениваться протоколами данных с помощью компактных персональных устройств. 

Сам термин Bluetooth появился с легкой руки шведов из Ericsson. Одного из легендарных правителей Скандинавии звали Харальд I Синезубый по прозвищу Объединитель, отсюда же и логотип нового стандарта (две руны - «хаглаз»и «беркана» ). 


Как это работает

Технология Bluetooth позволяет передавать изображения, голосовые, видео, аудио, текстовые сообщения (со скоростью до 64 Кбит/сек). Для беспроводной передачи информации используются асимметричный (721 Кбит/сек в одном направлении и 57,6 Кбит/сек в другом) или же симметричный (432,6 Кбит/сек в обоих направлениях) методы. По сути, встроенное в гаджет Bluetooth-устройство, представляет собой радиопередатчик (частота 2.4 ГГц), способный устанавливать связь между гаджетами на максимальной дистанции до 100 метров. Чаще всего мощность Bluetooth-чипа рассчитана на 10 метров. Такой радиус действия обеспечивает низкое потребление энергоресурсов аккумулятора или батареи гаджета, что, в свою очередь, гарантирует относительно небольшие габариты устройства и невысокую стоимость его комплектующих. 

Передатчик работает по принципу FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum). Эта технология кластеризирует передаваемые данные в отдельные пакеты, а затем транслирует их по псевдо рендомному принципу, периодически меняя частоту передачи (изменения совершаются до 1,6 тысячи раз в секунду). Передавать и принимать информацию в данном случае могут только те гаджеты, которые настроены на один шаблон, так называемый pattern передачи. При этом любые другие устройства смогут воспринимать передачу данных только лишь как белый шум. 

 

Немного истории 


Истоки этой технологии отслеживаются еще в далеком 1994 году. Именно тогда, на заре мультимедиа, ведущий на тот момент производитель технических средств для мобильной связи компания Ericsson предлагает Bluetooth как альтернативу кабельному способу передачи данных. Предполагалось (и не безосновательно), что эта технология будет активно применяться для высокоскоростного обмена данными между персональными компьютерами, а также различными периферийными гаджетами, игровыми терминалами и джойстиками, мобильными телефонами и гарнитурами и т.д.

За всю достаточно долгую историю этой оригинальной беспроводной технологии, появилось немало различных версий, которые каждый раз удивляли своими новыми возможностями. Первая ласточка – технология Bluetooth стандарта 1.0 и 1.0 B, появившаяся еще в 1998 году. В силу того, что эти версии были пионерами в этом направлении, обмен данных был недостаточно корректен в работе. Коммуникабельность между оборудованием от разных компаний-производителей желала лучшего. Обязательное предоставление адреса устройства при установлении контакта не смогла обеспечить безопасность соединения по протоколу. 


Учтя огрехи и пожелания пользователей,  разработчики немного модернизировали версию и предложили новый стандарт - Bluetooth 1.1. В него были добавлены опции для нешифрованного канала и возможность определения степени мощности для принимаемого сигнала. 
При создании Bluetooth 1.2 производители пошли еще дальше и добавили возможность быстрого контакта и обнаружения сигнала. Эта версия, в отличие от более ранних, характеризовалась неплохими показателями скорости передачи данных и стойкостью к импульсивным радиоэлектронным помехам. Поэтому версия 1.2 была утверждена как стандарт для беспроводного обмена информацией в 2005 году. 

В Bluetooth стандарта 2.0 была частично решена проблема не высокой скорости обмена файлами между устройствами. Содействие платформы Enhanced Data and Response (EDR) позволило поднять скорость до 3-х Мбит/с. Правда, на выходе передача информации достигала всего лишь - 2,1 Мбит/с. 
Подразумевается, что технология EDR поддерживает Bluetooth версии 2.0, являясь только дополняющей функцией. Кроме этой поддержки существуют также другие апгрейты, направленные на ускорение и передачи данных, однако именно Enhanced Data and Response обеспечивает быстрый контакт устройств (в 3 раза быстрее для базовой версии), минимизируя трудности одномоментного подключения нескольких устройств. 
Версия Bluetooth 2.1 позволила расширить перечень характеристик для обмена данными между устройствами. К тому же, появилась возможность энергосбережения с помощью новой технологии для коммуникаций Sniff Subrating, что позволило увеличить длительность беспрерывной работы прибора от одного заряда батареи в несколько раз. 

В 2004 году специально для Bluetooth выходит спецификация Bluetooth 2.0+EDR (Enhanced Data Rate). Спецификация 
EDR для серии Bluetooth 2.1 позиционируется как защита данных и помощник в идентификации и присоединении сторонних Bluetooth-устройств. Это становится возможным благодаря сокращению количества действий при передаче данных. Производительность используемых устройств при этом увеличивается, а количество потенциальных ошибок при передаче данных уменьшается.  


На современном этапе


Основные модификации для обмена данных, которые применимы сегодня к подавляющему большинству оборудований - Bluetooth стандарта 3.0 и версии 4.0. 
Стандарт 3.0 поддерживает скорость передачу и обмен пакетами данных до 24 Мбит/с. Таких результатов удалось достичь с помощью объединения обычного Bluetooth 2.0 с протоколом IEEE 802.11, который больше известен как локальная беспроводная сеть Wi-Fi. Передача информации при этом происходит следующим образом: медленный канал используется для передачи компактных файлов, а высокоскоростной, в свою очередь, обеспечивает передачу пакета информации большего размера.

Основным недостатком для Bluetooth 3.0 является неоправданно большое энергопотребление устройства, поддерживающее эту технологию. Казалось бы, что в предыдущих интерфейсах уже решали вопрос, касающийся энергосбережения. Однако решительный прогресс в скорости для стандарта Bluetooth 3.0, обернулся высокими энергетическими затратами. 
При этом в версии Bluetooth 3.0 всё-таки становится возможным скачивать в относительно короткие сроки данные DVD-объема. 
В версия 4.0, в отличие от третьего поколения, разработчикам наконец то удалось решить вопрос с уменьшением энергозатрат. При этом данная версия позволяет увеличить скорость до 1 Мб/с, а максимально расстояние стабильной передачи информации увеличилось до отметки в 100 метров. Уровень защиты конфиденциальности обеспечивает стандарт Advanced Encryption с характеристикой в 128 бит.


С помощью использования уникального алгоритма работы, потребление энергии значительно сокращается. Устройство передачи данных активирует свою работу только во время отправления информации. Эта версия позволяет установить соединение устройств менее чем за 0,05 секунд.

Протокол Bluetooth версии 4.0 в первую очередь предназначен для достаточно широкого семейства небольших датчиков и миниатюрных сенсоров. В частности, в этот перечень входят датчики движения, температуры и влажности воздуха.  Устройства, работающие на базе Bluetooth версии 4.0, способны беспрепятственно передавать и обмениваться информацией с такими гаджетами, как смартфоны, фаблеты, мобильные телефоны, персональные компьютеры или планшеты.

Special Interest Group в конце зимы 2013 года продемонстрировала улучшенную версию предыдущей модели - Bluetooth стандарта 4.1. Примечательно, что улучшение коснулось одновременной и слаженной работы беспроводной технологии и стандарта сотовой связи Long Term Evolution. Решение автоматического регулирования передачи файлов подразумевает и защиту от взаимных препятствий.
В последующей версии Bluetooth 4.2, которая появилась на рынке в начале декабря 2014 года, разработчики усовершенствовали параметры конфиденциальности и немного увеличили скорость передачи информационного материала от устройства к устройству. 

Следует отметить, что разные гаджеты и девайсы, поддерживающие Bluetooth, при передаче данных используют самую низкую из всех возможных версий и самый простой протокол из предоставленных. Другими словами, смартфон с Bluetooth версии 4.0 и беспроводные наушники стандарта 2.1, при технологии EDR, произведут подключение именно по Bluetooth версии 2.1. 


Встречайте, Bluetooth 5.0!   


В середине июня 2016 года Bluetooth Special Interest Group (SIG) знакомит нас с улучшенной беспроводной технологией Bluetooth версии 5.0, которая по своим базовым характеристикам выигрывает у всех своих предшественников. Что же тут принципиально нового и какие улучшения нам предлагают разработчики?  Обо всем по порядку.

Скорость передачи пакета данных с помощью новых подходов Coded PHY и Forward Error Correction (FEC) увеличена в несколько раз, а расстояние, на котором может осуществляться работа, сдвинулась с отметки в 10 метров до 40 в помещении. На улице этот показатель достигает поражающих результатов для беспроводной технологии - 200 метров. Данная версия предполагает использование канала вещания на частоте 2,4 МГц.  А максимальная скорость передачи информации увеличилась до 6 Мбит/с. Безусловно, скорость еще далека от возможностей проводного вида передачи пакета данных (например, USB 2.0 – до 60 МБ/с). Но для беспроводных технологий - это колоссальный прорыв!


Вследствие увеличения скорости передачи данных, синхронизация отдельных устройств происходит значительно надежнее, чем в предшествующих версиях. Отметим также низкое потребление энергии при работе устройств, обеспеченных Bluetooth версии 5.0. По сравнению с предыдущим поколением, энергозатраты снижены в 2,5 раз.  

Выгоды для пользователей очевидны. Теперь не придется путаться в наушниках при беге на стадионе. Смартфон передает информацию (в нашем примере - музыку) непосредственно в каналы наушников. При этом пользователю нет необходимости постоянно останавливаться с целью переустановить или перезагрузить соединение с телефоном и смарт-часами. Надежные Bluetooth-наушники и беспроводные колонки в течение последних двух лет - одно из самых показательных достижений Bluetooth пятого поколения. 

Увеличенный радиус действия обеспечил эффективную организацию Интернет-соединения в условиях современной квартиры или дома, что позволяет управлять бытовой техникой и любыми электрическими приборами удаленно (в случае их подключения к системе «умный дом») с единого пульта или мультимедийного устройства. Естественно, эта возможность существует только при наличии поддержки нужного протокола и сервера. 
Передавать и скачивать данные можно теперь в практически неограниченном объеме в максимально короткие сроки. Такая возможность обеспечивается благодаря наличию широковещательных каналов передачи, устанавливающими и поддерживающими контакт между разными Bluetooth-устройствами со сторонними гаджетами без предварительного подключения.

Еще одно важное преимущество – все, устройство, оборудованные чипами Bluetooth 5.0 совместимы с девайсами, работающими со старыми протоколами и предыдущими версиями этой технологии. Таким образом наличие в новой версии интерфейса определенной программы позволяет продолжать работать с более старым устройством без значительной модификации или перенастройки. 


В заключении

Итак, подытожим. По сравнению со своими предыдущими версиями технология Bluetooth 5.0 обладает целым рядом преимуществ:

  • скорость передачи  информации выросла до 2 Мбит/с;
  • дальность передачи с помощью Coded PHY и Forward Error Correction (FEC) увеличилась в 4 раза;
  • пропускная способность выросла в 8 раз.

В условиях стремительного развития рынка беспроводных гаджетов, Bluetooth 5.0 в течение ближайшего времени может дополняться новыми апгрейдами, направленными на стабилизацию соединения между подключаемыми устройствами. 

Ну и напоследок, хотелось бы привести вам сравнительную таблицу версий bluetooth:

Параметр

Bluetooth 4.0/4.1

Bluetooth 4.2

Bluetooth 5.0

Физическая скорость передачи данных, Мбит/с

1

1

2

Длина пакета данных, байт PDU

27

27…255

27…255

Скорость передачи данных, Мбит/с

0,305

0,780

1,4




gadgetpage.ru

Что же такое Bluetooth, какие бывают версии и чем они отличаются, профили блутуз

Покупая мобильный телефон или смартфон, хочется, чтобы и начинка, и программное обеспечение у аппарата для его цены были самые лучшие. Наличием Bluetooth нынче никого не удивишь, а вот версии у него бывают разные. А чем эти версии отличаются кроме цифрового обозначения? Так ли важно, чтобы версия была самая последняя?

Bluetooth что это?

Интересным словом Bluetooth называют протокол для обмена информацией на небольших расстояниях. Зона покрытия у него по сравнению с Wi-Fi довольно скромная (максимум 100 метров, и то в лучшем случае, если у вас последняя версия), да и скорость передачи данных невысока. Но эти минусы компенсируются низким энергопотреблением и высокой скоростью соединения (т. н. спаривания) телефонов.

Bluetooth – весьма старая технология на IT-рынке; первая версия (1.0) появилась на свет в далеком 1998 году. На данный момент она считается морально устаревшей, и ни в одном устройстве, имеющемся в продаже, не используется.

Версии Bluetooth

Следующая версия протокола – 1.2 – ныне тоже считается устаревшей, однако она верой и правдой служила пользователям телефонов гораздо дольше. Ее и сейчас можно встретить в некоторых дешевых мобильных устройствах китайского производства. Максимальная скорость передачи данных Bluetooth 1.2 составляет 721 Кбит/сек. Телефоны спариваются гораздо быстрее, находиться в сети можно анонимно. Данная версия протокола позволяет передавать не только музыку и картинки, но и другие виды файлов, а также сервисные данные.

 Появление технологии EDR, или Enhanced Data Rate, стало следующим шагом в развитии Bluetooth, причем довольно большим. Скорость передачи данных в теории возросла до 3 Мбит/сек, хотя на практике выше 2 Мбит/сек она обычно не поднималась. Эту технологию поддерживают две версии блютуз – 2.0, выпущенная в 2004 году, и 2.1, появившаяся на свет в 2007-м. Они практически полностью идентичны, отличаются лишь технологиями энергосбережения.

С Bluetooth 2.1 совместимы практически все имеющиеся в продаже мобильные телефоны, навигаторы, гарнитуры и др. устройства. Энергопотребление по сравнению с предыдущими версиями протокола упало почти в 10 раз, что сделало возможным массовое производство компактных гарнитур.

 Блютуз версии 3.0 появился в 2009 году, и с его появлением стала возможной передача информации с гораздо большей скоростью, чем раньше (технология HS, или High Speed). Совместимые с Bluetooth 3.0 + HS устройства оснащаются 2.1 + EDR (до 3 Мбит/сек), а также вторым модулем, который работает аналогично вайфаю и обеспечивает скорость до 24 Мбит/сек. Несмотря на похожий принцип работы, совместимости непосредственно с Wi-Fi нет.

 Технология HS при всех своих достоинствах имела один серьезный недостаток – высокое энергопотребления. Однако уже в 2010 году, когда появилась Bluetooth 4.0, он был исправлен. Чип этой версии присутствует во всех топовых смартфонах и планшетах, а также в большинстве ультрабуков. Передавать данные можно на расстоянии до 100 метров со скоростью до 30 Мбит/сек.

Стоит, однако, отметить, что не все возможности данного стандарта Bluetooth являются обязательными. Так, возможность длительной автономной работы (функция Bluetooth Low Energy) поддерживается только самыми новыми устройствами.

Большинство периферийных устройств, таких как гарнитуры, навигаторы и пр., поддерживает Bluetooth 2.1 + EDR, так что если ваш аппарат поддерживает ту же версию, все будет в порядке. Хотя некоторые устройства могут поддерживать другие версии протокола. Так, отладочные часы Texas Instruments MetaWatch, отображающие на дисплее разнообразную информацию о смартфоне, поддерживают Bluetooth 4.0. Чтобы все работало, ваш аппарат должен поддерживать ту же версию.

Если для вас важна высокоскоростная передача информации, тогда вам нужен Bluetooth версии 3.0 или 4.0 на обоих аппаратах. Хотя высокой скорости передачи данных можно добиться и за счет технологии NFC (функция S Beam в новых Samsung’овских смартфонах). Да и Wi-Fi Direct во многих случаях использовать целесообразнее, ведь эта функция поддерживается многими устройствами на базе ОС Android 4.0, а скорость передачи по сравнению с Bluetooth намного выше.

Bluetooth профили

С версиями Bluetooth разобрались; у каждой свои особенности – не спутаешь. И также не стоит путать версии блютуза с профилями. Профилем называют определенную активность, которая возможна на различных версиях протокола.

Профиль A2DP предусматривает возможность передачи файлов и стереозвука, которая доступна в версии Bluetooth 1.2 и выше. Однако каждый конкретный аппарат может располагать своим набором профилей, так что какие-то действия, даже учитывая свежую версию блютуза, могут оказаться недоступными. Так, смартфоны на базе ОС Windows не поддерживают обмен информацией посредством Bluetooth, и пользователю придется прибегнуть к некоторым хитростям, если он желает задействовать эту возможность протокола.

ipkey.com.ua

Все что нужно знать о технологии Bluetooth

Чем интересен Bluetooth и как он связан с Харальдом Синизубом?

Что такое Bluetooth и с чем его «едят». Основы технологии и дата создания

Связь Bluetooth – это стандарт беспроводной технологии для обмена данными на кроткой дистанции, которая использует коротковолновые СВЧ радиоволны в ISM диапазоне от 2.4 до 2.485 ГГц, для обмена данными между стационарными и мобильными устройствами, и построении персональных сетей (Personal Area Network PAN).

 

Создана технология была телекоммуникационным поставщиком Ericsson в 1994 году и так серьезно вошла в повседневную жизнь, что представить себе жизнь без нее стал невозможным. В том числе и автомобильную жизнь. Изначально новая технология была задумана как беспроводная альтернатива интерфейсу RS-232 кабелей данных. При помощи Bluetooth могут подключаться различные устройства, избегая проблем с синхронизацией и без использования лишних проводов.

 

Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), которая на сегодняшний день имеет в членстве более чем 25.000 компаний работающих в области электросвязи, вычислительной техники, сетевого оборудования и потребительской электроники.

 

Началось восхождение Bluetooth с достижения соглашения с IEEE, на основе которого спецификация Bluetooth стала частью стандарта IEEE 802.15.1. В это время был получен ряд патентов, которые появились в процессе разработки технологии.

 

Тайна названия Bluetooth

 

"Bluetooth" является не совсем правильной англизированной версией скандинавского Blåtand/Blåtann, (старонорвежский blátǫnn) являющейся прозвищем короля Харальда Синезубого, жившего в X веке. Ему удалось объединить враждовавшие датские племена в единое королевство, по преданию он также ввел Христианство. По примеру Харальда объединившего народы, Bluetooth делал тоже самое с протоколами, объединяя их в единый универсальный стандарт.

 

И еще немного по поводу названия. Слово «blå» в современных скандинавских языках означает «синий», но в то время когда жили викинги его второе значение означало и «черный цвет». Поэтому, скорее всего у Харальда, конечно же, был черный передний зуб, но никак ни синий. И в переводе датское Harald Blåtand более правильно было б интерпретировать как Harald Blacktooth, нежели Harald Bluetooth. Вот такая историческая неточность.

 

Идея названия была предложена в 1997 году Джим Кардашем, который разработал систему, позволявшую мобильным телефонам «общаться» с компьютерами. На момент разработки, Джим читал исторический роман Франса г. Бенгтссона «Корабли Викингов», повествовавшем о Викингах и о короле Харальде Синезубом. Таким образом роман и повлиял на название.

 

Логотип Bluetooth сочетает две скандинавские руны «хаглаз» и «беркана».

 

1998

Пятью кампаниями формируется Bluetooth Special Interest Group (SIG)

К концу года Bluetooth SIG принимает своего 400го члена

Имя Bluetooth получает официальный статус

1999

Выпущена спецификация Bluetooth 1.0

Bluetooth в SIG организовывает первую встречу разработчиков UnPlugFest

Технология Bluetooth награждена в качестве  "Best of Show Technology Award" на COMDEX

2000

На рынок выходит первый мобильный телефон с поддержкой Bluetooth

Появляется первая PC card

Прототип мыши для ноутбука и продемонстрированы на CeBIT 2000

Прототип USB модуля показан на выставке COMDEX

Первый чип объединивший радиочастоту, основную полосу частот, функции микропроцессора и беспроводное программное обеспечение связи Bluetooth

В продажу уходит первая гарнитура

2001

Первый принтер

Первый ноутбук

Первый hands-free автомобильный комплект

Первый hands-free с распознаванием речи

Bluetooth SIG, Inc. формируется как некоммерческая, неакционерная компания

2002

Первый комплект клавиатуры и мыши

Первый GPS приемник

Количество кондиционных Bluetooth продуктов составило 500 единиц

IEEE одобряет, что 802.15.1 стандарт соответствует беспроводной технологии Bluetooth

Первая цифровая фотокамера

 

Реализация Bluetooth

Bluetooth работает на частотах от 2400 до 2483.5 МГц (включая поле допусков от 2 МГц в нижнем диапазонt и 3.5 МГц наверху). Соответственно как видно, принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в диапазоне ISM применяющемся в различных бытовых приборах и беспроводных сетях.

 

Bluetooth использует радио технологию, которая называется скачкообразной перестройкой частоты с расширенным спектром, Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS. Bluetooth делит данные на пакеты и передает каждый пакет по одному из обозначенных 79 каналов (рабочих частот). Каждый канал имеет полосу пропускания 1 МГц. Связь Bluetooth 4.0 использует 2 МГц интервал, который вмещает в себя 40 каналов. Первый канал запускается на 2402 МГц и продолжается до 2480 МГц с шагом 1 МГц. Для Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты, несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду.

 

Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения.

 

Версии Bluetooth

Bluetooth 1.0

Устройства первой версии 1.0 имели ряд проблем. У них наблюдалась посредственная совместимость с техникой сторонних производителей. В 1.0 и 1.0B была обязательной передача адреса устройства (BD_ADDR) на этапе установления связи, что делало невозможной реализацию анонимности соединения на протокольном уровне и было основным недостатком версии.

 

Bluetooth 1.1

Первое же обновление 1.1 исправило много недочетов найденных в версии 1.0B. Добавлены: поддержка нешифрованных каналов и RSSI (Received Signal Strength Indication) индикация уровня мощности.

 

Bluetooth 1.2

У последующего обновления были улучшения: Быстрое подключение и обнаружение. Она стала стойкой к радиопомехам, благодаря использованию адаптивной перестройки частоты с расширенным спектром. Скорости передачи данных до 1 Мбит/с. Появилось Расширенные Синхронные Подключения (eSCO), улучшившее качество передачи голоса в аудиопотоке. В Host Controller Interface (HCI) добавлена поддержка трёхпроводного интерфейса UART. В качестве стандарта принят IEEE Standard 802.15.1-2005.

 

Bluetooth 2.0 + EDR

EDR обеспечивает следующие преимущества: увеличение скорости передачи в 3 раза до 2,1 Мбит/с, возможность установки нескольких подключений  в связи с дополнительной полосой пропускания. Снижение потребления энергии из-за уменьшения нагрузки.

 

Bluetooth 2.1

Добавлена технология расширенного запроса характеристик устройства, энергосберегающая технология Sniff Subrating, которая позволяет увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора в 3—10 раз. Обновлённая спецификация существенно упрощает и ускоряет установление связи между двумя устройствами, позволяет производить обновление ключа шифрования без разрыва соединения

 

Bluetooth 2.1 + EDR

В августе 2008 года Bluetooth SIG представил версию 2.1+EDR. Новая редакция Bluetooth снижает потребление энергии в 5 раз, повышает уровень защиты данных и облегчает распознавание и соединение Bluetooth-устройств благодаря уменьшению количества шагов, за которые оно выполняется.

 

Bluetooth 3.0 + HS

21 апреля 2009 года  появился Bluetooth 3.0+HS. Скорость передачи данных (теоретически) возросла до 24 Мбит/с. Особенностью являлось добавление AMP (Alternate MAC/PHY), дополнение к 802.11 как высокоскоростное сообщение. Для AMP были предусмотрены две технологии: 802.11 и UWB.

 

Bluetooth 4.0

Через четыре года, 30 июня 2010, Bluetooth SIG утвердил спецификацию 4.0. Bluetooth 4.0 включал протоколы: классический Bluetooth, высокоскоростной Bluetooth и Bluetooth с низким энергопотреблением.

 

Bluetooth 4.1

SIG в конце 2013 года представила спецификацию Bluetooth 4.1. Одно из улучшений, реализованных в спецификации Bluetooth 4.1, касается совместной работы Bluetooth и мобильной связи четвёртого поколения LTE. Стандарт предусматривает защиту от взаимных помех путём автоматического координирования передачи пакетов данных.

 

Bluetooth 4.2

Bluetooth 4.2 был представлен 2 декабря 2014 года. Стандарт улучшили в его скоростных характеристиках и информационной безопасности.

 

Bluetooth 4.2 добавить возможность прямого подключения к Сети. То есть устройства с поддержкой Bluetooth 4.2 смогут не только напрямую взаимодействовать друг с другом, но и подключаться к Интернет (благодаря поддержке протокола IPv6/6LoWPAN) через соответствующие точки доступа. Ключевая идея развития стандарта заключается в том, чтобы с помощью Bluetooth можно было соединить любые устройства друг с другом.

 

В дополнение к безопасной и быстрой связи Bluetooth 4.2 также будет более энергоэффективен, всё это сдвинет тенденцию последних месяцев к подключению к сети: всё больше устройств начинают для этого использовать Bluetooth, что, кроме всего прочего, положительно сказывается на автономности работы.

 

2003

Первый MP3-плеер с технологией Bluetooth

Версия Bluetooth 1.2 принята Bluetooth SIG

Поставка продуктов Bluetooth выросло до 1 млн в неделю

Первая одобренная медицинская система Bluetooth

2004

SIG принимает версию Core Specification Version 2.0 Enhanced Data Rate (EDR)

Технология Bluetooth установлена в качестве базовой комплектации на 250 млн устройств

Поставки превзошли 3 млн. единиц в неделю

Первые стереонаушники

2005

Поставки продукции поднялись до 5 млн чипсетов в неделю

SIG приветствует своего 4,000 участника

Открыта штаб-квартира SIG  в Белвью, штат Вашингтон, региональные офисы начали работать в г. Мальме, Швеции и Гонконге

SIG запускает Profile Testing Suite (PTS)  v1.0, инструмент для тестирования и проведения типовых испытания полностью разработанный собственными силами компании

2006

Первые солнцезащитные очки

Первые часы

Первая цифровая фоторамка поддерживающая Bluetooth

Bluetooth установлен на 1 млрд устройств

Поставки Bluetooth устройств достигает 10 миллионов в неделю

Тестирование Profile Tuning Suite (PTS)  становится обязательной частью продуктов Bluetooth квалификационного отбора

SIG объявляет, что она будет интегрировать технологию сверхширокополосной связи (Ultra-Wide Band, UWB) с WiMedia Alliance

2007

Первый будильник радио

Первый телевизор

SIG приветствует  8,000 участника

Исполнительный директор Bluetooth SIG , Майкл Фолей, получает награду Telematics Leadership Award

PTS Protocol Viewer выпущен в качестве части недавно опубликованной версии 2.1.1 наряду со значительно обновленным пользовательским интерфейсом

 

Самые распространенные профили Bluetooth

Чтобы использовать беспроводную технологию Bluetooth, устройства должны быть в состоянии интерпретировать определенные профили Bluetooth, которые находятся определенных областях применения и указывают общие формы поведения, чтобы Bluetooth совместимые устройства могли использовать для связи с другими устройствами Bluetooth.  

 

Профиль — набор функций или возможностей, доступных для определённого устройства Bluetooth.

 

Существует широкий спектр профилей Bluetooth, которые описывают различные типы приложений или сценариев использования устройства.

Список основных профилей одобренных Bluetooth SIG с кратким описанием и предназначением:

Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) разработан для передачи музыки, к беспроводной гарнитуре или иным устройствам.

 

Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP) создан для управления стандартными функциями телевизоров, высокоточного оборудования. Позволяет создавать устройства с функциями дистанционного управления.

 

Basic Imaging Profile (BIP) разработан для пересылки изображений между устройствами. С помощью этого профиля, возможно, изменять размер изображения и конвертировать его в поддерживаемый принимающим устройством формат.

 

Basic Printing Profile (BPP) с его помощью возможно пересылать текст, сообщения электронной почты, vCard на принтер. Профилю не требуется наличие драйверов.

 

Common ISDN Access Profile (CIP) используется для доступа устройств к цифровой сети с интеграцией служб, ISDN.

 

Cordless Telephony Profile (CTP) поддерживает беспроводную телефонию.

 

Device ID Profile (DIP) помогает определить класс устройства, его производителя и версию продукта.

 

Dial-up Networking Profile (DUN) протокол предоставляет стандартный доступ к Интернету или другому телефонному сервису через Bluetooth.

 

Fax Profile (FAX) предоставляет интерфейс между мобильным или стационарным телефоном, а также персональным компьютером на котором установлено программное обеспечение для работы с факсами.

 

File Transfer Profile (FTP_profile) обеспечивает доступ к файловой системе устройства.

 

General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP) база для A2DP и VDP.

 

Generic Access Profile (GAP) база для остальных профилей.

 

Generic Object Exchange Profile (GOEP) база для других профилей передачи данных, основывается на OBEX.

 

Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) замена кабельного соединения между устройством и принтером. Отрицательная сторона профиля, делающая его не универсальным- необходимость установки драйверов.

 

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

 

Human Interface Device Profile (HID) обеспечивает поддержку устройств с HID в которые входят клавиатуры, мышки, джойстики и т.д. Отличительная особенность - использует медленный канал, работает на пониженной мощности.

 

Headset Profile (HSP) используется для соединения беспроводной гарнитуры и телефона.

 

Intercom Profile (ICP) обеспечивает голосовые звонки между Bluetooth совместимыми устройствами.

 

LAN Access Profile (LAP) обеспечивает доступ Bluetooth устройствам к вычислительным сетям LAN, WAN или Интернет посредством другого Bluetooth устройства, которое имеет физическое подключение к этим сетям.

 

SIM Access Profile (SAP, SIM) позволяет получить доступ к SIM-карте телефона, что делает возможным использование одной SIM-карты для нескольких устройств.

 

Synchronisation Profile (SYNCH) позволяет синхронизировать персональные данные (PIM).

 

Video Distribution Profile (VDP) позволяет передавать потоковое видео.

 

Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) протокол для организации P-to-P (Point-to-Point) соединения через Bluetooth.

1gai.ru

Версии Bluetooth и их отличия

Технология Bluetooth предназначена для передачи данных на небольших (не более 100м для последних версий) расстояниях. Объясняется это принципом действия, основанном на радиосвязи в ISM-диапазоне.

Скорость работы Bluetooth ощутимо ниже, чем у Wi-Fi, но при этом она потребляет меньше энергии батареи и позволяет устройствам быстрее соединятся друг с другом. Кроме того, Bluetooth-соединения устойчивы к разного рода широкополосным помехам, а оборудование для их реализации стоит вполне недорого.

Вышла в свет в 1998г. и позволяла передавать данные на расстоянии нескольких метров. Для нее были характерны плохая совместимость между изделиями разных производителей и невозможность реализации анонимного соединения на протокольном уровне. Эта версия уже давно не используется.

В этих обновлениях введены поддержка нешифрованных каналов, отображение мощности входящего сигнала и ускорен процесс обнаружения/подключения устройств. Также была увеличена помехостойкость, увеличена скорость трансляции (721Кбит/с) и реализована сетевая анонимность. Эти версии позволяли передавать уже и речевые сообщения и стереозвук (A2DP-профиль). В настоящее время можно купить дешевый телефон китайского производителя с обновлением 1.2.

Обновление 2.0 вышло в 2004г., 2.1 – в 2007г. Разница между ними заключается в большей энергоэкономичности последней версии. Главная особенность Bluetooth 2.0 – внедрение технологии EDR, повышавшей скорость до теоретических 3Мбит/с (на практике чаще всего получалось 1,5-2Мбит/с. Сегодня можно купить недорогой смартфон, поддерживающий эту технологию.
Версия 2.1 – самое популярное обновление Bluetooth. Она совместима фактически со всеми устройствами, представленными на мобильном рынке. Причем если в смартфонах/планшетах используется Bluetooth более свежих обновлений, то в беспроводных мышах, клавиатурах, гарнитурах и т.д. нередко реализован именно стандарт 2.1+EDR. В этих обновлениях введены поддержка нешифрованных каналов, отображение мощности входящего сигнала и ускорен процесс обнаружения/подключения устройств. Также была увеличена помехостойкость, увеличена скорость трансляции (721Кбит/с) и реализована сетевая анонимность. Эти версии позволяли передавать уже и речевые сообщения и стереозвук (A2DP-профиль).

Энергопотребление в версии 2.1 снизилось почти в 10 раз, появилась дополнительная полоса пропускания, что облегчило использование нескольких подключений одновременно. Реализовано подключение нажатием одной кнопки.

Вышла в 2009г и впервые использовала высокоскоростную (HS) трансляцию данных. Скорость возросла до 24Мбит/с. Реализовано это было за счет установки двух модулей (Bluetooth3.1+EDR и модуля, функционирующего по протоколу 802.11, как и Wi-Fi). Именно второй модуль и «выдает» скачок скорости, но не дает Wi-Fi-совместимость. Файлы небольшого объема передаются при помощи модуля 2.1+EDR, объемные – по протоколу 802.11.
Недостатком такого решения стало возросшее энергопотребление.

Обновление 4.0 вышло в 2010г. В нем был исправлен основной недостаток HS – чрезмерное потребление энергии. Спецификация 4.0 включала в себя «традиционный» модуль Bluetooth и высокоскоростную передачу (основанную на Wi-Fi). Также был добавлен Bluetooth-протокол с минимальным энергопотреблением. Они используется главным образом в электронных датчиках, мини-сенсорах (в том числе и медицинских) и т.д.
Время установления соединения снизилось до 5мс, расстояние передачи возросло до 100м. Введено AES-шифрование для защиты данных. Эта версия реализована в свежих моделях крупных производителей и установлена на флагманских смартфонах Хайскрин.
Обновление 4.1 представлено в 2013г. Главные доработки касаются совместного функционирования Bluetooth и LTE-стандарта. Пакеты данных автоматически координируются для взаимной помехозащиты.
При выборе смартфона не стоит путать версии и профили Bluetooth. Профиль – это набор функциональных возможностей, один и тот же профиль могут реализовывать разные версии. К примеру, речь и стереозвучание передаются, начиная с обновления 1.2. При этом для каждого конкретного устройства может быть доступным только определенный функциональный набор, меньший, чем заложенный в используемой версии Bluetooth. Таким образом, для успешного взаимодействия Bluetooth-устройств у них должна быть реализована поддержка одного и того же профиля (версии Bluetooth могут быть разным). 

  • Версии 4.0, 4.2 и 5.0

В 2018-2019 наибольшее распространение имеют версии Bluetooth 4.0 - 4.2 и 5.0. При этом, стандарт Bluetooth 4.2, анонсируется как версия с улучшенными параметрами, предоставляющая новые решения для "умного дома", новые профили, как IPSP. Версия же 5.0 предлагается, как новый стандарт с более высокой скоростью передачи данных, что оценят по большей части разработчики и улучшенным возможностями для беспроводных технологий

Смотрите также: Как добавлять виджет на рабочий стол

                                 Как устроен смартфон | Из чего состоит мобильный телефон

                                Что делать если завис смартфон

                                Почему царапается экран смартфона с защищённым стеклом

                                Как выполнить импорт контактов из сим-карты в память смартфона

                                Необходимые характеристики смартфонов для игр


Онлайн магазин мобильных телефонов Хайскрин

Каталог смартфонов Highscreen


hs-store.ru

Как выбрать Bluetooth-устройство для прослушивания музыки

Любой звук начинается с источника. Сегодня существует масса беспроводных протоколов для передачи звука. Некоторые из них значительно интереснее Bluetooth, но пока не получили должного распространения. Сегодня Bluetooth оборудованы почти все смартфоны, ноутбуки и планшеты, а оснастить устройство его поддержкой при наличии USB-выхода — дело пяти минут.

Поэтому сегодня ограничимся именно звуковоспроизводящими устройствами с использованием «голубого зуба» (гайд вполне подойдёт и для выбора Bluetooth-колонки). Технология эта имеет довольно долгую историю и массу подводных камней, о существовании которых не всегда знают пользователи.

Наличие Bluetooth-передатчика не говорит о том, что устройство можно использовать в качестве источника звука для беспроводной аудиоаппаратуры. Не всякий Bluetooth позволит слушать качественную музыку без искажений. Не всякий подойдёт и для прослушивания файлов с высоким битрейтом и в lossless-форматах.

На что обратить внимание, чтобы слушать музыку без проводов — будь то просто MP3 или высококачественный рип с виниловой пластинки, мы расскажем в этой статье.

Начнём с самого важного: этот параметр напрямую говорит о том, можно ли слушать при помощи устройства музыку.

Версия Bluetooth

В современных устройствах чаще всего можно встретить поддержку Bluetooth 3.0 или 4.0, в некоторых топовых смартфонах и прочих гаджетах — 4.1. При этом вполне может оказаться, что приобретаемая гарнитура поддерживает подключение только по протоколу версии 2.1. Адаптеры обратно совместимы, но при подключении работает наиболее медленный протокол из двух.

Отличие между версиями протокола для обычного пользователя минимальны за счёт обратной совместимости. Основное, что бросается в глаза, — с каждой новой версией снижается энергопотребление устройств, а начиная с 3.0 добавлен второй модуль для высокоскоростной передачи данных на скорости 24 Мбит/с.

Версия 2.1 + EDR передаёт данные со скоростью не более 2,1 Мбит/с. Этого достаточно для воспроизведения аудиопотока низкого битрейта. Для воспроизведения аудиовидеопотока рекомендуется использовать версию Bluetooth не ниже 3.0.

Необходимо учесть, что для полноценного использования девайса в качестве плеера, крайне желательно наличие Bluetooth версии 4.0 и выше, а лучше — со сниженным энергопотреблением.

Опознать такой адаптер можно благодаря следующим категориям.

Профили Bluetooth

Профили — набор определённых функций, поддерживаемых устройствами. Из всех используемых в Bluetooth для прослушивания музыки интересны следующие:

  1. Headset Profile (HSP) необходим для связи гарнитуры и смартфона и беспроводной передачи монозвука с битрейтом 64 кбит/с.
  2. Hands-Free Profile (HFP) также обеспечивает только передачу моно, однако с более высоким качеством.
  3. Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) необходим для передачи двухканального аудиопотока.
  4. Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP) обеспечивает управление функциями воспроизводящих устройств (без него невозможно даже изменение громкости музыки).

Для полноценного прослушивания музыки необходим именно A2DP. Он не только обеспечивает передачу аудиопотока, но и управляет сжатием данных перед передачей.

Однако, даже если и передающее, и воспроизводящее устройство (например, смартфон и беспроводные наушники) оснащены Bluetooth 3.0 или 4.0 и поддерживают работу с необходимым протоколом, нужно обратить внимание на кодек, который используется.

Кодеки Bluetooth

Самое главное для воспроизведения музыки по протоколу A2DP — кодек, которым сжимается передаваемый на гарнитуру аудиопоток. Всего на данный момент существует три кодека:

  1. Subband Coding (SBC) — кодек, используемый A2DP по умолчанию и созданный разработчиками профиля. К сожалению, SBC жмёт значительно грубее, чем MP3. И стало быть, для прослушивания музыки не подходит.
  2. Advanced Audio Coding (AAC) — более продвинутый кодек, использующий другие алгоритмы сжатия. Звучит значительно лучше SBC.
  3. AptX — вот он, правильный выбор! Хотя бы из-за возможности передавать файлы в MP3 и AAC без дополнительных манипуляций и перекодирования. А значит, и без ухудшения звука. Однако стоит оговориться. Для воспроизведения разных битрейтов существует несколько версий aptX. Каждая из них предназначена для своего звукового потока.
Версия Число поддерживаемых каналов Максимальная частота дискретизации, кГц Квантование, бит Максимальный битрейт Степень сжатия
AptX 2 44,1 16 320 кбит/с 2:1
Enhanced AptX 2, 4, 5.1, 5.1+2 48 16, 20, 24 до 1,28 Мбит / с 4:1
AptX Live н/д 48 16, 20, 24 н/д 8:1
AptX Lossless н/д 96 16, 20, 24 н/д н/д
AptX Low Latency  н/д 48 16, 20, 24 н/д н/д

»
Главные особенности последних двух версий кодека — максимально сниженная задержка воспроизведения звука и сниженная нагрузка на процессор при кодировании. Версия Low Latency позволяет достигать задержки в 32 мс между источником аудиопотока и воспроизводящим устройством. Это позволит уменьшить искажения, вносимые аппаратурой при прослушивании музыки.

Таким образом, при определённых предпочтениях можно выбрать определённый кодек. Если воспроизведение lossless-потока не предполагается, а высокая задержка звука не критична — стоит ограничиться стандартным aptX и не переплачивать за поддержку устройством последующих версий.

Стоит помнить, что необходимый профиль и кодек должен поддерживаться как смартфоном (или другим источником аудиопотока), так и самой гарнитурой (или Bluetooth-колонкой). В противном случае алгоритм A2DP автоматически начнёт работу с использованием SBC.

C Bluetooth любые два устройства всегда работают, используя самую низкую версию, самый простой кодек и протокол. Так что, если одно из них не обладает поддержкой необходимой технологии, в полной мере насладиться качеством звучания не удастся.

Для прослушивания музыки в течение долгого времени требуется поддержка Bluetooth не ниже версии 3.0, кодека aptX и профиля A2DP. Для прослушивания музыки с высоким битрейтом необходима поддержка кодека aptX Lossless — ни один другой не подойдёт, поскольку музыка будет сжиматься при передаче на воспроизводящее устройство.

lifehacker.ru

Bluetooth с низким энергопотреблением — Википедия

Беспроводная технология Bluetooth с низким энергопотреблением (англ. Bluetooth Low Energy, Bluetooth LE, BLE, представленная также как Bluetooth Smart) — выпущенная в декабре 2015 года версия спецификации ядра беспроводной технологии Bluetooth[1], наиболее существенным достоинством которой является сверхмалое пиковое энергопотребление, среднее энергопотребление и энергопотребление в режиме простоя.

Устройства, использующие Bluetooth с низким энергопотреблением, будут потреблять меньше энергии, чем другие Bluetooth-устройства предыдущих поколений. Во многих случаях устройства смогут работать более года на одной миниатюрной батарейке типа таблетка без подзарядки[2]. Таким образом, можно будет иметь, например, небольшие датчики, работающие непрерывно (например, датчик температуры), общающиеся с другими устройствами, такими как сотовый телефон или КПК.[2]

Эта новая версия спецификации Bluetooth даёт возможность поддержки широкого диапазона приложений и уменьшает размер конечного устройства для удобного использования в областях здравоохранения, физкультуры и спорта, охранных систем и домашних развлечений.

12 июня 2007 года Bluetooth SIG объявила, что Wibree станет частью спецификации Bluetooth, как технология Bluetooth с сверхнизким энергопотреблением (ULP Bluetooth). Результатом должна быть беспроводная технология с малым потреблением энергии и значительно увеличенным сроком службы от аккумулятора, сопоставимыми с таковыми у схем, использующих ZigBee.

20 апреля 2009 года Bluetooth SIG представила новую технологию Bluetooth с низким энергопотреблением как дополнительный протокол стека, полностью совместимый с другими существующими стеками протоколов Bluetooth. Предыдущие названия, такие как Wibree и ULP Bluetooth (Ultra Low Power) были заменены на принятое название технологии Bluetooth с низким энергопотреблением (Bluetooth low energy).

17 декабря 2009 года. Bluetooth SIG опубликовала принятие беспроводной технологии Bluetooth с низким энергопотреблением в качестве отличительной особенности версии 4.0 ядра спецификации Bluetooth[3].

Интеграция Bluetooth с низким энергопотреблением в спецификацию ядра завершена в начале 2010 года. Первым устройством, включающим в себя данную технологию, был iPhone 4S, выпущенный в октябре 2011. Другие производители представили устройства с Bluetooth Smart Ready в 2012 году.

Потребляя меньше энергии, технология Bluetooth с низким энергопотреблением предложит длительное обеспечение связи и соединит маленькие устройства типа датчиков и мобильные устройства в пределах персональных сетей (PAN).

Спецификация Bluetooth 4.0 (и более поздние) фактически определяет две беспроводные технологии: BR/EDR (классический Bluetooth, развивающийся, начиная с первой версии стандарта) и BLE (Bluetooth Low Energy)[4].

Устройства, в которых применён BLE, могут быть как двухрежимные BR/EDR/BLE (называются Bluetooth Smart Ready), совместимые с классическими Bluetooth-устройствами, так и однорежимные BLE (Bluetooth Smart)[4][2].

Основными блоками Bluetooth-устройства являются[4]:

  • Приложение (англ. application) — реализует полезную для конечного пользователя логику работы;
  • Ведущее устройство, хост (англ. host) — предоставляет верхние уровни стека протоколов Bluetooth;
  • Контроллер (англ. controller) — занимается нижними уровнями Bluetooth.

Коммерческие продукты обычно используют одно из следующих аппаратных решений[4]:

  • SoC - однокристальная система, объединяющее в себе приложение, хост и контроллер. Применяется в компактных недорогих устройствах, таких как датчики;
  • Решение на двух микросхемах, при котором приложение и хост соединены с контроллером посредством UART, USB, SDIO и т. п.[5] по протоколу HCI. Такая конфигурация может использоваться, например, в мобильных устройствах;
  • Решение на двух микросхемах, в котором приложение соединяется с устройством связи (хост и контроллер) по проприетарному протоколу.

Уровень приложения — самый высокий уровень стека протоколов.

Уровень хоста содержит следующие уровни[6]:

  • GAP (Generic Access Profile) — профиль общего доступа,
  • GATT (Generic Attribute Profile) — профиль общих атрибутов,
  • L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol) — протокол логического соединения и адаптации,
  • ATT (Attribute Protocol) — протокол атрибутов,
  • SM (Security Manager) — менеджер безопасности,
  • HCI (Host Controller Interface) — интерфейс хост-контроллер, часть на стороне хоста,

Хост связан с контроллером протоколом HCI и имеет уровни[6]:

  • HCI — интерфейс хост-контроллер со стороны контроллера,
  • LL (Link Layer) — канальный уровень,
  • PHY — физический уровень.

См. также стек протоколов Bluetooth.

Стандарт Bluetooth чётко разграничивает понятия протокола и профиля. Протоколы являются неотъемлемой частью спецификации и являются «горизонтальными» частями отдельных уровней стека Bluetooth. Профили же являются «вертикальными» срезами функциональности и могут быть как обязательными (Generic Access Profile или GAP, Generic Attribute Profile или GATT), так и специфическими для данного устройства (например, Find Me Profile, Proximity Profile). Производители могут определять и свои собственные профили, например, iBeacon и Apple Notification Center Service фирмы Apple[7].

Техническая спецификация Классический Bluetooth Bluetooth с низким энергопотреблением
Радиочастота 2.4 ГГц 2.4 ГГц
Расстояние 100 м >100 м
Скорость передачи данных по воздуху 1-3 Мб/с 1 Мб/с
Пропускная способность 0.7-2.1 Mb/s 0.27 Mb/s
Ведомые устройства 7 Не предопределено; зависит от реализации
Безопасность 64/128-bit и определяемый пользователем прикладной уровень 128-bit AES с Counter Mode CBC-MAC и определяемый пользователем прикладной уровень
Надёжность Адаптивная быстрая перестройка частоты, FEC, быстрый ACK Адаптивная быстрая перестройка частоты, Lazy Acknowledgement, 24-битовый избыточный циклический код (CRC), 32-разрядная проверка целостности сообщения
Задержка (от неподключенного состояния) Обычно 100 мс 6 мс
Минимальное общее время передачи данных (зависит от состояния батареи) 100 мс 3 мс
Государственное регулирование Во всём мире Во всём мире
Орган по сертификации Bluetooth SIG Bluetooth SIG
Передача голоса Да Нет
Топология сети Scatternet (англ.)русск. Scatternet (англ.)русск.
Потребляемая мощность 1 Вт в качестве исходной От 0,01 Вт до 0,5 Вт (в зависимости от вариантов использования)
Максимально потребляемый ток <30 мА <15 мА
Обнаружение службы Да Да
Определение конфигурации Да Да
Варианты использования Мобильные телефоны, игры, наушники, стерео аудио потоки, автомобили, ПК и т. д. Мобильные телефоны, игры, ПК, часы, спорт и физкультура, здравоохранение, автомобили, бытовая электроника, автоматизация, промышленность и т. д.

Bluetooth с низким энергопотреблением является расширением спецификации базовой беспроводной технологии Bluetooth, которая добавит новые функциональные возможности и позволит создавать приложения для удаленного управления, медицинского наблюдения, спортивных датчиков и других устройств. Bluetooth с низким энергопотреблением даст возможность улучшить существующие варианты применения, расширяя применимость и функциональные возможности технологии Bluetooth.

Соответствующие чипы могут быть интегрированы в такие продукты, как наручные часы, беспроводные клавиатуры, геймпады и датчики тела, которые могут подключаться к принимающим (хост) устройствам, таким как мобильные телефоны, персональные цифровые помощники (КПК) и персональные компьютеры (ПК).

Обновления программного обеспечения[править | править код]

Соответствующие приложения для существующих устройств могут быть открыты для использования технологии Bluetooth с низким энергопотреблением с помощью обновления. Это даст возможность существующему программному обеспечению Bluetooth-технологии получать данные от Bluetooth с низким энергопотреблением. Однако, возможность общаться в дуплексном режиме ограничена с определенными схемами распределения частоты традиционной технологии Bluetooth. Широко распространенные устройства, такие как мобильные телефоны, персональные цифровые помощники (КПК) и персональные компьютеры (ПК), могут получать данные передаваемые устройствами Bluetooth с низким энергопотреблением в качестве принимающих устройств для сложных задач.

Следовательно, технология Bluetooth с низким энергопотреблением может связать любую персональную сеть согласно IEEE 802.15 (WPAN) которая имеет связь с каждым простым устройством с другими приборами для сложных задач, а также для поддержки шлюза для передачи информации другим сетевым объектам.

Иногда можно «восстановить» рассеянную энергию излучения или энергию движения. Такие «убирающие мусор» системы могут питать Bluetooth со сверхнизким энергопотреблением, что приводит к чему-то наподобие датчиков пыли, очень маленьких, независимых, доступных сетевых датчиков, которые сообщают о цельной картине вокруг, они рассредоточены повсюду и не исчерпывает энергию. Кроме того, являются надежными.

Стандартизация[править | править код]

На рынке патентованных решений для обеспечения связи, технология Bluetooth с низким энергопотреблением определяет себя как:

  • широко распространенный промышленный стандарт протоколов (Bluetooth SIG)
  • международно принятый промышленный стандарт для передачи (IEEE 802.15.1)
  • низкая цена благодаря интеграции микросхемы
  • совместимость с уже существующими Bluetooth-устройствами через обновления

Аппаратные платформы[править | править код]

Несколько производителей занимаются выпуском чипов для периферийных устройств Bluetooth LE, например, Nordic Semiconductor с микросхемами серии nRF51, nRF52, Texas Instruments с системой-на-кристалле CC2541. Кроме того, вместо того, чтобы самостоятельно разрабатывать свои решения для радио, производители могут приобрести готовые модули, прошедшие соответствующую, довольно дорогостоящую, сертификацию. На начало 2014 года были доступны модули Laird BL600, Bluegiga BLE112/BLE113, а также RFDuino (для платформы Arduino)[8].

В качестве примера ниже приведены характеристики системы на кристалле серии nRF51[8]:

  • ARM (архитектура) Cortex-M0 с тактовой частотой 16 МГц
  • От 128 до 256 Кб флеш-памяти, из которых около 90 Кб занимает стек Bluetooth LE
  • 16 Кб SRAM-памяти, из которых 8 Кб может использовать приложение, а остальное использует стек
  • Kevin Townsend; Carles Cufí; Akiba; Robert Davidson. Getting Started with Bluetooth Low Energy. — O'Reilly Media, Inc., 2014. — 180 p. — ISBN 978-1-4919-4951-1.
  1. ↑ PressReleasesDetail (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 22 февраля 2010. Архивировано 20 декабря 2009 года.
  2. 1 2 3 Bluetooth SIG Retrieved 2009-02-17. http://www.bluetooth.com/Bluetooth/Products/More_about_emBluetoothem_low_energy_technology.htm
  3. ↑ Bluetooth Core Specification Download Page (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 22 февраля 2010. Архивировано 17 января 2008 года.
  4. 1 2 3 4 Townsend, Cufí, Davidson, 2014, Configurations.
  5. ↑ Townsend, Cufí, Davidson, 2014, Host Controller Interface (HCI).
  6. 1 2 Townsend, Cufí, Davidson, 2014, Chapter 2. Protocol Basics.
  7. ↑ Townsend, Cufí, Davidson, 2014, Protocols versus Profiles.
  8. 1 2 Townsend, Cufí, Davidson, 2014, 5. Hardware platforms.

ru.wikipedia.org

Bluetooth — Википедия. Что такое Bluetooth

Bluetooth
Уровень (по модели OSI) Физический
Назначение протокола Беспроводная связь между устройствами на расстоянии до 100 м (класс I)
Спецификация IEEE 802.15.1
Разработчик Bluetooth SIG

Bluetooth (от слов англ. blue — синий и tooth — зуб; произносится /bluːtuːθ/), блюту́с[1] — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (Wireless personal area network, WPAN). Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами, как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, бесплатной, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 10 м друг от друга (дальность сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.

Название

Слово Bluetooth — адаптация на английский язык датского слова «Blåtand» («Синезубый»). Так прозвали когда-то короля викингов Харальда I Синезубого, жившего в Дании около тысячи лет назад. Прозвище этот король получил за темный передний зуб. Харальд I правил в X веке Данией и частью Норвегии и объединил враждовавшие датские племена в единое королевство. Подразумевается, что Bluetooth делает то же самое с протоколами связи, объединяя их в один универсальный стандарт[2][3][4]. Хотя «blå» в современных скандинавских языках означает «синий», во времена викингов оно также могло означать «чёрного цвета». Таким образом, исторически правильно было бы перевести датское Harald Blåtand скорее как Harald Blacktooth, чем как Harald Bluetooth.

В русском тексте портал Грамота.ру предпочтительным называет использование написания «Bluetooth», а допустимым — «блюту́с».[5]

Логотип Bluetooth является сочетанием двух нордических («скандинавских») рун: Хагалаз младшего футарка (ᚼ) и Беркана (ᛒ), звуковые значения которых соответствуют инициалам Харальда I Синезубого - h и b (дат. Harald Blåtand, норв. Harald Blåtann). Логотип похож на более старый логотип для Beauknit Textiles, подразделения корпорации Beauknit. В нём используется слияние отраженной K и В для «Beauknit», он шире и имеет скругленные углы, но в общем он такой же.

История создания и развития

Работы по созданию Bluetooth начал производитель телекоммуникационного оборудования Ericsson в 1994 году как беспроводную альтернативу кабелям RS-232. Первоначально эта технология была приспособлена под потребности системы FLYWAY в функциональном интерфейсе между путешественниками и системой.

Спецификация Bluetooth была разработана группой Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG)[6][7], которая была основана в 1998 году. В неё вошли компании Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Впоследствии Bluetooth SIG и IEEE достигли соглашения, на основе которого спецификация Bluetooth стала частью стандарта IEEE 802.15.1 (дата опубликования — 14 июня 2002 года).

Класс[8] Максимальная мощность, мВт Максимальная мощность, дБм Радиус действия, м
1 100 20 100
2 2,5 4 10
3 1 0 менее 10

Принцип действия Bluetooth

Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц)[9][10]. В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты[11] (англ. Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование недорогое.

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду[7] (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц, а в Японии, Франции и Испании полоса у́же — 23 частотных канала). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудиосигнал не повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно.

Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «point-to-point», но и соединение «point-to-multipoint»[7].

Спецификации

Bluetooth 1.0

Устройства версий 1.0 (1998) и 1.0B имели плохую совместимость между продуктами различных производителей. В 1.0 и 1.0B была обязательной передача адреса устройства (BD_ADDR) на этапе установления связи, что делало невозможной реализацию анонимности соединения на протокольном уровне и было основным недостатком данной спецификации.

Bluetooth 1.1

В Bluetooth 1.1 было исправлено множество ошибок, найденных в 1.0B, добавлена поддержка для нешифрованных каналов, индикация уровня мощности принимаемого сигнала (RSSI).

Bluetooth 1.2

Главные улучшения включают следующее:

  • Быстрое подключение и обнаружение.
  • Адаптивная перестройка частоты с расширенным спектром (AFH), которая повышает стойкость к радиопомехам.
  • Более высокие, чем в 1.1, скорости передачи данных, практически до 1 Мбит/с.
  • Расширенные Синхронные Подключения (eSCO), которые улучшают качество передачи голоса в аудиопотоке, позволяя повторную передачу повреждённых пакетов, и при необходимости могут увеличить задержку аудио, чтобы оказать лучшую поддержку для параллельной передачи данных.
  • В Host Controller Interface (HCI) добавлена поддержка трёхпроводного интерфейса UART.
  • Утверждён как стандарт IEEE Standard 802.15.1-2005[12].
  • Введены режимы управления потоком данных (Flow Control) и повторной передачи (Retransmission Modes) для L2CAP.

Bluetooth 2.0 + EDR

Bluetooth версии 2.0 был выпущен 10 ноября 2004 г. Имеет обратную совместимость с предыдущими версиями 1.x. Основным нововведением стала поддержка Enhanced Data Rate (EDR) для ускорения передачи данных. Номинальная скорость EDR около 3 Мбит/с, однако на практике это позволило повысить скорость передачи данных только до 2,1 Мбит/с. Дополнительная производительность достигается с помощью различных радиотехнологий для передачи данных[13].

Стандартная (базовая) скорость передачи данных использует GFSK-модуляцию радиосигнала при скорости передачи в 1 Мбит/с. EDR использует сочетание модуляций GFSK и PSK с двумя вариантами, π/4-DQPSK и 8DPSK. Они имеют большие скорости передачи данных по воздуху — 2 и 3 Мбит/с соответственно[14].

Bluetooth SIG издала спецификацию как «Технология Bluetooth 2.0 + EDR», которая подразумевает, что EDR является дополнительной функцией. Кроме EDR, есть и другие незначительные усовершенствования к 2.0 спецификации, и продукты могут соответствовать «Технологии Bluetooth 2.0», не поддерживая более высокую скорость передачи данных. По крайней мере одно коммерческое устройство, HTC TyTN Pocket PC, использует «Bluetooth 2.0 без EDR» в своих технических спецификациях[15].

Согласно 2.0 + EDR спецификации, EDR обеспечивает следующие преимущества:

  • Увеличение скорости передачи в 3 раза (2,1 Мбит/с) в некоторых случаях.
  • Уменьшение сложности нескольких одновременных подключений из-за дополнительной полосы пропускания.
  • Снижение потребления энергии благодаря уменьшению нагрузки.
Bluetooth 2.1

2007 год. Добавлена технология расширенного запроса характеристик устройства (для дополнительной фильтрации списка при сопряжении), энергосберегающая технология Sniff Subrating, которая позволяет увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора в 3—10 раз. Кроме того обновлённая спецификация существенно упрощает и ускоряет установление связи между двумя устройствами, позволяет производить обновление ключа шифрования без разрыва соединения, а также делает указанные соединения более защищёнными, благодаря использованию технологии Near Field Communication.

Bluetooth 2.1 + EDR

В августе 2008 года Bluetooth SIG версию 2.1+EDR. Новая редакция Bluetooth снижает потребление энергии в 5 раз, повышает уровень защиты данных и облегчает распознавание и соединение Bluetooth-устройств благодаря уменьшению количества шагов, за которые оно выполняется.

Bluetooth 3.0 + HS

3.0+HS[14] была принята Bluetooth SIG 21 апреля 2009 года. Она поддерживает теоретическую скорость передачи данных до 24 Мбит/с. Её основной особенностью является добавление AMP (Alternate MAC/PHY), дополнение к 802.11 как высокоскоростное сообщение. Для AMP были предусмотрены две технологии: 802.11 и UWB, но UWB отсутствует в спецификации[16].

Модули с поддержкой новой спецификации соединяют в себе две радиосистемы: первая обеспечивает передачу данных в 3 Мбит/с (стандартная для Bluetooth 2.0) и имеет низкое энергопотребление; вторая совместима со стандартом 802.11 и обеспечивает возможность передачи данных со скоростью до 24 Мбит/с (сравнима со скоростью сетей Wi-Fi). Выбор радиосистемы для передачи данных зависит от размера передаваемого файла. Небольшие файлы передаются по медленному каналу, а большие — по высокоскоростному. Bluetooth 3.0 использует более общий стандарт 802.11 (без суффикса), то есть несовместим с такими спецификациями Wi-Fi, как 802.11b/g или 802.11n.

Bluetooth 4.0

Bluetooth SIG утвердил спецификацию Bluetooth 4.0 30 июня 2010 года. Bluetooth 4.0 включает в себя протоколы:

  • Классический Bluetooth,
  • Высокоскоростной Bluetooth
  • Bluetooth с низким энергопотреблением.

Высокоскоростной Bluetooth основан на Wi-Fi, а Классический Bluetooth состоит из протоколов предыдущих спецификаций Bluetooth.

Частоты работы системы Bluetooth (мощность не более 0,0025 Вт).

Полоса частот: 2 402 000 000 - 2 480 000 000 Гц (2,402 ГГц - 2,48 ГГц)

Протокол Bluetooth с низким энергопотреблением предназначен, прежде всего, для миниатюрных электронных датчиков (использующихся в спортивной обуви, тренажёрах, миниатюрных сенсорах, размещаемых на теле пациентов и т. д.). Низкое энергопотребление достигается за счёт использования особого алгоритма работы. Передатчик включается только на время отправки данных, что обеспечивает возможность работы от одной батарейки типа CR2032 в течение нескольких лет[10]. Стандарт предоставляет скорость передачи данных в 1 Мбит/с при размере пакета данных 8—27 байт. В новой версии два Bluetooth-устройства смогут устанавливать соединение менее чем за 5 миллисекунд и поддерживать его на расстоянии до 100 м. Для этого используется усовершенствованная коррекция ошибок, а необходимый уровень безопасности обеспечивает 128-битное AES-шифрование.

Датчики температуры, давления, влажности, скорости передвижения и т. д. на базе этого стандарта могут передавать информацию на различные устройства контроля: мобильные телефоны, КПК, ПК и т. п.

Первый чип с поддержкой Bluetooth 3.0 и Bluetooth 4.0 был выпущен компанией ST-Ericsson в конце 2009 года. В настоящее время выпускается большое количество мобильных устройств с поддержкой этого стандарта.

Bluetooth 4.1

В конце 2013 года Bluetooth Special Interest Group (SIG) представила спецификацию Bluetooth 4.1. Одно из улучшений, реализованных в спецификации Bluetooth 4.1, касается совместной работы Bluetooth и мобильной связи четвёртого поколения LTE. Стандарт предусматривает защиту от взаимных помех путём автоматического координирования передачи пакетов данных.

Bluetooth 4.2

3 декабря 2014 Bluetooth Special Interest Group (SIG) представила спецификацию Bluetooth 4.2.[17]. Основные улучшения — повышение конфиденциальности и увеличение скорости передачи данных.

Bluetooth 5.0

16 июня 2016 года Bluetooth Special Interest Group (SIG) представила спецификацию Bluetooth 5.0.[18][19] Изменения коснулись в основном режима с низким потреблением и высокоскоростного режима. Радиус действия увеличен в 4 раза, скорость увеличена в 2 раза.

Стек протоколов Bluetooth

Bluetooth имеет многоуровневую архитектуру, состоящую из основного протокола, протоколов замены кабеля, протоколов управления телефонией и заимствованных протоколов. Обязательными протоколами для всех стеков Bluetooth являются: LMP, L2CAP и SDP. Кроме того, устройства, связывающиеся с Bluetooth обычно используют протоколы HCI и RFCOMM.

LMP
Link Management Protocol — используется для установления и управления радиосоединением между двумя устройствами. Реализуется контроллером Bluetooth.
HCI
Host/controller interface — определяет связь между стеком хоста (то есть компьютера или мобильного устройства) и контроллером Bluetooth.
L2CAP
logical Link Control and Adaptation Protocol — используется для мультиплексирования локальных соединений между двумя устройствами, использующими различные протоколы более высокого уровня. Позволяет фрагментировать и пересобирать пакеты.
SDP
Service Discovery Protocol — позволяет обнаруживать услуги, предоставляемые другими устройствами, и определять их параметры.
RFCOMM
Radio Frequency Communications — протокол замены кабеля, создаёт виртуальный последовательный поток данных и эмулирует управляющие сигналы RS-232.
BNEP
Bluetooth Network Encapsulation Protocol — используется для передачи данных из других стеков протоколов через канал L2CAP. Применяется для передачи IP-пакетов в профиле Personal Area Networking.
AVCTP
Audio/Video Control Transport Protocol — используется в профиле Audio/Video Remote Control для передачи команд по каналу L2CAP.
AVDTP
Audio/Video Distribution Transport Protocol — используется в профиле Advanced Audio Distribution для передачи стереозвука по каналу L2CAP.
TCS
Telephony Control Protocol — Binary — протокол, определяющий сигналы управления вызовом для установления голосовых соединений и соединений для передачи данных между устройствами Bluetooth. Используется только в профиле Cordless Telephony.

Заимствованные протоколы включают в себя: Point-to-Point Protocol (PPP), TCP/IP, UDP, Object Exchange Protocol (OBEX), Wireless Application Environment (WAE), Wireless Application Protocol (WAP).

Профили Bluetooth

Профиль — набор функций или возможностей, доступных для определённого устройства Bluetooth. Для совместной работы Bluetooth-устройств необходимо, чтобы все они поддерживали общий профиль.

Нижеуказанные профили определены и одобрены группой разработки Bluetooth SIG[20]:

  • Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) — разработан для передачи двухканального стерео аудиопотока, например, музыки, к беспроводной гарнитуре или любому другому устройству. Профиль полностью поддерживает низкокомпрессированный кодек Sub_Band_Codec (SBC) и опционально поддерживает MPEG-1,2 аудио, MPEG-2,4 AAC и ATRAC, способен поддерживать кодеки, определённые производителем.[21]
  • Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP) — разработан для управления стандартными функциями телевизоров, Hi-Fi оборудования и прочего. То есть позволяет создавать устройства с функциями дистанционного управления. Может использоваться в связке с профилями A2DP или VDP.
  • Basic Imaging Profile (BIP) — разработан для пересылки изображений между устройствами и включает возможность изменения размера изображения и конвертирование в поддерживаемый формат принимающего устройства.
  • Basic Printing Profile (BPP) — позволяет пересылать текст, сообщения электронной почты, vCard и другие элементы на принтер. Профиль не требует от принтера специфических драйверов, что выгодно отличает его от HCRP.
  • Common ISDN Access Profile (CIP) — для доступа устройств к ISDN.
  • Cordless Telephony Profile (CTP) — профиль беспроводной телефонии.
  • Device ID Profile (DIP) — позволяет идентифицировать класс устройства, производителя, версию продукта.
  • Dial-up Networking Profile (DUN) — протокол предоставляет стандартный доступ к Интернету или другому телефонному сервису через Bluetooth. Базируется на SPP, включает в себя команды PPP и AT, определённые в спецификации ETSI 07.07.
  • Fax Profile (FAX) — предоставляет интерфейс между мобильным или стационарным телефоном и ПК, на котором установлено программное обеспечение для факсов. Поддерживает набор AT-команд в стиле ITU T.31 и/или ITU T.32. Голосовой звонок или передача данных профилем не поддерживается.
  • File Transfer Profile (FTP_profile) — обеспечивает доступ к файловой системе устройства. Включает стандартный набор команд FTP, позволяющий получать список каталогов, изменения каталогов, получать, передавать и удалять файлы. В качестве транспорта используется OBEX, базируется на GOEP.
  • General Audio/Video Distribution Profile (GAVDP) — база для A2DP и VDP.
  • Generic Access Profile (GAP) — база для всех остальных профилей.
  • Generic Object Exchange Profile (GOEP) — база для других профилей передачи данных, базируется на OBEX.
  • Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP) — предоставляет простую альтернативу кабельного соединения между устройством и принтером. Минус профиля в том, что для принтера необходимы специфичные драйвера, что делает профиль неуниверсальным.
  • Hands-Free Profile (HFP) — используется для соединения беспроводной гарнитуры и телефона, передаёт монозвук в одном канале.
  • Human Interface Device Profile (HID) — обеспечивает поддержку устройств с HID (Human Interface Device), таких как мыши, джойстики, клавиатуры и проч. Использует медленный канал, работает на пониженной мощности.
  • Headset Profile (HSP) — используется для соединения беспроводной гарнитуры (Headset) и телефона. Поддерживает минимальный набор AT-команд спецификации GSM 07.07 для обеспечения возможности совершать звонки, отвечать на звонки, завершать звонок, настраивать громкость. Через профиль Headset, при наличии Bluetooth 1.2 и выше, можно выводить на гарнитуру всё звуковое сопровождение работы телефона. Например, прослушивать на гарнитуре все сигналы подтверждения операций, mp3-музыку из плеера, мелодии звонка, звуковой ряд видеороликов. Гарнитуры, поддерживающие такой профиль, имеют возможность передачи стереозвука, в отличие от моделей, которые поддерживают только профиль Hands-Free.
  • Intercom Profile (ICP) — обеспечивает голосовые звонки между Bluetooth-совместимыми устройствами.
  • LAN Access Profile (LAP) — обеспечивает доступ Bluetooth-устройствам к вычислительным сетям LAN, WAN или Интернет посредством другого Bluetooth-устройства, которое имеет физическое подключение к этим сетям. Bluetooth-устройство использует PPP поверх RFCOMM для установки соединения. LAP также допускает создание ad-hoc Bluetooth-сетей.
  • Object Push Profile (OPP) — базовый профиль для пересылки «объектов», таких как изображения, виртуальные визитные карточки и др. Передачу данных инициирует отправляющее устройство (клиент), а не приёмное (сервер).
  • Personal Area Networking Profile (PAN) — позволяет использовать протокол Bluetooth Network Encapsulation в качестве транспорта через Bluetooth-соединение.
  • Phone Book Access Profile (PBAP) — позволяет обмениваться записями телефонных книг между устройствами.
  • Serial Port Profile (SPP) — базируется на спецификации ETSI TS07.10 и использует протокол RFCOMM. Профиль эмулирует последовательный порт, предоставляя возможность замены стандартного RS-232 беспроводным соединением. Является базовым для профилей DUN, FAX, HSP и AVRCP.
  • Service Discovery Application Profile (SDAP) — используется для предоставления информации о профилях, которые использует устройство-сервер.
  • SIM Access Profile (SAP, SIM) — позволяет получить доступ к SIM-карте телефона, что позволяет использовать одну SIM-карту для нескольких устройств.
  • Synchronisation Profile (SYNCH) — позволяет синхронизировать персональные данные (PIM). Профиль заимствован из спецификации инфракрасной связи и адаптирован группой Bluetooth SIG.
  • Video Distribution Profile (VDP) — позволяет передавать потоковое видео. Поддерживает H.263, стандарты MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 поддерживаются опционально и не содержатся в спецификации.
  • Wireless Application Protocol Bearer (WAPB) — протокол для организации P-to-P (Point-to-Point) соединения через Bluetooth.

Безопасность

В июне 2006 года Авишай Вул[22] и Янив Шакед опубликовали статью[23], содержащую подробное описание атаки на устройства Bluetooth. Материал содержал описание как активной, так и пассивной атаки, позволяющей заполучить PIN-код устройства и в дальнейшем осуществить соединение с данным устройством. Пассивная атака позволяет соответствующе экипированному злоумышленнику «подслушать» (sniffing) процесс инициализации соединения и в дальнейшем использовать полученные в результате прослушки и анализа данные для установления соединения (spoofing). Естественно, для проведения данной атаки злоумышленнику нужно находиться в непосредственной близости и непосредственно в момент установления связи. Это не всегда возможно. Поэтому родилась идея активной атаки. Была обнаружена возможность отправки особого сообщения в определённый момент, позволяющего начать процесс инициализации с устройством злоумышленника. Обе процедуры взлома достаточно сложны и включают несколько этапов, основной из которых — сбор пакетов данных и их анализ. Сами атаки основаны на уязвимостях в механизме аутентификации и создания ключа-шифра между двумя устройствами.

Инициализация bluetooth-соединения

Инициализацией bluetooth-соединения принято называть процесс установки связи. Её можно разделить на три этапа:

  • генерация ключа Kinit,
  • генерация ключа связи (он носит название link key и обозначается, как Kab),
  • аутентификация.

Первые два пункта входят в так называемую процедуру паринга.

Паринг (pairing), или сопряжение, — процесс связи двух (или более) устройств с целью создания общего секретного значения Kinit, которое они будут в дальнейшем использовать при общении. В некоторых переводах официальных документов по bluetooth можно также встретить термин «подгонка пары». Перед началом процедуры сопряжения на обеих сторонах необходимо ввести PIN-код.

Kinit формируется по алгоритму E22, который оперирует следующими величинами:

  • BD_ADDR — уникальный MAC-адрес BT-устройства длиной 48 бит;
  • PIN-код и его длина;
  • IN_RAND — случайная 128-битная величина.

Для создания ключа связи Kab устройства обмениваются 128-битными словами LK_RAND(A) и LK_RAND(B), генерируемыми случайным образом. Далее следует побитовый XOR с ключом инициализации Kinit. И снова обмен полученным значением. Затем следует вычисление ключа по алгоритму E21.

Для этого необходимы величины:

  • BD_ADDR
  • 128-битный LK_RAND (каждое устройство хранит своё и полученное от другого устройства значения)

На данном этапе pairing заканчивается и начинается последний этап инициализации bluetooth — Mutual authentication, или взаимная аутентификация. Основана она на схеме «запрос-ответ». Одно из устройств становится верификатором, генерирует случайную величину AU_RAND(A) и посылает его соседнему устройству (в открытом виде), называемому предъявителем. Как только предъявитель получает это «слово», начинается вычисление величины SRES по алгоритму E1, и она отправляется верификатору. Соседнее устройство производит аналогичные вычисления и проверяет ответ предъявителя. Если SRES совпали, то устройства меняются ролямии процесс повторяется заново.

E1-алгоритм оперирует такими величинами:

  • Случайно созданное AU_RAND
  • link key Kab
  • Свой собственный BD_ADDR
Атака на сопряжение

Если злоумышленнику удалось прослушать эфир и во время процедуры сопряжения он перехватил и сохранил все сообщения, то далее найти PIN можно используя перебор.

Первым, кто заметил эту уязвимость, был англичанин Олли Вайтхауз (Ollie Whitehouse) в апреле 2004 года. Он первым предложил перехватить сообщения во время сопряжения и попытаться вычислить PIN методом перебора, используя полученную информацию. Тем не менее, метод имеет один существенный недостаток: атаку возможно провести только в случае, если удалось подслушать все аутентификационные данные. Другими словами, если злоумышленник находился вне эфира во время начала сопряжения или же упустил какую-то величину, то он не имеет возможности продолжить атаку.

Атака на пересопряжение

Вулу и Шакеду удалось найти решение трудностей, связанных с атакой Вайтхауза. Был разработан второй тип атаки. Если процесс сопряжения уже начат и данные упущены, провести атаку невозможно. Но если устройства уже успели связаться, сохранили ключ Kab и приступили к взаимной аутентификации, можно заставить устройства заново инициировать процесс сопряжения чтобы провести вышеописанную атаку на сопряжение.

Данная атака требует отправки нужных сообщений в нужный момент времени. Стандартные устройства, доступные в продаже, не подойдут для этих целей.

Использовав любой из этих методов, злоумышленник может приступить к базовой атаке на сопряжение. Таким образом, имея в арсенале эти две атаки, злоумышленник может беспрепятственно похитить PIN-код. Далее имея PIN-код он сможет установить соединение с любым из этих устройств. И стоит учесть, что в большинстве устройств безопасность на уровне служб, доступных через bluetooth, не обеспечивается на должном уровне. Большинство разработчиков делает ставку именно на безопасность установления сопряжения. Поэтому последствия действий злоумышленника могут быть различными: от кражи записной книжки телефона до установления исходящего вызова с телефона жертвы и использования его как прослушивающего устройства.

Оценка времени подбора PIN-кода

В протоколе Bluetooth активно используются алгоритмы E22, E21, E1, основанные на шифре SAFER+. Брюс Шнайер подтвердил, что уязвимость относится к критическим. Подбор PIN на практике прекрасно работает и может быть произведен в реальном времени[24]. Ниже приведены результаты, полученные на Pentium IV HT на 3 ГГц:

Длина (знаков) Время (сек)
4 0,063
5 0,75
6 7,609

Конкретные реализации вышеописанных атак могут работать с различной скоростью. Способов оптимизации множество: особые настройки компилятора, различные реализации циклов, условий и арифметических операций. Авишай Вул и Янив Шакед нашли способ значительно сократить время перебора PIN-кода.

Увеличение длины PIN-кода не является панацеей. Только сопряжение устройств в безопасном месте может частично защитить от описанных атак. Пример — bluetooth-гарнитура или автомобильный handsfree. Инициализация связи (при включении) с данными устройствами может происходить многократно в течение дня, и не всегда у пользователя есть возможность находиться при этом в защищённом месте.

Применение

Радиус работы устройств BT2 не превышает 16 метров, для BT1 - до 100 м (класс А). Эти числа декларируются стандартом для прямой видимости, в реальности не стоит ожидать работы на расстоянии более 10—20 м. Такого дальнодействия недостаточно для эффективного применения атак на практике. Поэтому, ещё до детальной проработки алгоритмов атаки, на Defcon-2004 публике была представлена антенна-винтовка BlueSniper, разработанная Джонном Херингтоном (John Herington). Устройство подключается к портативному устройству — ноутбуку/КПК и имеет достаточную направленность и мощность (эффективная работа до 1,5 км).

Сосуществование с другими протоколами

Частая смена рабочего канала FHSS в широком диапазоне частот дает шанс на сосуществование с другими протоколами. С введением адаптивной AFH ситуация немного улучшилась [25].

Отладка и сертификация

Отладка и контроль соответствия стандарту осложняется активными соседями по диапазону (например, Wi-Fi). Существуют решения, позволяющие декодировать и отслеживать все соединения одновременно во всех 79 каналах Bluetooth.

См. также

Примечания

  1. ↑ блюту́с. «Орфографический академический ресурс АКАДЕМОС». блюту́с. Проверено 9 марта 2018.
  2. Monson, Heidi Bluetooth Technology and Implications. SysOpt.com (14 декабря 1999). Проверено 17 февраля 2009. Архивировано 24 августа 2011 года.
  3. ↑ About the Bluetooth SIG  (недоступная ссылка — история). Bluetooth SIG. Проверено 1 февраля 2008. Архивировано 18 марта 2006 года.
  4. Kardach, Jim How Bluetooth got its name (3 мая 2008). Проверено 24 февраля 2009. Архивировано 24 августа 2011 года.
  5. ↑ Вопрос № 244488. Грамота.ру. — «Допустимо:"блютус". Но лучше писать латиницей.». Проверено 9 марта 2018.
  6. ↑ About the Bluetooth SIG (англ.)  (недоступная ссылка — история). Bluetooth SIG. Проверено 20 марта 2008. Архивировано 10 января 2006 года.
  7. 1 2 3 Вишневский и др. Широкополосные беспроводные сети передачи данных. — М.: Техносфера, 2005. — 592 с. — ISBN 5-94836-049-0.
  8. Joshua Wright. Dispelling Common Bluetooth Misconceptions (англ.). SANS. Проверено 25 августа 2018.
  9. Soltanian A., Van Dyck R.E. Performance of the Bluetooth system in fading dispersive channelsand interference // IEEE Global Telecommunications Conference, 2001 (GLOBECOM '01). — С. 3499—3503.
  10. 1 2 BLUETOOTH SIG Introduces BLUETOOTH Low Energy Wireless Technology, the Next Generation BLUETOOTH Wireless Technology (англ.)  (недоступная ссылка — история). Официальный сайт. Проверено 16 января 2010. Архивировано 20 декабря 2009 года.
  11. Бителева А. Технологии мультимедийного доступа. Журнал «Теле-Спутник» 8(82) (август 2002). Проверено 15 января 2010. Архивировано 24 августа 2011 года.
  12. ↑ IEEE Std 802.15.1-2005 — IEEE Standard for Information technology — Telecommunications and information exchange between systems — Local and metropolitan area networks — Specific requirements Part 15.1: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Wireless Personal Area Networks (WPANs)
  13. Guy Kewney. High speed Bluetooth comes a step closer: enhanced data rate approved. Newswireless.net (16 ноября 2004). Проверено 4 февраля 2008. Архивировано 24 августа 2011 года.
  14. 1 2 Specification Documents  (недоступная ссылка — история). Bluetooth SIG. Проверено 4 февраля 2008. Архивировано 17 января 2008 года.
  15. ↑ HTC TyTN Specification (PDF). HTC. Проверено 4 февраля 2008. Архивировано 8 марта 2008 года.
  16. David Meyer. Bluetooth 3.0 released without ultrawideband. zdnet.co.uk (22 апреля 2009). Проверено 22 апреля 2009. Архивировано 24 августа 2011 года.
  17. ↑ SIG introduces Bluetooth 4.2
  18. ↑ Bluetooth 5.0: Here’s Why The New Wireless Standard Matters
  19. ↑ Bluetooth 5.0 to Quadruple Range, Double Speed | News & Opinion | PCMag.com
  20. ↑ КомпьютерПресс №3, 2013, с. 36.
  21. ↑ Error Архивировано 6 декабря 2010 года.
  22. ↑ Prof. Avishai Wool
  23. Yaniv Shaked, Avishai Wool (2005-05-02). «Cracking the Bluetooth PIN» (School of Electrical Engineering Systems, Tel Aviv University). Проверено 2010-06-04.
  24. Ellisys. Bluetooth Security – Truths and Fictions (англ.).
  25. ↑ Coexistence issues for a 2.4 GHz wireless audio streaming in presence of bluetooth paging and WLAN.

Литература

Ссылки

wiki.sc

Самый лучший Bluetooth-адаптер Ugreen для компьютера и ноутбука с поддержкой aptX

Обзор лучшего bluetooth-адаптера для передачи музыки без задержки и подключения музыкальных колонок, медиаплееров и наушников с поддержкой APT-X. Вообще, поиск был очень сложным, я просматривал все отзывы, готовые, в том числе и дорогостоящие решения. Остановился на адаптерах, которые работают под управлением  CSR Harmony. Выбор был из ORICO BTA-403  (в лоте 1000 отзывов и больше 2000 заказов), VIKEFON Bluetooth 5.0 (в лоте 8000 отзывов и около 20000 заказов), и оптимальным Ugreen bluetooth (в лоте 8000 отзывов и больше 16000 заказов).

Тут нужно оговориться, что для подключения, например, смартфона через bluetooth и перекидывания файлов особо заморачиться не стоит — подойдет любой недорогой bluetooth 2.0 адаптер. Другое дело, если желаете передавать звук без задержек. Тут на помощь приходит стандарт APT-X в современных bluetooth-чипсетах. Модель Bluetoothа-адаптер Ugreen разработана на базе CSR8510 и работает с медиаустройствами. Очень важно подбирать именно связку APT-X приемник-передатчик, то есть адаптер для компьютера (ноутбука) и наушники BT-APTX или такой же аудиоприемник. Забегая вперед, я скажу, что звуком доволен как слон. Это дешевое и эффективное решение.

 Звук сравнивал с Hi-Res плеерами и USB-ЦАП'ами, вполне получается приличное качество. Посмотреть и выбрать другие аудиоустройства можно в подборке.

Ссылка на мой профиль с обзорами 

Технические параметры:
Модель: Ugreen BT4.0 адаптер
Версия Bluetooth: 4.0 + EDR
Скорость передачи данны: до 3Mbps
Диапазон: 2.4GHz
Дальность действия: до 15метров
Поддерживаемые протоколы: A2D ( Advanced Audio Distribution Profile), ARVCP (Audio/ Video Remote Control Profile), BLE (Bluetooth Low Energy),Enhanced Data Rate (EDR)
Профили Bluetooth: A2DP v1.2, GAP, HFPv1.5, HID OVER CATT, AVRCP V1.4, HSP V1.2, APTX, SPP V1.2, DUN V1.1 и OPP 2.2
Индикатор статуса: светодиод
Поддерживаемые ОС: Win 10/8.1/8, Win 7/XP/Vista,

С помощью этого адаптера можно подключить смартфон для обмена файлами и принтер для печати, беспроводную мышь или клавиатуру, колонки и наушники для передачи аудиопотока.

 Если рассматривать только тему аудио, то у продавца (Ugreen) есть таблица с характеристиками приемников и передатчиков bluetooth.

 Упаковка скромная — блистер Ugreen.

Контакты защищает п/этиленовый колпачок.

 Адаптер UGREEN недорогой, маленький — можно постоянно использовать со старым ноутбуком (там как правило BT2.0), не вынимая из порта.

 Внутри сам донгл (адаптер), диск с драйверами для Win 7/XP/Vista, ПО CSR Harmony.

 Инструкция избыточная для такого простого устройства. Если потребуется поддержка, то ее можно получить по адресу: [email protected]

 Адаптер без всяких хитростей — простой USB-Bluetooth донгл, разве что с поддержкой APT-X.

 Колпачок я потерял сразу — он нужен, только если вы пользуетесь адаптером периодически. А если установил и забыл — тогда и не нужен.

Из особенностей — отверстие под шнурок или брелок (если носить с собой). 

 Дополнительных контактов, как в USB3.0, в этой версии адаптера нет.

 Чтобы оценить размеры донгла, два USB-накопителя Eaget S30 (самый популярный накопитель в металлическом корпусе и с USB3.0) и Eaget MFI с разъемом Lightning. 

 Вот и цепочка от S30 пригодилась.

 Индикатор статуса показывает, что устройство корректно установлено и готово к работе.

 Выдержка из инструкции — порядок установки драйверов и программного обеспечения.

На диске находится электронная версия инструкции, а также ПО CSR Harmony версий х32 и х64.

 При установке выбираются драйверы под чипсет CSR8510. 

 ПО CSR Harmony предлагает выбрать русский язык по умолчанию.

 Вся установка и настройка проходят традиционно, в системе появляется несколько новых устройств и виртуальных портов для передачи файлов.

 В Диспетчере устройств появляется, в том числе, и CSR Bluetooth Radio.

Проверял в связке: компьютер с HDMI на телевизор и Bluetooth APT-X с ресивером на колонки — задержка не ощущается, в том числе в динамичных сценах. На данный момент использую адаптер UGREEN для передачи на звука на беспроводной аудиоресивер Blitzwolf BW-BR5 (Bluetooth V5.0 APT-X, в режиме RX). Blitzwolf, в свою очередь, подключен к большим колонкам. При желании можно использовать и Bluetooth наушники, лучше всего выбирать модель с поддержкой APT-X. Звуком доволен как слон, так как искал именно связку APT-X приемник-передатчик, в итоге получил рабочий и недорогой вариант. 

Не пропустите купоны и промокоды на скидку на Aliexpress и Tmall с 29.11 по 04.12:
friday5 на скидку $5/50$ 
friday10 на скидку $10/100$ 
friday15 на скидку $15/150.

 Другие интересные обзоры и статьи по выбору аудиогаджетов можете посмотреть в моем профиле.

www.ixbt.com


Смотрите также



© 2010- GutenBlog.ru Карта сайта, XML.