Что такое Bluetooth: все о спецификациях

Bluetooth — технология не новая, но не теряющая популярности. Сегодня этот протокол передачи данных применяется, чтобы связать различные устройства — например, наушники со смартфоном или геймпад с компьютером. В этой обзорной статье рассмотрим, как работает Bluetooth, что это такое, преимущества и недостатки такого способа связи, перспективы и актуален ли Блютуз будет в ближайшее время.

Что такое Bluetooth

Кадры: Bright Side / YouTube

Благодаря Bluetooth обеспечивается обмен информацией между разной «умной» электроникой: компьютерами, ноутбуками, смартфонами, планшетами, игровыми консолями, принтерами, медиаплеерами, цифровыми камерами, наушниками, микрофонами, клавиатурами, мышками, геймпадами, джойстиками, рулями, акустическими системами. В последних версиях протокола обеспечивается устойчивая связь на дальности до 1500 м.

Спецификации Bluetooth

Первыми разработками технологии в 1994 году занялась компания Ericsson, ведущий шведский производитель телекоммуникационных систем. Спецификации, то есть единые стандарты, которыми определяются параметры устройств, созданы группой Bluetooth SIG в составе Nokia, Ericsson, IBM, Intel и Toshiba. Спустя несколько лет благодаря заключенному соглашению спецификации Bluetooth приняты как часть стандарта IEEE 802.

Версия Bluetooth 1.0, а также 1.0B, созданные в 1998 году, отличалась плохой совместимостью гаджетов разных производителей. Реализация анонимного соединения была невозможна, так как обязательной являлась трансляция адреса устройства. Ряд ошибок устранен в версии 1.1. Добавлены передача информации по нешифрованным каналам и индикация силы сигнала передатчика. В ревизии 1.2 скорость обмена информацией увеличена до 1 Мбит/с. Стали более быстрыми подключение и обнаружение устройствами друг друга, улучшено качество трансляции, применена адаптивная подстройка частоты. Это сделало радиосигнал более устойчивым к эфирным помехам.

В 2004 году представлена ревизия 2.0. В 2007 и 2008 годах произошел апдейт до 2.1 и 2.1 + EDR. Основные особенности:

• Скорость передачи информации увеличена до 3 Мбит/с;
• Упрощено подключение нескольких приемников к одному передатчику;
• Снижение нагрузки и как следствие меньший расход энергии;
• Упрощено взаимное обнаружение устройств;
• Ключи шифрования обновляется, не разрывая соединение.

В 2009 году представлен скоростной Bluetooth 3.0 + HS. Скорость обмена информацией возросла до 24 Мбит/с. Энергопотребление еще более снижено.

Актуальные скоростные версии Bluetooth

Bluetooth 4.0, появившийся в 2010 году, объединяет три протокола — классический, высокоскоростной и с низкими затратами энергии. Используется, главным образом, в миниатюрных передатчиках, которые сложно оборудовать батареей большой емкости. Благодаря тому, что энергия расходуется только в момент трансляции данных, заряда одной батарейки CR2032 такому устройству хватит на несколько лет. Используется 128-битное шифрование для защиты данных.

Bluetooth 5.0 создан в 2016 году. Основные изменения коснулись энергосберегающего режима. Скорость трансляции данных возросла вдвое. В версии 5.1 добавлена возможность определения местоположения источника сигнала с максимальной точностью. Эн6ергопотрбление еще более оптимизировано.

В 2020 году опубликована спецификация Bluetooth 5.2. Основные изменения этой версии:

• Улучшенные алгоритмы шифрования данных;
• Динамическая регулировка мощности приемника для экономии заряда аккумулятора;
• Поддержка стандарта LE Audio — синхронизация звука на нескольких акустических системах, связанных воедино.

Версия Bluetooth 5.3 представлена в 2021 году. Внесены некоторые улучшения в протоколы шифрования и в алгоритмы изменения несущей частоты.

Все версии этого протокола обладают обратной совместимостью. Устройства, работающие на разных поколениях Bluetooth-передатчиков, можно сопрягать, но скорость обмена информацией будет соответствовать более медленному из них.

Как работает Bluetooth

Кадры: Concerning Reality / YouTube

Принцип работы Bluetooth — передача радиосигнала через эфир. Используются частоты в диапазоне 2.402-2.48 ГГц. При работе применяется псевдослучайное изменение частоты с определенными интервалами, что затрудняет взлом с помощью сторонних устройств. Последовательность переключения знают только передатчик и приемник — например, донгл, подключаемый к компьютеру, и беспроводная мышка, а частоты меняются каждые 625 мкс. Благодаря такой особенности разные сопряженные пары устройств, используемые рядом, не мешают друг другу. Поддерживается как подключение вида «точка-точка», так и «точка-мультиточка», когда к одному передатчику подключается несколько приемников сигнала.

Простой пример использования технологии — работа смартфона с беспроводной гарнитурой. Для сопряжения достаточно активировать передатчик на смартфоне и в настройках сделать его видимым для других устройств. Гарнитура переводится в режим сопряжения. Как правило, надо удерживать в течение пары секунд или несколько раз подряд нажать функциональную клавишу. Когда смартфон найдет наушники, они появятся в списке видимых устройств и их можно добавить в доверенные. Достаточно выполнить сопряжение один раз, чтобы при повторном включении наушников и Bluetooth-передатчика на смартфоне устройства автоматически соединялись. Больше никаких действий со стороны пользователя не требуется: аудиосигнал автоматически переводится на гарнитуру во время голосового вызова или прослушивания музыки через проигрыватель.

Сравнительная таблица спецификаций Bluetooth

Для сравнения параметров предлагаем вашему вниманию таблицу по спецификациям Bluetooth, включающую основные характеристики каждой версии.

Заключение

Технология продолжает развиваться и свою актуальность утратит еще не скоро. Для более эффективного использования важно понимать разницу в спецификациях — так вы сможете подобрать версию Bluetooth, которая оптимально подходит под ваши потребности.