A Bluetooth egy telekommunikációs szabványa kétirányú rövid távú adatcseréhez, UHF rádióhullámokat használvaa 2,4 GHz frekvenciasávban . Célja a közeli elektronikus eszközök közötti kapcsolatok egyszerűsítése a vezetékes kapcsolatok eltávolításával. Helyettesítheti például a számítógépek , táblagépek , hangszórók, közöttük lévő mobiltelefonokat vagy nyomtatókat , szkennereket , billentyűzeteket , egereket , videojáték- vezérlőket, mobiltelefonokat , személyi asszisztenseket , kihangosító rendszereketmikrofonokhoz vagy fejhallgatókhoz., Autót rádiók , digitális fényképezőgépek, vonalkódolvasók és interaktív hirdetési kioszkok.
A " Bluetooth " elnevezést közvetlenül a kék fogú Harald dán viking király anglikizált beceneve (dán nyelven Harald Blåtand , angolul Harald Bluetooth ) ihlette , amely arról ismert, hogy sikerült egyesítenie a dán törzseket egyetlen királyságon belül, és ugyanakkor a kereszténység. Ezt a nevet 1996-ban Jim Kardach, az Intel javasolta , egy mérnök, majd egy olyan rendszer fejlesztésén dolgozott, amely lehetővé teszi a mobiltelefonok kommunikációját a számítógépekkel. Abban az időben Kardach tette ezt a javaslatot, amely az Ericsson párja mondott neki erről a vonalzó elolvasása után a történelmi regény Orm a Red által Frans Gunnar Bengtsson , ami történik uralkodása alatt. Ennek következménye, hogy amikor Harald király egyesítette országát, és összehozta Dániát és Norvégiát , a Bluetooth összekapcsolja a távközlést és a számítógépeket, és „egyesíti” az eszközöket egymással.
A Bluetooth logót inspirálják Harald Blåtand ( Hagall ) (ᚼ) és ( Bjarkan ) (ᛒ) rovás ábécé ( nemrégiben megjelent Futhark ) kezdőbetűi is .
A Bluetooth SIG írja és közzéteszi a szabvány specifikációit, amely 1999 óta fejlődött az 1.0, 1.1, 1.2, 2.0 + EDR ( Enhanced Data Rate ), 2.1 + EDR, 3.0 + HS, 4.0, 4.1, majd 4.2 verziókból .2014. december és v5.
A Bluetooth szabványok közzétett verziói a következők:
Változat | Keltezett | Főbb fejlesztések |
---|---|---|
1.0 | 1999. május | Teremtés |
1.0b | 1999. december | Átjárhatóság a márkák között |
1.1 | 2002 | Néhány bug javítások
Titkosítatlan csatornák lehetséges használata Jel hozzáadása a vételi teljesítmény méréséhez |
1.2 | 2003 | A jobb gyakorlati áteresztőképesség 721 kbit / s-ra nőtt, és javult az interferenciával szembeni ellenállás |
2.0 | 2004 | Kiváló gyakorlati áramlás
Visszafelé kompatibilitás A perifériás fogyasztás csökkentése és a transzferek optimalizálása |
2,0 + EDR | 2004 | Az elméleti maximális sebesség 3 Mbit / s-ra (2,1 Mbit / s hasznos) nőtt EDR ( Enhanced Data Rate ) üzemmódban |
2,1 + EDR | 2007 | Könnyebb és gyorsabb párosítás.
Megerősített biztonság Csatlakozási mód hozzáadása az "NFC" ( Near Field Communication ) segítségével, amely megkönnyíti a párosítást nagyon rövid hatótávolságon. |
3 | 2009 | Az elméleti nagyobb sebesség 24 Mbit / s-ra nőtt nagysebességű "HS" módban (Bluetooth v3.0 + Wi-Fi ) opcionális, és ezt követően elhagyta. |
4 + AZ | 2010 |
Klasszikus Bluetooth: kevés változás
CD-hez hasonló minőségű sztereofonikus zenei reprodukció. Bluetooth LE (létrehozás) : a perifériás fogyasztás csökkentése ( alacsony energiafelhasználású ) |
4.1 | 2013 |
Klasszikus Bluetooth: kevés változás vagy nincs változás
Bluetooth LE: több eszköz csatlakoztatása egyetlen mester hozzáféréssel az LTE okostelefonok kimenetéhez . |
4.2 | 2014 |
Klasszikus Bluetooth: kevés változás vagy nincs változás
Bluetooth LE: a biztonságos IP-protokollok alacsonyabb fogyasztása a csatlakoztatott objektumokhoz . Megnövelt hasznos csomagméret ( PDU ) 31-ről 256 bájtra, ami jelentősen csökkenti a letöltési időt. |
5. | 2016. december |
Klasszikus Bluetooth: A más eszközökkel való interferencia csökkentése (Slot Available Mask) Bluetooth LE: Magasabb elméleti sebesség (2 Mbit / s PHY), praktikus: 1,4 Mbit / s, hatótávolsága 40 és 350 m között, egyes modulokkal pedig akár 500 méter is lehet. |
5.1 | 2019 január |
Klasszikus Bluetooth: kevés változás vagy nincs változás
Bluetooth LE: Egy eszköz lehetősége meghatározni a Bluetooth jel irányát (hely) |
5.2 | 2019 december |
Klasszikus Bluetooth: kevés változás vagy nincs változás Bluetooth LE: Hangprofil létrehozása (korábban a klasszikus Bluetooth számára fenntartva) az LC3 kodek segítségével |
A Bluetooth-termék alapvető elemeit az első két protokollréteg határozza meg:
Ezek a rétegek gondoskodnak olyan hardveres feladatokról, mint a frekvenciaugrás vezérlése és az óra szinkronizálása.
A rádiós réteget (a legalacsonyabb réteget) hardver szinten kezelik . Ő gondoskodik a rádióhullámok továbbításáról és vételéről. Meghatározza azokat a jellemzőket, mint a frekvenciasáv és a csatornaelrendezés, az adó, a moduláció, a vevő stb. Jellemzőit.
A Bluetooth rendszer a 2,4 GHz-es ISM ( ipari, tudományos és orvosi ) frekvenciasávokban működik, amelyek működéséhez az alacsony átviteli teljesítmény és az interferencia alacsony kockázata miatt nincs szükség engedélyre. Ez a frekvenciasáv 2400 és 2483,5 MHz között van . A frekvenciaugratásra szolgáló adó-vevőt az interferencia és a csillapítás korlátozására használják.
A klasszikus Bluetooth (a BLE verzió kivételével) esetében két modulációt határoznak meg: az egyik kötelező bináris frekvencia moduláció ( FSK ) használatával az adó komplexitásának minimalizálása érdekében; opcionális moduláció (EDR mód) fázismodulációt ( négy és nyolc szimbólumú PSK ) használ . A modulációs sebesség minden moduláció esetén 1 Mbaud. A duplex átvitel időosztást használ.
A hagyományos Bluetooth 79 rádiócsatornája ( 40 BLE módban ) 0-tól 78- ig van jelölve , és 1 MHz választja el őket 2402 MHz- től kezdődően . Az információt frekvenciaugratással kódolják, és az időtartam 625 µs , ami 1600 ugrást tesz lehetővé másodpercenként.
A klasszikus Bluetooth-ban a Bluetooth rádiómodulok három osztálya létezik a piacon:
Osztály | Erő | Tartomány ( m ) |
---|---|---|
1 | 100 mW (20 dBm) | 100 |
2 | 2,5 mW (4 dBm) | 10-20 |
3 | 1 mW (0 dBm) | néhány méter |
A legtöbb elektronikai gyártó 2. osztályú modulokat használ.
Alacsony Bluetooth-fogyasztású (BLE) üzemmódban az átviteli teljesítmény 0,01 mW (−20 dBm) és 10 mW (10 dBm) között változhat . Az alkalmazott moduláció GFSK ( Gaussian FSK ) típusú.
Az alapsávot hardver szinten kezelik. Az alapsáv szintjén határozzák meg a perifériák hardvercímeit (ekvivalensek egy hálózati kártya MAC-címével ). Ennek a címnek a neve BD_ADDR ( Bluetooth-eszköz címe ), és 48 biten van kódolva .
Ezeket a címeket az IEEE regisztrációs hatóság kezeli .
Ez az alapsáv kezeli az eszközök közötti kommunikáció különféle típusait is. Két Bluetooth-eszköz között létrejött kapcsolatok lehetnek szinkronok vagy aszinkronok, ezeket a kapcsolatokat "Logikai linkeknek" ( Logical Link ) nevezzük .
Az alapsáv ezért két fő típusú logikai kapcsolatot kezelhet:
Az ezen logikai linkeken keresztül továbbított adatok csomagok formájában vannak. Különböző típusú csomagok léteznek, amelyeket logikai kapcsolatok vagy csak egy típusú kapcsolatok használhatnak.
Minden csomag alapvetően ugyanaz.
Három lényeges rész van:
A piconet egy mini-hálózat, amely azonnal és automatikusan jön létre, ha több Bluetooth-eszköz azonos sugárban van. A pikóhálózat csillag topológia szerint szerveződik: van „mester” és több „rabszolga”.
A "master" eszköz legfeljebb:
A kommunikáció közvetlen a "mester" és a "rabszolga" között. A "rabszolgák" nem tudnak kommunikálni egymással.
A pico hálózat összes „slave” szinkronban van a „master” órával. A "master" határozza meg a teljes pikóhálózat ugrálási frekvenciáját.
Bluetooth hálózatok közöttA „rabszolga” perifériáknak több „gazdája” lehet: a különböző piconetek ezért összekapcsolhatók.
Az így kialakult hálózatot scatternet-nek (szó szerint "szétszórt hálózatnak") nevezzük .
Kódolja és dekódolja a bluetooth csomagokat a hasznos csatorna, a fizikai csatornához, a logikai transzporthoz és a logikai kapcsolatokhoz kapcsolódó paraméterek szerint.
Létrehozza, kezeli és megsemmisíti az L2CAP csatornákat a szolgáltatási protokollok és az alkalmazás adatfolyamainak továbbítására. Az L2CAP protokollt használja a távoli eszközökön lévő partnerével való interakcióhoz.
Ez a réteg kezeli a "master" és a "slave" eszközök közötti kapcsolatokat, valamint a linkek típusait (szinkron vagy aszinkron).
A linkkezelő hajtja végre a biztonsági mechanizmusokat, például:
Ez a réteg egységes módszert biztosít az anyagrétegek eléréséhez. Az elkülönítés szerepe lehetővé teszi a hardver és szoftver független fejlesztését.
A támogatott szállítási protokollok az Universal Serial Bus (USB); PC-kártya ; RS-232 ; UART .
A HCI maximális sebességgel, azaz 720 kbit / s sebességgel teszi lehetővé az adatátvitelt az 1.2 szabványos szabvány esetében, és háromszor nagyobb sebességet a szabványos 2.0 + EDR esetén.
A Logical Link Control & Adaptation Protocol (L2CAP) réteg magasabb szintű protokoll multiplexeléssel, csomag szegmentálással és újraszereléssel, valamint a szolgáltatás minőségével kapcsolatos információk továbbításával nyújt szolgáltatásokat. A magas szintű protokollok tehát 64 KB-ig terjedő csomagokat képesek továbbítani és fogadni, lehetővé téve az áramlás vezérlését kommunikációs csatornánként.
Az L2CAP réteg logikai csatornákat használ.
RFCOMM: a " Rádiófrekvenciás kommunikáció (en) " kifejezés. Ez a szolgáltatás az RS-232 specifikációkon alapul , amely soros kapcsolatokat emulál. Különösen IP- kommunikáció Bluetooth-on keresztüli továbbítására használható . Az RFCOMM akkor használható, ha az adatsebesség nem éri el a 360 kbit / s-ot (pl. Mobiltelefonok).
SDPSDP: a " Service Discovery Protocol (en) " kifejezés. Ez a protokoll lehetővé teszi a Bluetooth-eszköz számára, hogy más eszközöket keressen és azonosítsa az elérhető szolgáltatásokat. Ez a Bluetooth különösen összetett része.
OBEXOBEX : az " OBject EXchange " rövidítést jelenti . Ez a szolgáltatás lehetővé teszi az objektumok átvitelét az IrDA számára kifejlesztett csereprotokoll segítségével .
A profil megfelel egy adott felhasználás funkcionális specifikációjának. A profilok különböző típusú eszközöknek is megfelelhetnek.
A profilok célja az összes Bluetooth-eszköz közötti átjárhatóság biztosítása.
Meghatározzák:
A különböző profilok:
Az Általános hozzáférési profil (GAP) az alapprofil, amelyet az összes többi profil örököl. Meghatározza az eszközkeresés, a kapcsolat és a biztonság általános eljárásait.
A Bluetooth tanúsítás megszerzéséhez minősítési tesztekre van szükség. A minősítő teszteknek két típusa van:
RF minősítés: A tesztek célja annak bizonyítása, hogy az alkalmazott hardverplatform tiszteletben tartja a Bluetooth szabvány rádióteljesítményeit. Van egy lista az elvégzendő RF tesztekről, mind az átvitel, mind a vétel során. Ezek a tesztek:
Szoftver minősítés: ha a gyártó maga gyártotta az új tervezésű szoftvert, magas rétegű HCI, RFCOMM, L2CAP, SDP vagy más Bluetooth profilokkal, akkor képesítéssel kell rendelkeznie. A szoftver tanúsítás profilról profilra történik. Minden szoftverrétegnek meg kell felelnie a Bluetooth szabványnak.
A végzett és elfogadott két minősítési teszt kategóriája elfogadja a Bluetooth minősítést. Az így gyártott termék megfelel a Bluetooth szabvány azon verziójának, amelyre tanúsítást kapott, és kompatibilis azokkal a termékekkel, amelyek megfelelnek a Bluetooth szabvány ugyanazon verziójának. Ezután a gyártó megkapja a megfelelőségi tanúsítványt.
A 2015-ben forgalmazott verziókban (4.0 és 4.1), amelyeket széles körben használnak, főként mobil eszközökben, például mobiltelefonokban, a Bluetooth kapcsolat a következő tulajdonságokkal rendelkezik:
Ennek eredményeként olyan eszközökön van jelen, amelyek gyakran akkumulátorral működnek, és kis mennyiségű adatot akarnak kicserélni rövid távolságon:
A márkák közötti kompatibilitás elég jó, de nem tökéletes: egyes eszközök nem tudnak kapcsolódni másokkal.
A Nintendo Wii konzolok (a Wiimote nevű vezérlő ) és a Switch ( Joy-Con nevű vezérlők ), valamint a Sony PlayStation 3 (DualShock 3), PlayStation 4 (DualShock 4) konzolok vezeték nélküli vezérlői a Bluetooth protokollt használják. Xbox 360 vezérlők , valamint az Xbox One vezérlők használja saját vezeték nélküli kapcsolat. Az Xbox vezérlő új, az aljzata alapján felismerhető változata, amely különösen az Xbox One slim készülékhez tartozik, tartalmaz egy Bluetooth modult.
Az adatcsere érdekében az eszközöket párosítani kell. A párosítás a felfedezés elindításával történik egy eszközről és egy kód cseréjével. Bizonyos esetekben a kód ingyenes, és mindkét eszköznek csak ugyanazt a kódot kell megadnia. Más esetekben a kódot a két eszköz egyike állítja be (például billentyűzet nélküli eszköz), a másiknak tudnia kell, hogy csatlakozzon hozzá. Ezt követően a kódok memorizálódnak, és elegendő, ha az egyik eszköz kéri a kapcsolatot, a másik pedig elfogadja azt az adatok cseréjéhez.
A behatolás kockázatának korlátozása érdekében az előre beprogramozott kódot (gyakran 0000 vagy 1234) használó eszközöket manuálisan kell aktiválni, és a párosítás csak rövid ideig végezhető.
Eszköz megosztásaEgymás után következő megosztás esetén (például egy számítógéphez csatlakoztatott vezeték nélküli audiofülhallgató, amelyet telefonon akar használni), az első eszköznek le kell állítania a kapcsolatot a Bluetooth-eszközzel, miközben az erről szóló információkat egy ideig meg kell őriznie. későbbi kapcsolat. Ezután csak csatlakoztatnunk kell ezt a perifériát a második eszközhöz, és közben felfedezhetjük, ha még nincs regisztrálva ezen az eszközön.
Dolgok észrevehetően bonyolult, ha mind a két vagy több adó-vevő eszközök (például: telefon, tablet, PC, stb) , és két vagy több fogadó berendezések (Bluetooth hangszóró, fejhallgató, távirányítású nappali eszköz, stb), mert elméletileg egy új párosítás elutasításra kerül, ha a két eszköz bármelyikét korábban másutt párosították, még akkor is, ha a kapcsolat (de nem a párosítás!) megszűnt, és az eredetileg párosított adó ki van kapcsolva. Meg kell szüntetni.
Egy eszköznek nem két lehetséges állapota van, hanem négy: kikapcsolt, be, párosított, összekapcsolt (és az utolsó két esetben egy másik eszközhöz).
A Bluetooth a Wi-Fi által is használt egyik frekvenciatartományt használja (2,4 GHz ), ami azt jelenti, hogy az egyik hálózat elakadhat vagy megzavarhatja a másikat, vagy korlátozhatja annak sebességét. A Bluetooth kevesebb energiát használ, mint a vezeték nélküli, de jó maximális hatótávolsága 10 méter , jó körülmények között, csökkent funkcionalitással és alacsonyabb számú csatlakoztatható eszközzel egyszerre.
A Bluetooth-tól eltérően a Wi-Fi általában hozzáférési pontot igényel , de egyes gyártók a szuper nagy sávszélességű Bluetooth-hoz hasonlóan lehetővé teszik a közvetlen kapcsolatot a Wi-Fi Direct-t használó eszközök között .
Az ARCEP , korábban ART, Távközlési Szabályozó Hatóság, meghatározza a rádióberendezések használatának feltételeit a 2,4 GHz sávban :