Вступ
Bluetooth є скрізь — ви знайдете його в смартфонах, планшетах, ноутбуках, телевізорах, автомобілях, системах безпеки, комп’ютерної периферії (миші, клавіатури, навушники), розумних годинниках тощо. Багато виробників у кожному секторі технологічної індустрії використовують Bluetooth для надійного та повсюдного зв’язку на короткі відстані. Але хоча більшість з нас може розшифрувати тонкощі підключення Wi-Fi за стандартною номенклатурою, розпізнавання можливостей Bluetooth зазвичай закінчується номером версії.
Проте Bluetooth є захоплюючим — не лише своєю технічною роботою, а й багатонаціональним конгломератом корпорацій, що стоїть за ним, і роботою, яку вони виконують за лаштунками, щоб переконатися, що Bluetooth є стандартом. У цій статті детально розглянуто все, що є Bluetooth: наука, технології, безпека та стандарт.
Що таке Bluetooth?
У двох словах, Bluetooth – це специфікація бездротового зв’язку, яка працює в неліцензійному діапазоні 2,4 ГГц. Його можна вважати братом Wi-Fi на короткому радіусі дії. Якщо Wi-Fi забезпечує бездротові локальні мережі (WLAN) і об’єднує пристрої навколо певного місця, Bluetooth дає змогу бездротовим персональним мережам (PAN) забезпечувати зв’язок на відстані 10 метрів (для пристроїв Bluetooth класу 2 і класу 3) тощо. Більш ніж 100-метровий діапазон для пристроїв класу 1, які в основному використовуються для промислових застосувань. Навіть малопотужні пристрої класу 2 і класу 3 здатні працювати на радіусі понад 10 метрів завдяки новим мережевим схемам і схемам модуляції, запровадженим стандартом Bluetooth у березні 2016 року.
Wi-Fi, мікрохвильові печі, дрони та Bluetooth працюють у діапазоні 2,4 ГГц. Ця частота класифікується як “неліцензійна” в більшості регіонів світу. Однак неліцензія не означає нерегульована — існують обмеження на кількість потужності, яка може бути передана, схеми модуляції та ненавмисні позасмугові радіочастотні перешкоди. На щастя, для роботи системи передачі/приймання не потрібна ліцензія користувача. Інакше нам усім доведеться пройти курс радіооператора, перш ніж увімкнути функції Wi-Fi або Bluetooth на наших смартфонах або навіть увімкнути мікрохвильові печі.
Як і для всіх бездротових комунікаційних технологій, для модуляції та демодуляції цифрового сигналу потрібні передавач і приймач (з антенами на кожному) і мікросхеми керування, схожі на модем. Ці функції зазвичай інтегровані в один SoC, який включає трансивер, антену і чіп управління. Для більш складних систем, таких як смартфони, Bluetooth часто інтегрується в багатокомунікаційний SoC, який також обробляє інші бездротові характеристики.
Поточні реалізації Bluetooth доступні в двох варіантах: Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR) і Bluetooth з низьким енергоспоживанням (LE), також званий Bluetooth Smart. Перший встановлює з’єднання на короткій відстані для безперервної передачі даних (припустимо гарнітури, які передають музику зі смартфона). Bluetooth LE призначений для коротких пакетів невеликих пакетів даних на більшій відстані, щоб заощадити заряд акумулятора. Датчики, «розумні» лампочки та інші пристрої «розумного дому» є ідеальним варіантом використання Bluetooth LE. Нарешті, деякі ноутбуки та смартфони вимагають як режимів LE, так і режимів BR/EDR, і цю можливість пропонують так звані «дворежимні» рішення Bluetooth.
Коротка історія Bluetooth
У десятому столітті король вікінгів Харальд Блотанд (англ. Harald Bluetooth) об’єднав під своєю владою великі території сучасної Норвегії та Данії. Перенесемося до 1994 року, коли дослідницькі групи Ericsson почали досліджувати способи підключення комп’ютерів і сучасних «смартфонів» без кабелів. У 1997 році Джим Кардач запропонував назву «Bluetooth» для нової технології, яка б уніфікувала протоколи зв’язку, як король Гаральд об’єднав Скандинавію.
Але незабаром Ericsson зрозумів, що впровадження такого далекосяжного, майже універсального протоколу потребуватиме співпраці у величезних масштабах. Так, у 1998 році разом з Nokia, IBM, Intel і Toshiba, Ericsson заснував Bluetooth Special Interest Group (SIG). Перша формалізована технічна специфікація Bluetooth з’явилася в 1999 році. Логотип стандарту являє собою лігатуру двох рун рунічного алфавіту Молодшого Футарка: Хагал (ᚼ) і Б’яркан (ᛒ), ініціали Харальда Bluetooth.
Спеціальна група за інтересами Bluetooth
Специфікація Bluetooth була задумана як всесвітня специфікація комунікацій. Члени-засновники SIG, крім багатонаціональних компаній, які найбільше виграють від впровадження Bluetooth, також представляли географічні регіони: Ericsson і Nokia були з Європи, Toshiba з Азії, а IBM і Intel представляли Північну та Південну Америку. .
Повсякденні завдання SIG включають пропаганду Bluetooth перед урядами, юридичні питання, управління процесами тестування та відповідність, а також публікацію специфікації Bluetooth.
Microsoft, Motorola, Lucent Technologies і 3Com також приєдналися до SIG, і ці дев’ять компаній сформували адміністраторів SIG верхнього рівня, «SIG Promoters». Поточний список промоутерів включає Apple, Ericsson, Intel, Lenovo, Microsoft, Nokia і Toshiba.
«Асоційовані члени» підписують юридичний документ і сплачують щорічний членський внесок, що дозволяє їм брати участь у маркетинговій та технічній діяльності. Їм також дозволено переглядати проекти документів 0,5 і вище. З новими специфікаціями Bluetooth, які з’являються кожні кілька років, ранні проекти правил надають асоційованим членам і промоутерам SIG перевагу в розробці продукту та термінах розгортання. Третій рівень, який називається «Усиновителі», приєднується безкоштовно, але все одно підписує юридичний меморандум про взаєморозуміння. Вони мають доступ до проектів документів версії 0.9 і вище.
Членство в SIG є обов’язковим, якщо виробник хоче використовувати специфікацію Bluetooth у продуктах або використовувати логотип Bluetooth чи іншу інтелектуальну власність.
IEEE, FCC, CE та інші нормативні акроніми
У Сполучених Штатах FCC виділяє діапазони частот для конкретних цілей, потужність передачі пристроїв у різних конфігураціях (вузькосмуговий або розширений спектр), вимоги до модуляції та сертифікацію продукту для будь-якого продукту, який має потенціал для радіочастотних перешкод.
Більшість країн вимагає певного ліцензування або схвалення малопотужних пристроїв, що працюють у діапазоні 2,4 ГГц, а також встановлюють обмеження на рівні потужності, модуляцію та інші технічні особливості роботи. Промисловість Канади (IC) займається цим у Канаді, є CE для Європи тощо. І є також вимоги, що стосуються країни. Наприклад, Франція встановлює географічні обмеження, а Литва вимагає ліцензій користувача. Кожне положення може також диктувати мінімальну та максимальну кількість каналів, на яких може працювати Bluetooth.
IEEE, керівний орган, який розробляє всесвітні консенсусні стандарти щодо електроніки, включив Bluetooth як стандарт 802.15.1. Wi-Fi для порівняння — 802.11.
