Tout ce que vous devez savoir sur la technologie Bluetooth

Bluetooth 5.0 est devenu une réalité. Par rapport au Bluetooth 4.0, la nouvelle version a deux fois la capacité, quatre fois la portée et un certain nombre d'autres améliorations. Examinons les avantages du Bluetooth 5.0 par rapport à ses prédécesseurs, avec un exemple Processeur CC2640R2F depuis Texas Instruments.

La popularité de la version du protocole Bluetooth 4, ainsi que certaines de ses limites, sont devenues les raisons de la création de la prochaine spécification Bluetooth 5. Les développeurs se sont fixés un certain nombre d'objectifs : élargir la portée, augmenter le débit lors de l'envoi de paquets de diffusion , améliorant l'immunité au bruit, etc.

Maintenant que les premiers appareils dotés de Bluetooth 5 ont commencé à apparaître, les utilisateurs et les développeurs se posent à juste titre des questions : lesquelles des promesses énoncées précédemment sont devenues réalité ? Dans quelle mesure la portée et la vitesse de transfert des données ont-elles augmenté ? Comment cela a-t-il affecté les niveaux de consommation ? Comment l’approche de génération de paquets de diffusion a-t-elle changé ? Quelles améliorations ont été apportées pour améliorer l’immunité au bruit ? Et, bien sûr, la question principale est la suivante : existe-t-il une compatibilité ascendante entre Bluetooth 5 et Bluetooth 4 ? Répondons à ces questions et à quelques autres et examinons les principaux avantages de Bluetooth 5.0 par rapport à ses prédécesseurs, notamment en utilisant l'exemple d'un vrai processeur avec prise en charge Bluetooth 5.0 produit par l'entreprise. Texas Instruments.

Commençons Examen du Bluetooth 5.0 avec une réponse à la question la plus fréquemment posée sur la rétrocompatibilité avec Bluetooth 4.x

Le Bluetooth 5.0 est-il rétrocompatible avec le Bluetooth 4.x ?

Oui. Bluetooth 5 adopte la plupart des fonctionnalités et extensions de Bluetooth 4.1 et 4.2. Par exemple, les appareils Bluetooth 5 conservent toutes les améliorations de sécurité des données de Bluetooth 4.2 et prennent en charge l'extension de longueur de données LE. Il convient de rappeler que grâce à l'extension de longueur de données LE, à partir de Bluetooth 4.2, la taille de l'unité de données par paquets (PDU) à connexion établie peut être augmenté de 27 à 251 octets, ce qui vous permet d'augmenter la vitesse d'échange de données de 2,5 fois.

En raison du grand nombre de différences entre les versions de protocole, le mécanisme traditionnel de négociation des paramètres entre les appareils lors de l'établissement des connexions est conservé. Cela signifie qu'avant de commencer à échanger des données, les appareils « apprennent à se connaître » et déterminent fréquence maximale transfert de données, longueur du message, etc. Dans ce cas, les paramètres Bluetooth 4.0 sont utilisés par défaut. La transition vers les paramètres Bluetooth 5 n'a lieu que si, lors du processus d'appairage, il s'avère que les deux appareils prennent en charge une version ultérieure du protocole.

Parlant des outils déjà disponibles pour les développeurs, il convient de noter nouveau processeur CC2640R2F et BLE5-Stack gratuit de Texas Instruments. Pour le plus grand plaisir des développeurs, BLE5-Stack est basé sur la version précédente de BLE-Stack, et les changements dans son utilisation n'ont affecté que les nouveaux Fonctionnalités Bluetooth 5.0.

Comment la vitesse de transfert des données a-t-elle augmenté dans Bluetooth 5 ?

Bluetooth 5 utilise une connexion sans fil avec des taux de transfert de données physiques allant jusqu'à 2 Mbps, soit deux fois plus rapide que Bluetooth 4.x. Il convient de noter ici que le taux d'échange de données effectif dépend non seulement du débit physique du canal de transmission, mais également du rapport entre le service et les informations utiles dans le paquet, ainsi que des coûts « généraux » associés, par exemple. , perte de temps entre les paquets (Tableau 1).

Tableau 1. Vitesse de communication pour différentes versionsBluetooth

Dans les versions Bluetooth 4.0 et 4.1, la bande passante physique du canal était de 1 Mbit/s, ce qui, avec une longueur de paquet de données PDU de 27 octets, permettait d'atteindre des taux d'échange allant jusqu'à 305 kbit/s. Bluetooth 4.2 a introduit l'extension de longueur de données LE. Grâce à lui, après avoir établi une connexion entre les appareils, il est devenu possible d'augmenter la longueur des paquets à 251 octets, ce qui a entraîné une augmentation de la vitesse d'échange de données de 2,5 fois - jusqu'à 780 kbit/s.

La version 5 de Bluetooth conserve la prise en charge de LE Data Longueur Extension, qui, associée à une augmentation du débit physique à 2 Mbit/s, permet d'atteindre des vitesses d'échange de données allant jusqu'à 1,4 Mbit/s.

Comme le montre la pratique, une telle accélération du transfert de données n'est pas la limite. Par exemple, le microcontrôleur sans fil CC2640R2F est capable de fonctionner à des vitesses allant jusqu'à 5 Mbps.

Il convient de mentionner l’idée fausse répandue selon laquelle l’augmentation du débit jusqu’à 2 Mbit/s a été obtenue en réduisant la portée. Bien entendu, physiquement, la puce émetteur-récepteur (PHY), lorsqu'elle fonctionne à une fréquence de 2 Mbit/s, a une sensibilité inférieure de 5 dBm à celle lorsqu'elle fonctionne à une fréquence de 1 Mbit/s. Cependant, outre la sensibilité, il existe d'autres facteurs qui contribuent à augmenter la portée, par exemple la transition vers le codage des données. Pour cette raison, toutes choses égales par ailleurs, le Bluetooth 5 s'avère plus fiable et a rayon plus grand actions par rapport au Bluetooth 4.0. Ceci est discuté en détail dans l’une des sections suivantes de l’article.

Comment activer le mode de transfert de données haut débit dans Bluetooth 5 ?

Lors de l'établissement d'une connexion entre deux Appareils Bluetooth utilisé à l'origine paramètres Bluetooth 4.0. Cela signifie que dans un premier temps, les appareils échangent des données à une vitesse de 1 Mbit/s. Une fois la connexion établie, le maître compatible Bluetooth 5.0 peut commencer la procédure de mise à jour PHY, dont l'objectif est d'établir une vitesse maximale de 2 Mbps. Cette opération ne réussira que si l'esclave prend également en charge Bluetooth 5.0. DANS sinon la vitesse reste à 1 Mbit/s.

Pour les développeurs qui ont déjà utilisé le BLE-Stack de Texas Instruments, la bonne nouvelle est que le nouveau BLE5-Stack fournit une seule fonction, HCI_LE_SetDefaultPhyCmd(), pour effectuer cette procédure. Ainsi, lors du passage à Bluetooth 5.0, les utilisateurs de produits TI n'auront aucun problème avec l'initialisation initiale. Un exemple publié sur le portail GitHub sera également utile pour les développeurs, qui vous permettra d'évaluer le fonctionnement de deux microcontrôleurs CC2640R2F fonctionnant dans le cadre des LaunchPads CC2640R2 en modes haute vitesse et longue portée.

Comment la portée du Bluetooth 5 a-t-elle augmenté ?

La spécification Bluetooth 5.0 indique que la portée est quatre fois supérieure à celle du Bluetooth 4.0. Il s’agit d’une question plutôt subtile qui mérite d’être étudiée plus en détail.

Premièrement, le concept de « quatre temps » est relatif et n'est pas lié à une plage spécifique en mètres ou en kilomètres. Le fait est que la portée de transmission radio dépend fortement d'un certain nombre de facteurs : l'état de l'environnement, le niveau d'interférence, le nombre d'appareils émettant simultanément, etc. Par conséquent, aucun fabricant, ni le développeur de la norme Bluetooth SIG lui-même, ne fournissent de valeurs spécifiques. L'augmentation de la portée se mesure par rapport au Bluetooth 4.0.

Pour une analyse plus approfondie, il est nécessaire d’effectuer quelques calculs mathématiques et d’estimer le bilan de puissance du canal radio. Lors de l'utilisation de valeurs logarithmiques, le budget du canal radio (dB) est égal à la différence entre la puissance de l'émetteur (dBm) et la sensibilité du récepteur (dBm) :

Budget canal radio = puissanceTX(dBm) – sensibilitéR X(dBm)

Pour Bluetooth 4.0, la sensibilité standard du récepteur est de -93 dBm. Si nous supposons que la puissance de l’émetteur est de 0 dBm, alors le budget est de 93 dB.

Quadrupler la portée nécessiterait une augmentation du budget de 12 dB, ce qui donnerait une valeur de 105 dB. Comment cette valeur est-elle censée être atteinte ? Il existe deux manières :

augmenter la puissance de l'émetteur ;
augmenter la sensibilité des récepteurs.

Si vous suivez la première voie et augmentez la puissance de l'émetteur, cela entraînera inévitablement une augmentation de la consommation. Par exemple, pour le CC2640R2F, le passage à une puissance de sortie de 5 dBm entraîne une augmentation de la consommation de courant à 9 mA (Figure 1). À 10 dBm, le courant augmentera jusqu'à 20 mA. Cette approche n’est pas attrayante pour la plupart des appareils sans fil alimentés par batterie et n’est pas toujours adaptée à l’IoT, domaine auquel le Bluetooth 5.0 était principalement destiné. C’est pour cette raison que la deuxième solution semble préférable.

Pour augmenter la sensibilité du récepteur, deux méthodes sont proposées :

réduction de la vitesse de transmission ;
utilisation du codage des données PHY codées.

Réduire le débit de données d'un facteur huit augmente théoriquement la sensibilité du récepteur de 9 dB. Ainsi, la valeur souhaitée n'est courte que de 3 dB.

Les 3 dB requis peuvent être obtenus en utilisant un codage PHY codé supplémentaire. Auparavant, dans les versions Bluetooth 4.x, le codage des bits était sans ambiguïté 1:1. Cela signifie que le flux de données a été directement envoyé au démodulateur différentiel. Dans Bluetooth 5.0, lors de l'utilisation de Coded PHY, il y a deux format supplémentaire transmission:

avec un codage 1:2, dans lequel chaque bit de données est associé à deux bits du flux de données radio. Par exemple, un « 1 » logique est représenté comme une séquence de « 10 ». Dans ce cas, le débit physique reste égal à 1 Mbit/s, et vitesse réelle le transfert de données tombe à 500 kbit/s.
Avec encodage 1:4. Par exemple, un « 1 » logique est représenté par la séquence « 1100 ». Le débit de transfert de données est réduit à 125 kbit/s.

L'approche décrite est appelée Forward Error Correction (FEC) et permet de détecter et de corriger les erreurs du côté réception, plutôt que de nécessiter la retransmission des paquets, comme c'était le cas dans Bluetooth 4.0.

Sur le papier, tout semble bon. Il ne reste plus qu'à savoir comment ces calculs théoriques correspondent à la réalité. A titre d'exemple, prenons le même microcontrôleur CC2640R2F. Grâce à diverses améliorations et aux nouveaux modes de modulation Bluetooth 5.0, l'émetteur-récepteur de ce processeur a une sensibilité de -97 dBm à 1 Mbps et de -103 dBm lors de l'utilisation de Coded PHY et 125 kbps. Ainsi, dans ce dernier cas, il ne manque que 2 dBm au niveau de 105 dB.

Pour évaluer la portée du CC2640R2F, les ingénieurs de Texas Instruments ont mené une expérience sur le terrain à Oslo. Dans le même temps, du point de vue du niveau sonore, l'environnement de cette expérience ne peut pas être qualifié de « convivial », puisque le quartier commercial de la ville était à proximité immédiate.

Pour obtenir un bilan de puissance supérieur à 105 dB, il a été décidé d'augmenter la puissance d'émission à 5 dBm. Cela nous a permis d'atteindre une valeur finale impressionnante de 108 dBm (Figure 2). Lors de la réalisation de l'expérience, la portée était de 1,6 km, ce qui est un résultat très impressionnant, surtout compte tenu du niveau minimum de consommation des émetteurs radio.

Comment l’approche des messages diffusés via Bluetooth 5 a-t-elle changé ?

Auparavant, Bluetooth 4.x utilisait trois canaux de données dédiés pour établir des connexions entre les appareils (37, 38, 39). Avec leur aide, les appareils se sont retrouvés et ont échangé des informations de service. Il était également possible de transmettre des paquets de données diffusés via eux. Cette approche présente des inconvénients :

à grandes quantitésémetteurs actifs, ces canaux peuvent simplement être surchargés ;
De plus en plus d'appareils utilisent des messages diffusés sans établir de connexion point à point. Ceci est particulièrement important pour l’Internet des objets IoT ;
le nouveau système de codage Coded PHY nécessitera huit fois plus de temps pour établir une connexion, ce qui chargera en outre les canaux de diffusion.

Pour résoudre ces problèmes dans Bluetooth 5.0, il a été décidé de passer à un schéma dans lequel les données sont transmises sur les 37 canaux de données et les canaux de service 37, 38, 39 sont utilisés pour transmettre des pointeurs. Le pointeur fait référence au canal sur lequel le message diffusé sera transmis. Dans ce cas, les données ne sont transmises qu'une seule fois. En conséquence, il est possible de soulager considérablement la charge sur les canaux de service et d'éliminer ce goulot d'étranglement.

Il convient également de noter que désormais la longueur des données d'un paquet de diffusion peut atteindre 255 octets au lieu de 6...37 octets PDU dans Bluetooth 4.x. Ceci est extrêmement important pour les applications IoT, car cela permet de minimiser les frais de transmission et d’éliminer les connexions, réduisant ainsi la consommation.

Bluetooth 5 prend-il en charge les réseaux maillés ?

Solutions Texas Instruments pour Bluetooth 5

L'un des tout premiers microcontrôleurs dotés de Bluetooth 5.0 était le processeur hautes performances CC2640R2F fabriqué par Texas Instruments.

Le CC2640R2F est construit sur un cœur ARM Cortex-M3 32 bits moderne avec une fréquence de fonctionnement allant jusqu'à 48 MHz. Le fonctionnement de l'émetteur radio est contrôlé par le deuxième cœur ARM Cortex-M0 32 bits (Figure 3). De plus, le CC2640R2F dispose de riches périphériques numériques et analogiques.

L'avantage du microcontrôleur CC2640R2F est également son faible niveau de consommation (Tableau 2). Ceci s'applique à tous les modes de fonctionnement. Par exemple, en mode actif, lors de la réception de données sur un canal radio, la consommation est de 5,9 mA et lors de la transmission de 6,1 mA (0 dBm) ou 9,1 mA (5 dBm). Lors du passage en mode veille, le courant d'alimentation chute complètement à 1 µA.

Une combinaison de trois qualités importantes La prise en charge du Bluetooth 5.0, la faible consommation d'énergie et les performances de pointe élevées font du CC2640R2F une solution très intéressante pour l'Internet des objets. En même temps, à l'aide de ce microcontrôleur, vous pouvez créer toute la gamme d'appareils IoT : capteurs autonomes, fonctionnant plusieurs années sur une seule batterie, fait le pont entre un processeur de contrôle supplémentaire et un canal Bluetooth 5.0, applications complexes qui nécessitent une puissance de calcul élevée.

Tableau 2. Consommation du microcontrôleur sans filCC2640 R.2 Favec le soutienBluetooth5

Mode de fonctionnement	Paramètre	Valeur (à Vcc = 3 V)
Informatique active	µA/MHz ARM® Cortex®-M3	61µA/MHz
	Coremark/mA	48,5
	Coremark à 48 MHz	142
Échange radio	Courant de réception de crête, mA	5,9
Échange radio	Courant de crête pendant la transmission, mA	6,1
Mode veille	Contrôleur de capteur, µA/MHz	8,2
Mode veille	Mode veille avec RTC activé et rétention de mémoire, mA	1

Pour démarrer rapidement avec le CC2640R2F, Texas Instruments a préparé un kit de développement traditionnel (Figure 4). En utilisant quelques appareils de ce type, vous pouvez évaluer la vitesse et la portée de la transmission radio via Bluetooth 5.0. Pour ce faire, vous pouvez utiliser des exemples prêts à l'emploi ou créer propre application basé sur le protocole gratuit BLE 5 stack 1.0 (www.ti.com/ble).

Conclusion

La nouvelle version du protocole Bluetooth 5.0 vise une conformité maximale aux besoins de l'Internet des objets (IoT). Comparé à Version Bluetooth 4.0, il présente un certain nombre d'améliorations de qualité :

la vitesse de transfert des données a doublé et atteint 2 Mbit/s ;
la portée de transmission a été multipliée par quatre grâce au codage des données Coded PHY et Forward Error Correction (FEC) ;
Le débit des messages diffusés a été multiplié par 8.

De plus, Bluetooth 5.0 offre une compatibilité descendante avec les appareils Bluetooth 4.x et prend également en charge la plupart des extensions des versions ultérieures du protocole.

Vous pouvez désormais évaluer les capacités de Bluetooth 5.0 à l’aide des outils produits par Texas Instruments. La société produit un microcontrôleur CC2640R2F hautes performances et basse consommation, fournit une pile BLE 5 1.0 gratuite et de nombreux exemples prêts à l'emploi pour le kit de débogage LAUNCHXL-CC2640R2.

Littérature

FAQ sur les spécifications principales Bluetooth 5.0. 2016. BluetoothSIG.

Quoi de neuf dans Bluetooth 5.0 ? Une vitesse multipliée par deux, la possibilité de crypter le trafic, une portée augmentée de 400 % et bien d'autres avantages.

La nouvelle de l'apparition du Bluetooth 5.0 a éclaté sur les pages des ressources médiatiques en juin 2016, mais le public, occupé par des choses plus importantes, n'a pas prêté l'attention voulue à l'émergence d'un nouveau standard technologique dans le monde. Communication sans fil. Les appareils basés sur Bluetooth 5.0 n’étaient pas encore commercialisés à cette époque. En mai 2017, après la comparution Samsung Galaxy S8 et Xiaomi Mi 6, ils ont commencé à parler de la nouvelle spécification d'une manière complètement différente. Après tout, Bluetooth 5.0 a présenté aux consommateurs plusieurs avantages tant attendus, dont nous parlerons dans cet article.

Bonne nouvelle pour les développeurs

Coexistence sans fil – rappelez-vous ce terme. Cela va bientôt changer toute la structure des communications sans fil. Le groupe d'intérêt spécial Bluetooth promet des niveaux d'interopérabilité jamais vus auparavant avec d'autres protocoles de communication. On nous promet même une coexistence parallèle et sans conflit du Bluetooth et du Wi-Fi.

La spécification 5.0 suppose un fonctionnement en paquets de 255 octets (au lieu de 31 paquets comme dans la version précédente) et une transition vers des fréquences adjacentes sans perte d'octets de trafic. La bande de 2,4 GHz, encombrée de bits et d'octets, permettra aux consommateurs, aux programmeurs et même aux systèmes d'exploitation et aux puces de mieux respirer.

Les développeurs pourront mettre en œuvre réglages fins produits logiciels, les fabricants commenceront à intégrer des modules Bluetooth 5.0 même dans les fers et les aspirateurs. UN Système d'exploitation arrêtera de surcharger les processeurs, essayant d'organiser le travail de rationalisation du trafic encombré. Les analystes affirment que ce sera le début de « l’Internet des objets » dont tous les futurologues parlent depuis si longtemps.

À quoi s'attendre en tant que consommateur

Pour l’utilisateur moyen d’appareils Bluetooth, l’apparition de la spécification 5.0 est intéressante pour deux raisons. Premièrement, nouvelle norme augmente la vitesse de partage de fichiers de 2 fois. Deuxièmement, le rayon d'action augmente de 4 fois.

En chiffres, cela sonne encore mieux : la vitesse du Bluetooth 5.0 est passée à 2 Mbit/s et la portée passe à 100 mètres. Vous pouvez désormais écouter les morceaux de haute qualité sonne même si votre smartphone est dans la maison et que vous êtes avec haut-parleur sans fil ou des écouteurs - dans la rue.

De plus, le nouveau protocole permet non seulement d'augmenter la portée - Bluetooth 5.0 est prêt à fonctionner non pas avec une seule source, mais avec plusieurs à la fois. Et l'intensité énergétique de ce processus sera nettement inférieure à celle de Versions précédentes modules de communication sans fil. En termes simples, Bluetooth 5.0 économisera la batterie de votre smartphone et de votre haut-parleur mobile.

Une autre bonne nouvelle est la possibilité de crypter le trafic transmis sur le canal Bluetooth. Les développeurs et les fabricants parlent déjà de remplacer la laisse courte NFC par un protocole plus avancé qui transformera un smartphone en un remplacement à part entière d'une carte bancaire.

Certes, tous ces avantages ne sont encore accessibles qu'à quelques propriétaires. appareils mobiles.

Smartphones avec Bluetooth 5.0

À l’heure actuelle, vous ne pouvez acheter que trois appareils dotés de la connectivité Bluetooth 5.0. Ce sont des smartphones et . Jusqu'à présent, la nouvelle spécification n'est implémentée que sur les produits phares, donc pour avoir le droit d'utiliser toutes les innovations de Bluetooth 5.0, vous devrez payer entre 500 et 1 000 dollars américains.

Dans la seconde quinzaine de mai, un smartphone haut de gamme rejoindra la gamme des produits phares de Samsung et Xiaomi, dont la spécification officielle comprend une nouvelle norme de communication sans fil. Cette fois, pour bénéficier des avantages du Bluetooth 5.0, vous devrez débourser entre 650 dollars et 750 euros, selon le lieu de vente du nouveau smartphone HTC.

Au début de l'été, environ un an après l'annonce du Bluetooth 5.0, un autre produit phare doté d'une nouvelle spécification de communication sans fil apparaîtra sur le marché. Le coût estimé de l'appareil japonais sera de 800 dollars américains.

A long terme, les analystes prédisent l'apparition d'une cinquième spécification chez Samsung Galaxy Note 8 et le nouveau Google Phone de la gamme Pixel. Mais le Bluetooth 5.0 ne sera pas installé sur les téléphones portables bon marché avant très longtemps. Le fait est que cette spécification doit être prise en charge par les chipsets. Parmi les solutions peu coûteuses, malheureusement, aucun processeur ne possède encore de telles capacités.

L'une des tendances stables dans le développement des appareils mobiles est l'amélioration des communications sans fil, qui offrent la possibilité de se connecter à Internet, au réseau local, ainsi qu'à divers équipement périphérique(écouteurs, casques, systèmes de haut-parleurs, imprimantes, etc.) et autres gadgets à proximité. Les technologies de communication sans fil, ainsi que d’autres composants des appareils mobiles, évoluent constamment. De nouvelles versions de spécifications apparaissent, la bande passante augmente, l'ensemble des fonctions s'élargit, etc. Grâce à cela, un développement de haute qualité est assuré, sans lequel le progrès technique est impensable. Cependant, les progrès ont aussi un inconvénient : chaque année, il devient de plus en plus difficile pour les utilisateurs de comprendre quelle est la différence entre les différents modèles.

Habituellement, à partir d’une brève description d’un appareil mobile, on ne peut glaner que les noms des interfaces sans fil dont il est équipé. La spécification détaillée contient généralement des informations supplémentaires, notamment les versions des interfaces sans fil (par exemple, Wi-Fi 802.11b/g/n et Bluetooth 2.1). Cependant, cela ne suffit pas toujours pour apprécier pleinement les capacités de communication sans fil de l’appareil en question. Par exemple, pour comprendre si un périphérique particulier connecté via Bluetooth fonctionnera avec le smartphone ou la tablette dont vous disposez.

Dans cet article, nous parlerons de diverses nuances auxquelles vous devez prêter attention lors de l'évaluation des capacités des appareils équipés d'une interface Bluetooth.

Champ d'application

Une interface sans fil à courte portée appelée Bluetooth a été développée en 1994 par des ingénieurs entreprise suédoiseÉricsson. Depuis 1998, le développement et la promotion de cette technologie sont assurés par le Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), fondé par Ericsson, IBM, Intel, Nokia et Toshiba. À ce jour, la liste des membres du Bluetooth SIG comprend plus de 13 000 entreprises.

L’introduction du Bluetooth dans les appareils grand public a commencé dans la première moitié de la dernière décennie. Actuellement, de nombreux modèles d'ordinateurs portables et d'appareils mobiles sont équipés d'adaptateurs Bluetooth intégrés. De plus, une large gamme de périphériques (casques sans fil, dispositifs de pointage, claviers, systèmes d'enceintes, etc.) équipés de cette interface sont en vente.

La fonction principale du Bluetooth est de créer ce qu'on appelle réseaux personnels(Private Area Networks, PAN), qui offrent la possibilité d'échanger des données entre des ordinateurs de bureau et portables, des appareils périphériques et mobiles à proximité (au sein d'une même maison, local, véhicule, etc.).

Les principaux avantages du Bluetooth par rapport aux solutions concurrentes sont niveau faible consommation d'énergie et faible coût des émetteurs-récepteurs, ce qui lui permet d'être intégré même dans des appareils de petite taille dotés de batteries miniatures. De plus, les fabricants d'équipements sont exonérés du paiement des frais de licence pour l'installation d'émetteurs-récepteurs Bluetooth dans leurs produits.

Connecter des appareils

Grâce à l'interface Bluetooth, vous pouvez connecter deux ou plusieurs appareils à la fois. Dans le premier cas, la connexion s'effectue selon le schéma « point à point », dans le second - selon le schéma « point à multipoint ». Quel que soit le schéma de connexion, l'un des appareils est le maître, les autres sont des esclaves. L'appareil maître définit le modèle que tous les appareils esclaves utiliseront et synchronise également leur fonctionnement. Les appareils ainsi connectés forment un piconet. Un maître et jusqu'à sept appareils esclaves peuvent être combinés au sein d'un seul piconet (Fig. 1 et 2). De plus, il est possible d'avoir des appareils esclaves supplémentaires dans le piconet (plus de sept) qui ont un statut parqué : ils ne participent pas à l'échange de données, mais sont en synchronisation avec l'appareil maître.

Riz. 1. Diagramme piconet,
connecter deux appareils

Riz. 2. Schéma Piconet,
combiner plusieurs appareils

Plusieurs piconets peuvent être combinés dans un réseau distribué (scatternet). Pour ce faire, un appareil fonctionnant comme esclave dans un piconet doit agir comme maître dans un autre (Fig. 3). Les piconets qui font partie du même réseau distribué ne sont pas synchronisés les uns avec les autres et utilisent des modèles différents.

Riz. 3. Schéma d'un réseau distribué comprenant trois piconets

Le nombre maximum de piconets dans un réseau distribué ne peut pas dépasser dix. Ainsi, le réseau distribué vous permet de connecter jusqu'à 71 appareils au total.

Notez qu'en pratique, la nécessité de créer un réseau distribué se pose rarement. Avec le degré actuel d'intégration des composants matériels, il est difficile d'imaginer une situation dans laquelle le propriétaire d'un smartphone ou d'une tablette aurait besoin de connecter plus de deux ou trois appareils simultanément via Bluetooth.

Rayon d'action

La spécification Bluetooth propose trois classes d'émetteurs-récepteurs (voir tableau), différant par leur puissance, et donc par leur portée effective. L'option la plus courante, utilisée dans la plupart des appareils électroniques mobiles et des PC actuellement produits, sont les émetteurs-récepteurs Bluetooth de classe 2. Les systèmes de classe 3 à faible consommation sont équipés d'équipements médicaux et le principal domaine d'application pour les « longs- gamme » Les modules de classe 1 sont des systèmes de surveillance et de contrôle pour les équipements industriels.

Bien entendu, vous pouvez compter sur une connexion sans fil stable entre des appareils situés à une distance maximale (par exemple, 10 m dans le cas des émetteurs-récepteurs de classe 2) uniquement s'il n'y a pas d'obstacles importants entre eux (murs, cloisons, portes, etc. ). La portée de fonctionnement réelle peut varier en fonction des caractéristiques de la pièce et de la présence d'interférences radio et de sources de fort rayonnement électromagnétique dans l'air.

Versions Bluetooth et leurs différences

La première version de la spécification (Bluetooth 1.0) a été approuvée en 1999. Peu de temps après la spécification intermédiaire (Bluetooth 1.0B), Bluetooth 1.1 a été approuvé - il a corrigé les erreurs et éliminé de nombreuses lacunes de la première version.

En 2003, la spécification principale Bluetooth 1.2 a été approuvée. L’une de ses principales innovations a été l’introduction de la méthode AFH (Adaptive Frequency Hopping Spread Spectrum), qui a rendu la connexion sans fil beaucoup plus résistante aux interférences électromagnétiques. De plus, il a été possible de réduire le temps passé à effectuer les procédures de découverte et de connexion des appareils.

Une autre amélioration importante de la version 1.2 a été l'augmentation de la vitesse d'échange de données à 433,9 Kbps dans chaque direction lors de l'utilisation d'une communication asynchrone sur un canal symétrique. Dans le cas d'un canal asymétrique, le débit était de 723,2 Kbit/s dans un sens et de 57,6 Kbit/s dans l'autre.

Une version améliorée de la technologie Extended Synchronous Connections (eSCO) a également été ajoutée, qui améliore la qualité du streaming audio en utilisant un mécanisme pour renvoyer les paquets endommagés pendant la transmission.

Fin 2004, la spécification de base Bluetooth 2.0 + EDR a été approuvée. L'innovation la plus importante de la deuxième version était la technologie Enhanced Data Rate (EDR), grâce à la mise en œuvre de laquelle il a été possible d'augmenter considérablement (plusieurs fois) le débit de l'interface. Théoriquement, l'utilisation de l'EDR permet d'atteindre un taux de transfert de données de 3 Mbit/s, mais en pratique, ce chiffre ne dépasse généralement pas 2 Mbit/s.

Il convient de noter que l'EDR n'est pas une fonctionnalité obligatoire pour les émetteurs-récepteurs conformes à la spécification Bluetooth 2.0.

Les appareils équipés d'émetteurs-récepteurs Bluetooth 2.0 sont rétrocompatibles avec les versions précédentes (1.x). Naturellement, la vitesse de transfert des données est limitée par les capacités de l'appareil plus lent.

En 2007, la spécification de base Bluetooth 2.1 + EDR a été approuvée. L'une des innovations mises en œuvre était technologie d'économie d'énergie Sniff Subrating, qui a permis d'augmenter considérablement (de trois à dix fois) la durée de vie de la batterie des appareils mobiles. La procédure d'établissement de la communication entre deux appareils a également été considérablement simplifiée.

En août 2008, des ajouts de base (Core Spécification Addendum, CSA) aux spécifications Bluetooth 2.0 + EDR et Bluetooth 2.1 + EDR ont été approuvés. Les modifications apportées visent à réduire la consommation d'énergie, à augmenter le niveau de protection des données transmises et à optimiser les procédures d'identification et de connexion des appareils Bluetooth.

En avril 2009, la spécification principale Bluetooth 3.0+HS a été approuvée. L'abréviation HS signifie dans ce cas High Speed. Sa principale innovation est la mise en œuvre de la technologie Generic Alternate MAC/PHY, qui offre la possibilité de transférer des données à des vitesses allant jusqu'à 24 Mbit/s. De plus, il est prévu d'utiliser deux modules émetteurs-récepteurs : basse vitesse (avec une faible consommation d'énergie) et haute vitesse. En fonction de la largeur du flux de données diffusé (ou de la taille fichier transféré) soit un émetteur-récepteur à faible vitesse (jusqu'à 3 Mbit/s) ou à grande vitesse est utilisé. Cela vous permet de réduire la consommation d'énergie dans les situations où des taux de transfert de données élevés ne sont pas requis.

La spécification principale Bluetooth 4.0 a été approuvée en juin 2010. Caractéristique clé Cette version utilise une technologie de transmission de données à faible consommation d'énergie ( batterie faible technologie). La consommation d'énergie réduite est obtenue à la fois en limitant le taux de transfert de données (pas plus de 1 Mbit/s) et par le fait que l'émetteur-récepteur ne fonctionne pas en permanence, mais n'est allumé que pendant la durée de l'échange de données. Contrairement à la croyance populaire, le Bluetooth 4.0 n'offre pas des vitesses de transfert de données plus élevées que le Bluetooth 3.0+HS.

Profils Bluetooth

La capacité des appareils à interagir lorsqu'ils sont connectés via Bluetooth est largement déterminée par l'ensemble des profils pris en charge par chacun d'eux. Tel ou tel profil prend en charge certaines fonctions, par exemple le transfert de fichiers ou la diffusion de données multimédias, fournissant connexion réseau etc. Consultez la barre latérale pour plus d’informations sur certains profils Bluetooth.

Il est important de comprendre que vous pouvez utiliser une connexion Bluetooth pour effectuer n'importe quelle tâche uniquement si le profil approprié est pris en charge par les appareils maître et esclave. Ainsi, il n'est possible de transférer une « carte de visite » ou un contact d'un téléphone mobile à un autre via une connexion Bluetooth que si les deux appareils supportent le profil OPP (Object Push Profile). Et, par exemple, pour utiliser un téléphone mobile comme réseau sans fil modem cellulaire Cette machine et l'ordinateur qui y est connecté doivent prendre en charge le DUN (Dial-up Networking Profile).

Des situations surviennent souvent lorsqu'une connexion Bluetooth est établie entre deux appareils, mais certaines actions (par exemple, transférer un fichier) ne peuvent pas être effectuées. L'une des raisons probables de ces problèmes peut être le manque de prise en charge du profil approprié sur l'un des appareils.

Ainsi, l'ensemble des profils pris en charge est un facteur important qui doit être pris en compte lors de l'évaluation des capacités d'un appareil particulier. Malheureusement, certains modèles d'appareils mobiles prennent en charge ensemble minimum profils (par exemple, uniquement A2DP et HSP), ce qui limite considérablement les possibilités de connexion sans fil avec d'autres équipements.

Notez que l'ensemble des profils pris en charge est déterminé non seulement par les spécificités et les caractéristiques de conception de l'appareil, mais également par la politique du fabricant. Par exemple, certains appareils bloquent la possibilité de transférer certains formats de fichiers (images, vidéos, livres électroniques, applications, etc.) sous prétexte de lutter contre le piratage. Certes, en réalité, ce ne sont pas les amateurs de contenus multimédias et de logiciels contrefaits qui souffrent de telles restrictions, mais les utilisateurs honnêtes qui sont obligés de transférer même les photos prises avec leur propre appareil photo intégré vers un PC par des moyens détournés (par exemple, en Envoi en cours fichiers nécessairesà votre propre adresse e-mail).

Profils Bluetooth

A2DP (Audio avancé Profil de distribution) - permet la transmission d'un flux audio (stéréo) à deux canaux depuis une source de signal (PC, lecteur, téléphone portable) vers un casque stéréo sans fil, un système de haut-parleurs ou un autre appareil de lecture. Peut être utilisé pour compresser le flux transmis codec standard SBC (Sub Band Codec) ou un autre spécifié par le fabricant de l'appareil.

AVRCP(Profil de télécommande audio/vidéo) - vous permet de contrôler les fonctions standard des téléviseurs, des systèmes de cinéma maison, etc. Un appareil prenant en charge le profil AVRCP peut servir de télécommande sans fil. Peut être utilisé en conjonction avec les profils A2DP ou VDPT.

PIF(Basic Imaging Profile) - offre la possibilité de transmettre, de recevoir et de visualiser des images. Par exemple, il vous permet de transférer photos numériques d'un appareil photo numérique à la mémoire d'un téléphone mobile. Il est possible de modifier les tailles et formats des images transmises, en tenant compte des spécificités des appareils connectés.

BPP(Basic Printing Profile) - un profil d'impression de base qui permet le transfert objets divers(des messages texte, cartes de visite, images, etc.) pour la sortie sur un périphérique d'impression. Par exemple, vous pouvez imprimer sur une imprimante message texte ou une photo d'un téléphone portable. Une caractéristique importante du profil BPP est que sur le périphérique à partir duquel l'objet est envoyé pour impression, il n'est pas nécessaire d'installer un pilote spécifique pour le modèle d'imprimante existant.

DUN(Dial-up Networking Profile) - fournit une connexion à un PC ou à un autre appareil à Internet via un téléphone mobile, qui dans ce cas agit comme un modem externe.

FAX(Profil Fax) - vous permet d'utiliser un périphérique externe (téléphone portable ou MFP avec un module fax) pour recevoir et envoyer des fax depuis un PC.

FTP (Transfert de fichier Profil) - permet le transfert de fichiers, ainsi que l'accès à système de fichiers appareil connecté. Ensemble standard les commandes vous permettent de naviguer à travers structure hiérarchique lecteur logique du périphérique connecté, ainsi que copier et supprimer des fichiers.

GAVDP(Profil général de distribution audio/vidéo) - assure la transmission des flux audio et vidéo de la source de signal vers l'appareil de lecture. Il est basique pour les profils A2DP et VDP.

HFP(Profil mains libres) - fournit une connexion appareils automobiles mains libres à un téléphone mobile pour la communication vocale.

CACHÉ(Human Interface Device Profile) - décrit les protocoles et les méthodes de connexion de périphériques d'entrée sans fil (souris, claviers, joysticks, télécommandes, etc.) à un PC. Le profil HID est pris en charge dans un certain nombre de modèles de téléphones mobiles et de PDA, ce qui vous permet de les utiliser comme télécommandes sans fil interface graphique Système d'exploitation ou applications distinctes sur PC.

PSH(Profil du casque) - vous permet de connecter un casque sans fil à un téléphone mobile ou à un autre appareil. En plus du transfert flux sonore Fournit des fonctions telles que la numérotation, la réponse à un appel entrant, la fin d'un appel et le réglage du volume.

PPO(Object Push Profile) - un profil de base pour l'envoi d'objets (images, cartes de visite, etc.). Vous pourrez par exemple transférer une liste de contacts d'un téléphone mobile à un autre ou une photo d'un smartphone vers un PC. Contrairement à FTP, le profil OPP ne donne pas accès au système de fichiers de l'appareil connecté.

POÊLE(Personal Area Networking Profile) - vous permet de combiner deux appareils ou plus dans un réseau local. De cette façon, vous pouvez connecter plusieurs PC à un seul avec accès à Internet. En plus, ce profil fournit un accès à distance à un PC agissant comme périphérique maître.

SYNCHRONISATION(Profil de synchronisation) - utilisé conjointement avec profil de base GOEP et synchronise les données personnelles (agenda, liste de contacts, etc.) entre deux appareils (par exemple, sur un ordinateur de bureau et un téléphone mobile).

Les fabricants convainquent constamment les consommateurs que les nouvelles solutions sont certainement meilleures que les anciennes. Les nouveaux processeurs ont des performances plus élevées et une consommation d'énergie inférieure à celles de leurs prédécesseurs ; les nouveaux écrans ont une résolution plus élevée et une gamme de couleurs plus large, etc. Cependant, il n'est guère conseillé d'utiliser une telle approche pour évaluer les capacités de l'interface Bluetooth.

Tout d’abord, il est nécessaire de prendre en compte les caractéristiques du parc d’appareils Bluetooth existant. Après tout, comme déjà mentionné, le taux de transfert de données maximum est déterminé par l'appareil équipé de la version la plus ancienne de l'interface. De plus, des taux de transfert de données élevés ne sont pas requis pour toutes les tâches. Si vous souhaitez copier des fichiers multimédias ( enregistrements sonores, images) ou la diffusion d'un flux audio avec un faible degré de compression est un facteur très important, alors pour une interaction normale du téléphone avec un casque sans fil ou pour échanger des contacts avec un autre appareil, les capacités Bluetooth 2.0 sont tout à fait suffisantes.

Deuxièmement, dans de nombreux cas, l'ensemble des profils Bluetooth pris en charge est un facteur bien plus important que la vitesse maximale de la connexion sans fil. Après tout, c'est lui qui détermine réellement la gamme d'équipements avec lesquels l'appareil existant est capable d'interagir. Malheureusement, ces informations sont rarement fournies, même dans les spécifications complètes de l'appareil, et vous devez souvent les rechercher dans le texte du manuel d'instructions ou sur les forums d'utilisateurs.

L'une des tendances stables dans le développement des appareils mobiles est l'amélioration des communications sans fil, qui offrent la possibilité de se connecter à Internet, au réseau local, ainsi qu'à divers équipements périphériques (écouteurs, casques, systèmes de haut-parleurs, imprimantes, etc.) et d'autres gadgets à proximité. Les technologies de communication sans fil, ainsi que d’autres composants des appareils mobiles, évoluent constamment. De nouvelles versions de spécifications apparaissent, la bande passante augmente, l'ensemble des fonctions s'élargit, etc. Grâce à cela, un développement de haute qualité est assuré, sans lequel le progrès technique est impensable. Cependant, les progrès ont aussi un inconvénient : chaque année, il devient de plus en plus difficile pour les utilisateurs de comprendre quelle est la différence entre les différents modèles.

Dans cet article, nous parlerons de diverses nuances auxquelles vous devez prêter attention lors de l'évaluation des capacités des appareils équipés d'une interface Bluetooth.

Champ d'application

Une interface sans fil à courte portée, appelée Bluetooth, a été développée en 1994 par les ingénieurs de la société suédoise Ericsson. Depuis 1998, le développement et la promotion de cette technologie sont assurés par le Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), fondé par Ericsson, IBM, Intel, Nokia et Toshiba. À ce jour, la liste des membres du Bluetooth SIG comprend plus de 13 000 entreprises.

La fonction principale de Bluetooth est la création de réseaux dits personnels (Private Area Networks, PAN), qui offrent la possibilité d'échanger des données entre des ordinateurs de bureau et portables à proximité (au sein de la même maison, locaux, véhicule, etc.), des périphériques. et les appareils mobiles, etc.

Les principaux avantages du Bluetooth par rapport aux solutions concurrentes sont la faible consommation d'énergie et le faible coût des émetteurs-récepteurs, ce qui lui permet d'être intégré même dans des appareils de petite taille dotés de batteries miniatures. De plus, les fabricants d'équipements sont exonérés du paiement des frais de licence pour l'installation d'émetteurs-récepteurs Bluetooth dans leurs produits.

Connecter des appareils

Riz. 1. Diagramme piconet,
connecter deux appareils

Riz. 2. Schéma Piconet,
combiner plusieurs appareils

Riz. 3. Schéma d'un réseau distribué comprenant trois piconets

Le nombre maximum de piconets dans un réseau distribué ne peut pas dépasser dix. Ainsi, le réseau distribué vous permet de connecter jusqu'à 71 appareils au total.

Rayon d'action

Versions Bluetooth et leurs différences

Il convient de noter que l'EDR n'est pas une fonctionnalité obligatoire pour les émetteurs-récepteurs conformes à la spécification Bluetooth 2.0.

En 2007, la spécification de base Bluetooth 2.1 + EDR a été approuvée. L'une des innovations mises en œuvre a été la technologie d'économie d'énergie Sniff Subrating, qui a permis d'augmenter considérablement (de trois à dix fois) la durée de vie de la batterie des appareils mobiles. La procédure d'établissement de la communication entre deux appareils a également été considérablement simplifiée.

En avril 2009, la spécification principale Bluetooth 3.0+HS a été approuvée. L'abréviation HS signifie dans ce cas High Speed. Sa principale innovation est la mise en œuvre de la technologie Generic Alternate MAC/PHY, qui offre la possibilité de transférer des données à des vitesses allant jusqu'à 24 Mbit/s. De plus, il est prévu d'utiliser deux modules émetteurs-récepteurs : basse vitesse (avec une faible consommation d'énergie) et haute vitesse. En fonction de la largeur du flux de données transmis (ou de la taille du fichier transmis), un émetteur-récepteur à faible vitesse (jusqu'à 3 Mbit/s) ou à grande vitesse est utilisé. Cela vous permet de réduire la consommation d'énergie dans les situations où des taux de transfert de données élevés ne sont pas requis.

La spécification principale Bluetooth 4.0 a été approuvée en juin 2010. La principale caractéristique de cette version est l’utilisation d’une technologie à faible consommation d’énergie. La consommation d'énergie réduite est obtenue à la fois en limitant le taux de transfert de données (pas plus de 1 Mbit/s) et par le fait que l'émetteur-récepteur ne fonctionne pas en permanence, mais n'est allumé que pendant la durée de l'échange de données. Contrairement à la croyance populaire, le Bluetooth 4.0 n'offre pas des vitesses de transfert de données plus élevées que le Bluetooth 3.0+HS.

Profils Bluetooth

La capacité des appareils à interagir lorsqu'ils sont connectés via Bluetooth est largement déterminée par l'ensemble des profils pris en charge par chacun d'eux. Un profil particulier prend en charge certaines fonctions, telles que le transfert de fichiers ou la diffusion de médias en continu, la fourniture d'une connexion réseau, etc. Consultez la barre latérale pour plus d’informations sur certains profils Bluetooth.

Il est important de comprendre que vous pouvez utiliser une connexion Bluetooth pour effectuer n'importe quelle tâche uniquement si le profil approprié est pris en charge par les appareils maître et esclave. Ainsi, il n'est possible de transférer une « carte de visite » ou un contact d'un téléphone mobile à un autre via une connexion Bluetooth que si les deux appareils supportent le profil OPP (Object Push Profile). Et, par exemple, pour utiliser un téléphone mobile comme modem cellulaire sans fil, il est nécessaire que cet appareil et l'ordinateur qui y est connecté prennent en charge le profil DUN (Dial-up Networking Profile).

Ainsi, l'ensemble des profils pris en charge est un facteur important qui doit être pris en compte lors de l'évaluation des capacités d'un appareil particulier. Malheureusement, certains modèles d'appareils mobiles prennent en charge un ensemble minimal de profils (par exemple, uniquement A2DP et HSP), ce qui limite considérablement la possibilité de se connecter sans fil à d'autres équipements.

Notez que l'ensemble des profils pris en charge est déterminé non seulement par les spécificités et les caractéristiques de conception de l'appareil, mais également par la politique du fabricant. Par exemple, certains appareils bloquent la possibilité de transférer des fichiers de certains formats (images, vidéos, livres électroniques, applications, etc.) sous prétexte de lutter contre le piratage. Certes, en réalité, de telles restrictions ne souffrent pas des amateurs de contenus multimédias et de logiciels contrefaits, mais des utilisateurs honnêtes qui sont obligés de transférer même des photos prises avec leur propre appareil photo intégré vers un PC de manière détournée (par exemple, en envoyant les fichiers nécessaires à leur propre adresse email).

Profils Bluetooth

A2DP(Advanced Audio Distribution Profile) - permet la transmission d'un flux audio à deux canaux (stéréo) depuis une source de signal (PC, lecteur, téléphone portable) vers un casque stéréo sans fil, un système de haut-parleurs ou un autre appareil de lecture. Pour compresser le flux transmis, le codec standard SBC (Sub Band Codec) ou un autre défini par le fabricant de l'appareil peut être utilisé.

PIF(Basic Imaging Profile) - offre la possibilité de transmettre, de recevoir et de visualiser des images. Par exemple, il permet de transférer des photos numériques d'un appareil photo numérique vers la mémoire d'un téléphone mobile. Il est possible de modifier les tailles et formats des images transmises, en tenant compte des spécificités des appareils connectés.

BPP(Basic Printing Profile) - un profil d'impression de base qui permet le transfert de divers objets (messages texte, cartes de visite, images, etc.) pour la sortie sur un périphérique d'impression. Par exemple, vous pouvez imprimer un message texte ou une photo depuis votre téléphone mobile vers une imprimante. Une caractéristique importante du profil BPP est que sur le périphérique à partir duquel l'objet est envoyé pour impression, il n'est pas nécessaire d'installer un pilote spécifique pour le modèle d'imprimante existant.

DUN(Dial-up Networking Profile) - fournit une connexion à un PC ou à un autre appareil à Internet via un téléphone mobile, qui dans ce cas agit comme un modem externe.

FAX(Profil Fax) - vous permet d'utiliser un périphérique externe (téléphone portable ou MFP avec un module fax) pour recevoir et envoyer des fax depuis un PC.

FTP(File Transfer Profile) - permet le transfert de fichiers, ainsi que l'accès au système de fichiers de l'appareil connecté. Un ensemble standard de commandes vous permet de naviguer dans la structure hiérarchique du lecteur logique d'un périphérique connecté, ainsi que de copier et supprimer des fichiers.

HFP(Profil mains libres) - permet la connexion d'appareils mains libres de voiture à un téléphone mobile pour la communication vocale.

CACHÉ(Human Interface Device Profile) - décrit les protocoles et les méthodes de connexion de périphériques d'entrée sans fil (souris, claviers, joysticks, télécommandes, etc.) à un PC. Le profil HID est pris en charge dans un certain nombre de modèles de téléphones mobiles et de PDA, ce qui vous permet de les utiliser comme télécommandes sans fil pour contrôler l'interface graphique du système d'exploitation ou des applications individuelles sur un PC.

PSH(Profil du casque) - vous permet de connecter un casque sans fil à un téléphone mobile ou à un autre appareil. En plus de transmettre le flux audio, des fonctions telles que la numérotation, la réponse à un appel entrant, la fin d'un appel et le réglage du volume sont fournies.

POÊLE(Personal Area Networking Profile) - vous permet de combiner deux appareils ou plus dans un réseau local. De cette façon, vous pouvez connecter plusieurs PC à un seul avec accès à Internet. De plus, ce profil permet d'accéder à distance à un PC qui fait office d'appareil maître.

SYNCHRONISATION(Profil de synchronisation) - utilisé en conjonction avec le profil GOEP de base et synchronise les données personnelles (agenda, liste de contacts, etc.) entre deux appareils (par exemple, sur un ordinateur de bureau et un téléphone mobile).

Tout d’abord, il est nécessaire de prendre en compte les caractéristiques du parc d’appareils Bluetooth existant. Après tout, comme déjà mentionné, le taux de transfert de données maximum est déterminé par l'appareil équipé de la version la plus ancienne de l'interface. De plus, des taux de transfert de données élevés ne sont pas requis pour toutes les tâches. S'il s'agit d'un facteur vraiment important pour copier des fichiers multimédias (enregistrements sonores, images) ou diffuser un flux audio avec un faible degré de compression, alors pour une interaction normale du téléphone avec un casque sans fil ou pour échanger des contacts avec un autre appareil, Bluetooth 2.0 les capacités sont tout à fait suffisantes.

Bluetooth : la technologie et ses applications

...et il a dit : « Que tout le monde soit réuni. »

Il est fort possible que ce soit à ces paroles du roi danois médiéval Harald II Bluetooth (Harald II Bluetooth) que soit associé son autre surnom - « unificateur », qui devint 1000 ans plus tard le nom de la nouvelle interface de communication sans fil.

Qu’est-ce que le Bluetooth ? Il s'agit d'une technologie de communication sans fil créée en 1998 par un groupe de sociétés : Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba. Actuellement, les développements dans le domaine du Bluetooth sont réalisés par le Bluetooth SIG (Special Interest Group), qui comprend également Lucent, Microsoft et bien d'autres.

L'objectif principal du Bluetooth est de fournir une communication radio économique (en termes de consommation de courant) et bon marché entre divers types appareils électroniques, et une importance considérable est accordée à la compacité des composants électroniques, ce qui permet d'utiliser Bluetooth dans de petits appareils de la taille d'une montre-bracelet.

L'interface Bluetooth permet de transmettre à la fois la voix (à 64 Kbps) et les données. Pour la transmission de données, des méthodes asymétriques (721 Kbit/s dans un sens et 57,6 Kbit/s dans l'autre) et symétriques (432,6 Kbit/s dans les deux sens) peuvent être utilisées. Fonctionnant à une fréquence de 2,4 GHz, l'émetteur-récepteur, qui est une puce Bluetooth, permet d'établir une communication dans un rayon de 10 ou 100 mètres, selon le degré de puissance. La différence de distance est certes grande, mais une connexion à moins de 10 m permet une faible consommation électrique, une taille compacte et un coût des composants assez faible. Ainsi, un émetteur basse consommation ne consomme que 0,3 mA en mode veille et en moyenne 30 mA lors des échanges d'informations.

Bluetooth fonctionne selon le principe FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum). En bref, cela peut s'expliquer comme suit : l'émetteur divise les données en paquets et les transmet à l'aide d'un algorithme de saut de fréquence pseudo-aléatoire (1 600 fois par seconde), ou motif, composé de 79 sous-fréquences. Seuls les appareils configurés pour le même modèle de transmission peuvent « se comprendre » les uns les autres. Pour les appareils étrangers, les informations transmises seront du bruit ordinaire.

Le principal élément structurel du réseau Bluetooth est ce qu'on appelle le « piconet » - un ensemble de 2 à 8 appareils fonctionnant sur le même modèle. Dans chaque piconet, un appareil fonctionne comme maître et les autres comme esclaves. Le Maître détermine le modèle sur lequel fonctionneront tous les appareils esclaves de son piconet et synchronise son fonctionnement. La norme Bluetooth prévoit la connexion de piconets indépendants et même non synchronisés (jusqu'à 10) dans ce qu'on appelle le « scatternet » (je n'ai pas encore vu la traduction russe correcte de ce terme, mais une des traductions du verbe disperser ressemble à « scatter »). Pour ce faire, chaque paire de piconets doit avoir au moins un appareil général, qui sera le maître dans l’un et l’esclave dans l’autre. Ainsi, au sein d'un seul scatternet, un maximum de 71 appareils peuvent être connectés simultanément à l'interface Bluetooth, mais personne ne limite l'utilisation de dispositifs de porte qui utilisent le même Internet pour la communication à plus longue distance.

La gamme de fréquences Bluetooth est sans licence dans la plupart des pays, mais en France, en Espagne et au Japon, en raison de restrictions légales, il est nécessaire d'utiliser des fréquences autres que celles listées ci-dessus.

Parlant de communications sans fil, on ne peut s'empêcher d'aborder la question de la sécurité d'une telle connexion. En plus de l'accent mis sur les modèles de fréquence et la nécessité de synchroniser l'émetteur-récepteur, la norme Bluetooth prévoit le cryptage des données transmises avec une clé d'une longueur effective de 8 à 128 bits et la possibilité de sélectionner une authentification unidirectionnelle ou bidirectionnelle ( bien sûr, vous pouvez vous passer du tout d'authentification), ce qui vous permet de définir la force du cryptage résultant conformément à la législation de chaque pays (dans certains pays, l'utilisation d'une cryptographie forte est interdite :). En plus du cryptage au niveau du protocole, le cryptage peut être appliqué au niveau de l'application - ici, personne ne limite l'utilisation d'algorithmes arbitrairement puissants.

Il arrive souvent que les appareils Bluetooth à portée puissent simplement se connecter et commencer à échanger des informations qui ne sont peut-être pas destinées aux oreilles ou aux yeux extérieurs. En fait, l'échange automatique d'informations entre les appareils Bluetooth se produit uniquement au niveau matériel, c'est-à-dire uniquement pour déterminer le fait même de la connectivité. Mais au niveau applicatif, l'utilisateur décide lui-même d'introduire ou d'interdire l'établissement automatique de la connexion. Ainsi, utiliser Bluetooth ne devient pas plus dangereux que de se connecter à Internet, dans lequel tous les nœuds sont également connectés électriquement, mais cela ne signifie pas encore obtenir un accès inconditionnel à n'importe quelle ressource.

Il convient également de noter que Norme Bluetooth a été développé dans un souci de faible consommation, de sorte que son impact sur le corps humain est minimisé.

Le principal domaine d'utilisation de Bluetooth devrait être la création de réseaux dits personnels (PAN ou réseaux privés), comprenant des appareils aussi divers que des téléphones mobiles, des PDA, des lecteurs MP3, des ordinateurs et même micro-ondes avec des réfrigérateurs (ils ne sont plus connectés au réseau depuis longtemps). La capacité de transmettre la voix permet d'intégrer l'interface Bluetooth dans les téléphones sans fil ou, par exemple, dans les casques sans fil pour téléphones portables. Les possibilités d'utilisation pratique de Bluetooth sont infinies : en plus de synchroniser un PDA avec un ordinateur de bureau ou de connecter des périphériques à vitesse relativement faible comme des claviers ou des souris, l'interface rend l'organisation très simple et peu coûteuse. réseau domestique. De plus, les nœuds de ce réseau peuvent être n'importe quel appareil ayant un besoin d'informations ou disposant des informations nécessaires.

Comparons Bluetooth avec une autre interface de communication sans fil tout aussi connue - IEEE 802.11, d'autant plus que les deux solutions sont déjà disponibles sur le vaste marché. Les principales différences entre eux peuvent être résumées comme suit :

	IEEE 802.11	Bluetooth
1. Objectif	Réseaux sans fil pour la maison/le bureau	Connexions par câble de remplacement pour supports de communication compacts
2. Fréquence de fonctionnement	2,4 GHz	2,4 GHz
3. Taux de transfert de données maximum	11 Mbit/s (IEEE 802.11b), 2 Mbit/s (IEEE 802.11)	721 Kbit/s
4. Gamme	100 m	10 m ou 100 m
5. Nombre maximum de nœuds	128 appareils par réseau	8 appareils par piconet, max. 10 piconets, soit jusqu'à 71 appareils par scatternet
6. Canaux vocaux	Non (facultatif)	3 canaux
7. Disponibilité	Maintenant	Maintenant
8. Prix	100 $ à 400 $ par nœud	Environ 5 $ par nœud

Comme il est facile de le constater, l'interface Bluetooth est bien mieux adaptée à une utilisation dans les appareils de communication sans fil où un prix relativement bas est requis, où des vitesses élevées ne sont pas nécessaires et où une faible consommation d'énergie est souhaitée. Cependant, comme déjà indiqué, il est possible de créer des réseaux combinés, d'autant plus que IEEE 802.11 fonctionne selon un principe complètement différent de codage des données transmises. Par conséquent, étant sur la même fréquence de fonctionnement, les deux normes s'entendront physiquement, mais les signaux des autres sera interprété par chacun d’eux comme un bruit parasite.

Un aspect important dans le développement du Bluetooth est le fait que cette technologie n'est pas soumise à licence et que son utilisation ne nécessite pas le paiement de frais de licence (bien qu'elle nécessite la signature d'un accord gratuit). Cette politique a permis à de nombreuses entreprises de s'engager activement dans le développement d'appareils dotés d'une interface Bluetooth, qui ont été présentés en grand nombre lors du salon CeBIT 2001.

Le plus grand intérêt, bien entendu, est généré par les appareils qui permettent une transition des interfaces existantes vers Bluetooth. L’un d’eux était l’adaptateur de port série Bluetooth industriel de la société suédoise connectBlue. Comme son nom l'indique, cet appareil est destiné à un usage industriel et permet de connecter en Bluetooth n'importe quel appareil équipé d'un port série :

Un cas d’utilisation typique serait par exemple la configuration d’installations industrielles à l’aide d’un ordinateur portable.

Caractéristiques:

portée - jusqu'à 10 m,
vitesse de transmission - 300-115200 Kbit,
tension d'alimentation - 9-30 Volts.

Belkin, célèbre notamment pour ses produits de bus USB, a introduit toute une gamme d'appareils Bluetooth :

Cette carte au format PCMCIA Type II permet à tous les appareils dotés d'un emplacement similaire de recevoir une interface Bluetooth à des débits allant jusqu'à 721 Kbps. Portée - 10 m.

Nous voyons ici une excellente solution USB pour les ordinateurs de bureau (et pas seulement) : les caractéristiques sont les mêmes que dans le cas précédent, de plus, cet appareil permet d'échanger des données via des canaux vocaux.

Il existe même un adaptateur pour le Palm V : le Palm y est simplement placé, comme dans un berceau standard, après quoi vous pouvez vous synchroniser avec un ordinateur de bureau ou accéder à Internet à l'aide d'un téléphone mobile, également équipé d'une interface Bluetooth. Cet adaptateur est alimenté par la batterie du Palm.

Lors du salon, vous pourrez même trouver un adaptateur Bluetooth pour Compact Flash :

Troy XCD a introduit un adaptateur pour connecter une imprimante avec une interface Centronics à Bluetooth :

La société promet de le commercialiser au début de l'été, le coût approximatif est d'environ 195 $.

Cas d'utilisation non moins intéressant Technologie Bluetooth peut devenir une organisation accès sans filà un réseau local et/ou à Internet pour les appareils d'un petit bureau ou d'une maison. Le leader incontesté dans ce domaine était la société Red-M, qui a présenté sa solution - le serveur Red-M 3000AS :

Voici une photo de son prototype en action :

Le 3000AS est un serveur Linux qui peut également faire office de passerelle vers un réseau local ou Internet. Contrairement à la plupart des autres appareils Bluetooth, le 3000AS dispose d'un émetteur-récepteur puissant qui permet la communication dans un rayon de 100 m et comprend une antenne externe pour une fiabilité accrue en présence d'interférences externes. Pour la connexion, vous pouvez utiliser le RNIS (avec un choix de « connexion toujours en ligne » ou « connexion à la demande »), Ethernet 10/100 Mbit, ainsi que RS-232 pour les applications de service. Le serveur peut également être alimenté via UPS.

Pour étendre l'accès au serveur, des points d'accès de petite taille Red-M 1000AP peuvent être utilisés :

Le serveur détecte et configure automatiquement tous les points d'accès à sa portée. Appareils externes peut être connecté à un point d'accès via Ethernet 10/100 Mbit.

MiTAC a présenté un système similaire : son point d'accès Bluetooth embarque un processeur Transmeta Crusoe TM5400 à 750 MHz, un serveur NAT et DHCP intégré et, comme l'échantillon précédent, un émetteur-récepteur puissant avec une portée allant jusqu'à 100 m :

Un excellent ajout à un tel système pourrait être un appareil de Canon - un module Bluetooth pour un appareil photo numérique :

Imaginez : l'appareil photo sera capable de transférer automatiquement des photos via une porte Bluetooth vers votre poste de travail, ou vers le même ordinateur portable, ou même via un téléphone portable compatible Bluetooth connecté à Internet... eh bien, les possibilités sont infinies.

Une option courante consiste à connecter des périphériques d'entrée standard via Bluetooth, comme ceci :

Sony a présenté au CeBIT un module spécial au format Memory Stick appelé InfoStick :

Une très bonne idée, surtout compte tenu de la disponibilité d'un appareil similaire pour Compact Flash.

Il ne reste plus qu'à noter que l'octroi de licences Prise en charge Bluetooth gratuitement et requis uniquement pour conclure un accord de marque. On peut donc s'attendre dans un futur proche à l'apparition du Bluetooth dans les ampoules et les fers à repasser :). Mais sérieusement, la technologie Bluetooth peut révolutionner le monde des communications personnelles et la vie humaine en général. Mais il reste encore à décider dans quelle mesure nous avons besoin d’une autre révolution.

Site sur l'informatique

Le Bluetooth 5.0 est-il rétrocompatible avec le Bluetooth 4.x ?

Comment la vitesse de transfert des données a-t-elle augmenté dans Bluetooth 5 ?

Comment activer le mode de transfert de données haut débit dans Bluetooth 5 ?

Comment la portée du Bluetooth 5 a-t-elle augmenté ?

Comment l’approche des messages diffusés via Bluetooth 5 a-t-elle changé ?

Bluetooth 5 prend-il en charge les réseaux maillés ?

Solutions Texas Instruments pour Bluetooth 5

Conclusion

Littérature

Bonne nouvelle pour les développeurs

À quoi s'attendre en tant que consommateur

Smartphones avec Bluetooth 5.0

Champ d'application

Connecter des appareils

Rayon d'action

Versions Bluetooth et leurs différences

Profils Bluetooth

Champ d'application

Connecter des appareils

Rayon d'action

Versions Bluetooth et leurs différences

Profils Bluetooth

Bluetooth : la technologie et ses applications

ARTICLES LIÉS