Технология bluetooth учебник: Книга: «Основы работы с технологией Bluetooth Low Energy. Учебное пособие» — Калачев, Лапин, Пелихов. Купить книгу, читать рецензии | ISBN 978-5-8114-4737-4

Содержание

Беспроводная связь — Bluetooth — CoderLessons.com

Беспроводная технология Bluetooth — это технология связи малого радиуса действия, предназначенная для замены кабелей, соединяющих переносное устройство и поддерживающих высокий уровень безопасности. Технология Bluetooth основана на технологии Ad-hoc, также известной как Ad-hoc Pico nets , которая является локальной сетью с очень ограниченным покрытием.

История Bluetooth

Технология WLAN обеспечивает подключение устройства к инфраструктурным услугам через поставщика услуг беспроводной связи. Потребность в персональных устройствах для беспроводной связи друг с другом без установленной инфраструктуры привела к появлению персональных сетей (PAN) .

  • Проект Эрикссон по Bluetooth в 1994 году определяет стандарт для сетей PAN, обеспечивающих связь между мобильными телефонами с использованием радиоинтерфейсов с низким энергопотреблением и низкой стоимостью.

  • В мае 1988 года такие компании, как IBM, Intel, Nokia и Toshiba присоединились к Ericsson, чтобы сформировать специальную группу по интересам Bluetooth (SIG), целью которой была разработка стандарта defacto для сетей PAN.

  • IEEE одобрил основанный на Bluetooth стандарт IEEE 802.15.1 для беспроводных персональных сетей (WPAN). Стандарт IEEE охватывает приложения MAC и физического уровня.

Проект Эрикссон по Bluetooth в 1994 году определяет стандарт для сетей PAN, обеспечивающих связь между мобильными телефонами с использованием радиоинтерфейсов с низким энергопотреблением и низкой стоимостью.

В мае 1988 года такие компании, как IBM, Intel, Nokia и Toshiba присоединились к Ericsson, чтобы сформировать специальную группу по интересам Bluetooth (SIG), целью которой была разработка стандарта defacto для сетей PAN.

IEEE одобрил основанный на Bluetooth стандарт IEEE 802.15.1 для беспроводных персональных сетей (WPAN). Стандарт IEEE охватывает приложения MAC и физического уровня.

Спецификация

Bluetooth детализирует весь стек протоколов. Bluetooth использует радиочастоту (RF) для связи. Он использует частотную модуляцию для генерации радиоволн в диапазоне ISM .

Использование Bluetooth широко возросло из-за его специальных функций.

  • Bluetooth предлагает единую структуру для подключения и обмена данными между различными устройствами.

  • Технология Bluetooth получила широкое признание благодаря тому, что любое устройство с поддержкой Bluetooth, почти везде в мире, может быть подключено к устройствам с поддержкой Bluetooth.

  • Низкое энергопотребление технологии Bluetooth и предлагаемый радиус действия до десяти метров проложили путь для нескольких моделей использования.

  • Bluetooth предлагает интерактивную конференцию, создавая специальную сеть ноутбуков.

  • Модель использования Bluetooth включает в себя беспроводной компьютер, домофон, беспроводной телефон и мобильные телефоны.

Bluetooth предлагает единую структуру для подключения и обмена данными между различными устройствами.

Технология Bluetooth получила широкое признание благодаря тому, что любое устройство с поддержкой Bluetooth, почти везде в мире, может быть подключено к устройствам с поддержкой Bluetooth.

Низкое энергопотребление технологии Bluetooth и предлагаемый радиус действия до десяти метров проложили путь для нескольких моделей использования.

Bluetooth предлагает интерактивную конференцию, создавая специальную сеть ноутбуков.

Модель использования Bluetooth включает в себя беспроводной компьютер, домофон, беспроводной телефон и мобильные телефоны.

Пиконец и Скатернет

Электронные устройства с поддержкой Bluetooth подключаются и обмениваются данными через беспроводные устройства, известные как Piconets . Устройства Bluetooth существуют в небольших специальных конфигурациях с возможностью выступать либо в качестве главного, либо в качестве ведомого устройства. Спецификация позволяет механизму для

главного и подчиненного переключать свои роли. Двухточечная конфигурация с одним ведущим и одним подчиненным является самой простой конфигурацией.

Когда более двух устройств Bluetooth обмениваются данными друг с другом, это называется PICONET . Piconet может содержать до семи рабов, сгруппированных вокруг одного мастера. Устройство, которое инициализирует создание Piconet, становится главным .

Ведущий отвечает за управление передачей, разделяя сеть на ряд временных интервалов среди членов сети, как часть схемы мультиплексирования с временным разделением , которая показана ниже.

Особенности Piconets следующие:

  • В Piconet синхронизация различных устройств и последовательность скачкообразного изменения частоты отдельных устройств определяются тактовым сигналом и уникальным 48-битным адресом

    ведущего устройства.

  • Каждое устройство может связываться одновременно с семью другими устройствами в пределах одной Piconet.

  • Каждое устройство может общаться с несколькими пикосетями одновременно.

  • Пикосети устанавливаются динамически и автоматически, когда устройства с поддержкой Bluetooth входят и выходят из пикосетей.

  • Нет прямой связи между ведомыми устройствами, и все соединения по существу являются главными или подчиненными или подчиненными.

  • Рабы могут передавать, как только они были опрошены мастером.

  • Передача начинается во временном интервале подчиненного устройства, сразу после пакета опроса от ведущего устройства.

  • Устройство может состоять из двух или более пикосетей, перепрыгивая от одной пикосети к другой, регулируя синхронизацию режима передачи и последовательность скачкообразной перестройки частоты, продиктованную ведущим устройством второй пикосети.

  • Это может быть раб в одной пикосети и хозяин в другой. Однако он не может быть мастером в более чем один раз Piconet.

  • Устройства, находящиеся в соседних пикосетях, обеспечивают мост для поддержки соединений внутренней пикосети, позволяя сборкам связанных пикосетей формировать физически расширяемую коммуникационную инфраструктуру, известную как Scatternet .

В Piconet синхронизация различных устройств и последовательность скачкообразного изменения частоты отдельных устройств определяются тактовым сигналом и уникальным 48-битным адресом ведущего устройства.

Каждое устройство может связываться одновременно с семью другими устройствами в пределах одной Piconet.

Каждое устройство может общаться с несколькими пикосетями одновременно.

Пикосети устанавливаются динамически и автоматически, когда устройства с поддержкой Bluetooth входят и выходят из пикосетей.

Нет прямой связи между ведомыми устройствами, и все соединения по существу являются главными или подчиненными или подчиненными.

Рабы могут передавать, как только они были опрошены мастером.

Передача начинается во временном интервале подчиненного устройства, сразу после пакета опроса от ведущего устройства.

Устройство может состоять из двух или более пикосетей, перепрыгивая от одной пикосети к другой, регулируя синхронизацию режима передачи и последовательность скачкообразной перестройки частоты, продиктованную ведущим устройством второй пикосети.

Это может быть раб в одной пикосети и хозяин в другой. Однако он не может быть мастером в более чем один раз Piconet.

Устройства, находящиеся в соседних пикосетях, обеспечивают мост для поддержки соединений внутренней пикосети, позволяя сборкам связанных пикосетей формировать физически расширяемую коммуникационную инфраструктуру, известную как Scatternet .

Спектр

Технология Bluetooth работает в нелицензированном промышленном, научном и медицинском (ISM) диапазоне частот от 2,4 до 2,485 ГГц, используя скачкообразный сигнал с расширенным спектром, дуплексный сигнал с номинальной скоростью 1600 скачков в секунду. Диапазон ISM 2,4 ГГц доступен и не лицензирован в большинстве стран.

Спектр

Радиус действия Bluetooth зависит от устройства Радиостанции класса 3 имеют радиус действия до 1 метра или 3 фута. Радиостанции класса 2 чаще всего встречаются в мобильных устройствах с радиусом действия 10 метров или 30 футов. Радиостанции класса 1 используются главным образом в промышленных случаях. иметь диапазон 100 метров или 300 футов.

Скорость передачи данных

Bluetooth поддерживает скорость передачи данных 1 Мбит / с для версии 1.2 и скорость передачи данных 3 Мбит / с для версии 2.0 в сочетании с ошибкой скорости передачи данных.

применение компонентов беспроводной технологии в системах охраны

19 февраля 2013

В настоящее время в охранных системах различного назначения находит применение практически весь спектр современных технологий беспроводной передачи данных. По функциональному назначению беспроводные технологии можно разделить на две группы: средства глобальных спутниковых систем навигации и средства беспроводной связи. Первая группа включает технические средства пользовательского сегмента спутниковой навигации американской системы

NavStar GPS, отечественной системы ГЛОНАСС, а также совмещенные двухсистемные приемники GPS/ ГЛОНАСС. Ко второй группе относятся следующие технологии:

  • Цифровая мобильная сотовая связь GSM, включая ряд дополнительных сервисов (GPRS, SMS, MMS и другие), а также технология широкополосной цифровой сотовой связи 3G.
  • Радиосвязь в безлицензионных диапазонах (433, 868, 2400 МГц), включая технологию ZigBee и спецификации ISM-диапазона.
  • Технология беспроводной связи Bluetooth различных спецификаций.

Выбор той или иной технологии беспроводной связи и, соответственно, комплекта технических средств определяется спецификой конкретного приложения. В таблице 1 приведены некоторые технические возможности различных технологий беспроводной связи.

Таблица 1. Сравнительные характеристики различных технологий беспроводной связи  

Диапазон, МГц Выходная мощность, мВт Расстояние, км Скорость в радиоканале, кбит/сек Реальная скорость передачи данных, кбит/сек
433/868 10…25 до 5 до 1000 до 500
ZigBee 2400
1…100
до 2 250 до 40
Bluetooth 2,5…50 до 1 3 000 до 460 (SPP)
GSM/GPRS/EDGE 1000…2000 до ~30 от БС до 384 9,6…200
3G 250 до ~8 от БС до 42 000 тысячи

 

Применение GSM-технологий


в охранных системах

Лавинообразное распространение сотовой связи, произошедшее в течение последних 10-15 лет, не могло не оказать влияние на тенденции развития систем безопасности. Широкое применение встраиваемых GSM-модулей в охранных системах обусловлено следующими факторами:

  • Передача «тревожных» сообщений, в принципе, не ограничивается расстоянием: важно, чтобы охраняемая система и получатель сообщения находились в зоне действия сети. Если учесть, что международный роуминг в настоящее время перестал быть экзотикой, то получатель может находиться в любой обитаемой точке планеты. В то же время любые технологии радиосвязи имеют конечный радиус действия.
  • Промежуток времени между отправкой сообщения и его приемом, как правило, не превышает минуты, что вполне приемлемо для большинства охранных систем.
  • Сотовая связь не бесплатна, но вполне доступна по стоимости для любых приложений.
  • Стоимость встраиваемых GSM-модулей невелика даже для малобюджетных проектов.
  • Помимо голосовой связи и отправки SMS-сообщений, возможны и другие форматы передачи данных (GPRS, EDGE, HSPA и другие). Развитие технологии широкополосной цифровой сотовой связи 3G позволяет существенно повысить скорость передачи данных и, соответственно, увеличить объем передаваемой информации, что, в свою очередь, расширяет возможные области применения технологий сотовой связи.
  • Технология программирования GSM-модемов не требует особых интеллектуальных усилий: механизм использования АТ-команд достаточно прост. Конкретный набор и синтаксис команд для определенного типа модема может быть оригинальным, но общие принципы применения АТ-команд сохраняются для любой модели.
  • GSM-технология является весьма экономичной с точки зрения мощности, потребляемой модемом в дежурном режиме.

Рассмотрим наиболее популярные применения GSM-технологий в охранных системах:

  • Онлайн мониторинг транспортных средств с использованием технологий спутниковой навигации GPS/ ГЛОНАСС.
  • Охранные и противопожарные системы зданий, складов, территорий и других охраняемых помещений. Сюда же можно отнести охранные системы дач, гаражей и другой недвижимости. Принцип действия систем автономной сигнализации- срабатывание «тревожного» датчика вызывает отправку SMS-сообщения. В качестве такого датчика могут использоваться датчики присутствия, PIR-датчики движения, концевые датчики открытия окон и дверей, датчики дыма, температуры и др.
  • Системы управления и контроля доступа. Например, если общеобразовательная школа оборудована системой контроля доступа, то, как опция, может обеспечиваться отправка SMS-сообщений на указанный номер при появлении ребенка в школе и уходе из нее. Кроме того, в системах контроля доступа распределенных территорий отправка SMS-сообщений на центральный пункт охраны может применяться при попытках доступа на неохраняемые территории и помещения.
  • Системы оповещения и дозвона при тревогах и чрезвычайных ситуациях, компоненты связи систем типа «Умный Дом», системы сбора данных (например, АСКУЭ), системы телеметрии различного назначения и многое другое.

Необходимо отметить, что применение GSM-технологий ограничено, главным образом, пассивными охранными системами. То есть, системами, задачей которых является привлечение внимания охранных служб или собственника к факту возникновения нештатной ситуации на охраняемом объекте или оповещение его о выполнении некоего прогнозируемого события (например, прохождения автотранспортом оговоренной контрольной точки). В активных охранных системах GSM-технологии могут использоваться лишь в качестве второстепенной, дополнительной опции.

 

Продукция Sierra Wireless


в области GSM-технологий для встраиваемых систем

Линейка GSM-модемов, предлагаемых компанией КОМПЭЛ, представлена канадской компанией Sierra Wireless. После объединения с известной французской компанией Wavecom Sierra Wireless стала крупнейшим мировым производителем в области GSM-модулей для встраиваемых систем, существенно опережая компании Cinterion, Telit Communication и другие.

В продукции Sierra Wireless направление GSM-модулей для встраиваемых систем представлено семейством AirPrime, которое, в свою очередь, включает несколько серий GSM-модулей второго, третьего и четвертого поколений (2G, 3G и 4G) различного назначения и конструктивного исполнения. Модули серий Q24 и Q26, модемы Fastrack и Integra в свое время получили заслуженное уважение у разработчиков охранных систем. Эти изделия продолжают применяться и в настоящее время, но сегодня наибольший интерес вызывают новые изделия из серии WS, а именно — миниатюрные, удобные в интеграции 2G-модули WS6318, WISMO218 и WISMO228.

Модули WISMO218 и WISMO228, представленные на рисунке 1, выполнены в SMD-корпусе типа LCC размера 25х25 мм с краевыми контактами, то есть пригодны не только для автоматической пайки на плату, но допускают также и ручную пайку.

 

 

Рис. 1. Конструктивное исполнение модулей WISMO218 и WISMO228

 

Модуль WISMO218 является двухдиапазонным, предназначенным для использования в мобильных сетях Европы, Азии, Африки и Австралии (то есть 900/1800 МГц). Модуль WISMO228 с функциональной точки зрения является аналогом WISMO218, но является четырехдиапазонным, то есть, помимо диапазонов 900/1800 МГц, поддерживает также пару 850/1900 МГц и может быть использован, кроме того, для работы с сетями мобильных операторов Америки. Учитывая тот факт, что цены модулей WISMO218 и WISMO228 одинаковы, а WSMO228 закрывает все функциональные возможности WISMO218, в дальнейшем будем упоминать только модуль WISMO228. С точки зрения архитектуры модули имеют полноценную реализацию TCP/IP-стека, поддерживают обмен по последовательному интерфейсу UART, имеют 11 линий ввода-вывода общего назначения, часы реального времени, сигнал готовности модуля, выход для светодиодной индикации, выход ШИМ (генератор звукового сигнала вызова) и интерфейс SIM-карты. Аудиосистема модуля включает один аналоговый вход с микрофона и один аналоговый выход на динамик, поддерживает функции эхо- и шумоподавления, звуковой кодек поддерживает спецификации HR, FR, EFR и AMR. Управление модулей осуществляется посредством АТ-команд.

Модуль WS6318, представленный на рисунке 2, на данный момент является самым миниатюрным 2G-модулем из представленных на рынке.

 

 

Рис. 2. Конструктивное исполнение модуля WS6318

 

Он выполнен в SMD-корпусе размером 15х17,8 мм и, таким образом, занимает на плате всего 267 мм2, что по сравнению с модулями WISMO228 обеспечивает экономию площади более, чем на 55%. Отметим, что модуль реализован в корпусе типа LCA, то есть, в отличие от WISMO, допускается только автоматическая пайка на плату. Модуль WS6318 является двухдиапазонным, то есть не предназначенным для работы в мобильных сетях Америки (в отличие от WISMO228). Функционально WS6318 обеспечивает те же возможности, что и модули WISMO228, но аудиосистема WS6318 имеет дополнительные функции. Добавлены второй аналоговый выход на динамик и цифровой аудиоинтерфейс PCM. Реализована функция декодирования DTMF-сигнала (двухтональный многочастотный аналоговый сигнал, используемый для набора телефонного номера). Помимо стека TCP/IP реализован протокол передачи файлов FTP. Управление осуществляется через АТ-команды, большая часть которых (но не все) совпадает с набором команд модулей WISMO228. Отличительной особенностью конструктивного исполнения является уникальная технология покрытия модуля, которая делает его более устойчивым к воздействию агрессивных условий внешней среды. Диапазон рабочих температур -40…85°С.

Компания-производитель обеспечивает модули семейства WS необходимыми средствами отладки для изучения возможностей изделий, упрощения разработки аппаратных и программных средств. Кроме того, в фирменных материалах даны необходимые рекомендации для разводки печатной платы, подключения источников питания, аудиоустройств, внешней антенны, а также — по другим тонкостям, которые могут вызвать затруднения у пользователя.

Модули WISMO228 и WS6318, являясь устройствами начального уровня, обеспечивают необходимый для большинства приложений набор функциональных возможностей при невысокой стоимости, что обеспечивает привлекательность этих изделий по сравнению с аналогичными по назначению устройствами других производителей.

Более подробную информацию о продукции Sierra Wireless в области GSM-технологий можно найти в литературе [1-3].

 

Применение спутниковой навигации


в мониторинге транспорта

Спутниковый мониторинг (или GPS-мониторинг) транспорта — система отслеживания нахождения транспортных средств, в основе которой лежит использование технологий глобальных спутниковых систем навигации (главным образом — американской системы NavStar GPS, отечественной системы ГЛОНАСС, или их совмещенного варианта). Отметим, что обеспечение безопасности транспортных средств в узком смысле, то есть защита их от угона средствами спутникового мониторинга возможна и нередко реализуется, но не является главной. В традиционном, более широком, смысле спутниковый мониторинг обеспечивает охрану интересов собственников транспортных компаний от различного рода злоупотреблений персонала. Существуют два варианта спутникового мониторинга транспорта: онлайн и оффлайн. При онлайн-мониторинге данные о местонахождении транспортного средства с определенной периодичностью отсылаются на диспетчерский пункт с помощью GSM-модема (например, в виде SMS-сообщений). В этом случае диспетчер имеет сведения о положении транспорта в реальном времени (с учетом дискретности в посылке сообщений) и, соответственно, информацию об отклонении от заданного маршрута и других нештатных ситуациях получает с минимальным опозданием. В режиме оффлайн данные в процессе маршрута записываются в накопитель данных, а по прибытии на диспетчерский пункт передаются диспетчеру для контроля. Механизм передачи данных может быть бесконтактным (ZigBee, WiFi, Bluetooth и другие) или контактным (флеш-накопитель, смарт-карта), но сути дела не меняет: данные доступны для контроля после успешного возвращения домой.

Навигационный приемник (GPS-приемник), непрерывно получая сигналы с навигационных спутников, обрабатывает их и, при наличии качественных сигналов от достаточного числа спутников, получает так называемое «решение», то есть координаты приемника в системе «широта, долгота, высота от уровня моря» и время, которому соответствует решение. Как вторичные результаты могут быть рассчитаны скорость и курс движения, а также обобщенные параметры качества решения. Эта информация при контроле (онлайн или оффлайн) позволяет однозначно зафиксировать отклонения от заданного маршрута (например, «левые» поездки), несоблюдение установленного режима движения (немотивированные остановки, систематическое превышение скорости и прочее). В большинстве случаев бортовой контроллер анализирует состояние дополнительных датчиков, фиксирующих уровень топлива в баке, нагрузку на ось транспортного средства, температуру в рефрижераторе, нажатие «тревожной» кнопки, другие параметры и события, которые также записываются в протокол и позволяют контролировать добросовестность водителя. На практике управляющие транспортными компаниями отмечали, что внедрение средств мониторинга экономило 10…30% топлива и наводило элементарный порядок в отношении дисциплины.

Первые системы спутникового мониторинга транспорта появились в странах бывшего СССР примерно в 1997 году и были ориентированы исключительно на спутники системы NavStar GPS (отечественная система ГЛОНАСС была в совершенно «разобранном» состоянии). Соответственно, в трекерах использовались приемники только GPS и, преимущественно, зарубежных производителей. Но в августе 2008 года было принято постановление Правительства РФ «Об оснащении транспортных, технических средств и систем аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS» [4], которое обязало использовать систему ГЛОНАСС в том числе:

  • на морских судах и судах внутреннего речного и смешанного («река-море») плавания;
  • на автомобильных и железнодорожных транспортных средствах, используемых для перевозки пассажиров, специальных и опасных грузов;
  • на технических средствах, образцах вооружения, военной и специальной технике, предназначенной для Вооруженных Сил РФ (и приравненных к ним ведомств).

В тот момент времени слова «система ГЛОНАСС» уже не были пустым звуком, и добавление российской системы к американской давало существенное улучшение качества работы. Кроме того, возможность применения трекеров «только GPS» стала весьма ограниченной. Естественно, что с этого момента стал расти интерес к российским производителям совмещенных приемников ГЛОНАСС/GPS.

 

Модули приемников ГЛОНАСС/GPS компании «ГеоСтар навигация»

Московская компания КБ «ГеоСтар навигация» предлагает на рынок приемники ГЛОНАСС /GPS OEM-типа (то есть, предназначенные для интеграции в конечную аппаратуру пользователя). Приемники ГеоС-1 и ГеоС-1М отличаются типом исполнения (поверхностный или объемный монтаж) и, соответственно, габаритами плат. Данные приемники были подробно рассмотрены ранее [5], поэтому перейдем к их дальнейшему развитию — приемникам ГеоС-3 и ГеоС-3М, которые появились на рынке в 2012 году.

Приемники ГеоС-3 и ГеоС-3М выведены на рынок в 2012 году и являются дальнейшим развитием ГеоС-1х. Принципиальными изменениями является добавленная дополнительно к созвездию ГЛОНАСС/GPS возможность работы с европейской геостационарной спутниковой навигационной системой EGNOS и американской глобальной системой распространения дифференциальных поправок WAAS. Как следствие, число каналов увеличено до 32. Это, естественно, повышает точность решения как в плане, так и по вертикали, однако на данный момент пять спутников WAAS обслуживают только большую часть территории США и Канады, а система EGNOS в настоящее время не обеспечивает покрытие территории РФ (на практике есть некоторое покрытие для самых западных областей). Иными словами, новые функциональные возможности сделаны с расчетом «на вырост». Добавлена возможность работы в дифференциальном режиме (при наличии источника дифференциальных поправок), несколько повышена точность решения (до 2,5 метров в плане и 3,5 метров по высоте). Также уменьшено время получения первого решения при «холодном» и «горячем» старте. Модификации ГеоС-3 и ГеоС-3М, представленные на рисунке 3, функционально идентичны и имеют только конструктивные отличия.

 

 

Рис. 3. ГЛОНАСС/GPS-приемники ГеоС-3 (слева) и ГеоС-3М

Компания «ГеоСтар-навигация» для поддержки разработчиков предлагает также отладочные средства и демонстрационные платы, пакеты демонстрационных программ и необходимые аксессуары (антенны, переходники и прочее) для создания пользователем законченных изделий.

 

Модули приемников ГЛОНАСС/GPS компании Навиа

Санкт-Петербургская компания Навиа предлагает совмещенный ГЛОНАСС/GPS 32-канальный приемник ML8088s, представленный на рисунке 4.

 

 

Рис. 4. ГЛОНАСС/GPS-приемник ML8088s

 

Существенные функциональные особенности данного изделия:

  • В основе приемника лежит микросхема STA8088FG семейства Teseo II- новейшая разработка компании STMicroelectronics. В данной разработке реализованы самые современные технологии обработки сигнала спутников и получения навигационного решения: прогнозирование информации по технологии ST-AGPS, трехуровневая система подавления помех и ряд частных решений, обеспечивающих снижение времени получения первого решения, повышение чувствительности, снижение потребляемой мощности.
  • Помимо совмещенного созвездия ГЛОНАСС/GPS, приемник (а точнее- микросхема STA8088FG) поддерживает созвездие спутников GALILEO- спутниковую навигационную систему Евросоюза. Предполагается, что система войдет в строй в 2014-2016 году и будет доступна на территории стран бывшего СССР. Сложно предсказать, как сильно улучшиться при этом точность позиционирования, но в этом случае надежность непрерывного получения навигационного решения в условиях «городских джунглей» предположительно достигнет значения более 95% в любое время суток.
  • Приемник поддерживает также проектируемую японскую систему навигационных поправок QZSS. Однако, учитывая тот факт, что покрытие системы ограничится регионом от Японии до Австралии, данная особенность для российского потребителя существенной роли не играет.

На данный момент (при работе от созвездия ГЛОНАСС/GPS) обеспечивается следующая точность определения координат: в плане — 3 метра, по высоте — 4 метра. Точность определения скорости — 0,05 м/с. Каналы обмена данными: два дуплексных канала RS232 (уровни сигналов LVTTL). Обмен данными с приемником осуществляется по протоколу компании STMicroelectronics, подобному NMEA 0183, бинарный протокол не применяется. Для поддержки разработчика компания-производитель предлагает также необходимые средства отладки и программное обеспечение.

 

Модули приемников ГЛОНАСС/GPS компании Trimble Navigation

Американская компания Trimble — давно и хорошо известный бренд на рынке систем спутниковой навигации. В линейке OEM-приемников компания предлагает семейство модулей Condor и модули Copernicus II. Все приемники обеспечивают примерно равные рабочие характеристики: первое решение — не более 38 секунд в «холодном» старте и 2 секунды в «горячем» старте. Точность определения координат в плане — 2 метра, по высоте — 3 метра. Приемник выдает метки времени с точностью 25 нсек. Различия между шестью типами модулей Condor — в конструктивном исполнении и сервисных функциях: поддержка пассивной антенны, определение факта подключения антенны, наличие порта USB, вывод управления режимом Standby. Модули Condor поддерживают спутниковые системы EGNOS и WAAS, а также используют технологию прогнозирования AGPS. В качестве протокола обмена данными используется стандартный вариант NMEA 0183 по каналу RS232. Модули Copernicus II также поддерживают EGNOS и WAAS, но не используют технологию AGPS. Кроме стандартного варианта NMEA 0183 в модулях Copernicus II используются также традиционные для Trimble протоколы TSIP и TAIP, популярные в первые годы освоения GPS-технологий.

К сожалению, сегодня в изделиях Trimble не обеспечивается поддержка отечественной спутниковой системы ГЛОНАСС. Однако в ближайших планах компании Trimble предполагается выпуск на рынок своего ГЛОНАСС/GPS-модуля на чипсете STA8088FG.

 

Технология ZigBee и области ее применения

ZigBee — технология построения беспроводных сетей передачи данных, объединяющих значительное количество узлов, которые обмениваются между собой небольшими объемами информации. Технология ZigBee основана на двух независимых документах:

  • Стандарт IEEE 802.15.4 определяет два уровня стека. Самый нижний уровень PHY- физические параметры радиоканала (диапазон частот, число каналов, тип модуляции, параметры сигналов) и следующий уровень MAC- протокол доступа к среде (структура посылки по радиоканалу, систему адресации, механизмы проверки и подтверждения целостности данных, механизм урегулирования коллизий). Фраза «IEEE 802.15.4» не относится только к технологии ZigBee. Это физико-логическая база, на которой построена технология ZigBee, но не только она.
  • Спецификация стека ZigBee определяет три следующих уровня стека: уровень канала передачи данных DLC, который оговаривает формирование и контроль пакетов данных, управление потоком данных; сетевой уровень NWK решает задачи безопасности сети, трансляции и маршрутизации сообщений, обработки сетевых процедур, поддержки различных топологий; уровень поддержки приложений APS отвечает за безопасность устройства, трансляцию сообщений и организацию сервисов устройств. Профили приложения частично оговорены в спецификации ZigBee, а частично оставлены на усмотрение производителя оборудования. Иными словами, спецификация ZigBee определяет совокупность правил, по которым будут взаимодействовать устройства, объединенные в сеть. ZigBee является некоторой программной надстройкой, опирающейся на стандарт IEEE 802.15.4. Взаимосвязь стандарта IEEE 802.15.4 и стека ZigBee представлена на рисунке5.

 

 

 

Рис. 5. Взаимосвязь стандарта IEEE 802.15.4 и стека ZigBee

Топология сетей ZigBee может быть самой разнообразной: «точка — точка», «звезда», «дерево», а также произвольная ячеистая топология (или топология mesh). Различные варианты топологии представлены на рисунке 6. Технология ZigВee обеспечивает возможность организации сложных децентрализованных ad-hoc (образованных случайными абонентами)-структур. В таких сетях каждый узел напрямую связан с несколькими другими узлами, эти связи могут обновляться и оптимизироваться при отключении устройств от сети или при появлении новых. При разрушении существовавшего маршрута (авария, отключение маршрутизатора от сети) автоматически формируются новые маршруты передачи данных в обход отключенного узла (если это возможно).

 

 

Рис. 6. Различные варианты топологии сетей ZigBee

Спецификацией ZigBee предусмотрено три типа узлов (устройств): координатор, маршрутизатор и оконечное устройство. Координатор инициализирует сеть и управляет сетевыми узлами, а в процессе работы может быть источником, приемником и ретранслятором сообщений. Маршрутизатор отвечает за выбор пути доставки сообщения, передаваемого по сети, и, в процессе работы, также может быть источником, приемником или ретранслятором сообщений. Оконечное устройство не участвует в управлении сетью и ретрансляции сообщений, являясь только источником или приемником сообщений.

 

Области применения сетей ZigBee:

  • Автоматизация коммерческих зданий. Данная технология используется для сбора и обработки информации от датчиков различного назначения: температуры, влажности, освещения, вентиляции и прочее.
  • Системы охранной и пожарной безопасности: сбор и обработка информации от устройств пожарной сигнализации, датчиков присутствия, движения, освещенности, концевых выключателей дверей и окон.
  • Системы контроля и управления доступом (в качестве сети, объединяющей аппаратуру «точек доступа» и контрольный пульт).
  • Системы контроля и мониторинга автотранспорта в автопарках: транспортный мониторинг в режиме оффлайн.
  • Системы учета и логистики грузов на крупных складах и базах. В этом случае подразумевается применение технологии RFID-идентификаторов.
  • Системы промышленного контроля, автоматизации и телеметрии производственных процессов.
  • Домашняя автоматизация и системы «Умный дом».

 

Основные преимущества технологии ZigBee:

  • Технология обеспечивает крайне низкое энергопотребление. Большую часть времени устройство проводит в режиме сна, включаясь лишь в моменты приема или передачи данных. Экономичность устройств ZigВee позволяет им работать автономно с питанием от батарей в течение нескольких лет.
  • ZigBee сегодня- единственная высокоуровневая технология беспроводной передачи данных, которую поддерживает большое количество компаний-производителей.
  • Присутствие на рынке множества независимых производителей однотипного по назначению оборудования обеспечивает разумный уровень цен на компоненты.
  • Применение аппаратуры ZigBee в Российской Федерации в частотном диапазоне 2,405…2,485 ГГц не требует получения частотных разрешений и дополнительных согласований.

По технологии ZigBee существует достаточное количество литературных материалов. В качестве обзорного введения в технологию можно рекомендовать учебное пособие [6], а также многочисленные материалы на сайте компании КОМПЭЛ.

 

Модули ZigBee компании Digi

Американская компания Digi International производит широкий спектр устройств беспроводной связи для работы в диапазонах частот 800…2400 МГц. В этой номенклатуре можно выделить четыре основных направления:

  • Радиомодули для встраивания в аппаратуру пользователя (OEM-продукты).
  • Законченные модемы для передачи данных по радиоканалу.
  • Беспроводные датчики и преобразователи интерфейсов (адаптеры).
  • Межсетевые шлюзы ZigBee- Ethernet и Bluetooth- Ethernet.

Применительно к тематике данной статьи особый интерес вызывает первое направление, в котором, в свою очередь, можно выделить следующие семейства изделий:

  • Высокочастотные радиомодули XBee 802.15.4 (или Series 1), поддерживающие только требования стандарта IEEE 802.15.4.
  • Радиомодули XBee ZB и XBee-Pro ZB (или Series 2), которые поддерживают не только стандарт IEEE 802.15.4., но и спецификацию ZigBee.
  • Радиомодули XBee ZB SMT и XBee-Pro ZB SMT (или Series S2C), поддерживающие стандарт IEEE 802.15.4. и спецификацию ZigBee, предназначенные для поверхностного монтажа на плату.
  • Радиомодули XBee 868LP, предназначенные для работы в безлицензионном диапазоне 868МГц, с пониженным энергопотреблением, для поверхностного монтажа на плату.
  • Радиомодули XBee Wi-Fi, предназначенные для работы в безлицензионном диапазоне 2400МГц по требованиям ISM (Industrial, Scientific and Medical). Диапазон ISM- так называемый частотный диапазон для промышленных, научных и медицинских приложений. Изделия, предназначенные для работы по требованиям спецификаций ISM, стандарту IEEE 802.15.4. не соответствуют, несмотря на использование той же частоты 2400МГц.

Варианты конструктивного исполнения модулей различных серий представлены на рисунке 7.

 

 

Рис. 7. МодулиXBee компании Digi

Каждая из серий включает в себя различные модификации. Например, передача данных может осуществляться посредством бескорпусной чип-антенны, либо антенна может быть выполнена в виде проводника-змейки на печатной плате, модуль может содержать разъем для подключения съемной антенны или для подключения антенного кабеля (переходника). Возможные варианты исполнения довольно разнообразны, ознакомиться с ними можно на сайте производителя. Отметим также, что для каждой серии производитель предлагает отладочный комплект (а иногда и не один) с соответствующим программным обеспечением.

Поскольку наибольший интерес представляют ZigBee-модули, рассмотрим подробнее устройства XBee ZB и XBee-Pro ZB. Модули XBee ZB обеспечивают дальность связи до 40 метров в помещении и до 120 метров в условиях прямой видимости при мощности передатчика до 2 мВт. В качестве интерфейса управления используется последовательный канал обмена UART, кроме этого, модуль содержит 4-канальный аналого-цифровой преобразователь и 10 цифровых линий ввода-вывода общего назначения, которые предназначены для подключения аналоговых и/или дискретных датчиков. Управление осуществляется либо при помощи АТ-команд (так называемый прозрачный режим), либо с использованием API-фреймов. Строго говоря, в каждый модуль при изготовлении записывается определенная прошивка firmware, которая определяет, во-первых, роль устройства в сети — координатор или маршрутизатор (оконечное устройство), и, во-вторых, способ управления — АТ-команды или API-фреймы. Прошивка модуля может быть изменена пользователем при помощи специальной утилиты, но в любом случае в рамках одной сети должен использоваться единый метод управления. Модули могут работать в спящем режиме, в этом случае оконечное устройство будет находиться в режиме низкого энергопотребления и выйдет из него при получении посылки или при возникновении необходимости передать свои данные. Модули XBee-Pro ZB (Series 2) являются дальнейшим развитием XBee ZB. Они обеспечивают дальность связи в помещении до 90 метров, а в условиях прямой видимости — до 3200 метров при мощности передатчика до 63 мВт. Кроме того, введены дополнительные блоки встроенной памяти 32 кбайта EEPROM и 2 кбайта ОЗУ.

ZigBee-модули компании Digi являются законченным решением («кирпичиком») для построения сети ZigBee. Применение модулей не предполагает детального изучения пользователем спецификации ZigBee и программирования модуля, благодаря этому создание работающей сети возможно при минимальных затратах времени.

 

Заключение

За последние пять лет каждое из трех рассмотренных направлений беспроводных технологий сделало существенный шаг вперед, что не могло не сказаться на возможностях их применения в охранных системах. Модули GSM-связи даже второго поколения были значительно миниатюризированы и в настоящее время конструктивно оформлены не в виде отдельных плат или небольших устройств, а в виде микросборок площадью в несколько квадратных сантиметров, что, в свою очередь, минимизирует габариты конечных устройств (а, следовательно, повышает их скрытность). Модули третьего и четвертого поколений позволили значительно повысить объем передаваемой информации. Помимо привычных SMS-сообщений, появляется возможность передавать абоненту по сотовой связи изображения или короткие видеоролики с систем видеонаблюдения. Успешное развитие российской навигационной системы ГЛОНАСС инициировало интерес к разработке совмещенных навигационных приемников и, как следствие, повысило надежность работы средств мониторинга транспортных средств в условиях сложной местности. Технология беспроводной связи ZigBee из просто перспективного направления выросла в целый ряд проектов беспроводных сетей с динамической конфигурацией. Номенклатура беспроводных компонентов, предлагаемых компанией КОМПЭЛ, непрерывно отслеживает последние изменения у производителей, что дает возможность пользователю выбрать решение, оптимальное как по функциональным, так и по ценовым критериям.

 

Литература

1. Пушкарев О. Обзор продукции Sierra Wireless для беспроводной передачи данных//Новости электроники, №10, 2009.

2. Пушкарев О. Миниатюрный GSM-модуль WS6318//Электронные компоненты, №2, 2012.

3. Встраиваемые беспроводные модули Sierra Wireless AirPrimeTM серии WS Series//Материал компании Sierra Wireless.

4. Постановление Правительства Российской Федерации от 25 августа 2008 г. «Об оснащении транспортных, технических средств и систем аппаратурой спутниковой навигации ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS»//страница в Интернете http://www.aggf.ru/proekt/zakon/doc.php?zakID=6.

5. Никитин А. Совмещенные приемные модули систем ГЛОНАСС/GPS производства КБ «Геостар Навигация»//Новости электроники, №4, 2010.

6. Балонин Н.А., Сергеев М.Б. Беспроводные персональные сети на основе ZigBee/ учебное пособие. — СПб: ГУАП, 2012. — 58 с.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

 

 

•••

Наши информационные каналы

Обеспечение безопасности при подключении медицинских устройств по протоколу Bluetooth Low Energy Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ МЕДИЦИНСКИХ УСТРОЙСТВ ПО ПРОТОКОЛУ BLUETOOTH LOW

ENERGY

Корсаков Игорь Николаевич

канд. физ.-мат. наук, Ведущий научный сотрудник НЦ информационных

систем мониторинга здоровья человека НИУ ВШЭ,

РФ, г. Москва E-mail: igor. [email protected] com Купцов Сергей Михайлович директор НЦ информационных систем мониторинга здоровья человека НИУ

ВШЭ, РФ, г. Москва Разнометов Денис Александрович генеральный директор ООО «Центр Тревожная Кнопка»,

РФ, г. Москва

SECURITY IN THE CONNECTION OF MEDICAL DEVICES ON PROTOCOL BLUETOOTH LOW ENERGY

Igor Korsakov

PHd in Mathematics, Leading researcher in ITHMC Higher School of Economics,

Russia, Moscow Sergey Kuptsov

director of ITHMC Higher School of Economics,

Russia, Moscow Denis Raznometov general Director of LLC «Center Trevozhnaya Knopka «,

Russia, Moscow

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (договор № 02.G25.31.0033).

АННОТАЦИЯ

В целях обеспечения безопасности беспроводной передачи данных от медицинских приборов к смартфону в рамках системы дистанционного мониторинга системы человека, в данной статье были исследованы потенциальные проблемы безопасности протокола Bluetooth и Bluetooth Low Energy и разработаны практические рекомендации по защите от несанкционированного доступа.

ABSTRACT

For security reasons of the wireless transmission of data from medical devices to the smartphone within the human remote monitoring system, in this article have been investigated potential security issues in Bluetooth and Bluetooth Low Energy protocols and practical recommendations for the protection against unauthorized access.

Ключевые слова: мониторинг здоровья; беспроводная передача данных; Bluetooth LE; беспроводная безопасность.

Keywords: remote health monitoring; Bluetooth LE; wireless security.

Одной из проблем, быстрого внедрения технологии дистанционного мониторинга является проблема безопасности беспроводной передачи данных от медицинских приборов к смартфону, который осуществляет роль сборщика данных от приборов [1]. Речь идет не о теоретически возможных случаях, а о реальных событиях, когда Джек Барнаби (Barnaby Jack), разработчик систем безопасности компании McAffee, с помощью устройства стоимостью 20 долларов c расстояния 100 метров подключился к инсулиновой помпе, которая инвазивным способом подключена к кровеносной системе человека. Он так же продемонстрировал управления с расстояния 10 метров кардиостимулятором, сам импульс составил 830 вольт. В протоколе Bluetooth Low Energy используется несколько механизмов обеспечения безопасности, несмотря на это он все равно уязвим для пассивного прослушивания и в конечном счете может привести к перехвату данных или получения контроля над медицинским прибором [10]. Для обеспечения безопасности в системе дистанционного мониторинга системы человека нами были исследованы потенциальные проблемы безопасности протокола Bluetooth и Bluetooth LE и разработаны практические рекомендации по защите от несанкционированного доступа.

Практическая пробация алгоритма показала действенность используемых рекомендаций защиты от известных на сегодняшний день угроз систем коммуникации на основе протокола Bluetooth Low Energy.

Основные технологии атак протокола Bluetooth и Bluetooth LE

Напрямую это касается в основном телефонов, смартфонов, планшетов и ноутбуков, но так все медицинская информация приходит от медицинского устройства на телефон или смартфон, то необходимо учитывать все вовлеченные в обмен устройства [2; 3]. Беспроводный протокол Bluetooth предлагает пользователю множество удобств, но все они сопряжены с риском его безопасного использования. Существуют целые сообщества людей, которые профессионально занимаются разработкой алгоритмов атак на устройства, использующие данный протокол [4; 5].

На сегодняшний момент наиболее распространённые атаки на протокол Bluetooth и Bluetooth LE [7; 8]:

• Bluesnarfing

Bluesnarfing позволяет злоумышленникам получить доступ к устройству с поддержкой Bluetooth, эксплуатируя уязвимость прошивки в старых устройствах. Эта атака позволяет подключение к устройству Bluetooth, предоставляя доступ к данным, хранящимся на устройстве в том числе международного идентичности мобильного оборудования устройства (IMEI). IMEI представляет собой уникальный идентификатор для каждого устройства, что злоумышленник может потенциально использовать для маршрутизации всех входящих вызовов с устройства пользователя к устройству злоумышленника [9]. Атака BlueSnarfing впервые была использована в 2003 году и за короткое время завоевала большую популярность среди атак на Bluetooth-устройства. Атака использует сервис OPP (OBEX Push Profile), который применяется для простого обмена визитными карточками и другими файлами.

• Bluejacking

Злоумышленник инициирует Bluejacking отправив нежелательные сообщения для пользователя Bluetooth-устройства. Фактически данные сообщения не нанесут вред устройству пользователя, но они могут побудить пользователя как-то отреагировать. Эта атака напоминает спам и фишинг-атак, проводимых против пользователей электронной почты. Bluejacking может причинить вред, если пользователь инициирует реакцию на Bluejacking сообщения, отправленного с вредными намерениями.

• Bluebugging

Bluebugging одна из опасных атак и позволяет выполнять AT-команды на мобильном телефоне. Данный вид атаки дает возможность получить полный контроль над телефоном и выполнять различные команды на нем, такие как: отправка и чтение SMS-сообщений, телефонной книге, установка переадресаций, набор произвольного номера и других функций. Атаке подвержен любой мобильный телефон, имеющий поддержку Bluetooth.

• Denial of Service (DoS)

Как и другие беспроводные технологии, Bluetooth подвержен DoS атак. Они блокируют интерфейс Bluetooth устройства и делают его не пригодным для использования, в том числе разряжают батарею.

• Fuzzing Attacks

Атаки Fuzzing состоят из посылки искаженного или нестандартного пакета данных для Bluetooth радиоустройства и наблюдают, как устройство реагирует. Если операции устройства замедляется или останавливаются на этих атак, существует серьезная потенциальная уязвимость стеке протокола.

• Pairing Eavesdropping

Сопряжение Bluetooth 2.0 и ранее, а также Bluetooth LE (4.0) устройств с использованием PIN кода подвержены данному типу атак. Успешное прослушивание, позволяет собирать все парные кадры, таким образом можно определить секретный ключ и позволяет делать расшифровку данных.

Выводы и Рекомендации

Поводя итоги об атаках и взломах на устройства с поддержкой технологии Bluetooth можно сказать, протокол сложный и требует постоянного внимания пользователя для поддержания его в работоспособности с необходимой проверкой на уязвимость хакерской атак. Многие пользователи медицинских устройств стараются по возможности отключить возможность управление устройством по данному протоколу.

Рекомендации можно условно разделить на следующие группы:

• Рекомендации разработчикам;

• Организационные мероприятия;

• Технические рекомендации;

• Эксплуатационные рекомендации.

Рекомендации разработчикам

Разработчикам приложений Bluetooth следует следовать следующим принципам:

• Отключать профили поддержки гарнитуры и громкой связи, а также все сервисы, которые не требуются для обеспечения функциональности.

• При использовании паролей, они должны быть не менее восьми цифр. Пароли должны быть действительны ограниченный срок.

• Требовать авторизацию для всех входящих запросов на соединение, и не принимать соединения, файлы или объекты от неизвестных, непроверенных источников.

• Программировать каждое устройство на немедленное инициирование проверки подлинности Bluetooth после установления связи Bluetooth (также известное, как режим Security Mode 3, Link Level security).

• Запретить пользователю управление настройками Bluetooth, которые могли бы обойти средства безопасности.

• Включать каждую Bluetooth-службу только при необходимости. Постоянно удалять или отключать все ненужные Bluetooth-услуги.

• Использовать цифровую подпись на прошивку Bluetooth-драйвера и прикладное программное обеспечение. Проверять, чтобы посторонние программные приложения не использовали Bluetooth.

• Запретить пользователям изменять или отключать функции безопасности Bluetooth.

Организационные мероприятия

• Разработать политику беспроводной безопасности [6]. Политика безопасности является основой для всех других контрмер.

• Убедитесь, что все пользователи в сети были ознакомлены с потенциальными угрозами и своими обязанностями, касающимися безопасного использования Bluetooth. Программа по вопросам безопасности помогает пользователям предотвратить атаки.

• Выполняйте комплекс проверок безопасности на регулярной основе. В случае появления новых выявленных угроз своевременно вносить их в политику беспроводной безопасности.

• Поддерживать полную инвентаризацию всех устройств с Bluetooth. Полный список устройств Bluetooth можно использовать при проведении аудита, который следит за несанкционированным использованием беспроводных технологий.

Технические рекомендации

• Необходимо отслеживать, чтобы не использовались настройки и пароли по умолчанию. Настройка всех параметров устройства должна производиться в строгом соответствии с политикой беспроводной безопасности.

• Установите уровень мощности устройств Bluetooth минимально возможным, когда устройство будет обеспечивает функциональность. Это максимально защитить устройство от злоумышленника, т.к. перехватывающее устройство должно находиться максимально близко.

• Выберите PIN-коды, которые являются достаточно случайными. Избегайте статических и слабых PIN-коды, такие как все нули. ПИН-коды

должны быть случайными, так что злоумышленники не смогут легко догадаться их.

• Устройства и услуги Bluetooth LE должны использовать режим безопасности Security Mode 1 Level 3, когда это возможно. Этот режим обеспечивает максимально высокий уровень безопасности, доступное для устройств Bluetooth LE. Другие режимы безопасности Bluetooth LE не гарантируют проверки подлинности сопряжения.

Эксплуатационные рекомендации

• Убедитесь, что возможности Bluetooth отключены, когда они не используются. Возможности Bluetooth должен быть отключены от всех устройств Bluetooth, кроме случаев, когда пользователь явно использует Bluetooth для установления соединения. Это сводит к минимуму воздействие от потенциально вредоносных действий. Для устройств, которые не поддерживают отключение Bluetooth, все устройства должны быть выключены, когда они не используются.

• Выполняйте сопряжение как можно реже, в идеале в безопасном месте вдали от окон, где злоумышленники не могут реально перехватить Bluetooth сообщения сопряжения.

• Пользователи не должны принимать передачи любого вида от неизвестных или подозрительных устройств. Эти типы передач включают в себя сообщения, файлы и изображения. В связи с увеличением количества Bluetooth-устройств, очень важно, чтобы пользователи устанавливали связи с другими доверенными устройствами и принимали только содержимое из этих доверенных устройств.

Список литературы:

1. Анциперов В.Е., Гуляев Ю.В., Никитов Д.С.,

Телекоммуникации в медицине: стандарты сообщений

состояние и перспективы // Радиотехника и электроника. — № 8. — С. 1017—1022.

Сновида З.А. — современное — 2004. — Т. 49.

2. Галатенко В.А. Стандарты информационной безопасности. М.: ИНТУИТ.РУ, 2004.

3. Лукацкий А.В. Обнаружение атак. СПб.: БХВ-Петербург, 2001.

4. Милославская Н.Г., Толстой А.И. Интрасети: обнаружение вторжений. Учебное пособие для вузов. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.

5. Минаев В.А. Правовое обеспечение информационной безопасности. М.: Маросейка, 2008.

6. Приказ Министерства здравоохранения и социального развития РФ от 28 апреля 2011 г. № 364 «Об утверждении концепции создания единой государственной информационной системы в сфере здравоохранения» // ГАРАНТ.РУ [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/4092541/#ixzz3DEHyWdEQ (дата обращения: 10.05.2015).

7. Романов О.А., Бабин С.А., Жданов С.Г. Организационное обеспечение информационной безопасности: учебник. М.: Академия, 2008.

8. Семкин С.Н. Основы правового обеспечения защиты информации. М.: Горячая линия — Телеком, 2008.

9. Diffie W., Hellman M. New directions in cryptography // IEEE Transactions of Information Theory. — 1976. — Vol. 22. — PP. 644—654.

10. Wadha T. Yes, You Can Hack A Pacemaker (And Other Medical Devices Too) // Forbes. 06.12.2012 [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.forbes.com/sites/singularity/2012/12/06/yes-you-can-hack-a-pacemaker-and-other-medical-devices-too/ (дата обращения: 10.09.2014).

Как выбрать стандарт связи для сети IoT / Блог компании Command Spot / Хабр

В предыдущей статье не были рассмотрены стандарты беспроводных сетей.
Вопрос о том, как элементы Интернета вещей связываются между собой, является одним из самых важных при построении сети. Здесь возможны варианты, и все зависит, конечно, от задач проекта.
Ключевые аспекты при рассмотрении вариантов сетевого подключения:
  • Дальность. Сеть для развертывания в офисе или в целом городе?
  • Частота. Какое проникновение необходимо и какая устойчивость против помех?
  • Скорость передачи данных. Какая пропускная способность требуется? Как часто обновляются данные?
  • Энергопитание. Устройства работают от сети или аккумулятора?
  • Безопасность. Устройства участвуют в работе критически важных приложений?

Данные сведены в две таблицы.

Дальний радиус действия
LoRaWAN

LoRaWAN или Long Range Wide Area Network была представлена как энергоэффективная сетевая технология исследовательским центром IBM Research и компанией Semtech. Технология базируется на Semtech LoRa(™) PHY чипе.
LoRa работает в суб-гигагерцовых диапазонах ISM (industrial, scientific and medical radio bands) нелицензируемых частот. Архитектура сети представляет собой звезду, конечные устройства подключаются по беспроводной связи к одному или нескольким шлюзам, а шлюзы подключаются к сетевому серверу по стандартному IP-соединению.
С целью поддержки и распространения технологии недавно был создан LoRa Alliance, в который входит множество компаний, в том числе и российская LACE.

Преимущества LoRa:

  • открытый стандарт
  • большая дальность
  • высокая проникающая способность в городской застройке
  • низкое энергопотребление, по оценкам до 10 лет работы сенсора от батареи АА
  • различные нелицензируемые частоты, такие как 109 МГц, 433 МГц, 868 МГц, 915 МГц суб-ГГц ISM полос
  • адаптивная скорость передачи данных
  • поддерживает личные и общественные сети
  • комплексная безопасность и встроенные идентификация и аутентификация

Недостатки LoRa:
  • низкая скорость передачи данных
  • Semtech — единственный поставщик чипов
  • отсутствует роуминг

Концентраторы для LoRa поставляются такими компаниями, как MultiTech, и уже созданы общественные сети, как например The Things Network.

СТРИЖ
Система реализовывается российской компанией СТРИЖ-Телематика, используется собственный протокол Marcato 2.0. Частота может быть адаптирована под ISM диапазон.
Технология до определенной степени схожа с технологией LoRa со всеми плюсами и минусами последней. Принципиальное отличие: у LoRa используется широкополосное кодирование, а у СТРИЖ — узкополосная модуляция. По данным компании, такая модуляция позволяет гораздо эффективнее использовать полосу спектра, увеличить чувствительность и энергоэффективность и снизить стоимость.
Беспроводная сеть СТРИЖ развернута в Москве со 100% покрытием, а также с частичным покрытием в Московской обл., Санкт-Петербурге и некоторых других городах и насчитывает более 200 базовых станций. Производятся и реализовываются радиомодемы, базовые станции, а также счетчики и датчики со встроенными модемами.

SigFox
Система построена одноименной компанией, основанной во Франции в 2009 году. Используется технология Ultra Narrow Band (UNB), та же, что использовалась для связи между подводными лодками во время Второй мировой войны. Эта технология изначально предназначена для связи на низких скоростях передачи данных.
SigFox в настоящее время использует самый популярный европейский ISM диапазон на 868 МГц (как определено стандартом ETSI и СЕРТ), а также 902 МГц в США (как определено FCC), в зависимости от конкретных региональных правил. Система развернута с использованием возможностей современных сотовых сетей.
Устройство может отправить до 140 сообщений в день, и каждое сообщение может содержать до 12 байт полезных данных. 12 байт покрывает потребности устройств, которые передают данные, такие как местоположение устройства, индекс потребления энергии, сигнал тревоги или любой другой тип основной сенсорной информации. Также можно передавать до 4 сообщений из 8 байт полезных данных на каждое устройство в сутки. Для того, чтобы получать сообщения, устройство должно запросить данные с сервера, это должно быть запрограммировано на конкретные события или на определенное время. 8 байт, отправленные на устройство, позволяют при необходимости отправить данные конфигурации, можно оптимизировать срок службы аккумулятора. Этого достаточно, если нет необходимости в полноценной двусторонней связи.
В отличие от своих конкурентов сеть уже развернута по всей Европе и Северной Америке и охватывает десятки тысяч устройств. Компания проводит сертификацию устройств SigFox Ready™.

Преимущества SigFox:

  • большое покрытие
  • высокая проникающая способность в городской застройке
  • сверхнизкое энергопотребление, по оценкам до 20 лет работы сенсора от 2-х батарей АА
  • гибкость в плане конструкции антенны
  • протокол SigFox совместим с существующими трансиверами
  • низкая стоимость

Недостатки SigFox:
  • низкая скорость передачи данных
  • зависимость от сотовой инфраструктуры
  • ограниченная помехоустойчивость

Wheitghless
Weightless — группа открытых технологических стандартов связи LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) для обмена данными между базовой станцией и устройствами. Стандарты развиваются некоммерческой организацией Weightless SIG. В настоящее время доступны 3 стандарта — Weightless-N, Weightless-P и Weightless-W. Используются нелицензируемые частоты суб-гигагерцового диапазона.
Weightless-N использует технологию Ultra Narrow Band (UNB), является стандартом односторонней связи. Самый экономичный стандарт в группе как с точки зрения затрат, так и по энергопотреблению.
Weightless-W использует частоты TVWS (TV white space, неиспользуемые частоты телевизионного спектра) там, где это разрешено местными правилами. Это удорожает терминал и увеличивает его энергопотребление.
Weightless-P — последний из стандартов, введен в июле 2015 года, полностью двусторонний, поддерживает все основные диапазоны SRD / ISM (short range devices / industrial, scientific and medical), наиболее производительный в группе, обладает рядом дополнительных возможностей, как роуминг, пейджинг, адаптированное кодирование и др. Поэтому имеет немного меньшую дальность и более высокое энергопотребление.

Преимущества Weightless:

  • открытый стандарт
  • большая дальность
  • высокая проникающая способность в городской застройке
  • низкое энергопотребление, по оценкам до 10 лет работы сенсора (Weightless-N)
  • различные нелицензируемые частоты (Weightless-P)
  • поддерживает личные и общественные сети
  • высокая безопасность
  • низкая стоимость (особенно Weightless-N)

Недостатки Weightless:
  • низкая скорость передачи данных

Nuel
Neul базируется на протоколе Weightless, использует нелицензируемые ISM и TVWS частоты.
В сентябре 2014 года Neul была приобретена компанией Huawei и стала дочерней. Заявлено, что Neul и Huawei совместно работают над новаторской технологией, которая позволяет повторное использование сетей мобильных операторов для широкого охвата ультра-низкой мощности связи для приложений IoT.

Преимущества Neul:

  • большая дальность
  • высокая проникающая способность в городской застройке
  • низкое энергопотребление, по оценкам до 15 лет работы сенсора
  • хорошо сочетается с другими стандартами на соседних частотах

Недостатки Neul:
  • низкая скорость передачи данных
  • проприетарная технология

Nwave
Британская компания с офисами в Лондоне, США и Дании возглавляется выпускником МФТИ Юрием Бирченко.
Технология Nwave сходна с Neul, поскольку также основана на протоколе Weightless, и сравнима с SigFox, поскольку является проприетарной. Nwave иногда описывают как VPN (virtual private network, виртуальная частная сеть) внутри публичного трафика с использованием стандарта Weightless-N. Используется технология Ultra Narrow Band (UNB) и нелицензируемые ISM частоты.
Компания производит и реализовывает радиомодемы, базовые станции, а также датчики со встроенными модемами и наборы для разработчиков.
Описание технологии и фото оборудования Nwave крайне схожи с технологией и оборудованием российской компании СТРИЖ-Телематика.

Преимущества Nwave:

  • большая дальность
  • высокая проникающая способность в городской застройке
  • очень низкое энергопотребление
  • поддерживает личные и общественные сети
  • высокая безопасность
  • низкая стоимость

Недостатки Nwave:
  • низкая скорость передачи данных
  • проприетарная технология

Dash7
Dash7 Альянс протокол (или D7A) — открытый протокол беспроводной связи, который работает на частотах 433 МГц, 868 МГц и 915 МГц нелицензируемых ISM / SRD диапазонов. Поддерживается AES 128-битное шифрование и передача данных до 167 кбит/с, при этом максимальный пакет данных составляет 256 байт.
Протокол продвигается некоммерческим Альянсом Dash7 Alliance со штаб-квартирой в Бельгии. Протокол основан на международном стандарте ISO/IEC 18000-7, описывающем интерфейс для активной RFID и используемым в военной логистике США (НАТО). Текущая версия протокола DASH7 уже не совместима со стандартом ISO/IEC 18000-7.

Преимущества Dash7:

  • открытый стандарт
  • достаточно большая дальность
  • высокая проникающая способность в городской застройке
  • низкое энергопотребление
  • различные нелицензируемые частоты

Недостатки Dash7:
  • низкая скорость передачи данных
  • средняя проникающая способность в воде
  • определенные требования к антеннам

GSM, LTE
Консорциум 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project), разрабатывающий спецификации для мобильной телефонии, уже давно работает над улучшением GSM (Global System for Mobile Communications, изначально Groupe Spécial Mobile) и LTE (Long-Term Evolution) с точки зрения IoT. Это прежде всего ответы на вызовы: проникающая способность, низкое энергопотребление, экономичность и масштабируемость. Ближайшие улучшения связаны с Release 13, намеченным на март 2016 года, и заявлены как достойные конкуренции с LoRa и SigFox. По данным консорциума, почти удалось решить все заявленные проблемы, в том числе по энергосбережению. А стоимость модуля М2М должна составить в 2016 году $4,5 для GSM и $5 для LTE-M.

Преимущества GSM, LTE:

  • функционирование на существующей инфраструктуре сотовых операторов
  • широкое распространение в мире
  • высокая скорость передачи данных
  • поддержка личных и общественных сетей
  • высокая комплексная безопасность
  • роуминг

Недостатки GSM, LTE:
  • лицензируемые частоты
  • высокие тарифы

NB-LTE и NB-CIoT
Корпорации Nokia Networks, Ericsson и Intel объединились для продвижения технологии Narrow-Band Long-Term Evolution (NB-LTE). Sprint, Verizon Wireless, Alcatel-Lucent, Qualcomm, Samsung, Sony и ZTE также стали частью этой инициативы.
NB-LTE рассматривается некоторыми экспертами как прямой вызов Huawei Technologies, которая развивает технологию Narrowband Cellular IoT (NB-CIoT). NB-CIoT уже получила поддержку таких тяжеловесов, как Vodafone, T-Mobile, TeliaSonera и China Unicom.
Основное различие между NB-LTE и NB-CIoT сводится к тому, насколько существующие LTE-сети могут быть переориентированы на IoT. Huawei отказался от комментариев на этот счет, но критики подхода «чистого листа» (clean slate) NB-CIoT отмечают, что эта технология требует новых чипсетов и, кажется, не имеет обратную совместимость с LTE-сетями старше Release 13.
По словам представителя Nokia, NB-LTE, напротив, может быть полностью интегрирована в существующие LTE- сети и работает в рамках существующих полос LTE. Другими словами, NB-LTE использует существующую экосистему и, таким образом, обещает большую экономию на масштабе.
В остальном обеим технологиям удалось решить проблему энергосбережения: заявленная продолжительность работы устройства от элемента питания — 10 лет. Кроме того, в несколько раз улучшена проникающая способность в плотной застройке, и количество возможных подключений устройств увеличено на 2 порядка. Стоимость модуля М2М оценивается в $4 в 2016 году.
Преимущества и недостатки этих технологий естественным образом произрастают из GSM и LTE.

Ближний радиус действия
Wireless RF

Беспроводные радио (Wireless RF) датчики и исполнительные механизмы дешевы и просты в развертывании. Они характеризуются ультранизким энергопотреблением. Дальность действия составляет до 100 м в прямой видимости и до 500м с внешними антеннами. Работают они обычно на частоте 315 или 433 МГц со скоростью 10 — 115.2 кбит/с и поддерживают AES шифрование 128 бит.

Bluetooth Low Energy (BLE)
Bluetooth Low Energy (BLE) является беспроводной персональной сетевой технологией, разработана и реализуется с помощью Bluetooth Special Interest Group. В данный момент технология Bluetooth присутствует на всех мобильных платформах, BLE оснащаются миллионы новых устройств. Эта технология хорошо поддерживается и надежна для ближних коммуникаций. Часто применяется для связи между смартфонами и другими персональными, реже домашними электронными устройствами. На этой технологии, в частности, основана технология iBeacon.

Преимущества BLE:

  • широкое распространение в мире
  • высокая скорость передачи данных
  • высокая надежность

Недостатки BLE:
  • некоторые проблемы с аутентификацией и приватностью
  • невысокая проникающая способность в городской застройке
  • местонахождение устройства не определяется

Wi-Fi
Wi-Fi (или WiFi, изначально от англ. Wireless Fidelity) — локальная беспроводная сетевая технология, которая позволяет электронным устройствам подключаться к сети, в основном с использованием частот 2,4 ГГц и 5 ГГц ISM радиодиапазона. Технология развивается Wi-Fi Alliance на базе стандарта IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11. Wi-Fi является зарегистрированной торговой маркой одноименного альянса, в который входит более 600 компаний. Эта технология де-факто стала практически повсеместной, в мире выпускаются миллиарды Wi-Fi устройств в год.
Wi-Fi изначально разрабатывалась для локальной связи. Современные точки доступа со шток-антеннами могут обеспечить радиус действия примерно до 100 м без препятствий. Существуют решения с использованием усилителя и полупараболической антенны с дальностью свыше 20 км.
Эта технология не стоит на месте, постоянно развиваясь. Так, технология Wi-Fi Direct позволяет устройствам Wi-Fi подключаться напрямую без точки доступа и сети. Устройства могут установить соединение друг с другом или с группой из нескольких устройств одновременно. Подключаются Wi-Fi Direct-сертифицированные устройства легко и просто: либо два NFC-совместимых устройства вместе, либо с вводом ПИН-кода. Кроме того, все прямые соединения Wi-Fi защищены WPA2.
Wi-Fi соединения могут быть нарушены или скорость соединения снижена при наличии других подобных устройств в той же области. Многие 2,4 ГГц 802.11b и 802.11g точки доступа по умолчанию работают на одних каналах при первоначальном запуске. Wi-Fi загрязнение может стать проблемой в районах с высокой плотностью, таких как большие жилые комплексы или офисные здания со многими точками доступа Wi-Fi. Кроме того, многие другие устройства используют диапазон 2,4 ГГц: микроволновые печи, ZigBee устройства, устройства Bluetooth, беспроводные телефоны, видеоняни, что может вызвать значительные дополнительные помехи. Это также является проблемой, когда муниципалитеты или другие крупные объекты (такие как университеты) стремятся обеспечить большую зону покрытия Wi-Fi.
Недавно выпущенный Cisco и Apple документ «Enterprise Best Practices for Apple Devices on Cisco Wireless LAN» содержит совместные рекомендации, касающиеся использования в сетях устройств iPhone, iPad, iPod (с операционной системой не ниже iOS 9.0). Как говорится в этом документе, «полоса 2,4 ГГц не считается пригодной для любых бизнес- и/или критичных корпоративных приложений». Для беспроводных сетей, где используются устройства Apple, компаниям рекомендуется пользоваться исключительно частотами 5 ГГц (стандарт 802.11a/n/ac). Тем не менее диапазон 2,4 ГГц пока остается основным, используемым по умолчанию для большинства мобильных устройств, к тому же использование частот 5 ГГц для Wi-Fi разрешено не во всех странах.
Первоначально введенный стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже при правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Новые устройства поддерживают более совершенные протоколы шифрования данных WPA и WPA2. Многие организации используют дополнительное шифрование для защиты от вторжения. На данный момент основным методом взлома WPA2 является подбор пароля, поэтому рекомендуется использовать сложные цифро-буквенные пароли для того, чтобы максимально усложнить задачу подбора пароля. Кроме того, стандартами Wi-Fi не предусмотрено шифрование передаваемых данных в открытых сетях. Это значит, что все данные, которые передаются по открытому беспроводному соединению, могут быть прослушаны злоумышленниками при помощи программ-снифферов. Поэтому, при использовании бесплатных хот-спотов не следует передавать в Интернет критически важные данные.

Преимущества Wi-Fi:

  • повсеместное распространение в мире
  • гарантированная совместимость
  • высокая скорость передачи данных
  • высокая надежность

Недостатки Wi-Fi:
  • интерференция и помехи
  • некоторые проблемы с безопасностью
  • невысокая проникающая способность в городской застройке
  • высокая энергоемкость
  • диапазон и ограничения в разных странах различны, многие страны требуют регистрации сетей Wi-Fi, работающих вне помещений

Wi-Fi HaLow
Недавно на CES 2016 Wi–Fi Alliance анонсировал разработку нового стандарта беспроводной связи, предназначенного для работы Интернета вещей. Новый стандарт получил название HaLow и пока не утвержденную спецификацию IEEE 802.11ah. Сертификация первых устройств, совместимых с Wi-Fi HaLow, начнется в 2018 году, однако продукты с поддержкой новой спецификации появятся на рынке раньше.
Для подключения Wi-Fi HaLow будет использоваться нелицензируемая частота 900 МГц. Это заметно увеличит проникающую способность сигнала в городской застройке, а радиус ее действия будет намного больше, чем у современного беспроводного стандарта, — до 1 километра. В то же время платой за «дальнобойность» является малая мощность сигнала. Пропускная способность Wi-Fi HaLow будет гораздо ниже, чем максимум Wi-Fi 802.11ac (7 Гбит/c), предполагаемая скорость: 50 кбит/с — 18 Мбит/с.
По заявлению альянса, HaLow будет широко использовать существующие протоколы Wi-Fi, что обеспечит высокий уровень совместимости и безопасности.

Thread
Thread Group, созданная OSRAM, QUALCOMM, ARM, Samsung, Nest Labs и другими (более 200 компаний) c одной целью — разработать самый лучший способ подключения и управления устройствами в доме. Эта некоммерческая организация продвигает Thread Networking Protocol (беспроводной сетевой протокол на основе IP) и сертифицирует продукты. Первый публичный релиз состоялся 13.07.2015г. (Revision 2.0). В ближайшее время будет сертифицировано более 30 устройств.
Thread, реализованный в качестве дополнения к Wi-Fi, имеет четкие ограничения для использования в домашней автоматизации в плане безопасности и энергопотребления. Протокол основан на стандарте 6LoWPAN (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks) — стандарте взаимодействия по протоколу IPv6 (новая версия протокола IP с длиной адреса 128 бит вместо 32 в IPv4) поверх маломощных беспроводных персональных сетей стандарта IEEE802.15.4. Для существующих устройств, поддерживающих стандарт IEEE802.15.4, легко может быть произведен апгрейд до Thread. Протокол обеспечивает безопасность банковского класса AES в дополнение к надежности меш-сети, разработанной специально для домашней автоматизации. К одной сети можно подсоединить 250+ авторизованных устройств. Широкая поддержка “спящего режима” позволяет в течение многих лет эксплуатировать устройства даже от одной батареи AA.

Преимущества Thread:

  • дополнение к Wi-Fi
  • разработка специально для домашней электроники
  • надежная самовосстанавливающаяся сеть
  • использование проверенных открытых стандартов
  • высокая безопасность
  • низкое энергопотребление

Недостатки Thread:
  • интерференция и помехи
  • невысокая проникающая способность в городской застройке
  • диапазон и ограничения в разных странах различны, многие страны требуют регистрации сетей Wi-Fi, работающих вне помещений

ZigBee
ZigBee — спецификация сетевых протоколов верхнего уровня, регламентированных стандартом IEEE 802.15.4, который появился в 2003 году. ZigBee и IEEE 802.15.4 описывают беспроводные персональные вычислительные сети (WPAN, wireless personal area networks). Спецификация ZigBee ориентирована на приложения, требующие гарантированной безопасной передачи данных при относительно небольших скоростях и возможности длительной работы сетевых устройств от автономных источников питания. Технология ZigBee поддерживает не только простые топологии сети («точка-точка», «дерево» и «звезда»), но и самоорганизующуюся и самовосстанавливающуюся ячеистую (mesh) топологию с ретрансляцией и маршрутизацией сообщений.
ZigBee разрабатывается ZigBee Alliance, в который входит более 300 компаний. Альянс также сертифицирует оборудование и устройства. 16 декабря 2015 года Альянс объявил о ратификации ZigBee 3.0, учитывающий современные требования IoT и поддерживающий все предыдущие версии и сотни миллионов уже проданных устройств.

Преимущества ZigBee:

  • способность к самоорганизации и самовосстановлению
  • простота развертывания
  • высокая помехоустойчивость
  • высокая безопасность
  • нелицензируемые частоты
  • низкое энергопотребление (в том числе режим “сна” для устройств)

Недостатки ZigBee:
  • невысокая скорость
  • большая часть трафика тратится на передачу пакетов, содержащих адресную информацию, информацию по синхронизации и т.п.
  • невысокая проникающая способность в городской застройке
  • недостаточно высокий уровень стандартизации и отсутствие единой программно-аппаратной платформы для разработки сложных приложений

Z-Wave
Z-Wave — запатентованный беспроводный протокол связи, разработанный в основном для домашней автоматизации. Технология использует маломощные и миниатюрные радиочастотные модули, которые встраиваются в бытовую электронику и различные устройства. Z-Wave работает в диапазоне частот до 1 ГГц и оптимизирован для передачи простых управляющих команд с малыми задержками. В основе решения Z-Wave лежит самоорганизующаяся ячеистая сеть (mesh сеть), в которой каждый узел или устройство может принимать и передавать управляющие сигналы другим устройствам сети, используя промежуточные соседние узлы.
Радио чипы Z-Wave поставляются компаниями Sigma Designs и Mitsumi. Отличительной особенностью Z-Wave является то, что все эти продукты совместимы между собой. Совместимость подтверждается процессом сертификации Z-Wave или Z-Wave Plus. Сертификация осуществляется Sigma Designs, которая сертифицировала более 1350 продуктов Z-Wave. Глобально протокол поддерживается Z-Wave Alliance, который объединяет более 325 производителей.

Преимущества Z-Wave:

  • разработка специально для домашней электроники
  • способность к самоорганизации и самовосстановлению
  • простота развертывания
  • высокая помехоустойчивость
  • высокая безопасность
  • нелицензируемые частоты
  • отсутствие интерференции с многочисленными устройствами на 2.4 ГГц
  • низкое энергопотребление

Недостатки Z-Wave:
  • невысокая скорость
  • для решений с потребностью более 30 устройств, Z-Wave начинает становиться более дорогим, чем кабельные системы
  • невысокая проникающая способность в городской застройке
  • платежи Sigma Designs как владельцу технологии

Конечно, в одной статье сложно описать все существующие протоколы и технологии при всем их многообразии. Так, за кадром остались, например, ANT+, WirelessHART, Ingenu, Telensa.
Следует отметить, что некоторые производители все же стремятся как-то сблизить технологии и их применение. На рынке доступны двухрежимные модули, например модуль LoRa / Sigfox от Nemeus. К тому же, как заявляет компания СТРИЖ-Телематика, технология СТРИЖ обеспечивает полную совместимость с LoRa.

В заключении, по данным Machina Research, консультативной группы M2M, к 2024 году в мире будет в общей сложности 27 млрд M2M подключений, 14% из которых будут представлены LPWAN соединениями, подобными SigFox, и его конкурентами, такими как LoRa и Neul.

Замечания и поправки просьба оставлять в комментариях.

Беспроводной стандарт передачи данных Bluetooth

В Bluetooth 4.0 достигается низкое энергопотребление  за счёт использования специального алгоритма работы. Передатчик включается только на время отправки данных, что обеспечивает возможность работы от одной батарейки типа CR2032 в течение нескольких лет. Стандарт предоставляет скорость передачи данных в 1 Мбит/с при размере пакета данных 8-27 байт. В новой версии два Bluetooth-устройства смогут устанавливать соединение менее чем за 5 миллисекунд и поддерживать его на расстоянии до 100 м. Для этого используется усовершенствованная коррекция ошибок, а обеспечивает необходимый уровень безопасности 128-битное AES-шифрование.

 

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

Первый чип с поддержкой Bluetooth 3.0 и Bluetooth 4.0 был выпущен компанией ST-Ericsson в конце 2009 года. Массовый выпуск Bluetooth-модулей ожидается в е 2010 году.

  1. Инициализация bluetooth-соединения

 

Инициализацией, касательно bluetooth, принято  называть процесс установки связи. Её можно разделить на три этапа:

 

    • Генерация ключа Kinit
    • Генерация ключа связи (он носит название link key и обозначается, как Kab)
    • Аутентификация

 

Первые два пункта входят в так  называемую процедуру паринга.

Паринг (PAIRING) — или сопряжение. Процесс связи двух (или более) устройств с целью создания единой секретной величины Kinit, которую они будут в дальнейшем использовать при общении. В некоторых переводах официальных документов по bluetooth можно также встретить термин «подгонка пары».

Перед началом процедуры сопряжения на обеих сторонах необходимо ввести PIN-код. Обычная ситуация: два человека хотят связать свои телефоны и заранее договариваются о PIN-коде.

Для простоты будем рассматривать  ситуацию с двумя устройствами.

Далее соединяющиеся устройства будут  обозначаться A и B, более того, одно из устройств при сопряжении становится главным (Master), а второе — ведомым (Slave). Будем считать устройство A главным, а B — ведомым. Создание ключа Kinit начинается сразу после того, как были введены PIN-коды.

Kinit формируется по алгоритму  E22, который оперирует следующими  величинами:

    • BD_ADDR — уникальный MAC адрес BT-устройства. Длина 48 бит (аналог IP-адреса сетевой карты PC)
    • PIN-код и его длина
    • IN_RAND. Случайная 128-битная величина

 

На выходе E22 алгоритма получаем 128-битное слово, именуемое Kinit. Число IN_RAND отсылается устройством A в чистом виде. В случае, если PIN неизменяем для этого устройства, то при формировании Kinit используется BD_ADDR, полученное от другого устройства. В случае если у обоих устройств изменяемые PIN-коды, будет использован BD_ADDR(B) — адрес slave-устройства. Первый шаг сопряжения пройден. За ним следует создание Kab. После его формирования Kinit исключается из использования.

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

Для этого необходимы величины:

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

 

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

E1-алгоритм оперирует такими величинами:

    • Случайно созданное AU_RAND
    • link key Kab
    • Свой собственный BD_ADDR
  1. Аналоги

    1. IrDA

 

Infrared Data Association — IrDA, ИК-порт, Инфракрасный  порт — группа стандартов, описывающая  протоколы физического и логического  уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в качестве носителя.

IrDA  работает  по  принципу  «point-to-point»,  в то время как технология Bluetooth способна работать по принципу «point-to-multipoint».

Также ИК-порт имеет узкий угол охвата (конус 30 градусов),  радиус  действия до  одного метра, что естественно уступает параметрам Bluetooth.

 

 

 

 

    1. Wi-Fi

 

Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity — «беспроводная  точность») — торговая марка  Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей  на базе стандарта IEEE 802.11.

 

  1. Область применения

 

Wi-Fi – стандарт, основным назначением  которого является избавление  от лишних проводов – в офисных  помещениях и дома при построении  локальных сетей.

В домашних условиях использование Wi-Fi помогает быстро создать эффективную  сеть, в офисе – сократить расходы на построение сети за счет экономии на прокладке проводов.

Bluetooth – создавался как стандарт  беспроводной передачи данных  между 2-мя устройствами – мобильными  телефонами, КПК или компьютерами (в любом сочетании).

 

2) Эффективный радиус действия

 

Радиус действия точки доступа Wi-Fi на открытом воздухе составляет около 300 метров, радиус действия у устройств  стандарта Bluetooth – около 30 метров.

 

3) Стандарт 

 

Устройства Wi-fi работают согласно стандартам 802.11 b/g/n/, устройства Bluetooth – согласно собственных стандартов Bluetooth 1.0 и Bluetooth 2.0.

 

 

4) Установка и настройка.

 

Устройства Bluetooth не требуют никакого конфигурирования после установки, так как работа устройств этого  стандарта крайне проста, к тому же в отличие от Wi-Fi для установки связи между двумя Bluetooth адаптерами не требуется 3-е звено в виде маршрутизатора. Чтобы начать передачу данных, достаточно расположить 2 устройства стандарта Bluetooth в радиусе действия друг друга.

Wi- Fi же требует наличия обязательного наличия точки доступа или маршрутизатора. К тому же требуется настройка параметров беспроводной сети.

 

5) Тип сети

 

Wi-Fi используется для создания  беспроводной локальной сети (WLAN), в которой может быть большое  количество различных устройств.

В случае же с Bluetooth – вы можете создать лишь так называемую персональную сеть (PAN), ограниченную 2-мя устройствами.

 

6) Скорость передачи данных 

 

Еще одно различие состоит в том, что устройства Bluetooth имеют более  низкую скорость работы, нежели устройства на базе Wi-Fi.

0.8 мегабит в секунду у Bluetooth и до 108 мегабит в секунду у  Wi-Fi

  1. Перспективы развития

 

Перспективы технологии Bluetooth огромны. При дальнейшем снижении энергопотребления и увеличении скоростей передачи данных Bluetooth можно будет использовать даже в миниатюрных устройствах.

Если вспомнить про декабрьский  бум и мечты о доме новейшего  типа, в котором все бытовые  приборы связанны друг с другом, то можно смело предполагать, что такие дома появятся очень скоро. Например, выходя из дома, вы сможете получить сообщение от вашего холодильника о необходимых покупках, автомобиль можно будет завести до момента выхода из дома и многое другое, что мы пока только представляем.

Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) делает  следующий прогноз: к 2011 году более половины мобильных устройств в мире будут иметь поддержку стандарта Bluetooth 3.0+HS, который более чем в десять раз быстрее Bluetooth 2.0 и обеспечивает скорость соединения до 24 Мбит/сек вместо 2,1 Мбит/сек Bluetooth 2.0.

Bluetooth 4.0 станет наиболее востребованной это связано, прежде всего, с низким энергопотреблением этой технологии, позволяющей устройствам работать от батареи годами, пусть даже и с более низкой скоростью по сравнению с Bluetooth 3.0.

Отдельным примером использования Bluetooth 4.0 может стать «умная бижутерия», отслеживающая давление крови или частоту биения сердца. То есть области применения Bluetooth 4.0. самые широкие, и, вероятно, нас немало удивят многочисленные новинки мобильных устройств с применением этой технологии в ближайшие несколько лет.

заключение

Сегодня уже трудно представить  современную электронную технику  без Bluetooth, с каждым днем применение беспроводной технологии все более  совершенствуется и расширяется. Об этом свидетельствуют новинки компаний разных стран, появляющиеся часто и регулярно.

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что эра Bluetooth только начинается, и эта технология преподнесет  нам еще немало интересных сюрпризов.

Библиографический список

  • http://ru.wikipedia.org/wiki/Bluetooth
  • http://www.blytuz.ru/
  • Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 2-е изд. В. Олифер, Н. Олифер
  • http://www.radioman.ru/mobile/1/bluetooth.php

 

 

Челябинск 2013


Bluetooth или проводные наушники: 5 преимуществ и недостатков

Общий вопрос при выборе гарнитур для использования с вашими устройствами — будь то ПК или компьютер Mac, iPhone, iPad или любое устройство Android — это выбор между традиционными проводными или теми, которые используют технологию Bluetooth. Использование беспроводных гарнитур имеет хорошие преимущества по сравнению с традиционными, но они не всегда являются лучшим выбором. Именно поэтому мы подготовили специальный список из 5 преимуществ Bluetooth-гарнитур по сравнению со стандартами, а также 5 основных недостатков, которые помогут вам принять решение. Если вам интересно узнать об этом или у вас есть сомнения относительно типа гарнитуры, которую вы должны купить, просто ознакомьтесь с полным списком наших советов ниже!

Совет : Если вы уже приняли решение о Bluetooth, узнайте, какие из 18 лучших на рынке!

преимущества:

1. Не связывайте провода!

Первое и самое очевидное преимущество Bluetooth-гарнитур — это отсутствие проводов! При использовании гарнитуры такого типа нет необходимости думать о методах, позволяющих избежать ударов, особенно в людном общественном транспорте, таких как заправка проводов внутри рубашки. Более того, вы больше не беспокоитесь о запутывании проводов, когда держите их в кармане или оставляете рядом с другими проводными аксессуарами. Хотя это не доказано с научной точки зрения, все мы знаем, что провода наушников волшебным образом запутались в других проводах.

2. Меньше беспокоиться о плохом контакте

Так как у них нет кабеля, Bluetooth-гарнитура с меньшей вероятностью будет иметь какой-то плохой контакт. Мы говорим это потому, что если шнур гарнитуры поврежден, он может потерять звук на одной стороне или даже на обеих, в зависимости от того, где произошло повреждение. Это не означает, что Bluetooth-гарнитуры невосприимчивы к такого рода проблемам. Это оказывается идеальным для тех, кто потерял бесчисленное количество гарнитур из-за плохого контакта на проводах, что является одной из самых распространенных проблем с этими аксессуарами.

3. Не нужно носить устройство с собой

Большинство гарнитур Bluetooth имеют радиус действия около 10 метров. Это означает, что вам не нужно носить устройство в кармане или сидеть за компьютерным столом, чтобы слушать музыку и подкасты. Просто оставьте устройство на месте дома и обойдите комнаты, не теряя звука на полпути. Если вы не живете в особняке.

4. Идеально подходит для упражнений

Тип брака с первым преимуществом этого списка. Поскольку использование гарнитуры Bluetooth устраняет необходимость в проводах, проходящих через ваше тело, это позволяет легко и удобно выполнять упражнения, наслаждаясь любимыми мелодиями, не ограничивая, например, ваши движения, чтобы избежать несчастных случаев.

5. Совместимость

Если два устройства имеют Bluetooth, они, вероятно, смогут подключиться, даже если они не могут использовать какие-либо функции. Это означает, что вам не нужно придерживаться моделей конкретной марки. То есть, при покупке телефона LG и его использовании на смартфоне Samsung нет проблем.

недостатки

1. это дороже

Несмотря на то, что технология уже достаточно доступна, гарнитуры Bluetooth все же стоят дороже, чем традиционные гарнитуры, если они имеют аналогичное качество. Поэтому стоит проверить, стоит ли делать разницу в цене.

2. Должен зарядить аккумулятор

Основным недостатком гарнитур Bluetooth является то, что их использование в конце концов заканчивается, и их аккумулятор необходимо заряжать. Обычно это не проблема, так как это длится от 4 до 8 часов — для более продвинутых моделей — до 20 часов без перерыва — но все же хорошо иметь проводную гарнитуру для любых чрезвычайных ситуаций, например, для ответа срочный звонок в шумном месте.

3. Срок его службы короче, чем у стандартных наушников.

Благодаря дополнительным деталям, таким как аккумуляторы и приемник Bluetooth, общий срок службы наушников, оснащенных этой технологией, меньше, чем у проводных. Тем не менее, стоит учесть, что оборудование может прослужить годами, если оно качественное и хорошо обслуживается пользователем.

4. Небезопасно

Если вы используете гарнитуру Bluetooth для приема звонков, помните, что этот тип соединения не очень безопасен. Хотя прослушивание музыки и подкастов не имеет никаких вредных последствий, кто-то может, например, разорвать ваше соединение и услышать ваш телефонный разговор.

5. разряжает батарею вашего устройства

Батарею гарнитуры нужно не только заряжать, но оставив включенным Bluetooth на смартфоне, планшете или ноутбуке, вы также разряжаете батарею этих телефонов одновременно. Вы должны знать об уровне мощности обеих трубок, прежде чем использовать их, чтобы не оказаться в сложной ситуации, например, без использования телефона.

Смотрите также:

Какие гарнитуры Bluetooth вы используете каждый день?

Даже с учетом простоты использования гарнитуры Bluetooth в вашей повседневной жизни требуется некоторая осторожность, чтобы воспользоваться всеми ее удобствами. А вы? Вы обычный пользователь телефона или мигрировали на Bluetooth? Или вы заметили и оба варианта не попали в плохую ситуацию? Комментарий с нами ниже!

Интересные статьи

Bluetooth 5: это долгожданная революция?


Bluetooth присутствует везде в наших подключенных устройствах: смартфонах, наушниках, умных часах и т. Д. Последнюю разработку Bluetooth 5 часто называют настоящей революцией. Но так ли это на самом деле? Между мифом и реальностью, вот небольшая расшифровка реальных преимуществ и недостатков Bluetooth 5.
Вполне вероятно, что вы ежедневно используете смартфон, оснащенный чипом Bluetooth 5. Возможно, вы также вложили немного денег. деньги в наушниках по той же технологии. А как насчет твоего запястья? Наверное, это умные часы с Bluetooth 5.
Но знаете ли вы, что только часть этого оборудования действительно использует преимущества этой системы беспроводной передачи? Как вы узнаете из этой статьи, о Bluetooth 5 существует множество мифов, распространяемых в основном производителями посредством крупных маркетинговых кампаний. Поэтому необходимо немного осветить его реальные возможности.

История Bluetooth

Bluetooth — это стандарт беспроводной связи, использующий радиоволны малого радиуса действия. Он работает на частотах от 2,4 ГГц до 2,483 ГГц. Его цель — упростить связь между электронными устройствами за счет исключения кабелей.
Истоки этого стандарта восходят к 1994 году. Шведский специалист по телекоммуникациям Эрикссон создал первый проект этого стандарта, который теперь присутствует в каждом устройстве в нашей повседневной жизни.
В 1998 году к Эрикссон присоединились другие производители, такие как Intel, IBM и Nokia. Затем они формируют Группу специальных интересов или SIG. Таким образом, эта группа определит спецификации стандарта на будущее.
Только в 1999 году был выпущен первый телефон с чипом Bluetooth — T39 от производителя Ericsson. В то же время ГИС растет за счет таких громких имен, как Microsoft и Motorola.

Именно в 2010 году Bluetooth претерпел серьезную эволюцию с появлением варианта с низким энергопотреблением в версии 4.0. Этот новый стандарт в первую очередь нацелен на подключенные объекты, которые в то время процветали.
Bluetooth 5 появился в 2016 году. Многие производители называют его революцией, особенно в области аудио. К сожалению, на практике это далеко не так, хотя эта версия явно имеет большие преимущества.
Для справки, слово Bluetooth, что означает «голубой зуб», навеяно прозвищем датского короля Харальда Блатанда, переведенного на английский язык как Harald Bluetooth. Последний объединил датские племена во время своего правления, так же как Bluetooth стремится унифицировать связь между электронными устройствами.

Bluetooth Classic и Bluetooth LE

Начиная с Bluetooth 4.0, есть два режима работы Bluetooth. Важно различать их, чтобы лучше понять преимущества Bluetooth 5.
С одной стороны, есть Bluetooth Classic, также известный как BR / EDR. Это то, что мы знаем с момента появления этого стандарта связи. Классический режим подходит для непрерывной отправки данных. В этом режиме передачи используются беспроводные наушники, игровые контроллеры, клавиатуры и мыши.
Версия Bluetooth 4.0 представила новый режим работы — Low Energy. Это в первую очередь нацелено на подключенные объекты, которые должны отправлять небольшие пакеты данных и потреблять мало энергии.
В отличие от Bluetooth Classic, Low Energy не требует обязательного сопряжения ведущего / ведомого устройства. Таким образом, такое поведение позволило создать ячеистые сети благодаря Bluetooth Mesh, где устройства взаимодействуют друг с другом даже в случае перерыва в одном из своих.

Таким образом, Bluetooth Classic и Low Energy совершенно разные. Однако наши нынешние смартфоны работают в двойном режиме. Это классический чип, который включает в себя второй чип, предназначенный для режима низкого энергопотребления.
Для наглядности небольшой пример: наушники Sony WH-1000XM3 подключаются к смартфону через Bluetooth Classic. Но пока вы не используете музыку, настройки из приложения выполняются с помощью части Low Energy. Переход из одного режима в другой полностью прозрачен для пользователя.
А как насчет совместимости с другими версиями Bluetooth? Не нужно об этом беспокоиться. Bluetooth 5 обратно совместим со своими предками. Таким образом, вы можете легко использовать аудиогарнитуру с чипом Bluetooth 4.0 на своем смартфоне в Bluetooth 5. Нет проблем также использовать старый компьютер с Bluetooth 3.0 и мышь в Bluetooth 5. Устройство использует самую последнюю версию. будет ограничиваться ограничениями старого протокола, но передача между двумя вашими электронными устройствами будет беспроблемной.

Bluetooth 5: хорошая разработка, но не для аудио

Скорее всего, вы слышали о Bluetooth 5 в настройках звука. Многие производители продвигают использование микросхемы этого типа в своих беспроводных наушниках, что обеспечивает лучшую стабильность сигнала и дальность действия до четырех раз.
Только вот это не так.
Действительно, аудиоустройства полагаются на Bluetooth Classic. К сожалению, этот режим не изменился с появлением Bluetooth 5. Фактически, профиль звука A2DP, используемый в беспроводных гарнитурах, не менялся в течение многих лет, его последняя версия датируется 2015 годом. оборудование с Bluetooth 3.0, 4.0, 4.1 или 5 не изменит качество прослушивания.

Единственное незначительное усовершенствование Bluetooth 5 Classic заключается в системе SAM — для маски доступности слотов — которая снижает некоторые помехи из-за сетей Wi-Fi 2,4 ГГц, телефонии LTE и других близлежащих сигналов Bluetooth.
Поэтому почему бы не пройти через Bluetooth Low Energy? Все просто потому, что для этого режима нет аудио профиля. Как мы видели ранее, для звука требуется постоянный поток данных, что невозможно в режиме LE, который основан на очень короткой отправке небольших пакетов.
Значит, битва за беспроводное аудио заранее проиграна? Не за что. Просто потребуется немного терпения. Группа SIG действительно представила на выставке CES 2020 будущую эволюцию Bluetooth под названием Bluetooth Audio LE. Этот будущий стандарт появится в версии 5.2 Bluetooth к 2021 году.

Протокол, ориентированный на подключенные объекты

Bluetooth 5 приносит много изменений. Однако это делается в части с низким энергопотреблением, предназначенной для подключенных объектов. Здесь вступают в игру знаменитые истории о четырехкратном увеличении дальности и удвоенном потоке. Но, как вы увидите, здесь также есть несколько городских легенд, которые нужно развенчать.
Давайте немного углубимся в детали стека Bluetooth. «Стек» в вычислениях — это стек программных и аппаратных уровней, которые описывают, как работает система. Самая известная модель — OSI. Модель Bluetooth является производной от него, но сохраняет те же основы: физический уровень, канальный уровень, прикладной уровень и т. Д. На схеме ниже представлен стек Bluetooth.

Каждый проход через слой добавляет информацию к пакетам, которые проходят через них. Для Bluetooth 5 именно физический уровень, называемый PHY, претерпевает серьезные изменения. Таким образом, эта новая версия стандарта добавляет два варианта к базовому уровню PHY, уже присутствующему в Bluetooth 4.0. Эти уровни называются LE 1M, LE 2M и LE Coded. Уровень PHY LE 1M — единственный, который должен быть реализован производителями в своих микросхемах Bluetooth 5. LE 2M и LE Coded не являются обязательными. Однако именно эти два новых варианта вызывают наибольший интерес к Bluetooth 5.
По умолчанию уровень PHY LE 1M присутствует, начиная с Bluetooth 4.0. Это обеспечивает теоретическую скорость передачи данных до 1 Мбит / с на самом нижнем уровне стека. На выходе вашего устройства поток будет ниже, каждый слой добавляет информацию к предыдущему.
Новый уровень LE 2M удваивает скорость передачи, позволяя отправлять больше пакетов за тот же период времени. На самом деле поток умножается не на 2, а на 1,7. Причина кроется во временном интервале между пакетами, который остается таким же, как в Bluetooth 4.0. Еще один недостаток: использование слоя LE 2M уменьшает дальность передачи. Если уровень LE 1M будет отправлять сигнал на расстоянии 10 метров, вариант LE 2M будет отправлять тот же сигнал только на расстоянии 8 метров. Назначение уровня (необязательно) LE 2M — управлять все более важными данными, отправляемыми подключенными объектами, такими как, например, смарт-часы с ЭКГ.

Но давайте теперь посмотрим на второй дополнительный уровень, обеспечиваемый Bluetooth 5. Названный LE 2M Coded, этот уровень направлен на увеличение дальности передачи до четырех раз по сравнению с уровнем LE 1M. Внимание, как указано в официальной документации Bluetooth 5, «диапазон» сигнала здесь означает максимальный полезный диапазон. Технически Blutooth 4.0 и 5 имеют одинаковую мощность передачи. Но благодаря уровню кодирования LE 2M полезный сигнал будет передаваться дальше, чем сигнал, отправленный уровнем LE 1M.
Секрет этого увеличенного диапазона заключается в использовании нового режима исправления ошибок, называемого FEC. Эта система управления в сочетании с классическим CRC — методом обнаружения ошибок — таким образом позволяет значительно снизить потери в сигнале или, по крайней мере, правильно исправить его, когда он достигает приемника. Однако другая сторона медали — скорость передачи в 2-8 раз ниже, чем у уровня LE 1M.
Чтобы получить представление об изменениях, внесенных этими новыми вариантами уровня PHY в Bluetooth 5, вот таблица, взятая из официальной документации. Видно, что эти два варианта не являются обязательными. Также четко указано, что для более высокой эффективной дальности теряется скорость передачи. И наоборот, более высокая скорость уменьшает диапазон.

Рекламные расширения: Bluetooth на службе у маркетинга?

Bluetooth 5 может обрабатывать в 8 раз больше пакетных данных, чем Bluetooth 4.0. Большой шаг вперед, который, однако, касается только очень специфической операции под названием «Реклама». Это работает только с Bluetooth Low Energy.
Реклама не новость в 5 ревизии, она уже присутствовала в стандарте в версии 4.0. Он работает в широковещательном режиме, то есть передатчик отправляет данные, не нацеливаясь на конкретный приемник: любой приемник может принять отправленный сигнал. Это особенно полезно для маяков, которые постоянно передают информацию, например, в магазинах или аэропортах. Вы находитесь в пределах досягаемости, и пока вы согласились получать информацию через специальное приложение, ваш смартфон будет отображать сообщения, отправленные маяком через рекламу. Например, телефоны Android используют Google Nearby, в то время как Apple использует iBeacon, но Франция по-прежнему осторожно относится к этому типу использования.

В этом конкретном режиме используются три из сорока радиоканалов, назначенных Bluetooth LE, а именно номера 37, 38 и 39. Каждый канал имеет ширину 2 МГц. Но там, где Bluetooth 4.0 был удовлетворен пакетами из 37 байтов, из которых только 31 — полезной нагрузки, режим рекламных расширений Bluetooth 5 обрабатывает до 255 байтов данных.
Этот скачок стал возможным благодаря пересмотренной работе каналов, о которой говорилось ранее. Таким образом, пакеты заголовка, содержащие информацию, необходимую для передачи данных от одного уровня к другому, управляются каналами 37, 38 и 39. Данная часть кадра согласовывается. по одному из оставшихся 37 каналов от 0 до 36.
Мы не будем вдаваться в подробности, вы поймете, что реклама остается очень точным использованием Bluetooth 5. Но зная, что к 2021 году эксперты прогнозируют развертывание более 500 миллионов маяков в мире, мы понимает, что ГИС должны поддерживать эту точку зрения. Близкая реклама, вероятно, будет той, которая больше всего выиграет от Bluetooth 5 с режимом рекламы.

Вывод

Как мы видели в этой статье, мифы и легенды о Bluetooth 5 далеки от реальности. Этот стандарт больше ничего не делает для беспроводного прослушивания музыки, застряв в течение многих лет с архаичным звуковым профилем. Придется дождаться знаменитого Bluetooth Audio LE, который будет интегрирован в версию 5.2, чтобы действительно извлечь выгоду из больших изменений в звуковой части.
Однако Bluetooth 5 не стоит выбрасывать. Он приносит реальные изменения в области связанных объектов, хотя большинство из них являются необязательными. В результате разработчики, которые играют в игру, могут наслаждаться улучшенной пропускной способностью почти вдвое или даже более высокой эффективной дальности благодаря FEC. Так много разработок, которые значительно повышают эффективность наших подключенных часов, датчиков домашней автоматизации и других повседневных подключенных объектов.
Мир бесконтактного маркетинга также может быть нарушен этим стандартом благодаря режиму рекламы, предназначенному для тегов. Хотя эти устройства все еще не получили широкого распространения в нашей повседневной жизни, в ближайшие годы их число будет расти. Таким образом, у Bluetooth 5 светлое будущее!
Источник 1:Официальная документация ГИС
Источник 2: Аудио села
Источник 3: Обзор наушников
Источник 4: Википедия

Основы Bluetooth — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 35 год

Что такое Bluetooth?

Bluetooth — это стандартизированный протокол для отправки и получения данных по беспроводной связи 2,4 ГГц. Это безопасный протокол, который идеально подходит для маломощной и недорогой беспроводной передачи данных между электронными устройствами на короткие расстояния.

В наши дни кажется, что — все, что касается , беспроводное, и Bluetooth — большая часть этой беспроводной революции.Вы найдете Bluetooth, встроенным в самые разные потребительские товары, такие как гарнитуры, игровые контроллеры или (конечно) трекеры домашнего скота.

В нашем мире взлома встроенной электроники Bluetooth служит отличным протоколом для беспроводной передачи относительно небольших объемов данных на короткие расстояния (<100 м). Он идеально подходит в качестве беспроводной замены интерфейсов последовательной связи. Или вы можете использовать его для создания компьютерной клавиатуры DIY HID. Или, с правильным модулем, его можно использовать для создания домашнего беспроводного динамика для воспроизведения MP3.

Цель данного руководства — дать краткий обзор протокола Bluetooth. Мы рассмотрим спецификации и профили, составляющие его основу, и рассмотрим, как Bluetooth сравнивается с другими беспроводными протоколами.

Хотите попробовать свои силы в разработке Bluetooth?

Рекомендуемая литература

  • Последовательная связь — Bluetooth похож на RF-версию последовательной связи.
  • Шестнадцатеричный — все устройства Bluetooth имеют уникальный адрес, который обычно представляется в шестнадцатеричном формате.

Предлагаемый просмотр


Как работает Bluetooth

Протокол Bluetooth работает на частоте 2,4 ГГц в той же нелицензированной полосе частот ISM, где также существуют протоколы RF, такие как ZigBee и WiFi. Существует стандартизированный набор правил и спецификаций, который отличает его от других протоколов. Если у вас есть несколько часов, чтобы убить, и вы хотите изучить каждый уголок Bluetooth, ознакомьтесь с опубликованными спецификациями, иначе вот краткий обзор того, что делает Bluetooth особенным.

Мастера, рабы и пикосети

Сети

Bluetooth (обычно называемые пикосетями ) используют модель ведущий / ведомый для управления, когда и где устройства могут отправлять данные. В этой модели к одному ведущему устройству можно подключить до семи различных ведомых устройств. Любое ведомое устройство в пикосети может быть подключено только к одному ведущему устройству.

Примеры топологий пикосети Bluetooth «ведущий / ведомый».

Мастер координирует обмен данными по всей пикосети.Он может отправлять данные любому из своих ведомых устройств, а также запрашивать данные у них. Рабам разрешено только передавать и получать от своего хозяина. Они не могут разговаривать с другими рабами в пикосети.

Адреса и имена Bluetooth

Каждое устройство Bluetooth имеет уникальный 48-битный адрес, обычно обозначаемый как BD_ADDR. Обычно это представляется в виде 12-значного шестнадцатеричного значения. Старшая половина (24 бита) адреса — это уникальный идентификатор организации (OUI), который идентифицирует производителя.Младшие 24 бита являются наиболее уникальной частью адреса.

Этот адрес должен быть виден на большинстве устройств Bluetooth. Например, на этом модуле Bluetooth RN-42 адрес, напечатанный рядом с «MAC NO.» это 000666422152:

Часть этого адреса «000666» — это OUI компании Roving Networks, производителя модуля. Каждый модуль RN будет использовать эти старшие 24 бита. Часть модуля «422152» — это более уникальный идентификатор устройства.

Устройствам

Bluetooth также можно давать понятные имена.Обычно они предоставляются пользователю вместо адреса, чтобы помочь определить, какое это устройство.

Правила для имен устройств менее строгие. Они могут иметь длину до 248 байт, и два устройства могут иметь одно и то же имя. Иногда уникальные цифры адреса могут быть включены в имя, чтобы помочь различать устройства.

Процесс подключения

Создание Bluetooth-соединения между двумя устройствами — это многоэтапный процесс, включающий три прогрессивных состояния:

  1. Запрос — Если два устройства Bluetooth абсолютно ничего не знают друг о друге, одно должно выполнить запрос, чтобы попытаться обнаружить другое.Одно устройство отправляет запрос-запрос, и любое устройство, которое прослушивает такой запрос, ответит своим адресом, и, возможно, своим именем и другой информацией.
  2. Пейджинг (соединение) — Пейджинг — это процесс установления соединения между двумя устройствами Bluetooth. Прежде чем это соединение может быть инициировано, каждое устройство должно знать адрес другого (найденный в процессе запроса).
  3. Соединение — После того, как устройство завершило процесс подкачки, оно переходит в состояние соединения.При подключении устройство может либо активно участвовать, либо переводиться в спящий режим с низким энергопотреблением.
    • Активный режим — это обычный режим подключения, при котором устройство активно передает или принимает данные.
    • Sniff Mode — это энергосберегающий режим, при котором устройство менее активно. Он будет спать и слушать передачи только с заданным интервалом (например, каждые 100 мс).
    • Режим удержания — Режим удержания — это временный энергосберегающий режим, при котором устройство находится в спящем режиме в течение определенного периода, а затем возвращается в активный режим по истечении этого интервала.Мастер может дать команду подчиненному устройству удерживать.
    • Режим парковки — Режим парковки — самый глубокий из спящих режимов. Мастер может приказать подчиненному «припарковаться», и этот подчиненный станет неактивным, пока мастер не скажет ему снова проснуться.

Склеивание и сопряжение

Когда два устройства Bluetooth имеют особую близость друг к другу, их можно связать вместе. Связанные устройства автоматически устанавливают соединение , когда они достаточно близко.Например, когда я завожу машину, телефон в моем кармане сразу подключается к автомобильной системе Bluetooth, потому что они связаны между собой. Никакого взаимодействия с пользовательским интерфейсом не требуется!

Облигации создаются с помощью единовременного процесса, называемого спариванием . Когда устройства объединяются в пары, они делятся своими адресами, именами и профилями и обычно сохраняют их в памяти. У них также есть общий секретный ключ, который позволяет им связываться, когда они вместе в будущем.

Сопряжение обычно требует процесса аутентификации , когда пользователь должен подтвердить соединение между устройствами.Процесс аутентификации различается и обычно зависит от возможностей интерфейса того или иного устройства. Иногда сопряжение — это простая операция «Просто работает», когда для сопряжения достаточно одного нажатия кнопки (это типично для устройств без пользовательского интерфейса, таких как гарнитуры). В других случаях спаривание включает сопоставление 6-значных цифровых кодов. Более старые, устаревшие (v2.0 и более ранние) процессы сопряжения включают ввод общего PIN-кода на каждом устройстве. ПИН-код может иметь длину и сложность из четырех цифр (например,грамм. «0000» или «1234») в буквенно-цифровую строку из 16 символов.

Класс мощности

Мощность передачи и, следовательно, диапазон , модуля Bluetooth определяется его классом мощности. Есть три определенных класса мощности:

Номер класса Макс. Выходная мощность (дБм) Макс. Выходная мощность (мВт) Макс.диапазон
Класс 1 20 дБм 100 мВт 100 м
Класс 4 дБм 2.5 мВт 10 м
Класс 3 0 дБм 1 мВт 10 см

Некоторые модули могут работать только в одном классе мощности, в то время как другие могут изменять свою мощность передачи.

Профили Bluetooth

Профили

Bluetooth — это дополнительные протоколы, основанные на базовом стандарте Bluetooth, чтобы более четко определить, какие данные передает модуль Bluetooth. В то время как спецификации Bluetooth определяют, как работает технология , профили определяют, как использует .

Профили, поддерживаемые устройством Bluetooth, определяют, для какого приложения оно предназначено. Например, гарнитура Bluetooth с функцией громкой связи будет использовать профиль гарнитуры (HSP), а контроллер Nintendo Wii будет реализовывать профиль устройства интерфейса пользователя (HID). Чтобы два устройства Bluetooth были совместимы, они должны поддерживать одинаковые профили .

Давайте взглянем на несколько наиболее часто встречающихся профилей Bluetooth.

Профиль последовательного порта (SPP)

Если вы заменяете интерфейс последовательной связи (например, RS-232 или UART) на Bluetooth, SPP — это профиль для вас.SPP отлично подходит для отправки пакетов данных между двумя устройствами. Это один из наиболее фундаментальных профилей Bluetooth (в конце концов, первоначальной целью Bluetooth была замена кабелей RS-232).

Используя SPP, каждое подключенное устройство может отправлять и получать данные, как если бы между ними были подключены линии RX и TX. Например, два Arduinos могут разговаривать друг с другом из разных комнат, а не через стол.

Устройство интерфейса человека (HID)

HID — это профиль для устройств пользовательского ввода с поддержкой Bluetooth, таких как мыши, клавиатуры и джойстики.Он также используется для многих современных контроллеров видеоигр, таких как контроллеры WiiMotes или PS3.

Пример интерфейса HID из Руководства пользователя RN-42-HID. Профиль HID

Bluetooth на самом деле является риффом профиля HID, уже определенного для USB-устройств с человеческим вводом. Подобно тому, как SPP служит заменой кабелям RS-232, HID стремится заменить кабели USB (что намного сложнее!).

Профиль громкой связи (HFP) и профиль гарнитуры (HSP)

Эти наушники с Bluetooth, которые делают важных деловых людей похожими на говорящих чокнутых? Обычно они используют профиль гарнитуры (HSP) или профиль громкой связи (HFP).

HFP используется в аудиосистемах громкой связи, встроенных в автомобили. Он реализует несколько функций помимо HSP, позволяющих выполнять обычные телефонные взаимодействия (прием / отклонение вызовов, отключение и т. Д.), Пока телефон остается в вашем кармане.

Профиль расширенного распространения звука (A2DP)

Расширенный профиль распространения звука (A2DP) определяет, как звук может передаваться с одного устройства Bluetooth на другое. Там, где HFP и HSP отправляют звук на оба устройства и от них, A2DP — это улица с односторонним движением, но качество звука может быть на намного выше, чем на .A2DP хорошо подходит для беспроводной передачи звука между MP3-плеером и стереосистемой с поддержкой Bluetooth.

Пример конфигурации A2DP. Изображение из спецификации A2DP (v1.3).

Большинство модулей A2DP поддерживают ограниченный набор аудиокодеков. По крайней мере, они будут поддерживать SBC (кодек поддиапазонов), они также могут поддерживать MPEG-1, MPEG-2, AAC и ATRAC.

Профиль дистанционного управления аудио / видео (AVRCP)

Профиль дистанционного управления аудио / видео (AVRCP) позволяет удаленно управлять устройством Bluetooth.Обычно он реализуется вместе с A2DP, чтобы удаленный динамик мог указать устройству передачи звука перемотку вперед, назад и т. Д.

Дистанционное управление и аудиопоток между двумя устройствами. Изображение из спецификации AVRCP (v1.5).

Общие версии

Bluetooth постоянно развивается с момента его появления в 1994 году. Последнее обновление Bluetooth, Bluetooth v4.0, только начинает набирать обороты в индустрии бытовой электроники, но некоторые из предыдущих версий все еще широко используются.Вот краткое изложение наиболее часто встречающихся версий Bluetooth:

Bluetooth версии 1.2

Релизы v1.x заложили основу для протоколов и спецификаций, которые будут использоваться в будущих версиях. Bluetooth v1.2 был последней и наиболее стабильной версией 1.x.

Эти модули довольно ограничены по сравнению с более поздними версиями. Они поддерживают скорость передачи данных до 1 Мбит / с (на практике больше 0,7 Мбит / с) и максимальную дальность действия 10 метров.

Bluetooth v2.1 + EDR

2.x версии Bluetooth представили с увеличенной скоростью передачи данных (EDR) , что увеличило потенциальную скорость передачи данных до 3 Мбит / с (на практике ближе к 2,1 Мбит / с). Bluetooth v2.1, выпущенный в 2007 году, представил Secure Simple Pairing (SSP) , который полностью изменил процесс сопряжения.

Модули

Bluetooth v2.1 по-прежнему очень распространены. Для низкоскоростных микроконтроллеров, где 2 Мбит / с по-прежнему , быстрый , v2.1 дает им практически все, что им может понадобиться. Например, модуль Bluetooth RN-42 остается популярным в таких продуктах, как Bluetooth Mate и BlueSMiRF HID.

Bluetooth версии 3.0 + HS

Вы думали, что 3 Мбит / с — это быстро? Умножьте это на восемь, и вы получите оптимальную скорость Bluetooth v3.0 — 24 Мбит / с. Однако эта скорость может быть немного обманчива, потому что данные фактически передаются через соединение WiFi (802.11). Bluetooth используется только для установки и управления подключением.

Может быть сложно установить максимальную скорость передачи данных устройства v3.0. Некоторые устройства могут быть «Bluetooth v3.0 + HS», а другие могут иметь маркировку «Bluetooth v3.0 «. Только устройства с суффиксом» + HS «способны маршрутизировать данные через Wi-Fi и достигать скорости 24 Мбит / с. Устройства Bluetooth v3.0 по-прежнему ограничены до 3 Мбит / с, но они поддерживают другие функции. введены стандартом 3.0, например, улучшенное управление питанием и режим потоковой передачи.

Bluetooth v4.0 и Bluetooth с низким энергопотреблением

Bluetooth 4.0 разделил спецификацию Bluetooth на три категории: классический, высокоскоростной и энергосберегающий. Классический и высокоскоростной обратный вызов к версиям Bluetooth v2.1 + EDR и v3.0 + HS соответственно. Настоящее отличие Bluetooth v4.0 — это Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) .

BLE — это радикальная переработка спецификаций Bluetooth, направленная на приложения с очень низким энергопотреблением. Он жертвует дальностью действия (50 м вместо 100 м) и пропускной способностью данных (0,27 Мбит / с вместо 0,7–2,1 Мбит / с) ради значительной экономии энергопотребления. BLE предназначен для периферийных устройств, которые работают от батарей и не требуют высокой скорости передачи данных или постоянной передачи данных. Умные часы, такие как MetaWatch, являются хорошим примером этого приложения.

Сравнение беспроводных сетей

Bluetooth — далеко не единственный беспроводной протокол. Возможно, вы читаете это руководство через сеть Wi-Fi. Или, может быть, вы даже играли с ZigBees или XBees. Так что же отличает Bluetooth от остальных протоколов беспроводной передачи данных?

Давайте сравним и сопоставим. Мы включим BLE как отдельный объект от Classic Bluetooth.

9012 909 Часы 909
Имя Bluetooth Classic Bluetooth 4.0 Low Energy (BLE) ZigBee WiFi
Стандарт IEEE 802.15.1 802.15.1 802.15.4 802.11 (a, b, g, n)
Частота (ГГц) 2,4 2,4 0,868, 0,915, 2,4 2,4 и 5
Максимальная необработанная скорость передачи данных (Мбит / с) 1-3 1 0,250 11 (b), 54 (g), 600 (n)
Типичная пропускная способность данных (Мбит / с) 0.7-2,1 0,27 0,2 7 (b), 25 (g), 150 (n)
Максимальный диапазон (вне помещения) (метры) 10 (класс 2), 100 (класс 1) 50 10-100 100-250
Относительное энергопотребление Среднее Очень низкое Очень низкое Высокое
Пример срока службы батареи дней Месяцы в годы Месяцы в годы 7 Не определено 64,000+ 255

Bluetooth — не лучший выбор для любой беспроводной работы, но он отлично подходит для приложений типа с заменой кабеля на короткие расстояния .Он также может похвастаться более удобным процессом подключения, чем его конкуренты (в частности, ZigBee).

ZigBee часто является хорошим выбором для мониторинга сетей, например проектов домашней автоматизации. В этих сетях могут быть десятки беспроводных узлов, которые малоактивны и никогда не должны отправлять много данных.

BLE сочетает в себе удобство классического Bluetooth и значительно снижает энергопотребление. Таким образом, он может конкурировать с Zigbee по времени автономной работы.BLE не может конкурировать с ZigBee с точки зрения размера сети, но для подключения одного устройства к устройству он очень сопоставим.

WiFi, вероятно, самый знакомый из этих четырех беспроводных протоколов. Все мы хорошо знаем, для чего это лучше всего: Интернет (!). Он быстрый и гибкий, но при этом требует много энергии. Что касается широкополосного доступа в Интернет, то другие протоколы не имеют себе равных.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь, когда вы знакомы с концепциями Bluetooth, рассмотрите возможность ознакомления с некоторыми из этих связанных руководств:

  • RN-52 Руководство по подключению — RN-52 — это аудиомодуль Bluetooth, который поддерживает все виды изящных профилей, о которых мы говорили в этом руководстве: HSP / HFP, A2DP, AVRCP и SPP.Посмотрите этот модуль, если вы хотите добавить в свой проект беспроводное аудио.
  • Руководство по подключению
  • BlueSMiRF — BlueSMiRF, использующий модуль Bluetooth RN-42, прост в использовании и поддерживает профиль SPP. Если вы хотите заменить последовательный кабель, проверьте этот модуль.
  • MetaWatch Teardown and Hookup Guide — MetaWatch — это «умные часы», использующие Bluetooth для связи и получения уведомлений со смартфона. Посмотрите на внутренности этих часов, чтобы увидеть, где подходит модуль Bluetooth.Или следуйте инструкциям, чтобы управлять часами с помощью модуля Bluetooth, подключенного к Arduino.

Или, если вам надоел Bluetooth, но вы все еще хотите заняться чем-то беспроводным:

  • Руководство по подключению платы разработчика ATmega128RFA1 — ATmega128RFA1 оснащен радиочастотным модулем, который работает по тем же стандартам, что и ZigBee (802.11.4). Если вы хотите разобраться в мелочах и проблемах радиочастотной связи, обратите внимание на эту плату.
  • Руководство по подключению Electric Imp
  • — Electric Imp делает подключение к Wi-Fi невероятно простым.Следуйте инструкциям по этому руководству, и у вас будет встроенный модуль, способный взаимодействовать с веб-страницами!

Вот еще несколько замечательных статей, если вы хотите узнать больше о Bluetooth:

* Спецификации Bluetooth.org — Тысячи страниц, охватывающих спецификации каждой версии и профиля Bluetooth, известных человечеству. * Althos Bluetooth Tutorial — это хорошо сделанный учебник для начинающих, представленный в виде слайдов.

Или ознакомьтесь с некоторыми из этих сообщений в блоге, чтобы найти идеи:

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О компании RF Wireless World

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи.На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP.Он также имеет академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Умная парковка на базе Zigbee • Система умной парковки на основе LoRaWAN


RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.


Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤


Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤


Основы и типы замирания : В этой статье описываются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤


Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤


Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤


5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP


Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются обучающие материалы по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ Учебников >>


Учебное пособие по 5G — В этом руководстве по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G Частотные диапазоны руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF


В этом учебном пособии GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.


RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP диапазона 70 МГц в диапазон C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide


Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест на соответствие устройства WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA


Волоконно-оптические технологии

Волоконно-оптический компонент , основные сведения, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH


Поставщики и производители беспроводных радиочастотных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители радиочастотных компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор


MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды


* Общая информация о здравоохранении *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.


RF Калькуляторы и преобразователи беспроводной связи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR


IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB



СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ


RF Wireless Учебники



Различные типы датчиков


Поделиться страницей

Перевести страницу

Технология Bluetooth в мобильных вычислениях

Bluetooth — это высокоскоростная беспроводная технология с низким энергопотреблением, предназначенная для подключения телефонов или другого портативного оборудования для связи или передачи файлов.Это основано на технологии мобильных вычислений. Ниже приводится список некоторых характерных особенностей технологии Bluetooth:

  • Bluetooth также известен как стандарт или спецификация IEEE 802.15, в которых используется радиосвязь с низким энергопотреблением для связи телефонов, компьютеров и других сетевых устройств на небольшом расстоянии без использования каких-либо соединительных проводов.
  • Поскольку Bluetooth является открытым стандартом беспроводной технологии, он используется для отправки или получения данных на подключенные устройства, находящиеся на определенном расстоянии, с использованием диапазона 2.От 4 до 2,485 ГГц.
  • В технологии Bluetooth беспроводные сигналы передают данные и файлы на небольшое расстояние, обычно до 30 футов или 10 метров.
  • Технология Bluetooth
  • была разработана группой из 5 компаний, известной как Special Interest Group, образованной в 1998 году. Это Ericsson, Intel, Nokia, IBM и Toshiba.
  • Радиус действия технологии Bluetooth для обмена данными составлял до 10 метров в более старых версиях устройств, но последняя версия технологии Bluetooth i.е., Bluetooth 5.0, может обмениваться данными в диапазоне около 40-400 метров.
  • Средняя скорость передачи данных в технологии Bluetooth в самой первой версии составляла около 1 Мбит / с. Вторая версия была 2.0+ EDR, которая обеспечивала скорость передачи данных 3 Мбит / с. Третий — 3.0 + HS, который обеспечивал скорость 24 Мбит / с. Последняя версия этой технологии — 5.0.

История Bluetooth

За историей технологии Bluetooth стоит удивительная история.Беспроводная технология Bluetooth была названа в честь датского короля Харальда Блатанда . Его фамилия в переводе с английского означает «Bluetooth». Название «Bluetooth» было присвоено этой технологии, потому что король Дании по имени Харальд Блатанд объединил Данию и Норвегию, так же как беспроводная технология Bluetooth используется для объединения двух разрозненных устройств для связи или передачи данных.

Компания Ericsson Mobile Communications начала разработку технологии Bluetooth в 1994 году. Основным мотивом разработки этой удивительной технологии было найти альтернативу использованию кабелей для связи между мобильными телефонами и другими устройствами.В 1998 году 4 крупные компании того времени: Ericsson, IBM, Nokia и Toshiba сформировали Bluetooth Special Interest Group (SIG), которая опубликовала первую версию технологии Bluetooth в 1999 году. После этого было выпущено четыре версии. Последняя версия этой технологии — Bluetooth 5.0.

Архитектура технологии Bluetooth

  • В технологии Bluetooth сеть Bluetooth состоит из персональной сети или
  • Архитектура
  • Bluetooth также называется «пикосетью», потому что она состоит из нескольких сетей.
  • Он содержит от 2 до 8 одноранговых устройств Bluetooth.
  • Обычно он содержит одно ведущее устройство и до 7 ведомых устройств.
  • Piconet предоставляет технологию, которая облегчает передачу данных на основе своих узлов, то есть главного узла и подчиненного узла.
  • Главный узел отвечает за отправку данных, в то время как подчиненные узлы используются для приема данных.
  • В технологии Bluetooth передача данных происходит с помощью сверхвысоких частот и коротковолновых радиоволн.
  • Piconet использует концепцию мультиплексирования и расширения спектра. Это комбинация метода множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) и расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS).

Как работает Bluetooth?

Как мы уже заявляли, существует один мастер, и для соединения Bluetooth может существовать до 7 подчиненных устройств. Мастер — это устройство, которое инициирует обмен данными с другими устройствами. Главное устройство обрабатывает канал связи и трафик между собой и связанными с ним подчиненными устройствами.Подчиненные устройства должны отвечать ведущему устройству и синхронизировать время передачи / приема с заданным временем ведущего устройства.

Условия успешной передачи данных

Ниже приводится список некоторых условий, которые должны быть выполнены для успешной передачи данных по технологии Bluetooth:

  • Максимальное количество мастер-узлов — 1
  • Максимальное количество подчиненных узлов — 7
  • Максимальное количество узлов в пикосети — 8
  • Максимальное количество устройств, которые могут быть сопряжены — 2 8 — 1 = 255
  • Количество устройств, которые можно припарковать → Бесконечно (∞)

Пояснение

  • Припаркованный узел — это тип узла, который готов к подключению, а резервный узел — это тип узла, который может либо стать ведомым, либо припаркованным узлом, либо оставаться в режиме ожидания или отключенным.
  • В технологии Bluetooth передача данных может происходить только между главным и подчиненным узлами. Это невозможно сделать между подчиненными и подчиненными узлами. Однако можно подключить два главных узла.
  • Если соединение с главным узлом прерывается, вся пикосеть отключается.
  • Если есть соединение между двумя главными узлами, то эта сеть называется Scatter-net .
  • Это означает, что сети разброса создаются, когда устройство становится активным членом более чем одной пикосети, а соседнее устройство разделяет свои временные интервалы между разными пикосетями.
  • Если количество подчиненных устройств или устройств в пикосети увеличивается, то скорость передачи данных будет уменьшена, а если количество подчиненных устройств или устройств уменьшится, то скорость передачи данных будет увеличена.

Технические характеристики технологии Bluetooth

Технология Bluetooth может быть двух типов:

  • Основная спецификация
  • Спецификация профилей

Основные характеристики

Базовая спецификация используется для определения стека протоколов Bluetooth и требований к процессу тестирования и аттестации продуктов на базе Bluetooth.

Основная спецификация технологии Bluetooth содержит 5 уровней:

  1. Радио: Он используется для определения требований к радиопередаче, таких как частота, модуляция и характеристики мощности для приемопередатчика Bluetooth.
  2. Уровень основной полосы частот: Он используется для определения физических и логических каналов, типов передачи речи или данных, различных форматов пакетов, синхронизации передачи и приема, управления каналом и механизма скачкообразной перестройки частоты и адресации устройств.Он также указывает на точечные или многоточечные ссылки. Диапазон длины пакета может варьироваться от 68 бит до 3071 бит.
  3. Протокол диспетчера каналов (LMP): Протокол диспетчера каналов используется для определения процедур установки и текущего управления каналом.
  4. Протокол управления логическим каналом и адаптации (L2CAP): Он используется для адаптации протоколов верхнего уровня к уровню основной полосы частот.
  5. Протокол обнаружения услуг (SDP): Он позволяет устройству Bluetooth запрашивать у других устройств Bluetooth информацию об устройстве, предоставляемых услугах и характеристиках этих услуг.

Здесь первые три уровня обозначают модуль Bluetooth , тогда как последние два уровня составляют хост . Интерфейс между этими двумя логическими группами называется , интерфейс хост-контроллера .

Спецификация профилей

Он предоставляет модели использования, чтобы показать подробную информацию об использовании протокола Bluetooth для различных типов приложений.

Преимущества технологии Bluetooth

Ниже приводится список некоторых преимуществ технологии Bluetooth:

  • Технология Bluetooth основана на беспроводной технологии.Вот почему это дешево, потому что не требует проводов передачи, что снижает стоимость.
  • Сформировать пикосеть с помощью технологии Bluetooth очень просто.
  • Устраняет проблему радиопомех за счет использования техники скачкообразной перестройки частоты.
  • Энергопотребление или мощность очень низка, около 0,3 мВт. Это делает возможным наименьшее использование срока службы батареи.
  • Он надежен, потому что гарантирует безопасность на битовом уровне.Аутентификация контролируется с помощью 128-битного ключа.
  • Вы можете использовать его для передачи данных и устного общения, так как Bluetooth может поддерживать каналы данных до 3 одинаковых голосовых каналов.
  • Не требует прямой видимости и связи один-на-один, как в других режимах беспроводной связи, например, через инфракрасный порт.

Недостатки технологии Bluetooth

Ниже приводится список некоторых недостатков технологии Bluetooth:

  • В технологии Bluetooth низкая пропускная способность.
  • Диапазон передачи данных также может быть проблемой, потому что он тоже меньше.

Применение технологии Bluetooth

Технология Bluetooth используется во многих коммуникационных и развлекательных устройствах. Ниже приведены некоторые наиболее часто используемые приложения технологии Bluetooth:

  • Технология Bluetooth используется в беспроводных настольных компьютерах. Это означает, что периферийные устройства, такие как мышь, клавиатура, принтер, динамики и т. Д., Подключаются к рабочему столу без проводов.
  • Он используется при передаче мультимедиа, например при обмене мультимедийными данными, такими как песни, видео, изображения и т. Д., Которые могут передаваться между устройствами с помощью Bluetooth.
  • Эта технология также используется в следующих устройствах: например,
  • Bluetooth-динамики.
  • Наушники Bluetooth.
  • Bluetooth-гарнитуры для звонков.
  • Игровые приставки Bluetooth и т. Д.

Что такое беспроводная технология Bluetooth »Электроника

Bluetooth — это система беспроводной связи малого радиуса действия, обеспечивающая подключение многих электронных устройств


Учебное пособие / сводка по Bluetooth Включает:
Основы технологии Bluetooth Радио интерфейс Передача файлов Профили Bluetooth Сопряжение и нетворкинг Безопасность


Технология Bluetooth хорошо зарекомендовала себя и способна обеспечить беспроводную связь для постоянно увеличивающегося числа устройств, от беспроводных наушников Bluetooth до мобильных телефонов и портативных компьютеров с коротким радиусом действия и от беспроводных компьютерных мышей до многих других устройств, требующих беспроводного подключения на короткие расстояния.

Технология Bluetooth значительно продвинулась вперед и была расширена, чтобы обеспечить не только традиционную потоковую передачу звука на короткие расстояния, но и такие приложения, как сетевое соединение для IoT и M2M-коммуникаций.

Работая под эгидой Bluetooth SIG, которая разрабатывает стандарты Bluetooth, Bluetooth разработал для обеспечения более высоких скоростей, большей гибкости и гораздо более широких возможностей.

Устройство Bluetooth с логотипом Bluetooth

История технологии Bluetooth и Bluetooth SIG

История Bluetooth началась в 1994 году, когда Эрикссон придумал концепцию использования беспроводного соединения для соединения таких предметов, как наушники или беспроводные гарнитуры, с другими предметами, такими как мобильные телефоны.

Идея Bluetooth (он еще не назывался Bluetooth) получила дальнейшее развитие, поскольку были реализованы возможности взаимодействия с множеством других периферийных устройств, таких как компьютеры, принтеры, телефоны и многое другое. Используя развивающуюся идею технологии Bluetooth, целью стала возможность быстрого и простого соединения между электронными устройствами.

Было решено, что для того, чтобы развитие технологии Bluetooth продвигалось вперед и было принято, ее необходимо сделать промышленным стандартом.

Соответственно, в феврале 1998 года пять компаний (Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba и Intel) сформировали Bluetooth SIG — Special Interest Group.

История Bluetooth показывает, что Bluetooth SIG рос очень быстро, потому что к концу 1998 года она приняла 400-го члена, а к 2017 году SIG выросла до более чем 25 000 компаний-членов.

После своего создания Bluetooth SIG быстро работал над развитием технологии и стандарта Bluetooth. Через три месяца после образования группы по интересам — она ​​еще не была известна как Bluetooth SIG, было принято название Bluetooth.

В следующем году, в июле 1999 г., был выпущен первый полный выпуск стандарта.

Bluetooth SIG выполняет ряд функций:

  • Публикация и обновление спецификаций Bluetooth
  • Администрирование квалификационной программы
  • Evangelise Технология Bluetooth
  • Защита товарных знаков Bluetooth

Глобальная штаб-квартира Bluetooth SIG находится в Киркленде, Вашингтон, США, а местные офисы есть в Гонконге, Пекине, Китай; Сеул, Корея; Минато-Ку, Токио; Тайвань; и Мальме, Швеция.

Название Bluetooth

Название стандарта Bluetooth происходит от датского короля Харальда Блатанда. Он был королем Дании между 940 и 981 годами нашей эры.

Имя Блатанда переводится как «Голубой зуб», и это было его прозвище, которое произошло из-за того, что у него был зуб, который был полосой и стал «синим».

Храбрый воин, главным достижением Блатана было объединение Дании под знаменем христианства, а затем объединение ее с Норвегией, страной, которую он завоевал.

Стандарт Bluetooth был назван в его честь, потому что Bluetooth пытается объединить персональные компьютеры и телекоммуникационные устройства, и это имеет сходство с Blåtand, объединяющим Данию, а затем Данию с Норвегией.

Стандарт Bluetooth выпускает

Было много выпусков стандарта Bluetooth, поскольку были внесены обновления, чтобы гарантировать, что он идет в ногу с текущими технологиями и потребностями пользователей.


.
Стандартные версии и сроки реализации Bluetooth
Bluetooth
стандарт
версия
Дата выпуска Ключевые особенности версии
1.0 июль 1999 Черновая версия стандарта Bluetooth
1.0a июль 1999 Первая опубликованная версия стандарта Bluetooth
1.0b декабрь 1999 Небольшие обновления для устранения мелких проблем и проблем
1.0b + CE ноя 2000 Критические ошибки добавлены в выпуск 1.0b стандарта Bluetooth
1.1 Февраль 2001 Первый пригодный для использования выпуск. Он использовался IEEE для своего стандарта IEEE 802.15.1 — 2002.
1,2 ноябрь 2003 В этом выпуске стандарта Bluetooth добавлены новые возможности, в том числе скачкообразная перестройка частоты и eSCO для улучшения голосовых характеристик. Был выпущен IEEE как IEEE 802.15.1 — 2005. Это была последняя версия, выпущенная IEEE.
2,0 + EDR ноябрь 2004 В этой версии стандарта Bluetooth добавлена ​​повышенная скорость передачи данных (EDR), чтобы увеличить пропускную способность до 3.Скорость необработанных данных 0 Мбит / с.
2,1 июль 2007 В этой версии стандарта Bluetooth добавлено безопасное простое сопряжение для повышения безопасности.
3,0 + HS Апрель 2009 Bluetooth 3 добавил IEEE 802.11 в качестве высокоскоростного канала для увеличения скорости передачи данных до 10+ Мбит / с
4,0 декабрь 2009 Стандарт Bluetooth был обновлен и теперь включает Bluetooth Low Energy, ранее известный как Wibree
5 2017 Bluetooth 5 был выпущен в 2017 году и обеспечивал более высокие скорости передачи данных, улучшенную безопасность, возможность использования для IoT с низким потреблением тока и т. Д.

Основы Bluetooth

Первый выпуск Bluetooth был для беспроводной системы передачи данных, которая могла передавать данные со скоростью до 721 Кбит / с с добавлением до трех голосовых каналов. Целью технологии Bluetooth было дать пользователям возможность заменить кабели между устройствами, такими как принтеры, факсы, настольные компьютеры и периферийные устройства, а также множеством других цифровых устройств. Одним из основных применений было беспроводное подключение гарнитур к мобильным телефонам, что позволяло людям использовать небольшие гарнитуры вместо того, чтобы говорить прямо в телефон.

Еще одним применением технологии Bluetooth было обеспечение соединения между специальной беспроводной сетью и существующими проводными сетями передачи данных.

Технология предназначалась для размещения в недорогом модуле, который можно было бы легко встроить в электронные устройства любого типа. Bluetooth использует свободный от лицензирования промышленный, научный и медицинский (ISM) диапазон частот для своих радиосигналов и позволяет устанавливать связь между устройствами на максимальном расстоянии около 100 метров, хотя гораздо более короткие расстояния были более нормальными..

Технология Bluetooth

хорошо зарекомендовала себя, и этот стандарт разрабатывается, чтобы обеспечить его соответствие растущим потребностям в подключении многих электронных устройств. Несмотря на то, что изначально он был нацелен на потоковую передачу звука на такие предметы, как наушники и другие аудиоустройства, теперь Bluetooth может обеспечить подключение для многих устройств, что позволяет использовать его для новых приложений, таких как M2M, IoT и подключение удаленных устройств.

Темы беспроводного и проводного подключения:
Основы мобильной связи 2G GSM 3G UMTS 4G LTE 5G Вай-фай IEEE 802.15.4 Беспроводные телефоны DECT NFC — связь ближнего поля Основы сетевых технологий Что такое облако Ethernet Серийные данные USB SigFox LoRa VoIP SDN NFV SD-WAN
Вернуться к беспроводному и проводному подключению

Bluetooth — GeeksforGeeks

Bluetooth

Это технология беспроводной персональной сети (WPAN), которая используется для обмена данными на меньших расстояниях.Эта технология была изобретена Эриксоном в 1994 году. Она работает в нелицензированном промышленном, научном и медицинском (ISM) диапазоне от 2,4 ГГц до 2,485 ГГц. Максимальное количество устройств, которые могут быть подключены одновременно: 7. Дальность действия Bluetooth до 10 метров. Он обеспечивает скорость передачи данных до 1 Мбит / с или 3 Мбит / с в зависимости от версии. Используемый метод расширения — это FHSS (частотно-скачкообразный расширенный спектр). Сеть Bluetooth называется piconet , а набор взаимосвязанных пикосетей называется scatternet .

Архитектура Bluetooth:

Архитектура Bluetooth определяет два типа сетей:

 1. Piconet
2. Scatternet 

Piconet:


Piconet — это тип сети Bluetooth, которая содержит один первичный узел , называемый главным узлом, и семь активных вторичных узлов , называемых подчиненными узлами. Таким образом, можно сказать, что всего 8 активных узлов находятся на расстоянии 10 метров.Связь между первичным и вторичным узлами может быть «один-к-одному» или «один-ко-многим». Возможная связь только между ведущим и ведомым; Связь «ведомый-ведомый» невозможна. Он также имеет 255 припаркованных узлов , это вторичные узлы и не могут участвовать в обмене данными, если они не будут преобразованы в активное состояние.

Scatternet:

Он состоит из различных пикосетей . Подчиненное устройство, которое присутствует в одной пикосети, может выступать в качестве ведущего или, можно сказать, основного в другой пикосети.Этот тип узла может получать сообщение от мастера в одной пикосети и доставлять сообщение своему ведомому устройству в другую пикосеть, где он действует как ведомый. Этот тип узла называется мостом. Станция не может быть ведущей в двух пикосетях.

Стек протоколов Bluetooth:

  1. Уровень радио (RF):
    Он выполняет модуляцию / демодуляцию данных в сигналы RF. Он определяет физические характеристики трансивера Bluetooth.Он определяет два типа физического канала: без установления соединения и ориентированный на соединение.
  2. Канальный уровень основной полосы частот:
    Он выполняет установление соединения в пикосети.
  3. Уровень протокола Link Manager:
    Он выполняет управление уже установленными ссылками. Он также включает процессы аутентификации и шифрования.
  4. Уровень протокола управления логическим каналом и адаптации:
    Он также известен как сердце стека протоколов Bluetooth.Он обеспечивает связь между верхним и нижним уровнями стека протоколов Bluetooth. Он упаковывает пакеты данных, полученные от верхних уровней, в форму, ожидаемую нижними уровнями. Он также выполняет сегментацию и мультиплексирование.
  5. Уровень SDP:
    Это сокращение от Service Discovery Protocol. Это позволяет обнаруживать службы, доступные на другом устройстве с поддержкой Bluetooth.
  6. Уровень связи RF:
    Это сокращение от Radio Frontend Component.Он обеспечивает последовательный интерфейс с WAP и OBEX.
  7. OBEX:
    Это сокращение от Object Exchange. Это протокол связи для обмена объектами между 2 устройствами.
  8. WAP:
    Это сокращение от Wireless Access Protocol. Он используется для доступа в Интернет.
  9. TCS:
    Это сокращение от Telephony Control Protocol. Предоставляет услуги телефонии.
  10. Уровень приложения:
    Позволяет пользователю взаимодействовать с приложением.

Преимущества:

  • Низкая стоимость.
  • Простота использования.
  • Может проникать и сквозь стены.
  • Он создает прямое соединение сразу без каких-либо проводов.
  • Используется для передачи голоса и данных.

Недостатки:

  • Его можно взломать и, следовательно, он менее безопасен.
  • Имеет медленную скорость передачи данных: 3 Мбит / с.
  • Имеет небольшую дальность действия: 10 метров.

Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Ознакомьтесь со всеми важными концепциями теории CS для собеседований SDE с помощью курса CS Theory Course по доступной для студентов цене и станьте готовым для отрасли.

Протокол Bluetooth (часть 1): основы и работа

Портативные устройства, такие как сотовый телефон, карманный компьютер и ноутбук, быстро становились неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. В большинстве случаев эти устройства не имеют совместимых интерфейсов передачи данных, или, если они есть, интерфейс требует громоздких кабельных соединений и процедур настройки.Разве не здорово подключить компьютер для обмена музыкой, данными и календарем без использования каких-либо проводов? Или для беспроводного доступа к телефонным номерам на КПК с мобильного телефона. Вождение, не держа телефонную трубку, делает его намного безопаснее и проще. Получите доступ к Интернету, распечатайте файлы со своего компьютера и распечатайте фотографии, сделанные с цифровой камеры, без каких-либо проводов, лежащих в вашем офисе.

Очевидным решением было избавиться от кабелей и использовать недорогие беспроводные устройства малого радиуса действия, которые повсеместно используются производителями устройств для облегчения связи между устройствами по требованию. Чудо инженерной мысли дало нам свободу обмена данными без использования ярдов проводов и широко известно как Bluetooth. Все началось еще в 1994 году, когда компания Ericsson Mobile Communications начала утилитарную оценку недорогого маломощного радиорешения между сотовыми телефонами и телефонными аксессуарами. Идея заключалась в том, чтобы сделать маленькое радио в сотовых телефонах и ноутбуках, которое заменило бы громоздкие провода между ними. Четыре года спустя Эрикссон вместе с Nokia, IBM, Toshiba и Intel сформировал Bluetooth Special Interest Group (SIG).Это были ведущие компании в области мобильных телефонов, ноутбуков и лидеры рынка цифровых технологий. С такими громкими именами в этой области он сразу привлек внимание средств массовой информации, и от продукта возлагались очень большие ожидания. Но изначально возникло много сложностей и проблем. Затем в 1999 году была выпущена первая спецификация Bluetooth 1.0, а годом позже — версия 1.1. Сегодня в Bluetooth SIG входят 3400 компаний.

Bluetooth — это стандарт беспроводной технологии для подключения фиксированных или мобильных устройств с использованием короткой радиосвязи. Он нацелен на обеспечение беспроводной связи наряду с небольшими размерами, минимальным энергопотреблением и низкой ценой. Технология была разработана, чтобы быть простой, и цель заключалась в том, чтобы сделать ее стандартом для беспроводной связи. У названия Bluetooth есть очень интересная история. Bluetooth SIG принял это кодовое имя как дань уважения королю викингов X века Харальду Блатанду, который мирно объединил многочисленные небольшие королевства в своем регионе, которые работали по другим правилам, как это сделано в технологии Bluetooth.Харальд любил есть чернику, из-за которой его зубы приобрели окраску, которая привела к прозвищу «Bluetooth». Этот символ также известен своим именем и имеет очень интересное происхождение. Логотип сочетает в себе изображение нордических рун Хагалаз (транскрибируется буквой «H») и Беркана (транскрибируется буквой «B») в одном и том же символе. Это HB как Харальд Блатанд.

Рис.1: Изображение символа Bluetooth

Что делает Bluetooth особенным, когда существуют такие беспроводные технологии, как IrDA и Wi-Fi?

Было бы несправедливо противопоставлять эти технологии друг другу, поскольку каждая из них имеет свои уникальные преимущества и дополняет, а не конкурирует друг с другом.Хотя IrDA поддерживает беспроводную связь, им нужен оптический контакт, который находится в прямой видимости, и поддерживает обмен данными один на один с использованием инфракрасного света. Например, пульт дистанционного управления и телевизор, где нам нужно держать пульт в зоне прямой видимости телевизора. Точно так же Wi-Fi предлагает средства для беспроводного подключения одного или нескольких компьютеров друг к другу и к маршрутизатору, чтобы мы могли получить доступ к Интернету. Он использует большие расстояния и передает данные с большей скоростью, но Bluetooth предлагает средства для связи не только компьютеров, но и КПК, наушников, гарнитур, принтеров и других технологий друг с другом.На рисунке ниже представлены три сети.

Рис. 2: Изображение, показывающее различные сети Bluetooth

«Беспроводное общение стало проще» — слоган, используемый для адресации Bluetooth, но он предназначен только для пользователей, а не для разработчиков. Требования к созданию продуктов с поддержкой Bluetooth очень вызов . Это должна быть гибкая топология приложения, чтобы обмен происходил между необходимыми устройствами. Мощность, необходимая для Bluetooth, должна быть низкой. , так как никому не нужно короткое время автономной работы.Размер — важная особенность при проектировании. Он должен быть небольшим, поэтому добавление к устройству возможности Bluetooth не должно заметно увеличивать его размер. Качество обслуживания поддерживается для голоса, и, наконец, что не менее важно, Bluetooth не может стоить дороже кабеля.

Обещание Bluetooth — на что он способен !!

Обещание Bluetooth чрезвычайно амбициозно. Первоначально задумывался как маломощная технология ближнего действия для замены кабелей, соединяющих устройства, такие как принтеры, клавиатуры и мои.Он значительно расширил свой предполагаемый потенциал. Это привело к появлению Личной сети, в которой в Личном рабочем пространстве доступно все, что связано с передачей информации как голосом, так и данными. Существуют различные примеры использования модели Bluetooth.

Рис. 3: Обзор функций Bluetooth

Как мы видим, изначально Bluetooth был запущен в сфере мобильных телефонов. Все производители начали внедрять в телефоны устройства с поддержкой Bluetooth.Причина этого принятия заключалась в использовании беспроводной гарнитуры с телефоном, что означало, что телефоном можно было пользоваться, даже если он находится в портфеле или багажнике. Он использовался для создания мобильного телефона или беспроводного модема для обеспечения сети Dial –Up, которая позволяет подключаться к Интернету без какой-либо физической телефонной линии. Ноутбук может автоматически использовать ближайший сотовый телефон пользователя для набора номера и подключения к услуге удаленного доступа. Одноранговый обмен файлами может осуществляться без наличия сетевой инфраструктуры. Например, продавец может поделиться с аудиторией содержанием электронных слайдов.Bluetooth позволяет автоматически обнаруживать устройства Bluetooth в комнате, обеспечивая передачу. Синхронизация данных между устройствами разрешена через Bluetooth. Например, настольный компьютер с поддержкой Bluetooth может без проводов синхронизировать свой список контактов, информацию о задачах, календарь с телефоном пользователя, КПК или ноутбуком. В настоящее время HP производит принтеры и ноутбуки со встроенной технологией Bluetooth, чтобы они могли автоматически обнаруживать принтеры с поддержкой Bluetooth в своем районе и отправлять документы на принтер по беспроводной сети, минуя длительный процесс настройки сети и печати.

Как работает блютуз?

Bluetooth — это соединение на короткие расстояния, простое, безопасное и доступное везде. Миллиарды устройств, от мобильных телефонов и компьютеров до медицинских устройств и домашних развлекательных устройств, оснащены устройствами Bluetooth.

Проще говоря, Bluetooth берет информацию, обычно передаваемую по проводам, и передает ее на специальной частоте другому устройству Bluetooth. И отправляющее, и принимающее устройства имеют один и тот же чип приемника Bluetooth, который преобразует данные в беспроводную передачу, а затем снова возвращается в нормальное состояние в зависимости от отправителя или получателя.Любое устройство Bluetooth может быть ведущим или ведомым в зависимости от приложения. Каждое устройство оснащено микрочипом (приемником), который передает и принимает на частоте 2,4 ГГц, доступной для всего мира. Помимо информации, доступны три канала голосов. Информацией можно обмениваться со скоростью до 1 мегабита в секунду или 2 мегабит в секунду во втором поколении этой технологии). Скачкообразная перестройка частоты позволяет общаться включительно без помех.Переданные данные делятся на пакеты, и каждый пакет передается по одному из 79 назначенных каналов Bluetooth. Каждый канал имеет полосу пропускания 1 МГц. Первый канал начинается с 2402 МГц и продолжается до 2480 МГц с шагом 1 МГц. Обычно он выполняет 800 скачков в секунду с включенной адаптивной скачкообразной перестройкой частоты. Мастер устанавливает последовательность переключения, а подчиненные синхронизируются с Мастером. Кластер состоит из главного устройства и до семи активных подчиненных устройств, известных как сети Pico. Подчиненные устройства в сети Pico связываются только с мастером.Разбрасывающая сеть может быть сформирована путем соединения двух или более пикосетей. Когда устройство присутствует более чем в одной Пикосети, оно должно разделять время и синхронизироваться с мастером Пикосети, с которой оно в настоящее время обменивается данными. Сети в Bluetooth намного разнообразнее и динамичнее. Поскольку они постоянно образуются и распадаются, устройства Bluetooth перемещаются в зону действия и выходят за ее пределы, поэтому существует множество способов их подключения. На рисунке ниже показана связь Bluetooth.

Фиг.4: Обзор связи Bluetooth

С базовым пониманием обмена информацией в системе Bluetooth мы переходим к спецификациям.

Частота

Bluetooth работает в диапазоне частот 2,4 ГГц. Хотя этот диапазон доступен по всему миру, в некоторых странах он может отличаться. Это полоса частот для научной и медицинской промышленности 2,45 ГГц (ISM *). ISM * открыт для любой системы радио и устраняет помехи от мониторов, управления дверьми гаража, беспроводного телефона и микроволновой печи.Диапазон полосы пропускания в Соединенных Штатах и ​​Европе составляет от 2,400 до 2,483,5 МГц и покрывает часть Франции и Испании. Диапазон полосы пропускания в Японии составляет от 2,471 до 2,497 МГц. Таким образом, система может использоваться по всему миру, так как передатчики радиосвязи покрывают 2,400–2,500 МГц и позволяют выбрать соответствующую частоту. ISM Промышленные, научные и медицинские (ISM) радиодиапазоны изначально были зарезервированы на международном уровне для использования электромагнитных полей RF в промышленных, научных и медицинских целях, кроме связи.Как правило, оборудование связи должно принимать любые помехи, создаваемые оборудованием ISM.

Страна

Диапазон частот

РЧ каналы

Европа и США

2400-2483,5 МГц

F = 2402 + k МГц

k = 0, …….., 78

Япония

2471-2497 МГц

F = 2473 + k МГц

k = 0, ……… 22

Испания

2445-2475 МГц

F = 2449 + k МГц

K = 0, ……… 22

Франция

2446.5-2483,5 МГц

F = 2454 + k МГц

K = 0, …… ..22

Таблица частотных диапазонов для разных стран.

Мощность

По мощности излучения оборудование классифицируется по 3 категориям в диапазоне от 1 мВт до 10 мВт. Оборудование получателя должно иметь не менее 70 дБм. Чипы встроены в портативные устройства и питаются от батарей, поэтому они должны иметь минимальное потребление энергии — до 97% меньше, чем у мобильного телефона, чтобы батарея телефона прослужила дольше.Если устройства Bluetooth не обмениваются информацией, они устанавливают способ ожидания для экономии энергии. Мощность передачи, которая используется в качестве спецификации, составляет 1 мВт для диапазона 10 м, 100 мВт для диапазона до 100 м.

Класс мощности устройства

Мощность

Излучено

Диапазон

Класс 1

100 мВт

~ 100 м

Класс 2

2.5 мВт

~ 10 м

Класс 3

1 мВт

~ 1 м

Диапазон

Соединения имеют максимальную дальность действия 10 метров, хотя при использовании усилителей можно достичь 100 метров, но создание некоторых искажений мешает. Возможно, это не выглядит слишком много, но необходимо помнить, что эти устройства были созданы с намерением использовать их в закрытых помещениях и на небольших расстояниях.

Тип данных и клиенты

Он может передавать как данные, так и голос в качестве обмена. Различные типы пользователей Bluetooth могут быть компьютерами, КПК, мобильными телефонами и т. Д. Есть много других мест, где используется Bluetooth. Например, мобильные телефоны, гарнитура, стереонаушники, аудиоадаптер, принтер, клавиатура, система GPS и многое другое.

Скорость передачи данных

Это одна из важных функций устройства Bluetooth. Скорость передачи данных определяется как скорость, с которой данные передаются от одного устройства к другому.Обычно он варьируется от 1 до 24 мегабайт в зависимости от типа версии устройства Bluetooth, как показано ниже.

Версия

Скорость передачи данных

Максимальная мощность Применение

Версия 1.2

1 Мбит / с

.7 Мбит / с

Версия 2.0

3 Мбит / с

2,1 Мбит / с

Версия 3.0

24 Мбит / с

Скачкообразная перестройка частоты

Это метод передачи радиосигналов путем быстрого переключения несущей между множеством каналов с использованием псевдослучайной последовательности, известной как передатчику, так и приемнику.Это полезно для предотвращения коллизий, когда многие устройства используют одну и ту же частоту для отправки сигнала и избегают помех.

Поскольку диапазон ISM открыт для всех, радиосистемы, работающие в этом диапазоне, должны справляться с несколькими непредсказуемыми источниками помех, такими как радионяни, устройства открывания гаражных ворот, беспроводные телефоны и микроволновые печи (самый сильный источник помех). Помехи можно избежать, используя адаптивную схему, которая находит неиспользуемую часть спектра, или ее можно подавить с помощью расширения спектра.В Соединенных Штатах радиостанции, работающие в диапазоне ISM 2,45 ГГц, должны применять методы расширения спектра, если их уровень передаваемой мощности превышает 0 дБмВт [2]. Радиомодули Bluetooth используют расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FH), поскольку он лучше поддерживает недорогие реализации радиосвязи с низким энергопотреблением. Кроме того, они лучше справляются с проблемами ближнего и дальнего радиуса действия: ближайший глушитель эффективно подавляется узкоканальным фильтром до тех пор, пока его спектр передачи глушителя не совпадает с выбранным каналом переключения.Системы FH делят полосу частот на несколько скачкообразных каналов. Во время соединения радиопередатчики переключаются с одного канала на другой псевдослучайным образом. Мгновенная (скачкообразная) полоса пропускания в радиостанциях FH мала, но расширение достигается по всей полосе частот. В результате получаются недорогие узкополосные трансиверы с максимальной помехоустойчивостью.

Рис.5: Скачкообразная перестройка частоты в сети Bluetooth

Здесь мы видим, что время канала разделено на слоты по 625 мкс.Каждый пакет может занимать 1, 3 или 5 слотов. Частота скачков в пакете остается постоянной. Ведущее устройство использует нечетное количество слотов для отправки пакетов, а ведомое устройство использует четные номера.

Специальная сеть

Специальная сеть — это децентрализованная беспроводная сеть, в которой они не полагаются на уже существующую инфраструктуру, такую ​​как маршрутизаторы, вместо этого каждое устройство участвует в маршрутизации, перенаправляя данные на другие узлы. Специальная сеть обычно относится к любому набору сетей, в которых все устройства имеют равный статус в сети и могут свободно связываться с любым другим специализированным сетевым устройством в диапазоне связи.Bluetooth также использует сеть ad hop и основан на одноранговом соединении: устройство с радиомодулем Bluetooth может установить соединение с любым другим устройством, имеющим радиомодуль Bluetooth. Нет проводной инфраструктуры с базовыми станциями или точками доступа, которые могли бы поддерживать установку вызова или обеспечивать режимы с низким энергопотреблением. В системе Bluetooth к главному устройству можно подключить до семи других устройств, образующих сеть, известную как Pico net. Например, компьютер может подключаться к семи различным устройствам с поддержкой Bluetooth, таким как мышь, принтер, проигрыватель компакт-дисков, клавиатура и т. Д.Сеть Pico представляет собой группу из нескольких устройств, находящихся в одном радиопокрытии, где они совместно используют один и тот же канал, составляющий от двух до восьми других устройств. Два или более устройств Bluetooth, которые совместно используют канал FH, образуют пико-сеть. Для регулирования трафика на канале одна из участвующих единиц становится мастером сети Пико. Однако пользователи одного канала должны совместно использовать емкость. Поскольку пропускная способность канала составляет всего 1 МГц, по мере того, как добавляется все больше и больше пользователей, пропускная способность на пользователя быстро падает до менее 10 кбит / с.Доступная спектральная полоса пропускания составляет 79 МГц, но не может использоваться эффективно, когда все устройства должны совместно использовать один и тот же канал скачка 1 МГц. Поэтому было принято другое решение. Юниты, которые находятся в одной области и находятся в пределах досягаемости друг друга, потенциально могут устанавливать между собой специальные связи. Однако только те устройства, которые действительно хотят обмениваться информацией, используют один и тот же канал 1 МГц в пикосети. Это решение позволяет создавать несколько пикосетей с перекрывающимися зонами покрытия.Каждый канал пикосети применяет свою собственную псевдослучайную последовательность скачков через среду 79 МГц. Сети Pico не скоординированы и прыгают независимо. В сети Pico участники должны совместно использовать 1 МГц, но несколько сетей Pico совместно используют все 79 МГц, тем самым увеличивая пропускную способность. Набор из нескольких пикосетей называется сеткой разброса. Можно соединить не более 10 пикосетей, чтобы сформировать рассеивающую сеть. На рисунке ниже показано, как работает сеть Pico.

Рис.6: Изображение, представляющее типичную специальную сеть Bluetooth

Протоколы Bluetooth

Bluetooth — это не единый протокол, а состоит из семи, если быть точным, разных протоколов.Каждый из этих протоколов работает в разных частях Bluetooth, завершая настройку Bluetooth. Оборудование Bluetooth может быть представлено на схеме с хостом, радиомодулем Bluetooth, контроллером связи и диспетчером связи.

Рис.7: Изображение блока, обобщающее оборудование Bluetooth

Каждая часть оборудования работает по определенным протоколам, и их объединение дает нам компактную структуру устройства Bluetooth.

Рис. 8: Рисунок, показывающий компактную структуру устройства Bluetooth

Протоколы будут частью следующего раздела.Продолж ……………

Введение в Bluetooth — Учебное пособие Австралия

В настоящее время все становится беспроводным. Телефоны, компьютеры, игровые контроллеры, консоли, все! Беспроводные технологии позволили нам использовать электронные устройства с неограниченной свободой, которая просто невозможна с громоздкими кабелями, свисающими с вашего устройства. Существует множество форм беспроводной связи, таких как Wi-Fi, сотовые данные, Zigbee, однако одним из самых популярных и широко используемых беспроводных протоколов является Bluetooth.Хотя стандарт Bluetooth 5 был анонсирован ранее в этом году (2016), мы рассмотрим возможность использования стандарта Bluetooth 4.2, поскольку он наиболее широко доступен в настоящее время.

Что такое Bluetooth?

Bluetooth — это протокол беспроводной передачи данных с малым радиусом действия, предназначенный для отправки и получения данных по защищенной сети 2,4 ГГц. Первоначально он был задуман в конце 90-х как собственный проект Nokia, однако быстро распространился и стал стандартом для беспроводной передачи данных. Первый основной протокол Bluetooth был запущен как Bluetooth 1.0 и имел несколько итераций до текущих Bluetooth 4.x и Bluetooth 5. Bluetooth 4.0 был важен, потому что он представил субстандарт, известный как Bluetooth Low Energy (также известный как Bluetooth LE или BLE). Bluetooth 4.x также известен как Bluetooth Smart, поскольку он обеспечивает обратную совместимость как для традиционного Bluetooth, так и для Bluetooth LE.

Традиционно Bluetooth был разработан для передачи больших объемов данных на короткие расстояния с такими продуктами, как гарнитуры громкой связи для телефонов и динамики.Однако Bluetooth LE является более новым стандартом с низким энергопотреблением, который использует ту же систему передачи данных и базовый протокол, однако он разработан для систем с батарейным питанием, которым необходимо отправлять только небольшие объемы данных на другое устройство, используя спящий режим между передачами и идеально подходит для мобильных устройств с низким энергопотреблением. Bluetooth LE также является стандартной функцией современных смартфонов и компьютеров, а из-за упрощенного характера BLE гораздо проще настроить связь с этими устройствами.

Какой диапазон Bluetooth?

Традиционный Bluetooth делится на 3 класса; 1, 2 и 3 с устройствами класса 3, имеющими радиус действия примерно 5 м, устройствами класса 2 с диапазоном действия 20–30 м и устройствами класса 1 около 100 метров. Bluetooth 4.0 упростил задачу, устранив ограничение диапазона из спецификации и просто позволив силе сигнала и чувствительности приемника определять диапазон, при условии, что не превышаются нормы мощности радиочастотной передачи.В целом, тем не менее, большинство устройств BLE должны обеспечивать дальность действия не менее 50 м, а некоторые работают более 100 м, а новый стандарт Bluetooth 5 предполагает удвоение дальности действия большинства устройств Bluetooth.

Bluetooth — это пакетный протокол ведущий / ведомый, который позволяет подключать до 7 (классический Bluetooth) или количество ведомых устройств в зависимости от приложения (BLE) к одному ведущему устройству. Этот тип единой главной сети называется пикосетью. Подчиненное устройство, также известное как периферийное устройство, может связываться только с одним главным устройством и не может связываться с другими подчиненными устройствами в пикосети.Если он хочет передавать данные на другие подчиненные устройства и от них, они должны проходить через главное устройство.

Bluetooth изначально был разработан для использования в качестве беспроводного решения для последовательной связи, такого как UART, что делает его идеальным для беспроводной связи между чипами. Bluetooth LE — идеальный выбор для большинства проектов производителей, которые не требуют передачи большого объема данных, таких как аудиоприложения, поскольку он делает передачу пакетов данных и байтов невероятно простой. Есть два основных способа использования технологии Bluetooth: GAP и GATT.

GAP: Профиль общего доступа

Чтобы установить эксклюзивную связь с главным (центральным) устройством, подчиненное (периферийное) устройство должно сначала соединиться с этим главным устройством, чтобы присоединиться / создать пикосеть, как показано ниже, с настройкой GATT. Однако перед установкой этого соединения устройство BLE должно объявить себя доступным для других устройств, передав полезную нагрузку Advertising Data (обязательно) и опцию Scan Response payload .Обе полезные нагрузки могут содержать до 31 байта данных, однако, хотя рекламные данные передаются постоянно с заданным интервалом на все другие устройства Bluetooth, полезная нагрузка Scan Response может быть запрошена только центральным устройством. Есть много ситуаций (например, технология Apple iBeacon), когда вы хотите, чтобы одно устройство передавало только небольшой объем данных (например, датчик или информацию о местоположении) на любое устройство поблизости. У вас может быть небольшой передатчик, установленный в магазине, чтобы покупатели могли легко просматривать информацию о продукте.Вы не хотите, чтобы он был эксклюзивным между двумя устройствами, но был доступен для просмотра на всех устройствах центрального типа.

GATT: Профиль общих атрибутов

Это тип соединения после того, как ведомое устройство подключилось к ведущему устройству. Текущий стандарт Bluetooth определяет множество различных профилей устройств, из которых вы можете выбирать, в зависимости от того, как ваше устройство работает. Эти профили варьируются от мониторов сердечного ритма до клавиатур Bluetooth и содержат набор заранее определенных атрибутов, которые вы можете отправлять.Вы, конечно, можете передавать настраиваемые атрибуты данных, однако определения разработаны, чтобы помочь стандартизировать связь между текущими видами использования связи BLE.

Оставить комментарий

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

© 2019 Штирлиц Сеть печатных салонов в Перми

Цифровая печать, цветное и черно-белое копирование документов, сканирование документов, ризография в Перми.