Дополнительно Спецификации Bluetooth

Разработку технологии Bluetooth в 1994 году начала компания Ericsson Mobile Communications. Они хотели сделать недорогое и потребляющее мало электроэнергии устройство, которое смогло бы обеспечить связь между мобильными телефонами и гарнитурами. В 1998 г. Ericsson совместно с Intel, IBM, Toshiba и Nokia огранизовали группу по разработке и продвижению технологии под названием Bluetooth SIG (Special Interest Group).

Устройства версий 1.0 и 1.0B имели плохую совместимость между продуктами различных производителей. Основным недостатком этих версий явилось то, что невозможно было реализовать анонимность на протокольном уровне.

В Bluetooth 1.1 было исправлено множество ошибок, найденных в 1.0B, добавлена поддержка для нешифрованных каналов, индикация уровня мощности принимаемого сигнала (RSSI — Received Signal Strength Indicator).

В версии 1.2 (2003 г.) была добавлена технология адаптивной перестройки рабочей частоты (AFH — Adaptive frequency-hopping spread spectrum), что улучшило сопротивляемость к электромагнитной интерференции (помехам) путем использования разнесенных частот в последовательности перестройки. Также увеличилась скорость передачи и добавилась технология eSCO (Extended Synchronous Connections), которая улучшала качество передачи голоса путем повторения поврежденных пакетов. В HCI (Host Controller Interface) добавилась поддержка трехпроводного интерфейса UART (universal asynchronous receiver/transmitter).

Основные отличия Bluetooth 1.2:

— ускоренное установление соединения;

— адаптивная схема переключения каналов (от 20 до 79); — усовершенствованные алгоритмы передачи данных.

Версия Bluetooth 2.0+EDR (2004 г.)

Состоит из двух частей, которые могут поддерживаться аппаратурой независимо — обновлённая версия спецификации Bluetooth (без принципиальных отличий от версии 1.2) и расширенный набор скоростей передачи данных EDR (Enhanced Data Rate).

В режиме EDR применяется дифференциальная фазовая модуляция увеличивающая базувую скорость передачи (1 Мбит/с) до 3 Мбит/с. (Увеличение скорости не сказывается на энергопотреблении.)

Стандарт «Bluetooth 2.0+EDR» полностью совместим с Bluetooth 1.0 и 1.2; скорость передачи в пикосети не ограничивается скоростью самого медленного.

И в этом 2007 году появилась новая обновлённую версию Bluetooth 2.1 (полное название Bluetooth Core Specification Version 2.1 + EDR), которую представила официально компания Bluetooth Special Interest Group (SIG). Эта новая версия Bluetooth полностью совместима с версией 2.0. В ней специалистам из Bluetooth SIG удалось снизить энергопотребление, а также усовершенствован алгоритм связи. Теперь Bluetooth 2.1 всё сам будет настраивать, надо будет лишь добавить устройство. Для защиты Bluetoothсоединения можно будет использовать 6-значный код доступа.

IEEE 802.15.3

Орган стандартизации телекоммуникационных технологий Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) сообщил о завершении разработки нового протокола беспроводной связи IEEE 802.15.3. Предназначенный для беспроводных частных сетей (WPAN) и являющийся прямым наследником Bluetooth (частота 2,4 ГГц). Использование полосы 2,4 ГГц и технологии модуляции OQPSH (Offset Quadrature Phase

Shift Keying, квадратурная манипуляция фазовым сдвигом со смещением), позволяют достигать скорости передачи данных до 55 Мбит/с на расстоянии до 100 метров, одновременно работать в такой сети могут до 245 пользователей. При возникновении помех со стороны других бытовых устройств или иных сетей, сети на основе IEEE 802.15.3 будут автоматически переключать каналы. Также поддерживается скорости передачи данных — 11, 22, 33 и 44 Мбит/с. Шифрование данных в сетях IEEE 802.15.3 может осуществлятся по стандарту AES 128. Плюсы: низкое энергопотребление и низкая стоимость.

ZigBee (IEEE 802.15.4)

Cтандарт IEEE 802.15.4 (ZigBee) ориентирован, главным образом, на использование в качестве средства связи между автономными приборами и оборудованием. В корпоративном секторе это могут быть, например, складские системы, системы автоматизации производства, различные датчики, сенсоры, сервоприводы, электронные метки, а в домашних условиях – персональные компьютеры, игровые приставки, системы безопасности, освещения, кондиционирования, радиофицированные игрушки.

Стандарт IEEE 802.15.4 определяет спецификации физического слоя (PHY) и протокол управления доступом (MAC), предлагая поддержку различных топологий сетей. Схемы сетевой маршрутизации призваны обеспечить сохранение энергии и кратчайшие задержки, укладывающееся в гарантированный временной интервал, а за счет наличия нескольких маршрутов к каждому узлу в сетях ZigBee предполагается предотвратить возможность «сбоя в одной точке».

Ключевые функции PHY включают в себя контроль за энергией и качеством звеньев, а также оценку каналов для более успешного сосуществования с сетями других беспроводных операторов. MAC определяет автоматическое подтверждение получения пакетов, обеспечивает возможность передачи данных в определенные временные интервалы и поддерживает 128-битные функции-безопасности AES. Если в пределах досягаемости ZigBee-устройств окажется оборудование Wi-Fi или Bluetooth, их каналы могут быть использованы как туннель для трафика ZigBee.

Cтандарт IEEE 802.15.4 предусматривает радиус покрытия от 10 до 75 м и пропускную способность канала — до 250 кбит/с. Передача на этой скорости ведется в диапазоне 2,4 ГГц. Небольшая мощность и скорость обусловлены малыми энергоресурсами связываемых устройств. Доступны также диапазоны 858 МГц (20 кбит/с) и 902-928 МГц (40 кбит/с). Тоесть 3 частотных диапазона есть, 27 каналов:

1. 2,4 ГГц: 16 каналов, скорость передачи 250 кБит/с

2. 868,3 МГц: 1 канал, скорость передачи 20 кБит/с

3. 902-928 МГц: 10 каналов, скорость передачи 40 кБит/с

До 255 подчиненных устройств в сети и до 100 параллельно работающих сетей.

Данный стандарт, активно продвигаемый организацией Альянсом ZigBee, заполнит вакуум в спектре беспроводных сетевых технологий, поскольку он предлагает разработчикам возможность создавать недорогие продукты с очень низким потреблением мощности и чрезвычайно гибкими функциями поддержки беспроводных сетей.

Ultra Wideband (IEEE 802.15.4 a/b)

IEEE 802.15.4a/b — стандарт так называемой технологии UWB (Ultra Wideband), основанной на передаче множества закодированных импульсов негармонической формы очень малой мощности (0,05 мВт) и малой длительности в широком диапазоне частот (от 3,1 до 10,6 ГГц). Передача данных на расстояниях до 5 метров осуществляется со скоростью от 400 до 500 Мбит/с. Тип модуляции: OFDM, QPSK.

При помощи UWB-технологии можно создавать специальные сети, в которых несколько сверхширокополосных устройств смогут поддерживать связь между любыми узлами. Короткие сигналы UWB сравнительно устойчивы к многолучевому затуханию, возникающему при отражении волны от стен, потолка, зданий, транспортных средств. Высокоскоростные UWB-устройства хорошо подходят для работы с видеопотоками и приложениями, требующими быстрой пересылки данных. Низкоскоростное UWBоборудование может применяться для отслеживания местоположения на местности владельцев беспроводных устройств и различных объектов.

Стандарт разрабатывается рядом компаний под руководством Intel в рамках спецификаций IEEE 802.15.4a.

Таблица2. Сравнение стандартов семействаIEEE 802.15

Главные преимущества Bluetooth:

• он компактен (если отдельное устройство), а если встроен, то очень удобно его использовать

• сравнительно малая мощность передатчика

• энергосбережение

• недорогой по цене

• устойчивость к интермодуляционным помехам

• передает как аудио, так и видео