Насколько далеко работает Bluetooth

Обновлено: 18.05.2024

Поскольку наш мир становится все более взаимосвязанным, мы внедрили множество технологий, которые помогают нам оставаться на связи с нашими друзьями и семьей. Одной из самых популярных является технология Bluetooth, которую можно найти во многих устройствах, которые мы используем каждый день. Беспроводная технология соединяет мыши и клавиатуры с нашими компьютерами. Он подключает наши телефоны к нашим автомобилям, чтобы узнавать последние подкасты во время утренних поездок на работу, а также подключает наши умные часы и трекеры активности к нашим смартфонам.

Когда любые два устройства должны общаться друг с другом, они должны договориться о ряде пунктов, прежде чем разговор может начаться. Первый пункт соглашения — физический: будут ли они говорить по проводам или по беспроводным сигналам? Если они используют провода, то сколько потребуется — один, два, восемь или 25? После определения физических атрибутов возникает еще несколько вопросов:

Сколько данных будет отправлено за раз? Например, последовательные порты отправляют данные по одному биту за раз, а параллельные порты отправляют несколько битов одновременно.
Как они будут разговаривать друг с другом? Все участники электронного обсуждения должны знать, что означают эти биты и является ли сообщение, которое они получают, тем же сообщением, которое было отправлено. Это означает разработку набора команд и ответов, известного как протокол.

Не требуя физического подключения, Bluetooth Special Interest Group (SIG) создает стандарты беспроводной технологии, которые производители оборудования могут использовать при создании новых устройств. По мере развития технологий развиваются и технологии беспроводной связи. На момент написания этой статьи существовало два стандарта технологии Bluetooth, которые разработчики используют для обеспечения связи. Несмотря на то, что они похожи, есть тонкие различия, которые делают их полезными для разных приложений. Ниже мы узнаем о двух типах технологии Bluetooth.

Беспроводная связь стала обычным явлением. У многих из нас есть подключение к Интернету через Wi-Fi в наших офисах и домах. Но устройства Bluetooth взаимодействуют друг с другом напрямую, а не отправляют трафик через промежуточное устройство, такое как беспроводной маршрутизатор. Это делает жизнь очень удобной и обеспечивает крайне низкое энергопотребление, увеличивая срок службы батареи.

Устройства Bluetooth обмениваются данными с помощью маломощных радиоволн в диапазоне частот от 2,400 ГГц до 2 483,5 ГГц [источник: Bluetooth Special Interest Group (SIG)]. Это один из немногих диапазонов, которые выделены международным соглашением для использования промышленных, научных и медицинских устройств (ISM).

Многие устройства, которые вы, возможно, уже используете, используют тот же диапазон радиочастот, в том числе радионяни, устройства открывания гаражных ворот и беспроводные телефоны новейшего поколения. Крайне важно убедиться, что устройства Bluetooth и другие технологии беспроводной связи не мешают друг другу.

По состоянию на 2020 год существует два типа технологии Bluetooth: Bluetooth с низким энергопотреблением (LE) и Bluetooth Classic (более официально известный как Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate или BR/EDR) [источник: Bluetooth SIG]. Оба работают в одной и той же полосе частот, но Bluetooth LE на сегодняшний день является более популярным вариантом. Для работы ему требуется гораздо меньше энергии, и его также можно использовать для широковещательных или ячеистых сетей, а также для обеспечения связи через двухточечные соединения между двумя устройствами.

Классическая технология Bluetooth обеспечивает немного более высокую скорость передачи данных, чем Bluetooth LE (3 Мбит/с по сравнению с 1 Мбит/с или 2 Мбит/с), но ее можно использовать только для прямой связи между двумя устройствами с использованием соединений "точка-точка". Каждый из двух типов технологии Bluetooth имеет свои сильные стороны, и производители выбирают ту версию, которая наилучшим образом соответствует потребностям их продукта.

Харальд Блютуз был королем Дании в конце 900-х годов. Ему удалось объединить Данию и часть Норвегии в единое королевство, затем ввести христианство в Данию. Он оставил большой памятник, рунический камень Еллинг, в память о своих родителях. Он был убит в 986 году во время битвы со своим сыном Свендом Вилобородым. Выбор этого названия для стандарта показывает, насколько важны компании из Северного региона (включая Данию, Швецию, Норвегию и Финляндию) для индустрии связи, даже если оно мало говорит о том, как работает технология.

Как работает технология Bluetooth

Устройства Bluetooth BR/EDR всегда должны быть сопряжены, и в результате этой процедуры каждое из двух устройств доверяет другому и может безопасно обмениваться данными с использованием шифрования.

Когда устройства Bluetooth BR/EDR находятся в пределах досягаемости друг друга, происходит электронный диалог, чтобы определить, доверяют ли они друг другу или нет, и есть ли у них данные для обмена. Пользователю обычно не нужно нажимать кнопку или отдавать команду — электронный разговор происходит автоматически. Как только разговор произошел, устройства — независимо от того, являются ли они частью компьютерной системы или стереосистемы — образуют сеть.

Bluetooth LE работает иначе. Устройства также могут быть сопряжены для формирования доверительных отношений между ними, но не для всех типов продуктов это требуется. Устройство Bluetooth LE, которое хочет, чтобы его обнаружили, рассылает специальные сообщения (известные как пакеты) в процессе, называемом рекламой. Рекламные пакеты содержат полезную информацию о рекламном устройстве. Другое подходящее устройство найдет рекламное устройство путем сканирования (прослушивания) рекламных пакетов и выбора тех, которые получены от соответствующих устройств. Обычно сканирование происходит только тогда, когда пользователь запускает его, скажем, нажав кнопку в приложении для смартфона. Обычно пользователю затем предоставляется подробная информация о соответствующих обнаруженных устройствах, после чего он выбирает одно из них для подключения.

Периферийные устройства Bluetooth (например, трекер активности и смарт-часы), подключенные к одному и тому же центральному устройству (например, смартфону), образуют персональную сеть (PAN) или пикосеть, которая может охватывать все здание или охватывать расстояние не больше расстояния между смартфоном в кармане и часами на запястье. Как только пикосеть установлена, ее участники синхронно переключаются между радиочастотами, чтобы оставаться на связи друг с другом и избегать помех другим пикосетям Bluetooth, которые могут работать в той же комнате, или устройствам, использующим другие беспроводные технологии, такие как WiFi. Технология Bluetooth даже определяет, какие радиоканалы работают хорошо, а какие испытывают помехи, чтобы динамически избегать плохих каналов и просто использовать каналы, свободные от помех. Этот процесс, называемый адаптивной скачкообразной перестройкой частоты, позволяет устройствам Bluetooth работать очень хорошо даже в среде с очень большим количеством работающих беспроводных устройств.

Хотя многие считают Bluetooth в первую очередь технологией малого радиуса действия, ее также можно использовать для подключения устройств на расстоянии более километра (3280 футов) друг от друга [источник: Bluetooth SIG]. На самом деле, многие типы продуктов, такие как беспроводные наушники, требуют, чтобы дальность связи устройств была очень короткой. Но поскольку технология Bluetooth очень гибкая и может быть настроена в соответствии с потребностями приложения, производители могут настраивать параметры Bluetooth на своих устройствах для достижения необходимого диапазона, в то же время максимально увеличивая срок службы батареи и добиваясь наилучшего качества сигнала.< /p>

Дальность действия Bluetooth-устройств зависит от нескольких факторов:

Радиоспектр. Диапазон частот технологии Bluetooth делает ее хорошим выбором для беспроводной связи.
Физический уровень (PHY). Он определяет некоторые ключевые аспекты того, как радио используется для передачи и приема данных, такие как скорость передачи данных, способы обнаружения и исправления ошибок, защита от помех и другие методы, влияющие на чистоту сигнала. разные диапазоны.
Чувствительность приемника: мера минимальной мощности сигнала, при которой приемник все еще может принимать и правильно декодировать данные.
Мощность передачи. Как и следовало ожидать, чем выше мощность передаваемого сигнала, тем больше дальность действия. Но увеличение мощности передачи также приведет к более быстрой разрядке аккумулятора.
Усиление антенны. По сути, это преобразование электрических сигналов от передатчика в радиоволны и обратно на принимающей стороне.
Потери на пути: несколько факторов могут ослабить сигнал, в том числе расстояние, влажность и среда, в которой он проходит (например, дерево, бетон или металл).

В одном из последних обновлений технологии Bluetooth появилась технология прямого исправления ошибок (FEC) для повышения чувствительности приемника. FEC исправляет ошибки данных, обнаруженные на принимающей стороне, и увеличивает эффективную дальность действия устройства в четыре или более раз без необходимости использования большей мощности передачи. Это означает, что устройство может успешно получать данные, когда оно находится на гораздо большем расстоянии от передатчика, где сигнал будет намного слабее [источник: Bluetooth SIG].

Технология Bluetooth включает в себя ряд мер безопасности, которые могут удовлетворить даже самые строгие требования безопасности, такие как те, которые включены в Федеральные стандарты обработки информации (FIPS).

При настройке нового устройства пользователи обычно выполняют процедуру сопряжения. Сопряжение оснащает каждое устройство специальными ключами безопасности и заставляет их доверять друг другу. Устройство, для которого требуется сопряжение, не будет подключаться к другому устройству, с которым оно не было сопряжено.

Эти электронные ключи позволяют технологии Bluetooth защищать данные и пользователей несколькими способами. Например, данные, которыми обмениваются устройства, могут быть зашифрованы, чтобы другие устройства не могли их прочитать. Это также может позволить замаскировать адрес, который действует как идентификатор устройства и который включен в обмен данными по беспроводной сети, и изменять его каждые несколько минут. Это защищает пользователей от риска отслеживания с использованием данных, передаваемых их личными электронными устройствами.

Если у вас есть устройства с поддержкой Bluetooth, вы испытали это на себе. Например, если вы покупаете беспроводную мышь, при первом включении вы связываете ее с устройством, с которым планируете ее использовать. Вы можете включить мышь, а затем перейти к настройкам Bluetooth на своем компьютере, чтобы выполнить сопряжение устройства, как только вы увидите его имя в списке ближайших аксессуаров Bluetooth. Компьютер может одновременно обрабатывать несколько Bluetooth-соединений. Вы можете использовать беспроводную мышь, клавиатуру и наушники.

Однако производители этих аксессуаров собираются ограничить количество подключений до одного. Вы хотите, чтобы ваша клавиатура печатала только на вашем компьютере, или чтобы ваши наушники слушали только ваш телефон. Некоторые позволяют пользователю связывать устройство с несколькими компьютерами, планшетами или телефонами, но им может быть разрешено подключаться только к одному за раз. Все зависит от того, что производитель решил разумным для своего продукта.

Некоторым устройствам требуется код для обеспечения безопасности при сопряжении с другим устройством. Это пример аутентификации, и он гарантирует, что устройство, с которым вы настраиваете доверительные отношения, является тем, о котором вы думаете, а не другим устройством где-то еще в среде. Например, во многих автомобилях можно принимать звонки, не отрывая рук от руля. В первый раз, когда вы захотите использовать это средство, вам нужно будет соединить свой телефон и автомобильную аудиосистему, используя мультимедийный дисплей автомобиля и смартфон. Автомобиль дает вам номер для ввода. Ваш телефон сообщает вам, что устройство хочет выполнить сопряжение, используя цифровой код. Вы вводите код с развлекательного дисплея, чтобы подтвердить, что это авторизованное сопряжение. После этого вы сможете использовать телефонную систему громкой связи без повторного сопряжения.

Пользователь также может управлять видимостью устройства для других устройств Bluetooth. Например, на компьютере или смартфоне вы также можете просто переключить режим Bluetooth устройства в «необнаруживаемый» или просто отключить Bluetooth до тех пор, пока он вам снова не понадобится.

< /p>

Возможно, из-за собственного успеха глобальное распространение технологии Bluetooth® в гарнитурах, телефонах, часах и автомобилях породило множество мифов о том, что эта технология может, а что нет. По правде говоря, технология Bluetooth лежит в основе широкого спектра важных решений, от домашней автоматизации и внутренней навигации до коммерческих и промышленных инноваций.

Миф: Bluetooth надежен на расстоянии до 30 метров

В течение многих лет широко распространено мнение, что технология Bluetooth ® подходит только для приложений малого радиуса действия. Во многом это связано с тем, как используется технология. Поскольку самые известные варианты использования, такие как аудиосистемы и носимые устройства, имеют конструктивные требования, диктующие меньший радиус действия, эти разработчики решили внедрить технологию и оборудование таким образом, чтобы обеспечить максимальный радиус действия от 10 до 30 метров.

На самом деле эффективное и надежное расстояние между Bluetooth-устройствами может превышать километр и может даже обеспечивать надежное дистанционное управление дронами, находящимися за пределами видимости (BVR). Технология Bluetooth является целевым решением, и на эффективную дальность действия могут влиять несколько факторов — от радиочастотного спектра и мощности передачи до усиления антенны и потерь на трассе.

Переменный диапазон является доказательством универсальности технологии. В отличие от других беспроводных технологий, широкий спектр достижимых и надежных расстояний дает разработчикам невероятную гибкость для создания решений, точно отвечающих потребностям их целевого варианта использования. Ознакомьтесь с другими факторами, такими как чувствительность приемника, коэффициент усиления антенны и физическое состояние, которые играют роль в определении диапазона действия Bluetooth.

Миф: Bluetooth не может проходить сквозь стены

Подумайте о том, когда вы пытаетесь услышать кого-то в соседней комнате. Разница между громкостью и четкостью того, что вы слышите, различается в зависимости от того, из чего сделаны стены. Вам легче услышать, что находится по ту сторону стены из гипсокартона, чем если бы стена была сделана из бетона. Но в любом случае вы все равно можете услышать звук, если он достаточно громкий. Та же идея может быть применена к радиосигналам.

Потери на пути снижают мощность сигнала при его перемещении по воздуху. Это происходит естественным образом, и на него влияют факторы окружающей среды, такие как стены, окна и другие препятствия, которые могут ухудшить качество сигнала. Но радиоволны по-прежнему могут проходить сквозь объекты, даже через бетонные стены и полы, а это означает, что сигнал Bluetooth ® не ограничивается помещением, в котором вы находитесь. сигнал, но не блокируют его.

< /p>

Миф: Bluetooth — это потребительская технология

Вы не одиноки, если думаете о Bluetooth как о потребительской технологии. Широко распространено непонимание коммерческого и промышленного потенциала технологии. Это, опять же, связано с историей его использования. За последние 20 лет технология Bluetooth создала и культивирует сотни новых глобальных рынков, при этом потоковое аудио и передача данных на короткие расстояния являются двумя наиболее распространенными. И хотя технология Bluetooth стала неотъемлемой частью ваших гарнитур, фитнес-трекеров и смартфонов, это лишь один из аспектов этой технологии.

По всему миру разработчики используют технологию Bluetooth ® для установления беспроводных соединений на расстоянии более километра, и эти соединения являются основой сценариев использования нового поколения, таких как отслеживание промышленных активов и крупных масштабные сенсорные сети.

Технология Bluetooth может сделать гораздо больше, чем предполагалось, и благодаря инновациям в потребительских приложениях она продолжает улучшать жизнь миллионов людей во всем мире. Но в некотором смысле его успех создал узкое представление о его возможностях. По правде говоря, решения Bluetooth используются для решения множества менее известных коммерческих и промышленных задач.

Проверьте оценщик радиуса действия Bluetooth и узнайте, насколько далеко вы можете продвинуться в радиусе действия Bluetooth.

Крис Вудфорд. Последнее обновление: 4 июня 2021 г.

Есть ли что-нибудь хуже проводов? Если вы когда-либо подключали компьютер и полдюжины периферийных устройств (дополнительных устройств), цифровой телевизор и DVD-плеер или прокладывали собственные телефонные линии по всему дому, вы знаете, какую боль могут причинить все эти кабели. быть. Было бы неплохо, если бы существовал способ объединения электронных гаджетов, чтобы они могли обмениваться любыми сигналами, которые им нужны, без каких-либо проводов? Введите Bluetooth! Это простой способ для мобильных телефонов, принтеров, ПК, цифровых камер и других гаджетов соединяться друг с другом на относительно коротких расстояниях с помощью беспроводной (радиоволновой) технологии. Любопытное название происходит от Харальда Блютуз, датского короля, объединившего скандинавов в 10 веке. Будет ли Bluetooth так же объединять электронный мир? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Коротко о Bluetooth: он превосходно подходит для подключения небольших устройств к другим устройствам поблизости, избавляя от необходимости использовать неуклюжие и опасные провода. Таким образом, вы можете использовать его для подключения ноутбука к беспроводной мыши или планшету, возможно, или для подключения наушников без необходимости использования раздражающего длинного провода, мешающего!

Содержание

<ПР>

Что такое Bluetooth?

Как работает Bluetooth?

Что такое расширенный спектр?

Защищен ли Bluetooth?

Bluetooth лучше или хуже Wi-Fi?

Как развивается Bluetooth?

Подробнее

Что такое Bluetooth?

К настоящему времени мы все привыкли к беспроводной связи, даже если не всегда осознаем это. Радиоприемники и телевизоры улавливают программы, передаваемые радиоволнами на сотни (возможно, даже тысячи) км/миль по воздуху. Беспроводные телефоны используют аналогичные технологии для передачи вызовов с телефона на базовую станцию где-то в вашем доме. Если вы используете Wi-Fi (беспроводной Интернет), ваш компьютер отправляет и получает непрерывный поток данных из Интернета на маршрутизатор и с него, который, вероятно, напрямую подключен к Сети. Все эти технологии подразумевают передачу информации туда и обратно не по медным кабелям, а в виде невидимых радиоволн, жужжащих в воздухе.

Фото: типичное использование Bluetooth: подключение полноразмерной клавиатуры к планшету или смартфону. Подобные беспроводные соединения особенно полезны, когда вы используете портативные гаджеты, например, в поезде или самолете, и кабели действительно мешают.

Bluetooth — это аналогичная радиоволновая технология, но в основном она предназначена для связи на коротких расстояниях, менее 10 м или 30 футов. [1] Как правило, вы можете использовать его для загрузки фотографий с цифровой камеры на ПК, для подключения беспроводной мыши к ноутбуку, для подключения гарнитуры громкой связи к вашему мобильному телефону, чтобы вы могли безопасно разговаривать и управлять автомобилем одновременно. время и так далее. Электронные гаджеты, которые работают таким образом, имеют встроенные радиоантенны (передатчики и приемники), поэтому они могут одновременно отправлять и получать беспроводные сигналы на другие гаджеты Bluetooth. Старые гаджеты можно переоборудовать для работы с Bluetooth с помощью подключаемых адаптеров (в виде USB-накопителей, карт для ноутбуков PCMCIA и т. д.). Мощность передатчика определяет диапазон, в котором может работать устройство Bluetooth, и, как правило, устройства относятся к одному из трех классов: класс 1 является самым мощным и может работать на расстоянии до 100 м (330 футов), класс 2 ( самый распространенный тип) работают на расстоянии до 10 м (33 фута), а класс 3 наименее мощный и не превышает 1 м (3,3 фута).

Как работает Bluetooth?

Фото: подключение по Bluetooth — это просто. Просто включите Bluetooth на обоих устройствах, поместите их достаточно близко друг к другу, и они узнают друг друга и сделают «запрос на сопряжение». Выберите «пара» на каждом устройстве, и они соединятся. Устройства могут быть совершенно разными: здесь я соединяю смартфон LG (слева) с Apple iPod Touch (справа).

Bluetooth отправляет и принимает радиоволны в диапазоне 79 различных частот (каналов) с центром в 2,45 ГГц, отдельно от радио, телевидения и мобильных телефонов и зарезервированных для использования промышленными, научными и медицинскими устройствами. Не беспокойтесь: вы не будете мешать работе чьей-либо системы жизнеобеспечения, используя Bluetooth в своем доме, потому что низкая мощность ваших передатчиков не позволит передавать ваши сигналы так далеко! Передатчики Bluetooth ближнего действия — один из его самых больших плюсов. Они практически не потребляют энергии и, поскольку они не перемещаются далеко, теоретически более безопасны, чем беспроводные сети, работающие на больших расстояниях, такие как Wi-Fi. (На практике возникают некоторые проблемы с безопасностью.)

Устройства Bluetooth автоматически обнаруживают и подключаются друг к другу, и до восьми из них могут обмениваться данными одновременно. Они не мешают друг другу, потому что каждая пара устройств использует другой из 79 доступных каналов. Если два устройства хотят поговорить, они случайным образом выбирают канал и, если он уже занят, случайным образом переключаются на один из других (метод, известный как скачкообразная перестройка частоты с расширением спектра). Чтобы свести к минимуму риски помех от других электроприборов (а также повысить безопасность), пары устройств постоянно меняют частоту, которую они используют, — тысячи раз в секунду.

Когда группа из двух или более устройств Bluetooth совместно обменивается информацией, они образуют своего рода специализированную мини-компьютерную сеть, называемую пикосетью . Другие устройства могут присоединиться к существующей пикосети или выйти из нее в любое время. Одно устройство (известное как ведущее) действует как общий контроллер сети, в то время как другие (известные как ведомые) подчиняются его инструкциям. Две или более отдельных пикосетей также могут объединяться и обмениваться информацией, образуя так называемую рассеянную сеть .

Что такое расширенный спектр?

Фото: Spread-spectrum был разработан для использования в военное время, чтобы предотвратить глушение радиосигналов между военными кораблями и торпедами, которые они выпустили. Фото Джона Л. Бимана предоставлено ВМС США.

Предположим, вы разговариваете с другом по рации или по радио CB (гражданская полоса), но есть другие люди, использующие ту же частоту, и ваш разговор постоянно прерывается. Что ты можешь сделать? Большинство опытных радиолюбителей знают ответ: вы одновременно переключаетесь на другую частоту (диапазон) и возобновляете разговор там. И вы можете продолжать переключать диапазоны, пока не найдете место, где вы сможете спокойно говорить без помех. Теоретически, вы могли бы использовать тот же метод для скрытой связи: если вы разговаривали по радио, и кто-то подслушивал, вы могли бы дать своему другу кодовое слово и поспешно переключиться на другую, заранее оговоренную полосу частот, где подслушивающий не найдут вас (хотя, скорее всего, рано или поздно поймают ваш сигнал).

Радиоустройства — это умные электронные гаджеты, так почему бы им самим не проделать этот хитрый трюк? Почему они не могут просто автоматически переключиться на другую частоту, чтобы предотвратить помехи и прослушивание? Это основная идея метода, называемого скачкообразной перестройкой частоты с расширенным спектром , когда сигналы быстро и случайным образом переключаются в широком диапазоне различных частот для повышения безопасности и надежности беспроводной связи.

Кто это придумал?

Многочисленные изобретатели внесли свой вклад в изобретение широкополосного спектра, в том числе пионер электричества Никола Тесла (1856–1943) и американская актриса Хеди Ламарр (1913–2000), которые с помощью Джорджа Антейла разработали практическую систему для Армия США во время Второй мировой войны. В то время как современные системы с расширенным спектром управляются электронным способом, система Ламарра, которая показана ниже, была основана на механической перфорированной бумажной ленте, первоначально использовавшейся в пианино. У отправителя и получателя были одинаковые машины с точно синхронизированными электродвигателями, которые медленно протягивали через них отрезки бумажной ленты. Две ленты были пробиты совпадающими узорами отверстий, указывающих, какую из 88 различных радиочастот отправитель и получатель должны использовать для связи друг с другом в любое конкретное время. По мере того, как лента проносилась через машины, связь переключалась с одной частоты на другую, в тандеме, совершенно непредсказуемым для сторонних наблюдателей образом.Поскольку радиопередачи часто были очень короткими сигналами для управления торпедами, вполне вероятно, что противник вообще их не уловит или не поймет, что они означают, даже если поймут.

Художественное произведение: Секретная широкополосная связь, задуманная Хеди Ламарр. Я раскрасил и упростил его, чтобы было легче следовать. Отрезок бумажной ленты (синий) пробит отверстиями, которые кодируют секретный список частот. Машина, подобная детектору фортепиано (красный), считывает расположение отверстий и отправляет соответствующие электрические сигналы в систему настройки радио (зеленый), которая выбирает одну из 88 возможных частот, на которых сигналы передаются на приемник с помощью стандартного радиопередатчика. (апельсин). Приемник имеет аналогичную аппаратуру и переключается на ту же частоту в одно и то же время. Изображение из патента США 2 292 387: Секретная система связи, любезно предоставленная Управлением по патентам и товарным знакам США.

Дополнительная литература

Авторы Хеди Кислер Марки и Джордж Антейл, 11 августа 1942 г. Первоначальный патент Хеди Ламарр на расширенный спектр во время войны (Марки было ее фамилией в браке на момент подачи заявки на патент).

Защищен ли Bluetooth?

Беспроводная связь всегда менее безопасна, чем проводная связь. Помните, как в старых шпионских фильмах показывали, как секретные агенты прослушивают телефонные провода, чтобы подслушать разговоры людей? Взломать проводную связь относительно сложно. Очевидно, что прослушивание беспроводных сетей намного проще, потому что информация циркулирует взад и вперед по открытому воздуху. Все, что вам нужно сделать, это находиться в зоне действия беспроводного передатчика, чтобы принять его сигналы. Чтобы обойти эту проблему, беспроводные интернет-сети зашифрованы (используют зашифрованную связь).

Насколько безопасен Bluetooth? Как и Wi-Fi, связь также зашифрована, и есть множество других функций безопасности. Вы можете ограничить определенные устройства, чтобы они могли общаться только с определенными другими, доверенными устройствами, например, разрешив управлять своим мобильным телефоном только с помощью Bluetooth-гарнитуры громкой связи и ни с кем другим. Это называется безопасностью на уровне устройства. Вы также можете ограничить действия, которые разные гаджеты Bluetooth могут выполнять с другими устройствами, с помощью так называемой безопасности на уровне обслуживания.

Преступники постоянно совершенствуются; вы, вероятно, слышали о bluebugging (люди захватывают ваше устройство Bluetooth без вашего ведома), bluejacking (когда люди отправляют сообщения на чужие устройства, часто в рекламных целях) и bluesnarfing (загрузка информации с чужого устройства с помощью соединения Bluetooth). и, несомненно, впереди еще много способов взлома сетей Bluetooth. Однако в целом, если вы принимаете разумные и разумные меры предосторожности при использовании устройств Bluetooth в общественных местах, безопасность не должна вас слишком беспокоить.

Фото: подключение беспроводного телефона к беспроводной колонке с помощью Bluetooth.

Bluetooth лучше или хуже Wi-Fi?

Людей часто смущают Bluetooth и Wi-Fi, потому что на первый взгляд кажется, что они делают одно и то же. На самом деле они очень разные. Bluetooth в основном используется для связи компьютеров и электронных устройств специальным образом на очень коротких расстояниях, часто только для кратковременной или случайной связи с использованием относительно небольших объемов данных. Он относительно безопасен, потребляет мало энергии и подключается автоматически. Wi-Fi предназначен для передачи гораздо больших объемов данных между компьютерами и Интернетом, часто на гораздо большие расстояния. Это может включать в себя более сложные меры безопасности и обычно использует гораздо более высокую мощность. Bluetooth и Wi-Fi — это дополняющие друг друга технологии, а не конкуренты, и вы можете легко использовать их вместе, чтобы сделать ваши электронные гаджеты более удобными для вас!

Как развивается Bluetooth?

Bluetooth часто было довольно сложно использовать: как и любая беспроводная технология, это еще один разряд батареи для мобильных устройств; вы можете часто выходить за пределы досягаемости, делая общение беспорядочным или невозможным; и даже заставить два Bluetooth-устройства общаться друг с другом не всегда так просто, как должно быть. Мир мобильных устройств меняется по мере того, как мы движемся к так называемому Интернету вещей (где все виды повседневных предметов становятся подключенными к сети), и Bluetooth должен продолжать развиваться, чтобы не отставать. Признавая необходимость более быстрого и безопасного подключения все большего количества устройств, разработчики Bluetooth регулярно выпускают улучшенные версии. Сначала был Bluetooth BR/EDR (базовая скорость/повышенная скорость передачи данных, технически Bluetooth версии 2.1), предлагая более простое подключение между устройствами и лучшую безопасность. Затем появился Bluetooth Highspeed (Bluetooth Version 3.0), который предлагал более быструю связь и меньшее энергопотребление. Совсем недавно у нас появился Bluetooth Smart или Bluetooth Low Energy (технически называемый Bluetooth версии 4.0+); Как следует из этих названий, эта версия лучше подходит для подключения большего количества более простых устройств, потребляет гораздо меньше энергии и ее намного проще интегрировать в мобильные приложения (iOS и Android). Последняя версия, Bluetooth 5, предлагает еще один прирост скорости, радиуса действия и пропускной способности.

Как и все коммуникационные технологии, Bluetooth лучше подходит для одних приложений, чем для других. Если вы планируете использовать Bluetooth, вот краткое описание основных факторов, определяющих эффективную дальность связи Bluetooth, а также некоторые способы улучшить его с помощью сети. В эту статью добавлена информация о производительности Bluetooth 5.

Bluetooth Classic и Bluetooth с низким энергопотреблением

Bluetooth изначально был разработан для обмена большими объемами данных на близком расстоянии в приложениях с непрерывной потоковой передачей данных. Устройства могут как отправлять, так и получать данные одновременно. Это идеально подходит для многих распространенных потребительских товаров, таких как компьютерные гарнитуры, где два устройства расположены близко друг к другу.

Когда в 2011 году на рынке появился Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE, ранее называвшийся Bluetooth Smart), основным преимуществом по сравнению с более ранними версиями было более низкое энергопотребление в том же диапазоне, но с меньшей пропускной способностью. Он предназначен для устройств, которым необходимо периодически обмениваться небольшими объемами данных, что продлевает срок службы батареи на месяцы или даже годы.

Диапазон Bluetooth в сравнении

td>

BLUETOOTH v2.1	BLUETOOTH 4.0 (LE)	BLUETOOTH 5 (LE)< /th>
Диапазон	До 100 м	До 100 м	До 400 м
Максимальная дальность (свободное поле)	Около 100 м (класс 2 вне помещения )	Около 100 м (на открытом воздухе)	Около 1000 м (на открытом воздухе)
Частота	2,402–2,481 ГГц< /td>	2,402–2,481 ГГц	2,402–2,481 ГГц
Максимальная скорость передачи данных	1-3 Мбит/с	1 Мбит/с	2 Мбит/с s
Приложение Пропускная способность	0,7–2,1 Мбит/с	До 305 кбит/с	До 1360 кбит/с
Топологии	Точка-точка, scatternet	Точка-точка, ячеистая сеть	Точка-точка , ячеистая сеть
Сеть стандартная	IEEE 802.15.1	IEEE 802.15.1	IEEE 802.15.1

Дальность зависит от окружения, характеристик радио и антенн

Существует множество факторов, влияющих на радиус действия Bluetooth, обычно:

Выходная мощность передатчика
Чувствительность приемника
Физические препятствия на пути передачи
Антенны

Несмотря на то, что качество радиосвязи и антенны для данного устройства Bluetooth довольно статичны, окружение может сильно различаться. На улице, в чистом поле, можно получить дальность до ста метров. Но это редкая ситуация. В помещении такие препятствия, как бетонные стены, будут ослаблять радиосигнал, и эффективная дальность резко сократится. При обычном использовании расстояние в десять метров является хорошим показателем того, что может быть достигнуто между двумя устройствами Bluetooth в помещении.

Разрабатывая устройство Bluetooth, вы можете увеличить его радиус действия, выбрав микросхему Bluetooth с наилучшей чувствительностью приемника и выходной мощностью, а также убедившись, что вы используете хорошую антенну.

Иногда вам может понадобиться использовать Bluetooth на расстоянии сотен или тысяч метров. В следующем разделе мы обсудим, как расширить радиус действия Bluetooth с помощью сетей.

Типичное использование Bluetooth и Bluetooth с низким энергопотреблением:

Bluetooth 2.1

Беспроводные гарнитуры
Передача файлов между устройствами
Беспроводные принтеры
Беспроводные динамики

Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE)

Медицинские устройства для мониторинга и отчетности
Спортивные и фитнес-устройства
Датчики промышленного мониторинга
Домашняя автоматизация
Географическое таргетированное продвижение с помощью маяков.
Приложения для общественного транспорта
Пульты дистанционного управления
периферийные устройства ПК, такие как беспроводная мышь и клавиатура.

Усовершенствования Bluetooth 5

Версия 5 спецификации Bluetooth содержит ряд улучшений, направленных на то, чтобы сделать низкоэнергетический компонент Bluetooth более гибким:

Высокоскоростной режим 2 Мбит/с, позволяющий увеличить скорость передачи данных или снизить среднее потребление тока за счет небольшого сокращения радиуса действия.
125 кбит/с или 500 кбит/с в режиме "большого радиуса действия", который позволяет увеличить радиус действия за счет снижения скорости передачи данных и увеличения среднего потребления тока.
Функция расширения рекламы, позволяющая в 8 раз увеличить пропускную способность в приложениях для вещания (например, в маяках)
Максимальная выходная мощность увеличена с +10 дБм до +20 дБм, что позволяет использовать более мощные усилители мощности, что еще больше увеличивает диапазон.
Добавлена новая политика выбора канала (CSA2), позволяющая нескольким устройствам сосуществовать в одной среде, не мешая друг другу.

Как увеличить радиус действия Bluetooth с помощью сети

Вы можете подключить устройства Bluetooth к нескольким распределенным шлюзам, подключенным к Интернету. Устройства Bluetooth могут взаимодействовать друг с другом и с онлайн-сервисами через эти шлюзы.

Это идеальное решение, если устройства разбросаны по большой территории. Каждый концентратор обычно может обрабатывать только несколько напрямую подключенных устройств, что является еще одним ограничением Bluetooth. Скорее всего, вы столкнетесь с ситуацией, когда вам потребуется управлять сотнями или даже тысячами устройств Bluetooth на относительно небольшой площади, например в офисном здании. Для этого вам необходимо использовать ячеистую сеть для подключения шлюза и локальных устройств Bluetooth.

Мощь ячеистых сетей

Количество устройств, которым требуется маломощная работа и связь с другими устройствами и онлайн-сервисами, ежедневно растет. Для этого в BLE была введена поддержка Mesh Networks.

Ячеистая сеть позволяет подключать большое количество устройств Bluetooth на более широкой территории. В этой ситуации все устройства или «узлы» в одной сетке могут взаимодействовать друг с другом либо напрямую, либо через один или несколько промежуточных узлов, если каждый узел находится достаточно близко как минимум к двум другим.

Таким образом, сеть не зависит от центрального шлюза для прохождения всего трафика.

Как и в Интернете, пакеты данных могут найти наиболее эффективный маршрут через любые узлы между отправителем и получателем.

В ячеистой сети вы также можете использовать широковещательный подход, когда все узлы в ячеистой сети получают одно и то же сообщение, а затем интерпретируют его и предпринимают соответствующие действия.

Одним из примеров может быть интеллектуальная система освещения. Каждый переключатель или лампочка является узлом в ячеистой сети, использующей Bluetooth с низким энергопотреблением. Каждая лампочка настроена так, чтобы знать, в какой комнате она находится.

Сообщение передается от узла 1, выключателя света, через сетку. Подключенные лампочки в комнате 1 получают это сообщение, но они не будут реагировать на него, так как знают, что находятся не в комнате 2. Сообщение передается, и когда оно достигает лампочек в комнате 2, они включаются. Комната 2 может находиться в сотнях метров от комнаты 1, но все равно получит сообщение через другие узлы между ними. Таким образом, может быть тысяча или более комнат с освещением, управляемым из любого места с помощью сети Bluetooth с низким энергопотреблением.

Эта статья была первоначально опубликована в июне 2016 г., но теперь в нее добавлены сведения о производительности Bluetooth 5.

Читайте также: