Bluetooth 5.0 — спецификации, характеристики, возможности и скорость передачи данных. Какие устройства уже поддерживают функции Bluetooth 5.0? |
Bluetooth 5 — это не просто другое поколение Bluetooth. Это значительное изменение в способе подключения к другим устройствам. С этого момента ваша жизнь резко изменится, если ваш смартфон оснащен Bluetooth 5.
Что такое Bluetooth и как его использовать?
В 1994 году появился новый стандарт связи устройств. Шведская компания Эрикссон привела в то время к унификации беспроводных технологий, как и в 20 веке, когда король Харальд Блюйз объединил викингами под одной нацией. В честь этого короля новая волна была окрещена его именем, и в 2017 году пятое поколение приносит нам новое измерение, чтобы общаться с объектами вокруг нас.
Наличие Bluetooth 5 на наших телефонах означает, что мы также будем иметь гораздо более тесную связь с интеллектуальными объектами вокруг нас. Bluetooth 5 работает быстрее, сильнее и может доходить до четырех раз больше, чем предыдущая версия.
Hands-free звонки и необходимость приблизиться к вашему телефону, потому что вы теряете связь, ушли в прошлое с устройствами Bluetooth 5. Теперь вы можете отправиться в любое место своего дома, не теряя соединения, независимо от того, где находится ваш телефон. Это все благодаря способности Bluetooth 5 поддерживать высокую пропускную способность более чем на 100 метров. Данное расстояние Usain Bolt может пробежать за 9,58 секунд, а Bluetooth будет принимать за 5 миллисекунд.
У нас уже есть устройства, которые синхронизируются по Bluetooth, но до сих пор вы могли слушать музыку только на одном динамике или на одном наушнике. С помощью Bluetooth 5 вы можете подключить несколько устройств.
Диапазон Bluetooth находится между NFC и Wi-Fi. Его главным преимуществом является его безопасность. Зашифрованная информация перемещается с одного устройства на другое, что делает его особенно полезным для устройств, которые контролируют наше здоровье или даже управляют платежами.
Сети Wi-Fi в наших домах, и Bluetooth 5 может помочь отменить их, контролируя большую часть устройств IoT, подключенных к Wi-Fi, таких как динамики, телевизор или кофейник. Кроме того, благодаря BLE (Bluetooth с низким энергопотреблением), вам, возможно, не придется зависеть от разъемов, так как вы будете использовать меньше энергии.
Bluetooth 5: новые устройства, которые будут определять будущее IoT
Наши смартфоны постепенно начинают становиться пультом дистанционного управления для всех электронных устройств вокруг нас. Не только фитнес-трекеры или наушники; Мы можем теперь управлять пылесосами, лампочками и даже автомобилями с нашими телефонами.
В марте на рынок вышли первые устройства с этой новой технологией, которая была анонсирована чуть меньше, чем год назад: Samsung Galaxy S8 и S8 +. Второй, Xiaomi Mi 6, был выпущен на китайский рынок в конце апреля. Следующие устройства, которые будут поставляться с Bluetooth 5, будут HTC U 11, который будет выпущен 16 мая, и Sony Xperia XZ Premium, который должен появиться в магазинах этим летом.
Эти четыре устройства первыми взяли азарт на эту улучшенную версию Bluetooth, но можно с уверенностью сказать, что после весны мы, вероятно, также увидим эту спецификацию на OnePlus 5, Samsung Galaxy Note 8.
Только подключения одного комплекта наушников ушла в прошлое благодаря Bluetooth 5.Bluetooth 5: удвоенная скорости и диапазон
Пятое поколение этой короткой волны, которая движется в диапазоне 2,4 ГГц, имеет гораздо больший охват и быстрее, чем предыдущие версии. Он обеспечивает низкое энергопотребление и высокий уровень безопасности с помощью шифрования (который соответствует стандарту защиты правительства США), а также в два раза быстрее, до 5120 кбит/с.
Bluetooth 5 удваивает диапазон Bluetooth 4.0, который составляет до 60 метров. Другими словами, на 240 метров BT5 поддерживает скорость 128 кбит/с, а на 120 м — 500 кбит/с. С другой стороны, это новое поколение также может иметь в 8 раз больше соединений, чем старый стандарт.
Bluetooth 5 поддерживает BLE (Bluetooth с низким энергопотреблением), который был представлен в версии 4.0. Таким образом, увеличение скорости и дальности не влияет на энергопотребление устройств BLE.
Bluetooth 5: новое измерение для аудио
Во-первых, это увеличение расстояния, скорости и количества подключений повлияет на количество устройств, к которым мы можем подключиться, и объем информации, которую мы можем отправить. Это уже непосредственно влияет на нас.
С Galaxy S8 мы можем одновременно подключить две Bluetooth-гарнитуры. Таким образом, два человека могут слушать одну и ту же песню одновременно, не беспокоя окружающих. Однако, с видео на S8, мы заметили небольшую задержку в одном из двух подключенных наушников, но мы надеемся, что это улучшится с обновлениями программного обеспечения. В версии 5.0 аудио не имеет специального сжатия для улучшения качества, но ожидается, что этот аспект будет расширен в стандартном обзоре в 2018 году, возможно, в версии 5.1.
Аудио для двух Bluetooth-гарнитур с Samsung Galaxy S8.Вторая (и на мой взгляд самая важная) вещь заключается в том, что при большем объеме данных качество звука может увеличиваться, пока нет никакой разницы между ним и использованием кабеля. В настоящее время сжатие звука через Bluetooth, SBC, хуже, чем у CD, так как обычно оно передается со скоростью около 328 Кбит/с. Но эта скорость не является проблемой для Bluetooth 5.
У Sony уже есть технология под названием LDAC, которая передает аудио через Bluetooth со скоростью 990 Кбит/с, что является вполне управляемой скоростью передачи для Bluetooth 5.
Bluetooth 5 — это будущее
Через четыре года в мире будет более 48 миллиардов смарт-устройств, из которых около трети будет иметь Bluetooth-соединение. Другими словами, на наши смартфоны будет подключено несколько миллиардов устройств. Очевидно, что стандарт Bluetooth будет одним из ведущих игроков в Интернете вещей (IoT).
Это уже король связи среди носимых, и многие устройства Smart Home также общаются с этой «голубой» волной. Поэтому единственное, что остается в будущем, это раздвинуть границы.
Очевидное будущее — это тот случай, когда мы можем контролировать больше устройств, чем в настоящее время с нашими смартфонами. Скоро мы сможем менять каналы через Bluetooth, а также увеличивать и уменьшать температуру на термостате или яркость света в нашей гостиной.
Bluetooth обладает большим потенциалом в области виртуальной реальности с этой новой скоростью. Благодаря крепкой связи между гарнитурами VR и другими устройствами нам больше не придется помещать наши смартфоны в мини гарнитуру. Телефонные дисплеи могли иметь четкое разрешение, не жертвуя временем автономной работы, и гарнитуры VR могли иметь свой собственный экран с правильным разрешением для своей цели. Это также значительно снизит вес устройства.
Видео: Новости о новой технологии Blutetooth 5.0
Bluetooth приёмник 5.0 или поиски Hi-Fi там, где его быть не должно
Немного основных вводных.Это мой первый обзор на этом сайте.
И этот обзор будет выдержан исключительно в субъективно-эмоциональных тонах. Я бы даже сказал, что он будет махрово-субъективным. Всеми любимых измерений, смакования деталей, погружения в тонкости использованной элементарной базы не будет.
Пусть RMA в этот раз отдохнёт.
Ну, поехали.
Предистория
Примерно с год назад я стал счастливым обладателем TWS затычек OCY-Q29 PRO. Наушники конечно звёзд с неба не хватают — звук плоский, с гипертрофированным басом и низкой детальностью. Но были и плюсы — очень драйвовая, заводная подача. Ну и удобство конечно. Просто невиданное ранее. Через месяц-другой использования как то очень незаметно произошла довольно странная вещь: эти совершенно посредственные, с кучей недостатков затычки сначала стали моими основными беговыми наушниками, а затем, о ужас, я начал ловить себя на мысли, что вообще не использую ничего другого, а их куда более качественные и именитые и во всех отношениях проводные конкуренты уже давно покрываются пылью, отдыхая спутанным комком в ящике стола.
Но если серьёзно, рано или поздно начинаешь ценить удобство и появляется понимание, что недостатки приемлемы, а сама технология в принципе имеет право на жизнь.
Ну, нет там Hi-Fi да и ладно. Надо просто принять это как факт и жить дальше.
Но что-то глубоко внутри свербит и заставляет задуматься.
А вдруг в этом несовершенном мире можно хотя бы попытаться объединить удобство и качество?
Вдруг устройства с Bluetooth могут нормально звучать?
Наверное именно тогда я начал интересоваться этой темой.
Скажу сразу, домашняя, стационарная аппаратура для меня в абсолютном приоритете перед портативной. Именно поэтому экспериментировать решено в этом направлении.
На роль источника логично попробовать имеющийся Samsung Galaxy S8, который среди всего прочего поддерживает Bluetooth 5.0 на уровне железа. Тестовые усилитель и акустика в наличи, осталось найти главное – максимально эффективный девайс для приёма и декодирования данных.
На Aliexpress такие устройства есть, и их достаточно много. Как правило, это платы, имеющие возможность работы с Bluetooth 4.2 и ЦАП-ом от Cirrus Logic по цене примерно 10$.
Но, к сожалению, с давних времен у меня как то не сложилось особо теплых чувств к продукции этой безусловно уважаемой компании. Возможно их не самые удачные однобитники тому виной…
И вот одним вечером в результате бесцельного блуждания по просторам сети наткнулся на данную платку. Bluetooth 5.0 на свежем чипе от Qualcomm, PCM5102. Это же ЦАП от старой доброй Burr-Brown! Уже интересно. А тут очень кстати и купоны подвернулись. Ну как можно было устоять?
Примерно месяц – и подопытный у меня на столе.
Конечно же, первым делом внешний осмотр. И, вполне предсказуемо, первая доза негатива. Боже, ну как возможно так криво запаять конденсаторы? Это же какой-то ад перфекциониста. Bluetooth модуль с обратной стороны тоже припаян с приличным перекосом, практически на грани смещения контактов. С некоторым удовлетворением отмечаю вполне приличный монтаж SMD элементов и, главное, наличие обоих ожидаемых мною чипов.
Всё еще терзаемый не самыми хорошими предчувствиями, буквально за пару минут собираю первую тестовую систему. Питание — с первого попавшегося под руку импульсного блока, выход совершенно варварским и нелогичным образом припаиваю прямо на штекер наушников.
Быстро устанвливается соединение, щелчок Nec-овского реле, ну и все, можно слушать.
Ну что сказать? Первое, на что обращаешь внимание – совершенно не слышно какого-либо шума или фона, играет чисто и, как минимум, интересно.
Можно и нужно пробовать плату в полноценной стационарной системе.
Пассивный регулятор громкости
2 платы усилителей мощности с IRS2092 и IRFI4019H на выходе
Плата импульсного блока питания, 2х48В стабилизированного напряжения плюс дополнительные 2х15в для работы с периферией, куда через положительное плечо выхода собственно и подключен наш подопытный.
АкустикаYamaha NS-200 как последнее звено в цепи.
Включаем. И…
Прослушивание неожиданно озадачивает. Сразу обращаю внимание на бас. Он довольно глубокий, но с какими то нехарактерными послезвучиями. В нем отчётливо проявляются странные резиновые нотки. Да и общая картина не сильно радует – детальность посредственная, объем схематичный, общий характер звука довольно искусственный.
Как выяснилось, по умолчанию Galaxy S8 использует AAC. К счастью, этот параметр можно легко изменить в настройках для разработчиков телефона. Пару минут, немного манипуляций и в качестве нового кодека установлен APTX. Естественно, это тоже довольно компромиссное решение, но разница в характере звучания драматическая..
Ловлю себя на мысли, что наличие Bluetooth канала для передачи данных уже совершенно не определяется на слух, такое ощущение, что в системе работает классический стационарный источник. Связка Qualcomm-овского приёмника и Burr-Brown PCM5102 звучит на удивление прилично – чисто, детально, но при этом очень естественно, открыто и динамично.
К сожалению, остаётся один момент, который я обязан упомянуть в этой связи. Иногда при работе с телефоном в звучании возникают как бы микролаги. Звук прерывается на очень короткий промежуток времени. Этот эффект довольно редко, но возникает при открытии или установке некоторых приложений, прокрутке тяжёлых страниц в браузере. Подозреваю, что это прямым образом связано с оптимизацией применяемого ПО от Samsung.
С другой стороны, если использовать телефон непосредственно в качестве источника, не нагружая его одновременно дополнительными ресурсоёмкими задачами, этот эффект можно свести к минимуму.
Что в целом? Можно ли назвать полученный результат приемлемым?
Я бы сказал – да. С одной стороны получаешь просто невиданное ранее удобство воспроизведения – это полный и тотальный контроль всего процесса с экрана телефона. Как же удобно в стационарной системе одновременно слушать музыку и, например, работать с плейлистами или менять настройки в режиме реального времени. Даже банальное изменение громкости, используя для этого кнопки телефона просто убийственно в своей естественности и простоте.
С другой стороны, общее качество воспроизведения весьма и весьма прилично. Да, есть некоторые огрехи, но, в целом – это однозначно Hi-Fi.
Что-то эта история мне отчётливо напоминает…
Вся правда о Bluetooth 5 и Android 0
Вся правда о Bluetooth 5 и Android 0
В Android O имеется полная поддержка Bluetooth 5, поэтому разработчикам устройств не приходится делать всю работу самим.
HTC U 11 и Motorola Z2 Force поставляются с Android 7.1 Nougat и Bluetooth 4.2. Оба получат поддержку Bluetooth 5 с их соответствующими обновлениями до Android O. Давайте поговорим о том, что это значит и почему стоит ждать Android 8.0.
Это обновление только программного обеспечения
Qualcomm Snapdragon 835 поддерживает Bluetooth 5. Мы знаем это, ведь такие телефоны, как OnePlus 5 и Galaxy S8 и S8 + поставляются с поддержкой Bluetooth 5 из коробки. HTC упоминает об этом в своей недавней регистрации FCC для HTC U11:
Основное изменение заключается в том, чтобы включить Bluetooth 5.0 с помощью программного обеспечения без какого-либо изменения оборудования. Исходный код / SW-файл будет поддерживаться ТОЛЬКО корпорацией HTC, и НЕВОЗМОЖНО дать этот исходный код / файл SW любому третьему лицу для включения данной функции.
Изменение произойдет, когда эти телефоны будут обновлены до Android O 8.0 (начало осени), и вам не придется ничего делать. Все будет работать итак.
Все это круто, но почему Bluetooth 5 лучше чем 4.2?
Характеристики Bluetooth очень похожи на характеристики USB. Эти интерфейсы используют цифровую систему для того, чтобы квалифицироваться как совместимые, аппаратное обеспечение должно иметь определенные пороговые значения для скорости передачи и приема, энергопотребления и совместимости.
Это означает, что большее число будет в некотором роде лучше, чем меньшее число, а переход с 4.2 на 5 более значителен, чем с 4.1 на 4.2.
Bluetooth 5 обеспечивает более высокий диапазон, более высокую скорость передачи данных и более быстрый способ подключения.
Bluetooth 5 предлагает в четыре раза больше диапазон и вдвое большую скорость передачи данных. Легко понять, почему более широкий диапазон лучше, но важно знать, что передача данных — это больше, чем просто обмен файлами.
Например, музыка также является цифровыми данными при потоковой передаче через Bluetooth, а более высокая скорость означает, что она может передавать больше аудиоданных для «лучшего» звука (такое уже реализовали Sony со своим кодеком LDAC) и меньше шансов на какие-либо ошибки.
К примеру, используя Bluetooth 5, ваш телефон может передавать музыку на беспроводную колонку на расстоянии до 35 метров (против 10 на старых стандартах Bluetooth), отправлять в два раза больше цифровых данных, чтобы ваша музыка звучала сочнее и не тормозила.
Почему HTC и Motorola ждут Android? Ради правильной работы Bluetooth 5
Мы не можем быть на 100% уверены, что они ждут, но это, скорее всего, из-за дополнительной поддержки Bluetooth 5, которая идет в Android O.
Стандарт Bluetooth 5 был готов в декабре 2016 года, так что все производители знают о новой версии. Когда Android Nougat была завершена, стандарт Bluetooth 5 еще не был закончен, поэтому есть некоторые довольно значительные функции, которые не поддерживаются. В
Android 7.1 Nougat отсутствует одна важная особенность — новый энергоэффективный стандарт передачи данных.
Когда два устройства обмениваются данными по Bluetooth, им необходимо найти лучший и наиболее эффективный способ отправки данных. Каждое устройство имеет набор проверок для поиска «правильного» способа, а Bluetooth 5 не делает такие проверок. Это означает, что устройство вернется к более старому стандарту Bluetooth, а функции Bluetooth 5 не будут использоваться.
Если короче, это означает, что в версиях до Android O телефон с Bluetooth 5 не может должным образом понять, что это такое и что именно оно может делать, а когда соединение наконец будет установлено, оно вернется к более старой версии Bluetooth. Даже если аппаратное обеспечение его поддерживает.
Bluetooth 5 просто не был готов при разработке Android 7.0 Nougat
Например, Samsung Galaxy S8 должен использовать код Bluetooth от самой Samsung, чтобы обойти эти проблемы, потому что Android Nougat не имеет поддержки. Это стоит много денег и занимает много времени, и, в конце концов, все это значительно упроститься с приходом Android O.
Bluetooth очень крутым, когда мы будем использовать Android O и Bluetooth 5
Все преимущества Bluetooth 5 требуют, чтобы оба устройства были совместимы с Bluetooth 5. Если одно устройство, например, Bluetooth 4.x, соединение будет по стандарту 4.x.
Получается, что до тех пор, пока ваши наушники или автомобильная система не будут готовы к работе с Bluetooth 5, все эти преимущества просто не имеют значения.
Два телефона Galaxy S8, подключенные через Bluetooth, могут иметь более быструю передачу файлов, но нет гарантии, что версии Bluetooth от Samsung и от Android 8.0 O на 100% совместимы, поэтому соединение Galaxy S8 8 с HTC U11 может не быть столь быстрым.
Все преимущества Bluetooth 5 требуют, чтобы оба устройства имели эту версию.
Bluetooth становится круче с каждой новой версией, поэтому старайтесь отыскать современные устройства, чтобы пользоваться всеми этими улучшениями. Жаль только, что производители беспроводных наушников уже наделали кучу крутых наушников на базе Bluetooth 4.2 и выпуск новых моделей с Bluetooth во всех ценовых диапазонах займет много времени.
Bluetooth 5, Bluetooth BR / EDR или Bluetooth Low Energy (BLE)? Что лучше?
Беспроводная связь становится неотъемлемой частью электроники, так как все больше и больше потребителей требуют возможности отправлять и получать данные, не привязываясь к разъемам и кабелям. Одним из самых популярных протоколов беспроводной связи является Bluetooth, который имеет универсальность для поиска «родственников» в самых разных приложениях.
Среди многих других приложений Bluetooth встроен в автомобили, так что пользователи могут воспроизводить свою любимую музыку со смартфона на автомобильной стереосистеме. Новая область безопасности «умного дома» использует Bluetooth, чтобы позволить людям выполнять такие задачи, как запирание и отпирание входной двери с помощью телефона. Bluetooth также можно использовать для отправки файлов между планшетом и компьютером, отправки уведомлений с фитнес-трекера на компьютер или телефон и многое другое. На рисунке ниже изображены два распространенных устройства с поддержкой Bluetooth, смартфон и ноутбук.
Все эти различные приложения подпадают под общий термин «Bluetooth», но, что удивительно, не все из них используют одни и те же беспроводные протоколы. Некоторые используют Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), в то время как другие используют базовую скорость Bluetooth / повышенную скорость передачи данных (Bluetooth BR / EDR). Более новые приложения даже могут использовать Bluetooth 5.
Большинство людей не знают ни о разнице между Bluetooth BR / EDR и BLE, ни о том, какой из них лучше всего подходит для их конкретных приложений. С появлением Bluetooth 5 все стало более запутанным, что еще больше стирает грань между этими протоколами. Цель этой статьи — объяснить, чем BLE отличается от Bluetooth BR / EDR и как Bluetooth 5 обещает улучшить оба протокола. Это также поможет вам определить версию, наиболее подходящую для вашего приложения.
История
Чтобы лучше понять, чем отличаются Bluetooth с базовой скоростью передачи данных (BR) / повышенную скорость передачи данных (EDR) и BLE, важно изучить историю этих беспроводных технологий. Каждый из них был разработан Специальной группой по интересам Bluetooth (Bluetooth SIG), которая управляет всеми протоколами Bluetooth. По мере разработки Bluetooth SIG выпускает новую спецификацию для внесения улучшений. Временная шкала на рисунке ниже показывает спецификации Bluetooth, которые были выпущены и где Bluetooth BR, Bluetooth EDR, BLE и Bluetooth 5 соответствуют этим спецификациям.
Bluetooth с базовой / повышенной скоростью передачи данных (BR/EDR)
Bluetooth BR был первым разработанным протоколом Bluetooth. В нем реализован уникальный метод использования гауссовой частотно-сдвиговой манипуляции (GFSK) для обмена данными в диапазоне ISM 2,4 ГГц. Эта полоса была выбрана потому, что, в отличие от большинства полос частот, для работы в ней не требуется лицензия, поэтому связь полностью бесплатна. Bluetooth BR быстро завоевал популярность, поскольку он предоставил недорогой и маломощный способ отправки и получения данных по беспроводной сети на короткие расстояния со скоростью передачи данных до 0,7 Мбит / с.
Несколько лет спустя была выпущена новая спецификация Bluetooth 2.0, которая включала опцию Bluetooth EDR. Bluetooth EDR позволяет передавать данные в два-три раза быстрее, чем предыдущая версия. Это стало возможным потому, что он использует дифференциальную квадратурную фазовую манипуляцию (QDPSK) и дифференциальную 8-уровневую фазовую манипуляцию (8DPSK) вместе с GFSK. GFSK передает один бит на символ, тогда как QDPSK передает два бита на символ, а 8DPSK передает три бита на символ.
BLE
Когда BLE был впервые разработан, на самом деле это был даже не Bluetooth! Он был разработан Nokia как беспроводная технология под названием Wibree. Данный стандарт был разработан так, чтобы потреблять очень мало энергии (а также быть очень дешевым и простым в настройке), что делает его идеальным решением для устройств, работающих от батарей небольшой емкости.
Wibree включает в себя множество методов, аналогичных Bluetooth BR / EDR, включая работу в диапазоне ISM 2,4 ГГц, модуляцию GFSK, схему канала и скачкообразную перестройку частоты. Параллели между ними привели к тому, что Bluetooth SIG принял Wibree в свою спецификацию. Он был выпущен как новый беспроводной стандарт потребляющий мало энергии для работы под названием Bluetooth Low Energy (BLE). BLE впервые появился в спецификации Bluetooth 4.0.
Bluetooth 4.0 не «уничтожил» полностью стандарты Bluetooth BR / EDR, но вместо этого предлагал BLE в дополнение к Bluetooth BR / EDR. Потребительские устройства с BLE часто назывались Bluetooth Smart, а Bluetooth BR / EDR — Bluetooth Classic; однако эти термины больше не используются для дифференциации каждого протокола. В соответствии с этой спецификацией радиостанции могут быть разработаны для работы в качестве радиомодуля BD / EDR только Bluetooth, радиомодуля BLE или спаренного радиомодуля, который поддерживает Bluetooth BR / EDR и BLE.
Bluetooth 5.0
Bluetooth SIG делает все возможное, чтобы вносить улучшения, соответствующие эволюции технологий, и одним из ключевых достижений, которые, по-видимому, движут электроникой, является Интернет вещей (IoT). BLE сыграл большую роль в развитии IoT, но Bluetooth SIG хотел еще больше расширить возможности Bluetooth в приложениях IoT. Новые достижения в оригинальной технологии BLE были выпущены в Bluetooth 5.0, который называется Bluetooth 5.
Bluetooth BR/EDR vs. BLE
Давайте сравним сходства и различия только между Bluetooth BR / EDR и BLE. Хорошее место для начала — физический уровень (PHY) протоколов. PHY содержит схему, используемую для модуляции и демодуляции аналоговых сигналов и преобразования их в цифровые символы. Различия на физическом уровне — это один из факторов, который делает каждый протокол ориентированным на конкретные приложения. Четыре области PHY, где BR / EDR и BLE различаются, — это схема канала, энергопотребление, задержка и пропускная способность.
Схема канала
И Bluetooth BR / EDR, и BLE обмениваются данными в диапазоне ISM 2,4 ГГц, но различаются по количеству каналов, в которых они делят диапазон частот. Bluetooth BR / EDR делит полосу на 79 каналов, разнесенных на 1 МГц. BLE использует более простой передатчик и приемник, поэтому он разделяет полосу на 40 каналов, разнесенных на 2 МГц.
Одна вещь, с которой должны работать Bluetooth BR / EDR и BLE, независимо от количества используемых каналов, это помехи. Диапазон ISM 2,4 ГГц полон передатчиков, использующих все преимущества нелицензионного диапазона. Чтобы минимизировать помехи, как Bluetooth BR / EDR, так и BLE используют скачкообразную перестройку частоты, когда радиостанция работает на одном канале в течение короткого периода времени, прежде чем перейти на другой канал для продолжения связи.
BLE также добавляет еще один элемент в свою схему канала. BLE резервирует три канала для передатчика BLE, чтобы «заявить», что он доступен для подключения. Частота этих трех рекламных каналов была стратегически выбрана таким образом, чтобы они не мешали трем наиболее часто используемым каналам Wi-Fi, также работающим в диапазоне ISM 2,4 ГГц. После установления соединения радиостанции продолжат свою связь на одном из 37 других каналов. На рисунке ниже изображена схема канала для BLE и показано, где три рекламных канала расположены в полосе частот.
Мощность
Минимизация потребления энергии является ключевым отличием между Bluetooth BR / EDR и BLE, о чем свидетельствует тот факт, что BLE имеет «низкое энергопотребление» в своем названии! Bluetooth BR / EDR использует максимальную выходную мощность 100 мВт для передачи данных примерно до 10-100 м. Это было хорошо в те дни, когда большинство устройств можно было часто заряжать. Однако, поскольку спрос на продукты, которые могут работать от батареи в течение нескольких месяцев или лет без подзарядки, увеличивается, такой уровень выходной мощности будет слишком большим, поскольку это приведет к быстрому разряду батареи.
BLE предлагает идеальное решение. Он уменьшает энергию, включая передатчик и приемник только тогда, когда они необходимы для отправки или получения данных, с максимальной выходной мощностью всего 10 мВт для передачи в одном и том же диапазоне. BLE также отправляет данные короткими пакетами. Когда пакеты не отправляются, радиоприемник бездействует, потребляя мало энергии. Этот процесс помогает BLE соответствовать своему названию.
Задержка
Еще одно преимущество BLE делает его лучше, чем Bluetooth BR / EDR — задержка. Переход Bluetooth BR / EDR в активное состояние (готовность передавать данные) занимает около 100 мс. Существует дополнительная задержка в 100 мс с момента получения данных на передатчике до момента их получения на приемнике. В некоторых случаях это может привести к довольно заметной задержке. Это также приводит к увеличению энергопотребления, поскольку дополнительное время, необходимое для отправки данных, приводит к увеличению потребления энергии от батареи.
BLE предлагает гораздо меньшую задержку. BLE будет готов отправлять данные уже через 3 мс. Кроме того, задержка с момента получения данных на передатчике до момента их доступности на приемнике составляет всего 6 мс. Это позволяет отправлять данные гораздо быстрее и экономит электроэнергию.
Пропускная способность
В этот момент вам может быть интересно, почему кто-то выбрал бы Bluetooth BR / EDR вместо BLE. Хорошо, где BLE отстает от Bluetooth BR / EDR в пропускной способности. И Bluetooth BR / EDR, и BLE используют GFSK, поэтому теоретически максимальный предел пропускной способности составляет 1 Мбит / с. Однако такие факторы, как издержки протокола, ограничения радиосвязи и искусственные программные ограничения, ограничивают фактическую пропускную способность.
На практике Bluetooth BR может достигать пропускной способности до 0,7 Мбит / с, в то время как Bluetooth EDR может достигать пропускной способности 2,1 Мбит / с. Этой пропускной способности достаточно для приложений, таких как потоковое аудио. Поскольку BLE отправляет данные короткими пакетами для экономии энергии, его пропускная способность сталкивается с дополнительными ограничениями. Максимальная пропускная способность может достигать только 0,27 Мбит / с. Хотя этой пропускной способности недостаточно для потоковой передачи звука, более чем достаточно для отправки данных датчика, которые не нужно постоянно передавать.
Из этих четырех разделов становится ясно, что различия на физическом уровне для каждого из этих протоколов вызывают много различий в рабочих параметрах. В таблице ниже приведены основные параметры между Bluetooth BR / EDR и BLE.
BLE 5.0
Bluetooth 5 использует оригинальную технологию BLE с низким энергопотреблением, но включает некоторые новые улучшения. Одним из самых больших улучшений является нововведения на физическом уровне, которые можно выбрать для улучшения максимальной дальности или пропускной способности. Bluetooth 5 также добавляет улучшения, которые улучшают публикацию объявлений в сети.
Первый физический слой (PHY), который предлагает Bluetooth 5, называется LE 1M. Это тот же PHY используется для BLE в спецификации Bluetooth 4.2, поэтому большинство его параметров будут соответствовать параметрам, показанным в таблице 1. LE 1M является единственным физическим слоем, который является обязательным в Bluetooth 5. Другие два PHY являются дополнительными.
Bluetooth 5 интегрирует закодированный физический уровень как один из дополнительных физических слоев, который может расширить диапазон связи. Кодированный PHY достигает большей дальности, вводя избыточность для получения некоторого выигрыша в обработке вместо увеличения мощности передатчика.
Bluetooth 5 вводит дополнительные избыточные биты, которые используются для определения правильного значения бита. Кодированный физический слой существует в двух вариантах: S = 2 и S = 8. S = 2 отправляет два символа на бит, что уменьшает пропускную способность в два раза, но теоретически удваивает диапазон. S = 8 отправляет восемь символов на бит. Хотя это снижает пропускную способность до 125 кбит / с, но примерно в четыре раза увеличивает диапазон. На практике фактический диапазон будет немного ниже теоретических значений, но этот метод все же помогает достичь гораздо большего диапазона.
Радиус действия маловажен для большинства конечных приложений, поэтому Bluetooth 5 обязательно включил что-то для приложений, где пропускная способность важнее дальности. Существует опция двойной скорости передачи данных под названием LE 2M, которая увеличивает скорость передачи необработанных данных до 2 Мбит / с. Это позволяет передавать данные с максимальной фактической пропускной способностью 1,4 Мбит / с. Это означает, что данные могут передаваться даже быстрее, чем Bluetooth BR, но с меньшим энергопотреблением.
Таблица 2 сравнивает три физических уровня, доступные в Bluetooth 5, чтобы показать, как они отличаются с точки зрения скорости передачи данных и диапазона.
Bluetooth 5 предлагает множество улучшений в публикации данных. Он по-прежнему использует ту же схему каналов, что и BLE, но включает опции для рассылки данных на всех 40 каналах вместо трех. В Bluetooth 5 небольшие пакеты данных могут передаваться по трем каналам, используемым в BLE. Однако теперь они могут указывать на большие публикуемые пакеты (до 255 октетов), которые можно отправлять по дополнительным 37 каналам. Это также помогает уменьшить объем контента на трех основных каналах. Bluetooth 5 также включает улучшения для цепочки пакетов, периодической публикации данных и меньшего минимального интервала между передачей сообщений.
Приложения
Различия в PHY являются ключом к определению того, какой протокол лучше всего подходит для каждого приложения. В последних нескольких разделах мы рассмотрели много технических деталей, которые можно применять для лучшего понимания идеального использования каждого протокола.
Давайте начнем с Bluetooth BR / EDR. Он снижает скорость задержки и мощность пакета для более высокой пропускной способности, поэтому он лучше всего подходит для приложений, где пропускная способность является критически важной спецификацией. Это делает его идеальным протоколом для приложений, таких как потоковая передача видео / звука или отправка больших объемов данных. Распространенными приложениями являются беспроводные гарнитуры (рисунок ниже) и приложения типа точка-точка.
BLE лучше всего подходит для приложений, которым необходимо отправлять только небольшие объемы данных, в результате чего устройство может проснуться, передать необходимые данные и затем вернуться в спящий режим. Низкое энергопотребление BLE делает его обязательным для устройств, которые питаются от небольшой батареи. Приложение, которое хорошо подходит для BLE, — это пульсометр. Монитор сердечного ритма не должен часто отправлять данные, но он должен работать в течение длительного периода времени от батареи. Поскольку область IoT продолжает развиваться, мы, вероятно, увидим много новых приложений BLE.
Важно отметить, что когда вы выбираете устройство Bluetooth с поддержкой для своего приложения, вы должны быть уверены, что выбрали интегральную схему (ИС), которая поддерживает протокол, который вы планируете использовать. Вы не можете купить ИС наугад и предположить, что она поддерживает как Bluetooth BR / EDR, так и BLE. Как упоминалось ранее, Bluetooth BR / EDR и BLE используют разные физические уровни, поэтому вам необходимо убедиться, что выбранная интегральная схема поддерживает физический уровень для протокола, который вы планируете использовать, или она поддерживает оба PHY, если вы считаете, что оба могут быть полезны для вашего приложение.
Bluetooth 5, который обещает значительные улучшения, уже начал появляться в популярных технологиях. Многие популярные смартфоны уже предлагают поддержку Bluetooth 5. Как и в случае с большинством беспроводных протоколов, Bluetooth 5 интегрировался в большую часть электроники. Тем не менее, становится очевидным, что настало время Bluetooth 5.
Если вы хотите быть готовым к использованию Bluetooth 5, необходим микроконтроллер, совместимый с Bluetooth 5, для соответствия основным требованиям. Одним из примеров является Maxim MAX32666GWPBT, который имеет два ядра Arm Cortex-M4 и отдельное оборудование, предназначенное для работы стека Bluetooth (рисунок ниже). Это оставляет два ядра полностью бесплатными для вашего приложения. Другим вариантом является маломощный микроконтроллер Arm Cortex-M4 MAX32665 с блоком с плавающей запятой (FPU) и Bluetooth 5. Этот микроконтроллер имеет функции управления питанием, такие как импульсный источник питания с одним индуктором и несколькими выходами (SIMO), и динамическое масштабирование напряжения для минимизации энергопотребления и, следовательно, хорошо подходит для систем с батарейным питанием.
Итоги
Как и в любом хорошем уроке, лучший способ проверить свои знания — это викторина. Испытайте себя, вернитесь к приложениям, перечисленным в начале этой статьи, и посмотрите, сможете ли вы определить, какой протокол Bluetooth используется каждым из них. Если вы не помните, ответы ниже …
Bluetooth BR / EDR хорош для приложений, где критична максимальная пропускная способность. Он может потреблять значительное количество энергии, поэтому он не подходит для приложений, в которых требуется длительное время автономной работы. Он также имеет большую задержку и занимает больше времени для настройки соединения для начала отправки данных. Следовательно, он не предназначен для приложений, которые передают и получают нечастые короткие сообщения. Вы можете найти его используемым для подключения телефона к автомобильной стереосистеме для воспроизведения музыки или отправки файлов между компьютерами или планшетами. Оба приложения требуют высокой пропускной способности и могут позволить себе «потреблять некоторую мощность».
BLE используется тогда, когда критически важно низкое энергопотребление и высокая пропускная способность не требуется. Он может отправлять данные очень быстро и имеет малую задержку. Вы найдете его в приложениях, которые должны работать в течение длительного времени на аккумуляторе или в тех, которым не требуется часто отправлять данные. BLE используется в системах домашней безопасности, таких как интеллектуальные дверные замки и в фитнес-трекерах.
Хотя все эти технологии и называются Bluetooth, они действительно предлагают различные преимущества в мире беспроводной электроники. Чтобы определить, какой протокол лучше всего подходит для ваших приложений, обязательно посмотрите на различия в PHY, перечисленные в таблице 1, чтобы увидеть, где каждый протокол превосходит. Кроме того, следите за тем, как Bluetooth 5 изменит отрасль в ближайшие несколько лет благодаря более высокой пропускной способности, большему диапазону и расширенным возможностям публикации сообщений.
Подборка Bluetooth APT-X аудиоресиверов с Aliexpress
Хорошая подборка беспроводных аудиоресиверов для домашнего кинотеатра, мультимедиа системы, акустических колонок и наушников, которые не просто передают lossless форматы без потерь, но и обеспечивают малую задержку звука. Это популярные форматы Bluetooth APT-X, в том числе APT-X LL и APT-X HD, а также последние версии кодека на Bluetooth 5.0. Приведенные модели не просто являются последними модификациями, но также будут подлюбой кошелёк и на любой вкус. Устройства предназначены для стационарного применения, для автомобиля или для подключения наушников к смартфону.
10. Один из современных и функциональных ресиверов — Bluetooth приемник Blitzwolf BW-BR5. Представляет собой беспроводной адаптер стандарта Bluetooth V5.0 с внешними антеннами. Предусмотрены одельные режимы работы: приемник (RX) и передатчик (TX) что может быть очень удобно. Два таких устройства образуют беспроводной аудиомост без потерь связи. Ресивер Blitzwolf BW-BR5 реализован на чипе CSR8670 и имеет интерфейсы Micro USB, 3,5 мм AUX, оптический вход/выход.
9. Второй интересный гаджет — беспроводной приемник-передатчик Ugreen СМ144 Bluetooth 5.0 c поддержкой AptX HD+LL. Это небольшой функциональный трансивер с аккумулятором (300мАч — на 3 часа работы) и двойным выходом: Toslink/оптика или AUX. Для выбора режима работы предусмотрен селектор Rx/Tx. В лоте, кстати, можно выбрать и версию с Bluetooth 4.2.
8. Еще один интересный приемник для наушников и акустики — это модель BTR3 от FiiO. Это необычный приемник стандарта Bluetooth 4.2 с поддержкой кодека АptXLL и со встроенным выделенным ЦАП AK4376A, что в сумме обеспечивает непередаваемое звучание. Может работать как USB-DAC. Приемник на чипе CSR8670 автономный — встроенного аккумулятора на 300 мАч хватает на 11 часов работы. Хороший вариант для домашней акустики, автомобиля или наушников. Есть встроенный микрофон с шупомодавлением для приема звонков.
7. Еще одна модель беспроводного Bluetooth приемника с APT-X — это ресивер UGREEN Bluetooth 5.0 CM110. Обеспечивает до 5 часов работы в источника звука для наушников, автомагнитолы или акустической системы. Может работать как адаптер для голосовой связи. Для подключения наушников используется джек 3.5 мм.
6. Ультрадешевый ресивер с APT-X LL Kebidu B7. Стоит, как минимум, в два раза дешевле любого из этой подборки. Оснащен NFC ответчиком для быстрого спаривания со смартфоном. Имеет встроенный микрофон для ответа на звонки. Идеальный вариант для наушников или автомобиля. Аккумулятор 300 мАч, время работы до двух часов.
5. Один из самых популярных и самый продаваемый ресивер от UGREEN — беспроводной Bluetooth 5.0 с джеком 3.5 мм. Встроенный аккумулятор обеспечивает работу до 5 часов. Предусмотрен микрофон для голосовой связи. Идеальный вариант для автомобильной магнитолы. При выборе внимательно выбирайте — в лоте есть устаревшая модель без APT-X, правда, чуть дешевле.
4. Недорогой брендовый беспроводной трансивер VIKEFON с заявленной дальностью связи до 80 метров. Устройство реализовано на чипе CSR8670 (Bluetooth 5.0) и имеет интерфейсы Micro USB, 3,5 мм, AUX, оптический вход/выход. Хорошо подходит для подключения наушников к телевизору или подключения акустической системы к смартфону. Простой в управлении.
3. Один из лучших в своем классе — беспроводной аудиоресивер FX-AUDIO BL-MUSE-02 на базе чипа CSR8670 Bluetooth 4.0. Поддерживает кодеки APTX, SBC, A2DP, AVRCP, PBAP и обеспечивает соотношение сигнал/шум до -95dB. Подключение осуществляется через оптику/toslink, либо коаксиальным проводом (RCA). Для увеличения дальности используется внешняя антенна.
2. Аудиоресивер DIG Shine BTS2 в корпусе на чипе CSR8675 Bluetooth v5.0. Заявлена поддержка 24BIT APTX HD. Для увеличения дальности используется отдельная внешняя антенна. Поддерживает профили: APTX-HD, APTX-LL, APT-X, A2DP, AVRCP, AAC и так далее. Для подключения можно выбрать оптический цифровой выход, коаксиальный цифровой выход.
1. Если вам не нужны понты, бренд или красивый корпус напоказ, то есть смысл приобрести отдельный аудиомодуль цифрового Bluetooth приемника для самоделок и DIY. Это популярный аудиомодуль AIYIMA Bluetooth с поддержкой протокола APT-X. На фотографии виден отдельный чип CSR64215, а также на плате распаяны коммутационные реле, предусилитель, разъемы для удобства монтажа. Этого будет достаточно для домашней аудиосистемы.
Ну и под занавес небольшие диаграммы для сравнения.
Версии Bluetooth и задержка (условно).
Версии кодека и задержка в мс. Чем «круче» кодек — тем лучше звук и меньше задержка. Заметно на динамичных сценах, когда звук попросту отстает от картинки.
Подборку встраиваемых модулей Bluetooth можно посмотреть по ссылке: Подборка Bluetooth аудиомодулей для ремонта и модернизации мультимедиа систем .
что нового и почему это важно
Bluetooth 5.1 предоставляет новые функции, которые позволят устройствам Bluetooth точно определять физическое местоположение в помещении. Эта последняя версия включает в себя функции, которые обеспечат более надежные соединения.
Устройства Bluetooth теперь могут определять Ваше местоположение
Текущие системы приближения Bluetooth могут угадать, насколько далеко находится устройство — например, Ваш умный дом или умные часы — по уровню сигнала. Они могут знать, что Вы в нескольких метрах, но они не знают направления.
Это улучшилось благодаря новой функции определения направления в Bluetooth 5.1, которая была анонсирована специальной группой по интересам Bluetooth (SIG), отраслевой группой, которая осуществляет надзор за Bluetooth. Система позиционирования теперь может определять направление, с которого поступает сигнал Bluetooth. Сочетая расстояние и направление, устройства Bluetooth теперь могут определить точное местоположение устройства вплоть до сантиметра.
Bluetooth 5.1 предлагает два разных метода определения направления: «Угол прибытия» (AoA) и «Угол вылета» (AoD). Одно из двух устройств должно иметь массив из нескольких антенн, и данные, полученные от этих антенн, могут использоваться для определения направления, с которого поступает сигнал Bluetooth.
Если у Вас с собой смартфон с Bluetooth 5.1, система позиционирования может точно определить Ваше точное местоположение. Это может быть использовано для улучшения навигации в помещении, поиска потерянных ключей или включения оборудования умного дома для более точного определения Вашего местоположения.
Более быстрое инициирование соединения с меньшими затратами энергии
Как Вы могли ожидать от номера версии, Bluetooth 5.1 не является огромным скачком с большим количеством изменений, как Bluetooth 5.0. Его изменения довольно незначительны, но все же полезны.
Устройства Bluetooth с низким энергопотреблением используют то, что называется «Общий профиль атрибутов» или GATT. Всякий раз, когда клиентское устройство подключается, оно выполняет «обнаружение службы», чтобы увидеть, что поддерживает серверное устройство. Это требует времени и энергии. Bluetooth 5.1 выполняет более агрессивное кэширование, и клиенты могут пропустить этап обнаружения службы, когда ничего не изменилось. Эти «улучшения кэширования GATT» означают, что соединение происходит быстрее и расходуется меньше энергии.
Улучшенное соединение
Bluetooth 5.1 включает в себя несколько улучшений в рекламе. Слово «реклама» здесь относится к тому, как устройство Bluetooth транслирует информацию о своем подключении, сообщая о своей доступности другим соседним устройствам Bluetooth. Это должно заставить соединение работать лучше.
Одной из новых функций является «рандомизация индексации рекламных каналов». Bluetooth 5.0 требовал, чтобы устройства проходили по каналам 37, 38 и 39 в строгом порядке. Теперь устройства могут выбирать каналы в произвольном порядке. Это уменьшает вероятность того, что два устройства Bluetooth будут создавать помехи друг другу и «разговаривать» друг с другом на одних и тех же каналах при объявлении о готовности к подключению, и это будет полезно в местах с большим количеством устройств Bluetooth.
Bluetooth 5.0 добавила возможность устройствам синхронизировать их сканирование для связи с «рекламным» расписанием другого устройства. Например, если Вы подключаете свой смартфон к телевизору через Bluetooth, телевизор может точно сказать, когда он будет рекламироваться, с помощью поля данных с именем SyncInfo. Ваш телефон не должен постоянно сканировать телевизор, но точно знает, когда телевизор будет рекламировать себя. Это экономит электроэнергию и потенциально может помочь, если устройства должны обмениваться данными в точное время.
Однако этот обмен «периодической рекламной синхронизацией» использует некоторую мощность, и устройства с низким энергопотреблением могут не захотеть тратить на это свою энергию. Благодаря «периодической передаче синхронизации рекламы» подключенные устройства могут передавать эти данные друг другу — например, Ваш смартфон может передавать информацию о расписании рекламы на телевизоре непосредственно в Ваши умные часы, а не заставлять Ваши умные часы передавать эту информацию на телевизор. Это может сэкономить энергию на устройствах с низким энергопотреблением, что позволит продлить срок службы батарей.
Дополнительные технические подробности о том, как именно работают эти функции, доступны в официальном документе с обзором основных характеристик Bluetooth. В документе также перечислены некоторые небольшие изменения, которые мы не упомянули здесь.
Bluetooth 5 – все что нужно знать о технологии в (2019 году)
Новый стандарт беспроводной связи Bluetooth 5 имеет большую дальность, более высокую скорость и больший объем потока передачи. Bluetooth 5 мощнее, чем когда-либо, и имеет огромный потенциал для «Интернет возможностей» и беспроводного прослушивания музыки.
В связи с ростом популярности беспроводных наушников и переносных устройств, Bluetooth становится все более популярным, чем когда-либо. Как известно, совместно с Bluetooth Special Interest Group, курирующей развитие технологий, нам обещают поставку 13.9 миллиарда Bluetooth-устройств уже к 2020 году.
Цены на популярные Bluetooth наушники (в 2019 году):
Что представляет из себя Bluetooth 5.0?
Ultimate Ears BoomBluetooth 5 — это следующая итерация Bluetooth, технологий беспроводной передачи, которая встречается в:
- Смартфонах;
- Умных часах;
- Планшетах;
- Беспроводных наушниках и колонках;
- А также ноутбуках, настольных компьютерах и т.д;
Bluetooth позволяет беспроводным устройствам соединяться друг с другом. Например, когда вы получите уведомление на свои умные часы, оно приходит с вашего телефона по Bluetooth. Он также позволяет слушать музыку через беспроводные динамики, когда вы отдыхаете на природе.
Так же Bluetooth 5, последняя версия Bluetooth, намного более продвинутая, чем предыдущие.
Насколько улучшился новый Bluetooth 5?
По сравнению со своим предшественником (Bluetooth 4.2 с низким энергопотреблением), новая версия в два раза быстрее, в четыре раза увеличилась дальность, в 8 раз увеличился поток передаваемых данных.
Если вы хотите точную статистику, то пропускная способность – 2 Мбит. На практике это означает быструю и надежную беспроводную связь.
Благодаря большей дальности (около 25 м), беспроводные колонки и наушники будут работать гораздо дальше от источника звука, чем с Bluetooth 4.2.
Вы можете подключить больше, чем одну пару беспроводных наушников к одному звуковому устройству на базе Bluetooth 5. Если ваше устройство имеет функции, такие как технология Bluetooth Dual Audio у Samsung, то вы можете настроить громкость каждого из них в отдельности.
Bluetooth 5 также может обнаруживать помехи на краях диапазона 2,4 ГГц и соседних диапазонах LTE, и автоматически предотвращать их, что необходимо для более четкого прослушивания музыки с любого беспроводного устройства.
Какие устройства совместимы с Bluetooth 5?
Samsung Galaxy S8К сожалению, на данный момент не так много устройств совместимы с новой версией Bluetooth. Samsung Galaxy S8 — первый смартфон, работающий с этой технологией, но на данный момент он же и единственный. Без наушников или колонок с технологией Bluetooth 5 вы не можете использовать все преимущества огромного диапазона или улучшенной скорости передачи сигнала. Но ждать придется не дольше, чем до конца этого года.
Хорошие новости в том, что вы можете использовать технологию Bluetooth Dual Audio у Galaxy S8, чтобы подключиться к любым