Скорость передачи данных Bluetooth
Передача данных посредством Bluetooth осуществляется на частоте 2.4 ГГц. Данный диапазон разделен на 79 каналов. При этом, каждому из них предоставлена полоса, шириной 1 МГц. Все имеющиеся специализации используют синхронный, либо асинхронный вид связи.
Bluetooth 2.0
Вышедший в ноябре 2004 года, Bluetooth 2.0 обладает еще большей скоростью передачи данных, а также имеет обратную совместимость с предшествующими версиями. Увеличенная скорость обеспечивается за счет использовании технологии EDR. Ее заявленная скорость равняется 3 Мб/с.Однако, как показывает практика, за счет данной технологии максимальная скорость передачи данных доходит лишь до 2.1 Мб/с. В версии 2.0 удалось добиться не только улучшения скорость, но и значительно увеличить помехоустойчивость, что в итоге помогло снизить и энергозатраты.
Помимо этого, 2.0 отличается упрощением подключения к ней нескольких устройств. Добиться этого удалось в следствие увеличения разрядности адресации.
Это позволило подключаться по локальной сети не 8 устройствам, как прежде, а уже 256.
2.0 + EDR спецификация обладает следующими особенностями:
- Ускоряет скорость передачи данных по Bluetooth в 3 раза
- Добавление дополнительной полосы пропускания частично решило проблему подключения к Bluetooth сразу нескольких устройств.
- Уменьшились энергозатраты, в следствие уменьшения нагрузки.
Bluetooth 3.0
Спецификация Bluetooth 3.0 была принята в 2009 году и произвела настоящий фурор, так как скорость передачи данных при ее использовании доходит до 24 Мб/с. Возможным это стало в следствие применения в ней двух модулей, один из которых был обычным Bluetooth 2.0, а другой работающий по протоколу 802.11, поддерживая скорость до 24 Мб/с. При этом выбираемый для передачи данных модуль зависит от размера файла. Так, медленный канал используется для передачи небольших файлов, а высокоскоростной для больших.
Основной негативной стороной Bluetooth 3.0 + HS является слишком большое энергопотребление при работе. как ни странно, такой минус стандарта 3.0 связан с высокой скоростью его работы. Однако, стандарте 3.0 имеется и одно неоспоримое преимущество. А именно, это возможность работать по протоколу 802.11 или, проще говоря, Wi-Fi. Благодаря этому скорость передачи данных значительно увеличилась. В теории, используя версию 3.0 скорость соединения должна достигать 54 Мб/с.
Так, благодаря стандарту 3.0 можно будет в самые сжатые временные отрезки прокачивать данные DVD-объема. Тем не менее, по словам разработчиков реальная скорость стандарта 3.0 составляет 22–26 Мб/с.
Bluetooth 4.0
Преимуществом Bluetooth 4.0 по сравнению с предыдущей спецификацией является его уменьшенное энергопотребление. Скорость передачи данных при использовании стандарта 4.0 достигает 1 Мб/с (размер пакета 8-27 байт). Кроме того, скорость соединения устройств, совместимых с спецификацией 4.
0, уменьшена до 5 миллисекунд, а расстояние, на которое возможна передача данных, достигает 100 метров. Также, стандарт 4.0 предоставляет достаточный уровень безопасности, который гарантирует 128-битное AES-расширение.
Преимущества Bluetooth 4.0:
- Совмещает в себе предшествующие протоколы. Поддерживает основные функции предыдущих протоколов.
- Увеличение скорости.
- Значительное уменьшение энергопотребления устройства, использующего стандарт 4.0, достигнутое за счет измененного алгоритма работы (передатчик включается только в тот момент, когда происходит передача данных).
Как правило, стандарт 4.0 больше подходит для миниатюрных электронных датчиков. К примеру, для наручных измерителях давления, температуры, для тренажеров, различных миниатюрных устройств с небольшой энергоемкостью.
Видео обзор технологии Bluetooth:
Поделиться:
Сервисы
Подписывайтесь на нас в соцсетях:
Вопрос-ответ
Задать вопрос
Встречайте Bluetooth 5.
0 — в 4 раза дальше и в 2 раза быстрее / ХабрИсполнительный директор Bluetooth SIG сообщил о новой версии стандарта. Компания прислушалась к маркетологам и, видимо, собирается для упрощения назвать версию Bluetooth 5 без обычной точки. Интереснее то, что новая версия будет предоставлять вдвое более быструю связь, а радиус действия увеличится в четыре раза по сравнению с Bluetooth 4.2. Другое важное обновление связано с функцией широковещательных пакетов установки соединения(advertising packet): Bluetooth-устройства смогут отправлять увеличенные фрагменты информации гаджетам, с которыми они не сопряжены.
АПД: исправлены показатели — по сообщению Bluetooth SIG, в новости была ошибка: радиус увеличится в 4 раза, а скорость — в 2 раза, а не наоборот, как в первой рассылке.
Технологию Bluetooth начали разрабатывать в 1994 году в качестве беспроводной замены кабелям RS-232. Это была Ericsson, и шведские корни компании повлияли на название и логотип: BlueTooth произошло от имени Харальда I Синезубого, а логотип складывается из двух скандинавских рун «хаглаз» и «беркана» .
Датский король удостоился такой чести благодаря своему второму прозвищу — «Объединитель».
Bluetooth используют для передачи данных между персональными компьютерами и периферийными устройствами, игровыми приставками и джойстиками, между телефонами и гарнитурами, наушниками, умными устройствами. Использование Bluetooth привело к тому, что сейчас в России есть целое поколение людей, помнящих, как в школе они передавали музыку и картинки с телефона на телефон.
Технология завязана на использовании радиоволн в ISM-диапазоне (Industry, Science and Medicine), она использует свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц, и в нём применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Благодаря псевдослучайной последовательности переключения между частотами возможна работа нескольких устройств друг рядом с другом без помех.
Первая версия Bluetooth 1.0 была готова в 1998 году, но проблемой была плохая совместимость между продуктами различных производителей.
Версия 1.1 исправила ряд ошибок и получила индикацию мощности принимаемого сигнала. Проблему с совместимостью решила стандартизация версии Bluetooth 1.2 рабочей группой IEEE. Скорость версии 2.0, выпущенной в 2004 году, достигала 2,1 Мбит/с благодаря технологии ускорения передачи данных Enhanced Data Rate (EDR), а базовая скорость составляла 1.1 Мбит/с. В 2007 году 2.1 мог запрашивать характеристики устройства для фильтрации при сопряжении и экономить батарею. Bluetooth 3.0 с технологией HS в 2009 году мог в теории разогнаться до 24 Мбит/с.
Ericsson T39 — первый телефон с поддержкой Bluetooth, 2000 год
До последнего момента передовой версией была Bluetooth 4.2. Множество носимых устройств без поддержки смартфоном этой версии просто не будут работать. На смену 4.2 приходит Bluetooth 5. ArsTechnica со ссылкой на письмо исполнительного директора Bluetooth SIG Марка Пауэлла пишет о том, что скорость нового стандарта по сравнению с 4.2 увеличится в 2 раза, радиус действия — в 4 раза, а также даст «значительно больше возможностей для широковещательных пакетов».
Возможность передавать пакеты неопределенным адресатам без установки соединения широко используется так называемыми «маячками» — миниатюрными передатчиками, которые периодически передают широковещательные пакеты, которые могут содержать информацию о местоположении, заменяя систему GPS внутри зданий, рекламу и другие привязанные к локальному местоположению данные, например, информацию об экспонатах выставки.
Возможно, первые устройства с Bluetooth 5.0 появятся в начале 2017 года. Увеличение скорости и энергоэффективности используют в новых гаджетах для «умного дома» и носимых устройствах.
и пропускная способность в технологии Bluetooth | Блог Advanced PCB Design
Ключевые выводы
Скорость передачи — это объем данных, передаваемых по каналу передачи в течение заданного промежутка времени.
Каждый из каналов классического Bluetooth разделен на 1 МГц, и это определяет пропускную способность классического канала Bluetooth.
По сравнению с Bluetooth WiFi представляет собой высокоскоростную (скорость передачи) технологию беспроводной связи с высокой пропускной способностью.
Понимание требований приложения к скорости передачи и пропускной способности помогает разработчикам выбирать между классической технологией Bluetooth или технологией Bluetooth с низким энергопотреблением
Интернет вещей (IoT) все больше оптимизируется в портативной и носимой электронике. В устройствах IoT технология Bluetooth используется для связи ближнего действия. Для экономии энергии Bluetooth Low Energy используется в устройствах IoT с батарейным питанием. Прежде чем принять решение о том, использовать ли классический Bluetooth или Bluetooth с низким энергопотреблением, необходимо учитывать другие параметры, такие как скорость передачи, пропускная способность и пропускная способность.
Понимание разницы между скоростью передачи и требованиями к пропускной способности приложения помогает разработчикам выбирать между классическим Bluetooth или Bluetooth с низким энергопотреблением, чтобы наилучшим образом оптимизировать интересующую систему IoT.
Скорость передачи
Скорость передачи — это объем данных, передаваемых по каналу передачи в течение заданного промежутка времени. Обычно он выражается в бодах или битах в секунду (бит/с). Скорость передачи определяет скорость соединения или канала связи и зависит от различных беспроводных технологий, таких как Bluetooth, WiFi, ZigBee и т. д. Скорость передачи — это показатель, указывающий, какая технология является самой быстрой. В беспроводной связи скорость передачи зависит от нескольких факторов: частотного диапазона технологии, методов модуляции и сложности приемопередатчика.
По мере увеличения скорости передачи можно выключать передатчик, когда он не используется. При более высокой скорости передачи увеличивается частота периодических отключений передатчика, что приводит к снижению энергопотребления.
Рассматривая концепцию скорости передачи на примере Bluetooth, мы можем описать эту беспроводную технологию как технологию с низкой скоростью передачи. При использовании модуляции с частотной манипуляцией скорость передачи классической версии Bluetooth составляет около 1 Мбит/с. Скорость передачи данных увеличена до 24 Мбит/с в режиме Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE). Поскольку скорость передачи выше, чем у классического Bluetooth, BLE снижает энергопотребление и имеет большое значение в приложениях IoT. Доступно несколько других версий Bluetooth, и в таблице ниже указаны их скорости передачи данных.
Полоса пропускания
Пока мы обсуждаем возможные скорости передачи различных версий Bluetooth, которые передают данные в диапазоне 2,4 ГГц, мы также должны изучить значение полосы пропускания в Bluetooth. Технология Bluetooth использует метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты для распространения данных, которые передаются в виде пакетов.
Скорость передачи и пропускная способность
Несмотря на то, что Bluetooth и WiFi используют радиоволны для передачи данных на короткие расстояния без проводного соединения, они различаются по скорости передачи и пропускной способности. Wi-Fi предлагает большую пропускную способность при передаче данных и работает быстрее, чем Bluetooth. Wi-Fi соответствует сетевой спецификации IEEE 802.11. Стандарт связи Wi-Fi IEEE 802.11a обеспечивает скорость передачи данных 54 Мбит/с, тогда как IEEE 802.11n обеспечивает скорость передачи данных 600 Мбит/с.
По сравнению с Bluetooth WiFi представляет собой высокоскоростную (скорость передачи) технологию беспроводной связи с высокой пропускной способностью.
Технология Bluetooth широко используется при разработке продуктов IoT из-за низкого энергопотребления, а также снижения риска удаленных атак. При сравнении скорости передачи и пропускной способности для Bluetooth и WiFi Wi-Fi оказывается лучшим выбором, хотя дополнительные источники питания должны быть напрямую подключены к устройствам IoT для удовлетворения требований к мощности связи. Таким образом, для маломощных устройств IoT лучшим вариантом является Bluetooth с низким энергопотреблением.
Cadence может помочь вам разработать устройства IoT с использованием Bluetooth, WiFi или 5G. Программное обеспечение OrCAD от Cadence предлагает прототипирование аппаратного и программного обеспечения, которое помогает разработчикам проектировать и моделировать устройства IoT.
Ведущие поставщики электроники полагаются на продукты Cadence, чтобы оптимизировать потребности в мощности, пространстве и энергии для широкого спектра рыночных приложений.
Если вы хотите узнать больше о наших инновационных решениях, поговорите с нашей командой экспертов или подпишитесь на наш канал YouTube.
Запросить оценку
Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.
Подпишитесь на Linkedin Посетите вебсайт Больше контента от Cadence PCB Solutions
УЗНАТЬ БОЛЬШЕвещей, которые вы должны знать о радиусе действия Bluetooth
- Ресурсы:
- Умный дом и автоматизация зданий
- Беспроводное подключение для Интернета вещей
- Промышленный Интернет вещей
Ресурсы ▼
Как и все технологии связи, 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. Эта статья теперь обновлена с добавлением производительности Bluetooth 5.
Полное руководство по Bluetooth Low Energy
Bluetooth Classic и Bluetooth Low Energy
Изначально Bluetooth 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 Bluetooth LE (ранее называвшийся Bluetooth Smart) появился на рынке в 2011 году, ключевым 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 для сравнения
| БЛЮТУЗ v2.1 | BLUETOOTH 4.0 (LE) | БЛЮТУЗ 5 (LE) | |
|---|---|---|---|
| Диапазон | До 100 м | До 100 м | До 400 м |
| Максимальный диапазон (свободное поле) | Около 100 м (класс 2 вне помещения) | Около 100 м (вне помещения) | Около 1000 м (вне помещения) |
| Частота | 2,402–2,481 ГГц | 2,402–2,481 ГГц | |
| Максимальная скорость передачи данных | 1- 3 Мбит/с | 1 Мбит/с | 2 Мбит/с |
| Применение Пропускная способность | 0,7-2,1 Мбит/с | До 305 кбит/с | До 1360 кбит/с |
| Топологии | Точка-точка, Скэттернет | Точка-точка, ячеистая сеть | Точка-точка, Ячеистая сеть |
| Сеть Стандарт | IEEE 802.15.1 | IEEE 802.15.1 |
1″> 2,402–2,481 ГГц
1″> IEEE 802.15.1
- Подробнее: Важная информация о Bluetooth 5
Дальность действия зависит от окружения, характеристик радио и антенн
На дальность действия Bluetooth влияет множество факторов, обычно:
- Выходная мощность передатчика
- Чувствительность приемника
- Физические препятствия на пути передачи
- Антенны
В то время как 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 десять метров — это хороший показатель того, что может быть достигнуто между двумя устройствами Bluetooth в помещении.
При разработке устройства 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 LE
Bluetooth версии 2.1 |
|
Bluetooth LE |
|
Усовершенствования Bluetooth 5
Версия 5 спецификации Bluetooth содержит ряд улучшений, направленных на то, чтобы сделать низкоэнергетический компонент Bluetooth более гибким: скорость передачи данных или уменьшить среднее потребление тока за счет небольшого сокращения диапазона
Как увеличить радиус действия Bluetooth с помощью сети
Вы можете подключить устройства Bluetooth к нескольким распределенным шлюзам, подключенным к Интернету.
Устройства Bluetooth могут связываться 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.
- Читайте также: Что такое PAN, BAN, WAN и LPWAN [Инфографика]
Мощь ячеистых сетей
Количество устройств, которым требуется маломощная работа и связь с другими устройствами и онлайн-сервисами, ежедневно растет. Чтобы поддержать это, Bluetooth LE представил поддержку Mesh Networks.
Mesh-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, по крайней мере, 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.
- Подробнее: Объяснение ячеистых сетей
Одним из примеров может быть интеллектуальная система освещения. Каждый переключатель или лампочка является узлом в ячеистой сети, использующей Bluetooth LE. 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 управлением освещением из любого места с помощью сети Bluetooth LE.
- Подробнее: Что такое HomeKit?
Впервые опубликовано в июне 2016 г.
Обновлено 25 января 2023 г.
Темы: Bluetooth с низким энергопотреблением
Автор: Jon Gunnar Sponås
Джон Гуннар является менеджером группы технической поддержки Nordic Semiconductor. Он получил степень магистра в области электротехники и радиосвязи в NTNU в 1999, и работает в Nordic с 2001 года. В его обязанности входит предоставление клиентам Nordics технической поддержки мирового класса через онлайн-форумы и личные встречи.