Важко уявити сучасний смартфон без Bluetooth (нагадаю, це стандарт для бездротової передачі файлів з одного пристрою на інший). Кожні пару років виходить нова версія цієї технології, останньою з яких стала Bluetooth 5, анонсована ще в 2016 році. Хоча більшість сучасних смартфонів підтримують Bluetooth 5, важко знайти апарат, який би використовував всі ключові особливості п'ятого покоління Bluetooth. У Bluetooth 5 була значно збільшена швидкість передачі даних і дальність роботи, але для роботи Bluetooth 5 підтримка всіх її особливостей не обов'язкова. Тому не дивуйтеся, якщо ви купите смартфон з «підтримкою» Bluetooth 5, а через час дізнаєтеся, що ваш пристрій не підтримує головні особливості нового покоління Bluetooth.
Bluetooth-профілі HSP, HFP і A2DP
Перший з аудіопрофілів Bluetooth носить ім'я HSP - Headset Profile. Як можна зрозуміти з назви, він створений для роботи з мобільними гарнітурами і заточений під базову передачу голосу з усіма витікаючими звідси наслідками: аудіо допускається тільки в моно форматі і з бітрейтом не вище 64 кБ/с. Порівняно з цим звуком навіть пережаті MP3 здаються божественною насолодою для вух.
Другий - HFP, Handsfree Profile - являє собою трохи більш просунуту версію того ж профілю. Його адресат - все ті ж монофонічні гарнітури, так що стерео як і раніше не підтримується, але якість звуку дещо вище. Втім, для прослуховування музики цей профіль як і раніше не підходить.
Як тільки з'явився A2DP, багато Hi-Fi-виробники звернули на нього увагу. Але раніше за всіх були невеликі компанії, які зробили адаптери, як наведений на фото GOgroove BlueGate, - невелика коробочка з ЦАПом і підсилювачем для навушників всередині.
Для цієї мети передбачено спеціальний профіль A2DP - Advanced Audio Distribution Profile. Саме він відповідає за з'єднання мобільних пристроїв з бездротовими колонками і навушниками. Профіль A2DP дозволяє джерелу звуку знайти спільну мову з бездротовою акустикою, а головне - керувати стисненням аудіо для відправки по «синьозубому» каналу. Уникнути цієї процедури не можна через невисоку пропускну здатність Bluetooth, але рівень компресії, що використовуються для стиснення алгоритми і, в кінцевому підсумку, втрати в якості звуку можуть помітно варіюватися. Ось тут, як кажуть, і виникають нюанси.
Огляди
Bluetooth. Технологія, яка двадцять років тому повністю перевернула уявлення про можливості передачі даних. У далекому 1998 році група компаній, що спеціалізуються на розробці і випуску мобільних телефонів, мультимедійних гаджетів і програмного забезпечення (Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba) представила на суд громадськості унікальну технологію економного і надзвичайно зручного радіозв'язку, що дозволяє на невеликій відстані обмінюватися протоколами даних за допомогою компактних персональних пристроїв.
Сам термін Bluetooth з'явився з легкої руки шведів з Ericsson. Одного з легендарних правителів Скандинавії звали Гаральд I Синьозубий на прізвисько Об'єднувач, звідси ж і логотип нового стандарту (дві руни - «хаглаз» і «беркана»).
Як це працює
Технологія Bluetooth дозволяє передавати зображення, голосові, відео, аудіо, текстові повідомлення (зі швидкістю до 64 Кбіт/сек). Для бездротової передачі інформації використовуються асиметричний (721 Кбіт/сек в одному напрямку і 57,6 Кбіт/сек в іншому) або ж симетричний (432,6 Кбіт/сек в обох напрямках) методи. По суті, вбудований в гаджет Bluetooth-пристрій, являє собою радіопередавач (частота 2.4 ГГц), здатний встановлювати зв'язок між гаджетами на максимальній дистанції до 100 метрів. Найчастіше потужність Bluetooth-чіпа розрахована на 10 метрів. Такий радіус дії забезпечує низьке споживання енергоресурсів акумулятора або батареї гаджета, що, в свою чергу, гарантує відносно невеликі габарити пристрою і невисоку вартість його комплектуючих.
Передавач працює за принципом FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum). Ця технологія кластеризує дані, що передаються, в окремі пакети, а потім транслює їх за псевдо рендомним принципом, періодично змінюючи частоту передачі (зміни відбуваються до 1,6 тисячі разів на секунду). Передавати і приймати інформацію в даному випадку можуть тільки ті гаджети, які налаштовані на один шаблон, так званий pattern передачі. При цьому будь-які інші пристрої зможуть сприймати передачу даних тільки лише як білий шум.
Трохи історії
Витоки цієї технології відстежуються ще в далекому 1994 році. Саме тоді, на зорі мультимедіа, провідний на той момент виробник технічних засобів для мобільного зв'язку компанія Ericsson пропонує Bluetooth як альтернативу кабельному способу передачі даних. Передбачалося (і не безпідставно), що ця технологія буде активно застосовуватися для високошвидкісного обміну даними між персональними комп'ютерами, а також різними периферійними гаджетами, ігровими терміналами і джойстиками, мобільними телефонами і гарнітурами тощо.
За всю досить довгу історію цієї оригінальної бездротової технології, з'явилося чимало різних версій, які щоразу дивували своїми новими можливостями. Перша ластівка - технологія Bluetooth стандарту 1.0 і 1.0 B, що з'явилася ще в 1998 році. В силу того, що ці версії були піонерами в цьому напрямку, обмін даних був недостатньо коректний в роботі. Комунікабельність між обладнанням від різних компаній-виробників бажала кращого. Обов'язкове надання адреси пристрою при встановленні контакту не змогла забезпечити безпеку з'єднання за протоколом.
Врахувавши огріхи і побажання користувачів, розробники трохи модернізували версію і запропонували новий стандарт - Bluetooth 1.1. До нього були додані опції для нешифрованого каналу і можливість визначення ступеня потужності для прийманого сигналу. При створенні Bluetooth 1.2 виробники пішли ще далі і додали можливість швидкого контакту і виявлення сигналу. Ця версія, на відміну від більш ранніх, характеризувалася непоганими показниками швидкості передачі даних і стійкістю до імпульсивних радіоелектронних перешкод. Тому версія 1.2 була затверджена як стандарт для бездротового обміну інформацією в 2005 році.
У Bluetooth стандарту 2.0 була частково вирішена проблема не високої швидкості обміну файлами між пристроями. Сприяння платформи Enhanced Data and Response (EDR) дозволило підняти швидкість до 3-х Мбіт/с. Правда, на виході передача інформації досягала всього лише - 2,1 Мбіт/с. Мається на увазі, що технологія EDR підтримує Bluetooth версії 2.0, будучи тільки доповнюючою функцією. Крім цієї підтримки існують також інші апгрейти, спрямовані на прискорення і передачі даних, проте саме Enhanced Data and Response забезпечує швидкий контакт пристроїв (в 3 рази швидше для базової версії), мінімізуючи труднощі одномоментного підключення декількох пристроїв. Версія Bluetooth 2.1 дозволила розширити перелік характеристик для обміну даними між пристроями. До того ж, з'явилася можливість енергозбереження за допомогою нової технології для комунікацій Sniff Subrating, що дозволило збільшити тривалість безперервної роботи приладу від одного заряду батареї в кілька разів.
У 2004 році спеціально для Bluetooth виходить специфікація Bluetooth 2.0 + EDR (Enhanced Data Rate). Специфікація EDR для серії Bluetooth 2.1 позиціонується як захист даних і помічник в ідентифікації та приєднанні сторонніх Bluetooth-пристроїв. Це стає можливим завдяки скороченню кількості дій при передачі даних. Продуктивність використовуваних пристроїв при цьому збільшується, а кількість потенційних помилок при передачі даних зменшується.
На сучасному етапі
Основні модифікації для обміну даних, які застосовні сьогодні до переважної більшості обладнань - Bluetooth стандарту 3.0 і версії 4.0. Стандарт 3.0 підтримує швидкість передачі та обмін пакетами даних до 24 Мбіт/с. Таких результатів вдалося досягти за допомогою об'єднання звичайного Bluetooth 2.0 з протоколом IEEE 802.11, який більше відомий як локальна бездротова мережа Wi-Fi. Передача інформації при цьому відбувається наступним чином: повільний канал використовується для передачі компактних файлів, а високошвидкісний, у свою чергу, забезпечує передачу пакету інформації більшого розміру.
Основним недоліком для Bluetooth 3.0 є невиправдано велике енергоспоживання пристрою, що підтримує цю технологію. Здавалося б, що в попередніх інтерфейсах вже вирішували питання, що стосується енергозбереження. Однак рішучий прогрес у швидкості для стандарту Bluetooth 3.0, обернувся високими енергетичними витратами. При цьому у версії Bluetooth 3.0 все-таки стає можливим завантажувати у відносно короткі терміни дані DVD-обсягу. У версії 4.0, на відміну від третього покоління, розробникам нарешті вдалося вирішити питання зі зменшенням енерговитрат. При цьому дана версія дозволяє збільшити швидкість до 1 Мб/с, а максимально відстань стабільної передачі інформації збільшилася до позначки в 100 метрів. Рівень захисту конфіденційності забезпечує стандарт Advanced Encryption з характеристикою 128 біт.
За допомогою використання унікального алгоритму роботи, споживання енергії значно скорочується. Пристрій передачі даних активує свою роботу тільки під час відправлення інформації. Ця версія дозволяє встановити з'єднання пристроїв менш ніж за 0,05 секунд. Протокол Bluetooth версії 4.0 в першу чергу призначений для досить широкого сімейства невеликих датчиків і мініатюрних сенсорів. Зокрема, до цього переліку входять датчики руху, температури і вологості повітря. Пристрої, що працюють на базі Bluetooth версії 4.0, здатні безперешкодно передавати і обмінюватися інформацією з такими гаджетами, як смартфони, фаблети, мобільні телефони, персональні комп'ютери або планшети.
Special Interest Group наприкінці зими 2013 року продемонструвала поліпшену версію попередньої моделі - Bluetooth стандарту 4.1. Примітно, що поліпшення торкнулося одночасної і злагодженої роботи бездротової технології і стандарту стільникового зв'язку Long Term Evolution. Розв'язання автоматичного регулювання передачі файлів передбачає і захист від взаємних перешкод. У подальшій версії Bluetooth 4.2, яка з'явилася на ринку на початку грудня 2014 року, розробники вдосконалили параметри конфіденційності і трохи збільшили швидкість передачі інформаційного матеріалу від пристрою до пристрою.
Слід зазначити, що різні гаджети і девайси, що підтримують Bluetooth, при передачі даних використовують найнижчу з усіх можливих версій і найпростіший протокол з наданих. Іншими словами, смартфон з Bluetooth версії 4.0 і бездротові навушники стандарту 2.1, при технології EDR, зроблять підключення саме за Bluetooth версією 2.1.
Зустрічайте, Bluetooth 5.0
! У середині червня 2020 року Bluetooth Special Interest Group (SIG) знайомить нас з поліпшеною бездротовою технологією Bluetooth версії 5.0, яка за своїми базовими характеристиками виграє у всіх своїх попередників. Що ж тут принципово нового і які поліпшення нам пропонують розробники? Про все по порядку. Швидкість передачі пакета даних за допомогою нових підходів Coded PHY і Forward Error Correction (FEC) збільшена в кілька разів, а відстань, на якій може здійснюватися робота, зрушилася з позначки в 10 метрів до 40 в приміщенні. На вулиці цей показник досягає вражаючих результатів для бездротової технології - 200 метрів. Дана версія передбачає використання каналу мовлення на частоті 2,4 МГц. А максимальна швидкість передачі інформації збільшилася до 6 Мбіт/с. Безумовно, швидкість ще далека від можливостей дротового виду передачі пакета даних (наприклад, USB 2.0 - до 60 МБ/с). Але для бездротових технологій - це колосальний прорив!
Унаслідок збільшення швидкості передачі даних синхронізація окремих пристроїв відбувається значно надійніше, ніж у попередніх версіях. Відзначимо також низьке споживання енергії при роботі пристроїв, забезпечених Bluetooth версії 5.0. У порівнянні з попереднім поколінням, енерговитрати знижені в 2,5 разів.
Вигоди для користувачів очевидні. Тепер не доведеться плутатися в навушниках при бігу на стадіоні. Смартфон передає інформацію (в нашому прикладі - музику) безпосередньо в канали навушників. При цьому користувачеві немає необхідності постійно зупинятися з метою перевстановити або перезавантажити з'єднання з телефоном і смарт-годинником. Надійні Bluetooth-навушники і бездротові колонки протягом останніх двох років - одне з найбільш показових досягнень Bluetooth п'ятого покоління.
Збільшений радіус дії забезпечив ефективну організацію Інтернет-з'єднання в умовах сучасної квартири або будинку, що дозволяє керувати побутовою технікою і будь-якими електричними приладами віддалено (у разі їх підключення до системи «розумний будинок») з єдиного пульта або мультимедійного пристрою. Природно, ця можливість існує тільки при наявності підтримки потрібного протоколу і сервера. Передавати і скачувати дані можна тепер у практично необмеженому обсязі в максимально короткі терміни. Така можливість забезпечується завдяки наявності широкомовних каналів передачі, що встановлюють і підтримують контакт між різними Bluetooth-пристроями зі сторонніми гаджетами без попереднього підключення.
Ще одна важлива перевага - всі, пристрій, обладнані чіпами Bluetooth 5.0 сумісні з девайсами, що працюють зі старими протоколами і попередніми версіями цієї технології. Таким чином наявність у новій версії інтерфейсу певної програми дозволяє продовжувати працювати з більш старим пристроєм без значної модифікації або переналаштування.