Bluetooth — это стандартная беспроводная технология, которая использует радиоволны УВЧ для обмена данными между устройствами на коротких расстояниях.. Это было изобретено в 1994 Эрикссон, хотя стандарт Bluetooth IEEE позже стандартизировал его в следующем году.. Bluetooth SIG поддерживает и контролирует разработку спецификации., контролирует квалификационную программу, и охраняет товарные знаки.
Над 6 миллиардов устройств Bluetooth было поставлено 2019, таким образом, стандарт Bluetooth стал наиболее часто используемой технологией для связи ближнего действия.. MOKOBlue — одна из ведущих компаний, поддерживающих разработку стандартов Bluetooth.. Мы внедрили эту технологию в большинство наших устройств..
Почему стандарт Bluetooth используется в IoT и современных устройствах?
Среди технически подкованных, Технология Bluetooth наиболее предпочтительна для разработки продуктов, которым требуется простая связь с другим устройством.. Это потому, что Bluetooth прост в использовании, осуществлять, и менее затратный. более того, Bluetooth — идеальный выбор для проектов IoT, которые, как ожидается, будут работать с низким энергопотреблением, поскольку для передачи данных с одного устройства на другое требуется меньше энергии..
Также, стандарт Bluetooth лучше всего подходит для связи на короткие расстояния, так как его скорость передачи может легко достигать 2 Мбит / с. Таким образом, Bluetooth обеспечивает потоковую передачу приложений, таких как видеофайлы с беспроводным дисплеем высокой четкости или потоковую передачу аудиофайла HQ на беспроводную гарнитуру..
Bluetooth-сети
Соединение нескольких устройств по Bluetooth образует сети, разделенные на две части.;
Пикосеть
Сеть пикосети покрывает небольшую площадь и объединяет до восьми устройств.. В пикосети, одно устройство выступает в качестве ведущего, тогда как другие связанные устройства являются ведомыми. Например, соединение между смартфоном с парой беспроводных наушников и умными часами образует сеть пикосети. В таком случае, хозяин - мобильный телефон, тогда как умные часы и наушники являются рабами.
Скаттернет
Сеть Scatternet состоит из двух или более взаимосвязанных сетей пикосети.. Эта сеть создается, когда одна сеть пикосети становится ведущей по отношению к подчиненной сети других сетей пикосети.. В связи с большим количеством участников, scatternet покрывает более широкую область, чем пикосети, хотя технические ограничения Bluetooth делают его реализации скудными.
Сравнение различных версий Bluetooth
Bluetooth v5.2
Bluetooth v5.2 — это новейшая версия Bluetooth.. Впервые он был выпущен в январе 2020 на выставке CES специальной группой по интересам Bluetooth. Bluetooth v5.2 делает его удобным для приложений IoT. более того, он поставляется с изохронными каналами (ISOC) функция, которая закладывает основу для реализации Low Energy (THE) Аудио в Bluetooth с низким энергопотреблением (СТАЛ) устройства, поддерживающие Bluetooth 5.2 или позже.
Функция LE Audio также облегчает подключение множества беспроводных наушников к одному источнику.. более того, он связывает беспроводные наушники с разными источниками. Кроме, функция LE Audio добавляет поддержку слуховых аппаратов.
Bluetooth с низким энергопотреблением (СТАЛ)
Также известен как Bluetooth Smart., BLE был разработан, чтобы предлагать значительно меньше энергии, сохраняя при этом тот же диапазон связи, что и Bluetooth Classic.. Это достигается за счет отказа от скорости передачи данных.. Он был включен как функция в версию Bluetooth. 4.0 чтобы публика могла легко получить к нему доступ. Другими устройствами, которые взаимодействуют с устройствами BLE, являются маяки и узлы..
Моты
Motes — это беспроводные приемопередатчики с системой на кристалле.. Они создают удаленный датчик в сочетании с датчиком того же типа..
Маяки
Это передатчики, которые передают свой идентификатор ближайшим устройствам.. Идентификаторы подхватываются операционной системой или совместимым приложением.. Это позволяет электронным устройствам эффективно выполнять свои функции вблизи маяка.. Маяки BLE отличаются от мотов тем, что они передают только, тогда как пылинки также могут использоваться в качестве приемников.
Стек протоколов Bluetooth
Подобно сетевым моделям OSI и TCP/IP., стандарт Bluetooth также имеет свой стек протоколов. тем не мение, Устройства Bluetooth не используют все уровни стека протоколов, как модель OSI.. На изображении ниже показаны все протоколы связи Bluetooth, найденные в стеке..
В зависимости от их функции в стеке, протоколы можно разделить на;
Основные протоколы
Это специальные протоколы, имеющие решающее значение для работы многочисленных функций Bluetooth.. Они включают;
• Протокол управления логической связью и адаптации
• Bluetooth-радио
• Протокол обнаружения служб
• Основная полоса частот
• Протокол управления ссылками
Протокол замены кабеля
Он включает в себя радиочастотную связь (RFComm) Протокол, предоставляющий виртуальный последовательный порт для определенных приложений.. Протокол устраняет необходимость в кабелях
Принятые протоколы
Принятые протоколы взяты из других моделей, как модели OSI или TCP/IP. Они включают;
• Протокол «точка-точка» (ГЧП)
• Протокол беспроводных приложений (WAP)
• IP-протокол
• TCP / UDP Протокол
АТ-команды
AT-команды используются для передачи команд на модуль Bluetooth.. Они также изменяют настройки устройства., например, имя и скорость передачи данных. Информацию о настройке параметров с помощью AT-команд можно найти в техническом описании Bluetooth-устройства..
Сравнение Bluetooth с другими протоколами беспроводной связи
Преимущества стандарта Bluetooth
• Стандарт Bluetooth является беспроводным и автоматическим.
• Дешевле реализовать стандартные процессы Bluetooth.
• Bluetooth не требует ручного подключения или кнопки для создания ссылок при сопряжении..
• Другие беспроводные устройства редко создают помехи для устройств Bluetooth..
• Технология Bluetooth является энергоэффективной, поскольку использует маломощные сигналы..
• Стандарт Bluetooth позволяет одновременно обмениваться данными и голосом.
• Легко обновить стандарты Bluetooth до новых версий.
Недостатки стандарта Bluetooth
• Скорость передачи данных стандарта Bluetooth ниже до 2 Мбит/с по сравнению с другими аналогичными технологиями, которые в основном имеют скорость передачи данных около 4 Мбит / с.
• Его рабочий диапазон обычно находится в пределах 10 метры.
• Bluetooth реализует элементарную безопасность.
Проблемы безопасности устройств Bluetooth
Поскольку Bluetooth имеет меньше мер безопасности, существуют различные способы проникновения в систему безопасности Bluetooth. Некоторые из основных методов, используемых для обхода безопасности Bluetooth:;
• Bluejacking — это безвредный метод передачи нежелательных данных с использованием соединения Bluetooth между двумя или более устройствами с поддержкой Bluetooth, например мобильными телефонами..
• Bluesnarfing – Bluesnarfing более опасен, чем Bluejacking., хотя оба похожи. Bluesnarfing — это незаконное Bluetooth-соединение, позволяющее хакеру получить доступ к, скачать, и просматривать информацию с беспроводного устройства жертвы.
• Bluebugging — Bluebugging позволяет хакеру легко получить доступ и удаленно запустить все функции телефона жертвы..
• Автомобильный шепот – хакеры используют эту технику обхода для отправки и получения аудиофайлов на автомобильную стереосистему с поддержкой Bluetooth через программное обеспечение..
Процесс подключения нескольких маяков через Bluetooth
В целом, Маяки обычно сами транслируют свои пакеты для устройства Bluetooth в пределах досягаемости, чтобы обнаружить эти пакеты.. Есть два процесса, связанных с подключением нескольких маяков через технологию Bluetooth..
Первый процесс через рекламу, где один маяк отправляет данные с рекламными пакетами. Это позволяет другим маякам получать пакеты, отправленные, хотя они не могут на них ответить. В таком случае, пакеты данных, отправленные несколькими маяками, перехватываются центральным устройством.
Другой процесс через соединение, где несколько маяков используют технологию Bluetooth для обмена некоторыми данными соединения. Здесь, данные передаются каждый раз, когда происходит соединение, что позволяет легко транслировать подключенные маяки. Этот процесс работает лучше всего и в первую очередь надежен, когда связь находится близко к нескольким метрам..
Точность позиционирования Bluetooth
Существуют разные уровни точности систем внутреннего позиционирования BLE и систем определения местоположения в реальном времени.. Точность зависит от архитектуры системы, плотность развернутого датчика или маяка, и выбор оборудования. Датчики и маяки BLE могут обеспечить точность позиционирования в помещении менее 5 метров с оптимальным размещением и условиями.
Как технологии Wi-Fi, Bluetooth также зависит от мощности сигнала (RSSI) приблизительное местоположение устройства. Этот метод позиционирования Bluetooth гораздо менее точен и обеспечивает высокую точность определения местоположения вплоть до метрового уровня.. Хотя BLE широко используется и очень эффективен, В данный момент, это не самая точная радиочастотная технология позиционирования в помещении. Поскольку большинство приложений для позиционирования внутри помещений не требуют высокой степени точности, BLE — наиболее подходящая альтернатива, предлагающая множество исключительных преимуществ..
Новая функция определения направления позволяет BLE точно определять местоположение на уровне менее метра.. Это из-за угла прихода (AoA), который быстро вычисляет направление сигнала Bluetooth. более того, AoA можно использовать вместе с силой сигнала (RSSI) в местоположении и отслеживании активов для повышения точности.
Переносной актив, такой как маяк или метка с одной антенной, передает сигнал на стационарный датчик BLE с несколькими антенными решетками для определения направления.. Угол приближения портативного радиовещательного устройства определяется путем измерения фазового сдвига нескольких антенн., следовательно, получение сигнала. В сочетании с RSSI, AoA может генерировать координаты устройства с точностью до сантиметра..
История технологии Bluetooth
Bluetooth начал свою работу в 1998. Это неприбыльная торговая ассоциация, созданная пятью компаниями.; Нокиа, Эрикссон, Интел, и Тошиба. Свой первый коммерческий продукт Bluetooth Special Intrest Group представила на рынке в 1999. Популярность Bluetooth быстро росла, и во всем мире он стал почти доступен во всех потребительских товарах, таких как ноутбуки и мобильные телефоны.. тем не менее, Bluetooth также является стандартной функцией почти в каждом новом автомобиле, которая позволяет звонить водителям от руки и поддерживает бортовые информационно-развлекательные системы..
SIG выросла до более чем 35,000 компании-члены по всему миру из первоначальных пяти членов, все из разных телекоммуникаций, бытовая электроника, вычисления, и сетевые отрасли. Ассоциация находится в Киркланде., Вашингтон.
Технология Bluetooth сегодня
После того, как стал популярным на потребительских рынках, новые протоколы Bluetooth позволили этой технологии занять важное место в IoT.. MOKOBlue поддерживает разработку Bluetooth и гарантирует, что разработчики смогут легко внедрить эту технологию в предпочитаемые ими проекты..
В настоящее время, Bluetooth существует в трех разных протоколах:
• Bluetooth с низким энергопотреблением (СТАЛ)
• Классический Bluetooth
• Сеть Bluetooth.
Каждый протокол полезен в конкретных приложениях. Поскольку технология Bluetooth изначально разрабатывалась для использования на коротких расстояниях, последние версии могут передавать сигналы на расстояние до мили.
Приложение Bluetooth и примеры использования
Классический Bluetooth
Протокол Bluetooth Classic разработан для устройств с ежедневной или еженедельной подзарядкой.. Это делает Bluetooth Classic лучшим для использования в ограниченных сетях с точки зрения размера.. Он настроен на передачу данных с высокой пропускной способностью более 2.1 Мбит/с на короткие расстояния. Классический Bluetooth был в первую очередь разработан для замены периферийных кабелей на короткие расстояния.. Обычно он не масштабируется для случаев использования IoT, таких как сенсорные сети, в которых размещается несколько устройств..
Bluetooth с низким энергопотреблением (СТАЛ)
Этот протокол Bluetooth подходит для устройств, которые отправляют небольшие объемы данных.. более того, BLE подходит для всех устройств, которые требуют длительной работы без присмотра.. Этот функционал поддерживает ассортимент медицинских изделий, носимые и имплантируемые, как дефибрилляторы и слуховые аппараты.
Кроме, BLE также подходит для таких случаев использования, как мониторы температуры., маяки местоположения, контроллеры освещения, цифровые весы, и другие приложения с низкой пропускной способностью, работающие от батареи. BLE также подходит для потребительских товаров, таких как фитнес-мониторы., бытовая техника, умные часы, и пульты для ТВ приставок.
Сетка Bluetooth
Эта сеть контролирует, контролирует, и автоматизирует многочисленные связанные устройства для управления умными зданиями и другими промышленными IoT (Интернет вещей) сценарии использования. Первоначально, Bluetooth Mesh был разработан для рынка освещения. Поскольку узлы маршрутизатора требуют постоянного питания, освещение - отличный вариант использования, потому что большинство источников света имеют доступ к постоянной мощности.. Сетка Bluetooth также может поддерживать сенсорные сети., хотя датчики должны быть реализованы в местах с постоянным наличием электроэнергии.
Стандарт Bluetooth для приложений IoT
В настоящее время Bluetooth применим в различных приложениях IoT.. Некоторые приложения IoT для Bluetooth;
а) Службы определения местоположения и отслеживание активов — решения для службы определения местоположения в режиме реального времени (RTLS) s используются для определения местоположения и отслеживания активов.
б) Автоматизация зданий — подключение беспроводных стандартов Bluetooth в централизованной автоматизации основных систем здания способствует энергосбережению., снижает эксплуатационные расходы, и продлевает срок службы основных систем здания.
c) Мониторинг состояния — масштабное развертывание сенсорных сетей по всему промышленному блоку позволяет отслеживать производительность системы в режиме реального времени.. Таким образом, это минимизирует затраты на техническое обслуживание, повышает общую эффективность работы, и улучшает обновление приложений.
d) Мониторинг резервуаров — стандарт Bluetooth позволяет техническим специалистам и местным установщикам удаленно контролировать резервуары., предлагая мгновенную обратную связь значений датчика.
е) Медицинские приложения — стандарт Bluetooth используется в медицинских целях, таких как носимые устройства, для диагностики определенных состояний., передать данные пациента, и давать лекарства.
ж) Отслеживание контактов – Bluetooth — правильный выбор для отслеживания, запись, и передача данных в режиме реального времени для быстрого реагирования.
грамм) Солнечные и ветряные электростанции. Поскольку на большинстве солнечных и ветряных электростанций установлены радиомодули., технические специалисты могут использовать стандарты Bluetooth для получения текущих значений и показателей производительности..
час) Системы проверки билетов — считыватели с поддержкой Bluetooth можно использовать на мероприятиях с большим скоплением людей, таких как концерты и спортивные мероприятия, для проверки подлинности билетов с помощью QR-кодов или штрих-кодов..
я) Поиск пути – Стандарт Bluetooth используется в системах позиционирования внутри помещений, чтобы помочь гостям легко ориентироваться в больших общественных местах., такие как музеи, вокзалы, аэропорты, и спортивные стадионы.
Развитие стандарта Bluetooth и будущие возможности
Согласно Bluetooth SIG 2021 отчет об обновлении рынка, Ожидается, что технология Bluetooth будет поставляться 6 миллиардов устройств 2025 ежегодно. В отчете говорится, что основными потребностями рынка Bluetooth и приложениями, которые в основном используются, являются службы определения местоположения., передача данных, потоковое аудио, и сети устройств. более того, Bluetooth SIG ожидает, что:
• Между 2021 а также 2025, там будет 10% CAGR
• По 2025, над 70% всех устройств, поддерживающих Bluetooth, будут периферийными устройствами
• Из 2021 к 25, будет 3-кратный ежегодный рост отгрузок одномодовых BLE-устройств
Это важно для всех организаций, которые разрабатывают, собрать, или воспользоваться беспроводным подключением IoT, чтобы включить технологию Bluetooth в свое краткосрочное и долгосрочное планирование.. Поскольку Bluetooth в настоящее время является лучшей беспроводной технологией на рынке., большинство отраслей используют его возможности, такие как безопасность, экономичность, и простота использования. Таким образом, всем организациям необходимо оценить приложения для интеграции Bluetooth, чтобы стимулировать новые функции и рентабельность инвестиций..
GPS против. Технология Bluetooth для отслеживания контактов
Лучше ли использовать историю местоположений или Bluetooth для активного обнаружения близости, когда два человека находятся рядом?? В таблице ниже показаны различия между технологиями GPS и Bluetooth..
Точность GPS и негативы
Точность устройства GPS в метро значительно падает до практически невозможного. более того, большинство устройств GPS не могут работать в подземных и внутренних условиях преимущественно хорошо.
GPS собирает точные данные о местоположении и использует их для отслеживания контактов, хотя его данные о местоположении сложны для защиты и очень конфиденциальны. Например, фитнес-приложения, использующие данные GPS о местоположении, раскрыли точное расположение баз США. Он имеет уникальные данные о местоположении, что делает его анонимность практически непрактичной.. Таким образом, масштабное развертывание отслеживания контактов на основе местоположения создает риски для конфиденциальности и безопасности при неполной защите.
Точность Bluetooth и негативы
Значения RSSI используются при обнаружении близости на основе Bluetooth для оценки силы сигналов между телефонами.. Стандартизированные значения RSSI используются при столкновении для аппроксимации расчетного расстояния между пользователями.. Точность отслеживания местоположения Bluetooth имеет диапазон до 10 метры.
Когда приложения работают в фоновом режиме, Сканирование Bluetooth может быть остановлено iOS. Необходимо включить разрешение приложения Bluetooth на весь период времени, а не сам Bluetooth, чтобы он работал..
Устройства, поддерживаемые стандартом MOKOBlue BLE Bluetooth
Продукты MOKOBlue с поддержкой BLE:
BLE маяки
Это беспроводные устройства, которые время от времени передают рекламный пакет BLE, полученный другим устройством Bluetooth.. Некоторые из Маяки BLE доступны на MOKOBlue включают; Сенсорные маяки H6, Маяки браслета W6, Маяки актива M2, Навигационные маяки H2, Сенсорные маяки H4, и многое другое.
BLE для шлюза Wi-Fi
Шлюз предлагает решения для хранения данных для локальной обработки, методично связывая поле и облако.. Некоторые из шлюзов BLE для Wi-Fi, доступных в MOKOBlue, включают; MKGW1 BLE-шлюзы Wi-Fi, Шлюзы MKGW-mini BLE toWIFI, и шлюзы MK103 ESP32 BLE.
BLE-модули
Некоторые из модульных устройств BLE, доступных в MOKOBlue, включают; MK01A, МК02А, MK02D, MK02E, MK05A, MK05B, MK06A, MK06B, и многие другие.
MOKOBlue имеет богатый опыт более 16 лет в технологии Bluetooth. Вы можете быть уверены, что мы будем вашим партнером Bluetooth/BLE для всех ваших решений Bluetooth. Мы помогаем нашим клиентам в разработке их проектов Bluetooth IoT, тем самым экономя им время на рынке. Итак, у вас есть проект Bluetooth сейчас или скоро?? Не стесняйтесь связаться с нами; у нас есть твоя спина, мы всегда готовы помочь вам.
