Стандарт Bluetooth

Стандарт IEEE 802.15.1 (Bluetooth) – универсальный радиоинтерфейс, обеспечивающий связь на малых расстояниях нескольких электронных устройств. Используя Bluetooth, легко организовать временное соединение между компьютером и MS, между несколькими компьютерами, включая управляющие и исполнительные устройства.

Аппаратура Bluetooth работает в нелицензируемом диапазоне 2,4….2,483 ГГц, где выделено 79 каналов шириной 1 МГц. Каналы пронумерованы: k = 0….78, центральные частоты каналов определяют по формуле

f_k = 2402 + k (МГц).

Сквозная скорость в радиотракте 1 Мбит/с. При передаче по радиоканалу используют Гауссову ЧММС. По мощности передатчиков устройства Bluetooth делят на 3 класса (табл. 4.1). В устройствах 1-го класса предусмотрена обязательная регулировка уровня мощности от 20 до 4 дБм. Чувствительность приемника не хуже -70 дБм.

Таблица 4.1

Класс мощности	Максимальная выходная мощность	Минимальная выходная мощность	Дальность связи, м
мВт	дБм	мВт	дБм
	2,5		0,25	-6
			-	-

Соединения и пикосети Bluetooth построены по иерархическому принципу. В каждой сети есть ведущее устройство – мастер, и одно или несколько ведомых (slave), рис. 4.5

Рис. 4.5. Пикосети с соединением точка-точка (a), точка-многоточие (б) и пример организации распределенной сети (в)

Интерфейс Bluetooth поддерживает 2 типа соединений:

- синхронное, ориентированное на соединение, обозначаемое SCO (Synchronous Connection-Oriented),

- асинхронное, не ориентированное на соединение, обозначаемое ACL (Asynchronous Connection-Less).

На рис. 4.6 приведен пример временных диаграмм при синхронном соединении. Характеристики синхронного соединения в Bluetooth приведены в табл. 4.2.

Рис. 4.6. Передача пакетов при синхронном соединении

Таблица 4.2

Тип пакета	Информационная нагрузка в пакете, байт	Rкода	Макс. скорость в симм. канале, кбит/с
HV1		1/3
HV2		2/3
HV3
EV3	1 - 30
EV4	1 - 120	2/3
EV5	1 - 180

Характеристики асинхронных соединений приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Тип пакета	Информ. нагрузка в пакете, байт	Rкода	Симм. макс. скорость, кбит/с	Асимметр. макс. скорость, кбит/с
Прямой	Обратный
DM1	0 - 17	2/3	108,8	108,8	108,8
DH1	0 - 27		172,8	172,8	172,8
DM3	0 - 121	2/3	258,1	387,2	54,4
DH3	0 - 183		390,4	585,6	86,4
DM5	0 - 224	2/3	286,7	477,8	36,3
DH5	0 - 339		433,9	723,2	57,6

Рис. 4.7. Передача пакетов при асинхронном соединении

Стандарт Bluetooth описан соответствующими спецификациями, начиная с версии 1.0 (1999г.) и кончая версией 4.0 (2010г.). В версии 2.0 (2004г) была увеличена скорость передачи за счет ввода многопозиционной модуляции 4-ОФМ и 8-ОФМ. Фактически скорость выросла в 3 раза, достигнув величины в 2,1 Мбит/с.

Bluetooth 2.1 (2007г.) – введена новая энергосберегающая технология Sniff Subrating, что увеличило время работы аккумуляторной батареи более, чем в 3 раза.

Bluetooth 3.0 + HS (High Speed) (2009г.) – объединение двух радиосистем: 802.15.1 и 802.11, где можно передавать данные со скоростями до 24 МГц. Однако эта система несовместима с сетями 802.11b/g и 802.11n. Bluetooth 4.0 (2010) – стандарт, поддерживающий все прежние технологии, но обеспечивающий в низкоскоростных режимах очень низкое энергопотребление, что ориентирует его для использования в миниатюрных устройствах, датчиках и проч.

Программное обеспечение Bluetooth построено по модульному принципу и состоит из базового ПО и прикладного, которое определяют в виде профилей Bluetooth. К настоящему времени разработано более 20 профилей стандарта.