Kisah nyata Bluetooth. Bagaimana perkembangannya dan apa yang akan terjadi selanjutnya. Semua tentang Jarak Bluetooth Bluetooth 4.0

Halo.

Pada tanggal 3 Desember 2014, Bluetooth SIG secara resmi mengumumkan spesifikasi bluetooth versi 4.2.
Siaran pers mengidentifikasi 3 inovasi utama:

• meningkatkan kecepatan penerimaan dan transmisi data;
• kemampuan untuk terhubung ke Internet;
• meningkatkan privasi dan keamanan.

Semua yang dijelaskan di bawah ini hanya berlaku untuk BLE, yuk...

1. Meningkatkan kecepatan penerimaan dan pengiriman data pengguna.

Dan dengan munculnya versi 4.2, Bluetooth SIG mengumumkan peningkatan kecepatan transmisi sebesar 2,5 kali lipat dan ukuran paket yang dikirimkan sebesar 10 kali lipat. Bagaimana mereka mencapai hal ini?

Izinkan saya memberi tahu Anda bahwa 2 angka ini saling terkait, yaitu: kecepatan meningkat karena ukuran paket yang dikirimkan meningkat.

Mari kita lihat PDU (unit data protokol) dari saluran data:


Setiap PDU berisi header 16-bit. Jadi header di versi 4.2 ini berbeda dengan header di versi 4.1.

Ini adalah tajuk versi 4.1:

Dan berikut ini header versi 4.2:

Catatan: RFU (Reserved for Future Use) - bidang yang ditunjuk oleh singkatan ini dicadangkan untuk penggunaan di masa mendatang dan diisi dengan angka nol.

Seperti yang bisa kita lihat, 8 bit terakhir dari header berbeda. Bidang Panjang adalah jumlah panjang muatan dan bidang MIC (Pemeriksaan Integritas Pesan) yang ditemukan di PDU (jika bidang MIC diaktifkan).
Jika pada versi 4.1 field “Panjang” berukuran 5 bit, maka pada versi 4.2 field ini berukuran 8 bit.

Dari sini mudah untuk menghitung bahwa bidang "Panjang" di versi 4.1 dapat berisi nilai dalam rentang 0 hingga 31, dan di versi 4.2 dalam rentang 0 hingga 255. Jika kita mengurangi panjang bidang MIC (4 oktet) dari nilai maksimum, diperoleh payload masing-masing bisa 27 dan 251 oktet untuk versi 4.1 dan 4.2. Malah jumlah data maksimalnya malah lebih sedikit, sebab Payload juga berisi data layanan L2CAP (4 oktet) dan ATT (3 oktet), tetapi kami tidak akan mempertimbangkannya.

Dengan demikian, ukuran data pengguna yang dikirimkan telah meningkat sekitar 10 kali lipat. Sedangkan untuk kecepatannya yang entah kenapa meningkat bukan 10 kali lipat, melainkan hanya 2,5 kali lipat, maka kita tidak bisa bicara peningkatan yang proporsional, karena semuanya juga tergantung jaminan pengiriman data, karena jaminan pengiriman 200 byte adalah a sedikit lebih sulit dari 20.

2. Kemungkinan terhubung ke Internet.

Kembali ke versi 4.1, L2CAP menambahkan mode “Mode Kontrol Aliran Berbasis Kredit LE”. Mode ini memungkinkan Anda untuk mengontrol aliran data menggunakan apa yang disebut. skema berbasis kredit. Keunikan skema ini adalah skema ini tidak menggunakan paket sinyal untuk menunjukkan jumlah data yang ditransfer, tetapi meminta kredit dari perangkat lain untuk sejumlah data yang akan ditransfer, sehingga mempercepat proses transfer. Dalam hal ini, setiap kali pihak penerima menerima sebuah frame, ia menurunkan penghitung frame, dan ketika frame terakhir tercapai, ia dapat memutus koneksi.

3 kode baru telah muncul di daftar perintah L2CAP:
- Permintaan Koneksi Berbasis Kredit LE – permintaan koneksi sesuai skema kredit;
- Respon Koneksi Berbasis Kredit LE – respons terhadap koneksi berdasarkan skema kredit;
- Kredit Kontrol Aliran LE – pesan tentang kemungkinan menerima frame LE tambahan.

Dalam paket “Permintaan Koneksi Berbasis Kredit LE”


ada bidang "Kredit Awal" sepanjang 2 oktet, yang menunjukkan jumlah frame LE yang dapat dikirim perangkat pada tingkat L2CAP.

Dalam paket respons “Respon Koneksi Berbasis Kredit LE”


bidang yang sama menunjukkan jumlah frame LE yang dapat dikirim oleh perangkat lain, dan bidang “Hasil” juga menunjukkan hasil permintaan koneksi. Nilai 0x0000 menunjukkan keberhasilan, nilai lainnya menunjukkan kesalahan. Secara khusus, nilai 0x0004 menunjukkan bahwa sambungan ditolak karena kurangnya sumber daya.

Jadi, di versi 4.1, transfer data dalam jumlah besar di tingkat L2CAP menjadi mungkin.
Dan sekarang, hampir bersamaan dengan rilis versi 4.2, berikut ini yang diterbitkan:

• layanan: “Layanan Dukungan IP” (IPSS).
• Profil IPSP (Internet Protocol Support Profile), yang mendefinisikan dukungan untuk transmisi paket IPv6 antar perangkat yang memiliki BLE.

Profil mendefinisikan peran berikut:
- peran router – digunakan untuk perangkat yang dapat merutekan paket IPv6;
- peran node (Node) – digunakan untuk perangkat yang hanya dapat menerima atau mengirim paket IPv6; memiliki fungsi penemuan layanan dan memiliki layanan IPSS yang memungkinkan router menemukan perangkat ini;

Perangkat dengan peran router yang perlu terhubung ke router lain dapat memiliki peran host.

Anehnya, transmisi paket IPv6 bukan bagian dari spesifikasi profil, dan ditentukan dalam IETF RFC “Transmisi paket IPv6 melalui Bluetooth Low Energy”. Dokumen ini mengidentifikasi hal menarik lainnya, yaitu ketika mentransmisikan paket IPv6, standar 6LoWPAN digunakan - ini adalah standar untuk interaksi menggunakan protokol IPv6 melalui jaringan pribadi nirkabel berdaya rendah dari standar IEE 802.15.4.

Lihatlah gambar:


Profil tersebut menetapkan bahwa IPSS, GATT, dan ATT hanya digunakan untuk penemuan layanan, dan GAP hanya digunakan untuk penemuan perangkat dan pembuatan koneksi.

Namun yang disorot dengan warna merah berarti transmisi paket tidak termasuk dalam spesifikasi profil. Hal ini memungkinkan pemrogram untuk menulis implementasi transmisi paketnya sendiri.

3. Peningkatan privasi dan keamanan.

• pertukaran informasi tentang metode berpasangan;
• pembuatan kunci jangka pendek (Short Term Key (STK));
• pertukaran kunci.

• pembuatan kunci jangka pendek (Short Term Key (STK)) yang disebut “LE legacy pairing”
• pembuatan kunci jangka panjang (Long Term Key (LTK)) yang disebut “LE Secure Connections”

Dalam hal ini, selain 3 fungsi yang ada, 5 fungsi lainnya telah muncul di kotak alat kriptografi manajer keamanan, dan 5 fungsi ini hanya digunakan untuk melayani proses pemasangan baru "LE Secure Connections". Fungsi-fungsi ini menghasilkan:

• LTK dan MacKey;
• variabel konfirmasi;
• variabel pemeriksaan otentikasi;
• Nomor 6 digit digunakan untuk ditampilkan pada perangkat yang terhubung.

Jadi, jika pada saat pairing tahap ke-2 menggunakan metode “LE legacy pairing”, dihasilkan 2 kunci:

• Kunci Sementara (TK): kunci sementara 128-bit yang digunakan untuk menghasilkan STK;
• Short Term Key (STK): Kunci sementara 128-bit yang digunakan untuk mengenkripsi koneksi

• Kunci Jangka Panjang (LTK): Kunci 128-bit yang digunakan untuk mengenkripsi koneksi berikutnya.

• mencegah pelacakan, karena Sekarang, berkat “Perbandingan Numerik”, Anda dapat mengontrol kemampuan untuk terhubung ke perangkat Anda.
• meningkatkan efisiensi energi, karena tidak lagi memerlukan energi tambahan untuk menghasilkan kembali kunci pada setiap koneksi.
• Enkripsi standar industri untuk memastikan data sensitif.

4. Apakah sudah bisa disentuh?

• chip nRF51822 dan nRF51422;
• nRF51DK;
• Dongle nRF51;
• nRF51822 EK.

Antarmuka Bluetooth Core Specifcation Version 3.0 High Speed ​​​​(HS), atau disingkat Bluetooth 3.0, telah resmi dihadirkan. Kelompok kerja Bluetooth SIG* menyelesaikan semuanya tepat waktu.< А теперъ неболъшой урок ликнепа для тех, кто слышит о новинке впервые.

Apa itu Bluetooth 3.0?
Semuanya sederhana dan jelas. Ini adalah antarmuka standar Bluetooth generasi berikutnya, atau lebih tepatnya teknologi yang memungkinkan Anda mentransfer data antara dua perangkat elektronik tanpa bantuan kabel. Namun berbeda dengan versi Bluetooth 2.1+EDR, antarmuka 3.0 bekerja lebih cepat.

Seberapa cepat?
Banyak. Standar baru ini menjadi jauh lebih cepat dibandingkan pendahulunya. Mendukung pertukaran informasi dengan kecepatan hingga 24 Mbit/s. Seperti yang Anda ketahui, kemampuan Bluetooth 2.1+EDR (Enhanced Data Rate) dibatasi hingga 3 Mbit/s.

Dan apa?
Dan faktanya perangkat baru yang memenuhi spesifikasi Bluetooth 3.0 akan delapan kali lebih cepat dibandingkan yang kita gunakan saat ini. Ini berarti sinkronisasi nirkabel rekaman suara antara PC dan pemutar atau telepon, mentransfer foto ke printer atau PC, mengirim rekaman video dari telepon ke komputer atau TV, dll. kita akan menghabiskan lebih sedikit waktu kita yang berharga.

Dari manakah percepatan ini berasal?
Peningkatan kecepatan dipastikan dengan menggunakan protokol IEEE 802.11 (Wi-Fi) sebagai transportasi.

Berhenti! Jadi apakah ini Wi-Fi biasa?
Ya!, jadi tidak!. Bluetooth 3.0 kompatibel dengan IEEE 802.11 (Wi-Fi), tetapi interaksi antara perangkat pengirim dan penerima akan dibangun sesuai dengan skema yang mirip dengan skema ad-hoc, yang tidak memerlukan akses ke jaringan Wi-Fi. Namun masih ada nuansa. Untuk mencapai kecepatan setinggi mungkin, masing-masing dari kedua perangkat tidak hanya perlu memiliki Bluetooth, tetapi juga modul 802.11. Selama proses koneksi, perangkat pengirim akan menanyakan perangkat penerima apakah perangkat tersebut mendukung standar komunikasi nirkabel yang lebih cepat ini.

Jika jawabannya ya, file akan ditransfer melalui protokol 802.11. Segera setelah pengunduhan selesai, perangkat penerima akan melaporkan hal ini dan pemancar akan beralih kembali ke Bluetooth dengan kecepatan transfer data maksimum 3 Mbps, namun mengonsumsi daya lebih sedikit. Jika tidak ada modul 802.11 pada sistem penerima, maka pengiriman akan dilakukan melalui Bluetooth, yaitu dengan kecepatan lebih rendah. Jadi, protokol versi ketiga akan memungkinkan perangkat untuk membuat koneksi satu sama lain melalui Bluetooth, dan transfer data itu sendiri akan dilakukan sesuai dengan standar 802.11

Dan jika kita mempelajari lebih jauh detailnya, tidak adanya indeks huruf dalam penunjukan 802.11 dapat dikaitkan dengan kurangnya sertifikasi timbal balik perangkat dalam rencana pengembang Bluetooth 3.0 dari grup SIG dan Wi-Fi Alliance. Dengan kata lain, perangkat yang mendukung Bluetooth 3.0 tidak akan kompatibel dengan perangkat yang mendukung 802.11b, g, atau n.

Bagaimana dengan kompatibilitas dengan versi lama?
Tidak perlu khawatir tentang kenyamanan spiritual Anda. Antarmuka Bluetooth 3.0 HS tetap kompatibel dengan spesifikasi versi sebelumnya. Jadi Anda dapat dengan mudah mengirim foto dari komunikator mega canggih baru Anda ke foto yang akan segera Anda berikan kepada nenek Anda. Selain itu, Bluetooth 3.0 akan menggunakan teknologi Enhanced Power Control (EPC), yang secara signifikan akan mengurangi kemungkinan terputusnya koneksi jika Anda memasukkan ponsel ke dalam dompet atau, misalnya, saku.

Kapankah kebahagiaan ini akan terlihat pada kita?
Jelas tidak besok. Persetujuan resmi atas spesifikasinya hanyalah langkah pertama dalam perjalanan Bluetooth 3.0 ke konsumen. Pada langkah kedua, Atheros, Broadcom, CSR dan Marvell, pengembang dan produsen komponen yang termasuk dalam Bluetooth SIG, akan menawarkan solusi mereka yang mendukung spesifikasi baru kepada produsen elektronik. Langkah ketiga - kemunculan produk jadi di pasar, menurut pengembangnya, bisa diharapkan dalam 9-12 bulan. Jadi satu-satunya hal yang baik untuk saat ini adalah kenyataan bahwa prosesnya sudah tidak dapat diubah, dan versi 3.0 akan segera menggantikan Bluetooth 2.1+EDR saat ini.

* Bluetooth Special Interest Group (SIG) didirikan pada 20 Mei 1998 dan telah lama mengembangkan standar untuk teknologi ini. Awalnya, konsorsium tersebut terdiri dari Ericsson (sekarang Sony Ericsson), IBM, Intel, Toshiba dan Nokia). Kemudian yang lain bergabung dengan mereka. Hingga saat ini, grup tersebut telah mengadopsi enam standar Bluetooth.

Hampir tidak ada teknologi yang diperkirakan akan mati lebih sering daripada Bluetooth. Pada saat yang sama, tidak mungkin untuk tidak mengakui gagasan komunikasi nirkabel sebagai sesuatu yang cukup sukses: versi Bluetooth 1.0 muncul di pasaran lebih dari 15 tahun yang lalu, dan Bluetooth belum pernah digunakan di banyak perangkat seperti sekarang. Sekarang. Semua berkat versinya Bluetooth 4.0, yang kini tampaknya cukup lambat.

Tingkatkan ke 4.1

Satu miliar perangkat Bluetooth terjual setiap tahun. Namun masih sedikit gadget dengan Bluetooth 4.1. Saat ini gelang pintar Huawei TalkBand B1 telah diumumkan. Banyak chipset modern, seperti yang ada di smartphone OnePlus, juga akan ditingkatkan ke 4.1.

Menggantikan Bluetooth Hemat Energi(atau Bluetooth Smart) - versi hemat baterai. Dalam hal ini, jangkauan tindakan dibatasi hingga 10 m, dan kecepatan transfer data adalah 1 Mbit/s, tetapi tidak lebih dari 10 mA yang dikonsumsi selama transmisi.

Dan kini sampai pada tahap berikutnya: Bluetooth Special Interest Group, yang mencakup lebih dari 8.000 perusahaan, sedang mempersiapkan spesifikasi untuk . Tentu saja, Anda tidak boleh mengharapkan perubahan revolusioner apa pun, tetapi pengguna perangkat seluler dapat mengharapkan beberapa inovasi penting. CHIP memutuskan untuk mengklarifikasi beberapa masalah teknis.

Sebagian besar inovasi pada Bluetooth 4.1 berkaitan dengan perlindungan interferensi. Bluetooth kini menjadi komponen standar ponsel pintar dan tablet; Modul LTE akan segera mulai diperkenalkan ke perangkat ini.

Sayangnya, Bluetooth menggunakan pita frekuensi 2,45 GHz yang tidak berlisensi (bersama dengan 2,6 GHz), serta pita LTE di Rusia dan negara lain. Hal ini dapat menyebabkan saling campur tangan (lihat diagram). Masalahnya adalah pengguna tidak memiliki pengaruh terhadap sinyal LTE.

Pengembang Bluetooth diharuskan melakukan hal-hal tertentu untuk menghindari gangguan. Dan itulah yang dilakukan di versi baru.

Untuk meminimalkan interferensi, Bluetooth 4.1 akan memiliki filter pita LTE bawaan. Jika pemancar LTE mengganggu data yang dikirimkan melalui Bluetooth, Bluetooth 4.1 akan segera merespons

Apa yang disebut sistem peralihan adaptif Bluetooth 4.1 akan mencari saluran lain yang gangguannya lebih sedikit, mengirim dan menerima data pada frekuensi berbeda. Meskipun dengan Bluetooth 4.0 LTE menyebabkan gangguan sebanyak 75%, dengan Bluetooth 4.1 angka ini turun menjadi 25%.

Penerimaan dan transmisi data tanpa gangguan

Perangkat dengan Bluetooth Hemat Energi sangat populer saat ini. Khusus untuk mode hemat daya ini, versi 4.1 memiliki metode transfer data baru yang memperpanjang masa pakai baterai.

Pengguna Bluetooth telah belajar dari pengalaman sulit tentang masalah koneksi terputus. Sering terjadi jika pengguna pergi ke ruangan lain, koneksi terputus. Setelah itu, saya harus mengkonfigurasi koneksi secara manual.

Lebih sedikit pemutusan sambungan dengan Bluetooth baru

Jika dua perangkat Bluetooth keluar dari jangkauan, koneksi akan terputus. Dengan Bluetooth 4.0, perangkat harus kembali dalam waktu 30 detik untuk terhubung secara otomatis. Di versi 4.1 kali ini bertambah menjadi tiga menit.

Dengan Bluetooth 4.1, produsen dapat mengatur interval tetap sehingga pengguna tidak perlu mengatur koneksi baru setiap kali setelah memutuskan sambungan. Bluetooth 4.1 dapat bekerja dengan koneksi terputus hingga tiga menit - sebelumnya angka ini tidak lebih dari 30 detik.

Fakta bahwa Anda tidak harus terhubung ke komputer untuk menggunakan Bluetooth ditunjukkan oleh inovasi yang dirancang khusus untuk kacamata 3D yang dapat digunakan bersama dengan TV. Biasanya, hal ini memerlukan koneksi ke beberapa perangkat sekaligus, sehingga gambar di TV sering kali lambat. Semuanya seharusnya bekerja lebih baik sekarang.

Siaran Budak Tanpa Kontak di Bluetooth 4.1 adalah fitur baru kedua yang akan dimanfaatkan oleh penggemar film 3D. Sambungan Bluetooth hanya satu arah, TV mengirimkan data pada interval tetap, kacamata 3D menerima data tetapi tidak mengirimkan sambungan respons apa pun ke TV.

Koneksi fleksibel dengan Bluetooth 4.1

Arsitektur koneksi Bluetooth 4.1 beroperasi berdasarkan prinsip Master-Slave. Satu perangkat bertindak sebagai master, dan perangkat kedua bertindak sebagai budak. Semua perangkat dapat beroperasi sebagai master dan slave.

Dengan demikian, data dari gelang kebugaran atau monitor detak jantung kini dapat ditransfer langsung ke smartphone, yang kemudian akan dianalisis. Sebelumnya, interaksi langsung antara gelang kebugaran dan smartphone tidak mungkin dilakukan.

Dua manfaat mengupgrade Bluetooth: Pertama, Anda tidak perlu khawatir tentang kompatibilitas. Bluetooth 4.0 dan Bluetooth 4.1 sepenuhnya kompatibel. Chip baru untuk Bluetooth 4.1 juga tidak diperlukan. Bluetooth 4.1 akan tersedia melalui pembaruan firmware Bluetooth 4.0.

Para ahli juga memperkirakan bahwa Bluetooth 4.1 akan mendukung IPv6. Sekarang tidak demikian. Karena versi baru Bluetooth sepenuhnya mendukung IPv6, semua perangkat Bluetooth akan diberi alamat IP dan dapat diakses melalui Internet. Jadi kita dapat mengatakan bahwa revolusi Bluetooth telah dimulai.

Bluetooth sebagai perbandingan

Bluetooth telah ada selama 15 tahun, dengan versi baru yang keluar setiap dua tahun. Versi 4.0 memperkenalkan profil berdaya rendah. Karena pendahulunya tidak memilikinya, protokol 4.0 dan 4.1 tidak kompatibel. Di 4.1 direncanakan untuk bekerja menggunakan protokol IPv6.

Foto di artikel: perusahaan manufaktur