В наш компьютеризированный век все чаще приходится сталкиваться с таким понятием, как Bluetooth. Это слово каждый может встретить прежде всего при обзоре мобильных телефонов и ноутбуков. Но это далеко не предел применения технологии Bluetooth, у которой поистине колоссальный потенциал. "Так что же это за зверь, да еще и с синим зубом?", - спросите вы. Чуточку внимания, и я расскажу все по порядку.

Итак, новая технология Bluetooth была создана компанией Ericsson семь лет назад (в 1998 году) для того, чтобы позволить самым разнообразным электронным приборам (компьютерам, сотовым телефонам, бытовой технике) связываться друг с другом без проводов на расстоянии до 100 метров и обмениваться данными. На практике соединить можно любые устройства, которые имеют встроенный микрочип Bluetooth. Эта технология стандартизирована, поэтому проблемы несовместимости устройств от конкурирующих фирм быть не должно. Для продвижения Bluetooth на рынок вскоре был образован консорциум в составе Ericsson, IBM, Intel, Nokia и Toshiba. Сегодня в состав основных членов входят 3Com, Agere Systems, Ericsson, IBM, Intel, Microsoft, Motorola, Nokia, Toshiba. Нельзя не сказать, что теперь Bluetooth составляет серьезную конкуренцию таким технологиям, как IEEE 802.11, HomeRF и IrDA.

Характеристика чипа Bluetooth

Каким же образом устанавливается связь между устройствами с Bluetooth? Я уже говорил, что все соединяемые устройства должны обладать специальным чипом, который представляет собой и приемник, и передатчик. Рабочие частоты микрочипа Bluetooth лежат в пределах от 2400 до 2483,5 МГц. Нужно отметить, что эти частоты находятся в диапазоне ISM (Industry, Science and Medicine; промышленный, научный и медицинский диапазон), поэтому для их использования не требуется лицензия.

По выходной мощности все устройства делятся на три класса: первый класс - до 10 мВт, второй - до 2,5 мВт, и третий - до 1 мВт. Лимитирована только верхняя граница, так как устройства могут автоматически снижать мощность, если она является избыточной. Для передачи данных используется гауссова фазовая модуляция, которая предусматривает изменение несущей частоты во времени в соответствии с гауссовой кривой, что позволяет ограничить спектр излучаемого сигнала.

Стандарт Bluetooth

Теперь остановимся подробнее на характеристиках стандарта Bluetooth. Скорость передачи данных составляет порядка 720 Кбит/с в асимметричном режиме и 420 Кбит/с - в полнодуплексном. Обмен данными осуществляется внутри временных интервалов (слотов) длиной 625 мкс. После передачи каждого слота производится переход на другой частотный канал. В стандарте Bluetooth обеспечивается передача трех голосовых каналов, но не видеосигнала. Энергопотребление передатчика не должно превышать 10 мВт. Расстояние, на которое может быть установлено Bluetooth-соединение, невелико и составляет от 10 до 30 метров. Сегодня некоторые фирмы предлагают микросхемы Bluetooth, способные поддерживать связь на расстоянии до 100 метров. Будучи радио-технологией, Bluetooth способна "обходить" препятствия, для соединения устройств совершенно не обязательно, чтобы они находились в зоне прямой видимости. Важно отметить, что соединение происходит автоматически, как только Bluetooth-устройства оказываются в пределах досягаемости. Каждое устройство имеет уникальный 48-битовый сетевой адрес, совместимый с форматом стандарта локальных сетей IEEE 802.

Принцип работы

Устройства стандарта Bluetooth способны соединяться друг с другом, формируя пикосети, в каждую из которых может входить до 256 устройств. При этом одно из устройств является ведущим (Master), еще семь - ведомыми (Slave), остальные находятся в дежурном режиме. Пикосети могут перекрываться, а к ресурсам ведомых устройств может быть организован доступ.

Для передачи данных технология Bluetooth использует FHSS - скачкообразную перестройку частоты (1600 скачков в секунду) с расширением спектра.

При работе передатчик переходит с одной рабочей частоты на другую по псевдослучайному алгоритму. Такой метод передачи данных позволяет минимизировать интерференцию Bluetooth-устройств с другими беспроводными приборами, работающими в том же частотном диапазоне. Я уже говорил, что этот диапазон является нелицензированным и предназначен для различных медицинских приборов, бытовой техники, беспроводных телефонов, беспроводных локальных сетей стандарта IEEE. Во избежание конфликта между ними и устройствами с Bluetooth при передаче данных между последними и применяется FHSS. Для полнодуплексной передачи используется дуплексный режим с временным разделением (дуплексная связь - это двусторонняя электросвязь между 2 пунктами, при которой в каждом из них передача и прием сообщений могут вестись одновременно).

В технологии Bluetooth предусмотрены два вида связи: синхронная с установлением соединения (Synchronous Connection-Oriented, SCO) и асинхронная без установления соединения (Asynchronous Connection-Less, ACL). В первом случае речь идет о канале связи типа "точка-точка" между ведущим и ведомыми устройствами. Здесь ведущее устройство поддерживает этот вид связи путем использования зарезервированных временных интервалов. Во втором случае используется связь типа "точка-многоточка" между ведущим устройством и всеми ведомыми в пикосети, и при этом могут быть задействованы свободные (не зарезервированные) временные интервалы.

Соединения типа SCO обычно используются для передачи данных, например, голоса, в режиме реального времени. Всего ведущее устройство может поддерживать до трех соединений SCO с одним или несколькими ведомыми устройствами. Пакеты SCO никогда не передаются повторно, даже если при приеме были выявлены ошибки. Ведущее устройство посылает пакеты SCO через регулярные интервалы времени (TSCO), а ведомое устройство обязательно должно отослать свой пакет SCO в следующем временном интервале при любых условиях.

Параллельно с синхронными данными могут передаваться и асинхронные. В тех временных интервалах, которые не зарезервированы для синхронных соединений, ведущее и ведомое устройства могут обмениваться данными через соединение ACL - соединение с коммутацией пакетов между ведущим и всеми ведомыми устройствами в пикосети. Здесь поддерживаются как изохронные, так и асинхронные соединения. Между ведущим и каждым из ведомых устройств может существовать только один канал ACL. При обнаружении ошибок для большинства пакетов происходит повторная передача. Ведомое устройство может послать ответный пакет только тогда, когда пакет был адресован именно ему.

При симметричной организации обмена асинхронными данными максимальная скорость составляет 433,9 Кбит/с в каждую сторону. Максимальная скорость обмена достигается при асимметричном обмене и составляет 723,2 Кбит/с в одну сторону и 57,6 Кбит/с - в другую.

Перспективы развития Bluetooth

У Bluetooth невероятное будущее! Вам не надоели еще провода, которыми вы подключаете различные устройства и длины которых зачастую не хватает? Перспективы этой современной технологии недооценить невозможно. Только представьте себе цифровой дом, где все устройства управляются голосом с помощью Bluetooth! Я должен отметить, что у "Синего зуба" нет прямых конкурентов. Технология инфракрасной беспроводной связи IrDa обеспечивает связь лишь в зоне прямой видимости и только по принципу "точка-точка". Устройства на основе Bluetooth и IEEE 802.11 занимают разные ниши на рынке беспроводных технологий. Стандарт 802.11 обладает большой пропускной способностью, но потребляет много энергии, что не позволяет использовать его, например, в мобильных телефонах. Выходит, что Bluetooth и 802.11 дополняют друг друга, а не конкурируют. Вот и получается, что в своей области технология Bluetooth является беспрекословным лидером с огромными перспективами.

Виталий КРАСИЛЬНИКОВ