Частоты блютуз: Диапазоны частот Bluetooth устройств

Содержание

Диапазоны частот Bluetooth устройств

Передача данных посредством Bluetooth осуществляется на частоте 2.4 ГГц. Говоря еще точнее, диапазон работы находится в рамках 2402-2480 ГГц. При этом в большинстве стран мира для передачи данных выделены 79 каналов. Ширина одного такого канала составляет 1 МГц. Данный диапазон используется для гражданских целей.

Принцип работы

Принцип работы Bluetooth заключается в передаче данных посредством быстрой смены частот, которая происходит приблизительно 1600раз в секунду. Данная схема работы обеспечивает отличную защищенность от помех и предоставляет возможность принимающим сигнал устройствам не мешать друг другу, в следствие смешивания частот. Кроме того, это обеспечивает практически полную безопасность пользователям внутренней сети, т.к. подключиться к принимающим устройствам не представляется возможным. К тому же, маленький радиус действия Bluetooth, не располагает к несанкционированному подключению, с возможностью остаться незамеченным.

Скачкообразное изменение частоты

Смена канала при передаче данных посредством Bluetooth происходит каждые 625 мкс. Эти 625 мкс одновременно являются интервалом времени, за который осуществляется передача данных, которая измеряется в пакетах. При этом, один пакет может быть передан не за один такой интервал, а за несколько. После завершения передачи пакета данных, происходит заранее определенная для каждого устройства смена канала (частоты). Также, может применяться и адаптивное скачкообразное изменение частоты. Оно необходимо для того, чтобы ограничить передачу данных с устройств определенным количеством каналов. При этом, открывшийся частотный диапазон можно использовать для передачи данных другими устройствами. Таким образом уменьшается риск возникновения частотных помех для устройств пикосети.

Кроме того, необходимость ограничить диапазон частот для передачи данных может быть вызван, запретом использования определенных частотных каналов в ряде стран. К примеру, в некоторых европейских странах, в частности в Испании и Франции, разрешается использовать только 22 частоты, вместо обычных 79.

Основные стандарты Bluetooth

  1. Серьезные нововведения были введены в стандарт 2.0. При этом, в нем наблюдалось значительное увеличение скорости передачи данных, что было связанно с поддержкой EDR. Передача данных в стандарте 2.0 была увеличена до 2.0-2.4 Мб/с. А кроме того, 2.0 спецификация серьезно увеличило безопасность и защищенность от возникновения помех.
  2. Стандарт 3.0 поразил пользователей невиданной до того скоростью передачи данных, которая увеличилась до 24 Мб/с. Связанно это было в первую очередь с тем, что спецификация 3.0 поддерживала Wi-Fi. Однако, производители предпочитают устанавливать на свои устройства два стандарта, т.к. спецификация 3.0 расходует слишком много энергии.
  3. Более специфической является стандарт 4.0, который совместил в себе небольшую скорость передачи данных, хорошую безопасность и невероятно малое расходование энергии, основанное на непостоянной работе передатчика. Устройства, использующие данный стандарт, как правило, применяются для спортивных, медицинских и иных целей, являются миниатюрными и не рассчитаны на большое количество передаваемых данных.

Преимущества Bluetooth 4.0:

  1. Совмещает в себе предшествующие протоколы. Поддерживает основные функции предыдущих протоколов.
  2. Увеличение скорости.
  3. Значительное уменьшение энергопотребления устройства, использующего стандарт 4.0, достигнутое за счет измененного алгоритма работы (передатчик включается только в тот момент, когда происходит передача данных).

Как правило, стандарт 4.0 больше подходит для миниатюрных электронных датчиков. К примеру, для наручных измерителях давления, температуры, для тренажеров, различных миниатюрных устройств с небольшой энергоемкостью.

Видео обзор технологии Bluetooth:

Встречайте Bluetooth 5.0 — в 4 раза дальше и в 2 раза быстрее / Хабр

Исполнительный директор Bluetooth SIG сообщил о новой версии стандарта. Компания прислушалась к маркетологам и, видимо, собирается для упрощения назвать версию Bluetooth 5 без обычной точки. Интереснее то, что новая версия будет предоставлять вдвое более быструю связь, а радиус действия увеличится в четыре раза по сравнению с Bluetooth 4.2. Другое важное обновление связано с функцией широковещательных пакетов установки соединения(advertising packet): Bluetooth-устройства смогут отправлять увеличенные фрагменты информации гаджетам, с которыми они не сопряжены.

АПД: исправлены показатели — по сообщению Bluetooth SIG, в новости была ошибка: радиус увеличится в 4 раза, а скорость — в 2 раза, а не наоборот, как в первой рассылке.



Технологию Bluetooth начали разрабатывать в 1994 году в качестве беспроводной замены кабелям RS-232. Это была Ericsson, и шведские корни компании повлияли на название и логотип: BlueTooth произошло от имени Харальда I Синезубого, а логотип складывается из двух скандинавских рун «хаглаз» и «беркана» . Датский король удостоился такой чести благодаря своему второму прозвищу — «Объединитель».

Bluetooth используют для передачи данных между персональными компьютерами и периферийными устройствами, игровыми приставками и джойстиками, между телефонами и гарнитурами, наушниками, умными устройствами. Использование Bluetooth привело к тому, что сейчас в России есть целое поколение людей, помнящих, как в школе они передавали музыку и картинки с телефона на телефон.

Технология завязана на использовании радиоволн в ISM-диапазоне (Industry, Science and Medicine), она использует свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц, и в нём применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Благодаря псевдослучайной последовательности переключения между частотами возможна работа нескольких устройств друг рядом с другом без помех.

Первая версия Bluetooth 1.0 была готова в 1998 году, но проблемой была плохая совместимость между продуктами различных производителей. Версия 1.1 исправила ряд ошибок и получила индикацию мощности принимаемого сигнала. Проблему с совместимостью решила стандартизация версии Bluetooth 1.2 рабочей группой IEEE. Скорость версии 2.0, выпущенной в 2004 году, достигала 2,1 Мбит/с благодаря технологии ускорения передачи данных Enhanced Data Rate (EDR), а базовая скорость составляла 1.1 Мбит/с. В 2007 году 2.1 мог запрашивать характеристики устройства для фильтрации при сопряжении и экономить батарею. Bluetooth 3.0 с технологией HS в 2009 году мог в теории разогнаться до 24 Мбит/с.


Ericsson T39 — первый телефон с поддержкой Bluetooth, 2000 год

До последнего момента передовой версией была Bluetooth 4.2. Множество носимых устройств без поддержки смартфоном этой версии просто не будут работать. На смену 4.2 приходит Bluetooth 5. ArsTechnica со ссылкой на письмо исполнительного директора Bluetooth SIG Марка Пауэлла пишет о том, что скорость нового стандарта по сравнению с 4.2 увеличится в 2 раза, радиус действия — в 4 раза, а также даст «значительно больше возможностей для широковещательных пакетов». На момент написания статьи само письмо было недоступно. Уже сейчас в версии 4.2 такие пакеты имеют размер 47 байт, из которых 31 доступны для записи данных. Пока неизвестно, насколько больше они станут в новой версии.

Возможность передавать пакеты неопределенным адресатам без установки соединения широко используется так называемыми «маячками» — миниатюрными передатчиками, которые периодически передают широковещательные пакеты, которые могут содержать информацию о местоположении, заменяя систему GPS внутри зданий, рекламу и другие привязанные к локальному местоположению данные, например, информацию об экспонатах выставки.

Возможно, первые устройства с Bluetooth 5.0 появятся в начале 2017 года. Увеличение скорости и энергоэффективности используют в новых гаджетах для «умного дома» и носимых устройствах.

Частоты Wi-Fi, BlueTooth — 3G-aerial

Информация о материале
Просмотров: 31381

Wi-Fi устройства, использующие технологию построения радиосигнала DSSS (наиболее широко распространена в мире) стандарта IEEE 802.11b, 802.11g для своей работы требуют минимум 22 Мгц из спектра 2,4Ггц – 2,484Ггц, разрешенного как в Украине, так и в России для применения такого рода устройств. В этом же диапазоне работают и устройства Bluetooth. Дело в том что он выделен для устройств не требующих специального разрешения для работы внутри помещений. Кроме этого выделен набор каналов в диапазоне 5,150 – 5,825 ГГц Для организации Wi-Fi каналов вне помещений в большинстве случаев требуется лицензирование и регистрация подобных устройств.

Частоты основных каналов связи диапазона 2,4 ГГц:
№ канала Частота МГц
1 2412
2 2417
3 2422
4 2427
5 2432
6 2437
7 2442
8 2447
9 2452
10 2457
11 2462
12 2467
13 2472
14 2484
Нестандартные частоты и каналы в диапазоне 2.4 ГГц

Канал

237

238

239

240

241

242

243

244

245

246

247

248

249

250

Частота, ГГц

2,31

2,32

2,32

2,33

2,33

2,34

2,34

2,35

2,35

2,36

2,36

2,37

2,37

2,38

Канал

251

252

253

254

255

256

               

Частота, ГГц

2,38

2,39

2,39

2,4

2,4

2,41

               
Частотные каналы в спектральной полосе 5GHz:
Канал Частота, ГГц Канал Частота, ГГц Канал Частота, ГГц Канал Частота, ГГц
               
34 5,17 62 5,31 149 5,745 177 5,885
               
36 5,18 64 5,32 15 5,755 180 5,905
               
38 5,19 100 5,5 152 5,76    
               
40 5,2 104 5,52 153 5,765    
               
42 5,21 108 5,54 155 5,775    
               
44 5,22 112 5,56 157 5,785    
               
46 5,23 116 5,58 159 5,795    
               
48 5,24 120 5,6 160 5,8    
               
50 5,25 124 5,62 161 5,805    
               
52 5,26 128 5,64 163 5,815    
               
54 5,27 132 5,66 165 5,825    
               
56 5,28 136 5,68 167 5,835    
               
58 5,29 140 5,7 171 5,855    
               
60 5,3 147 5,735 173 5,865    

Вконтакте

Одноклассники

Facebook

Мой мир

 

Обзор архитектуры Bluetooth 5.0 | Технологии связи

1.    ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ

Bluetooth — это беспроводная технология связи малого радиуса действия, предназначенная для замены кабелей, соединяющих переносные и / или стационарные электронные устройства. Ключевыми особенностями Bluetooth являются надежность, малое энергопотребление и низкая стоимость. Многие характеристики базовой спецификации являются необязательными, что позволяет дифференцировать продукты.

Существует два представления системы беспроводной технологии Bluetooth: Basic Rate (BR) и Low Energy (LE). Обе системы включают в себя процедуры обнаружения устройства и установления соединения. Система Basic Rate включает такие опциональные расширения, как расширенная скорость передачи (Enhanced Data Rate, EDR), альтернативный контроль доступа к среде (Alternate Media Access Control, MAC) и расширения физического уровня (PHY). Система Basic Rate реализует синхронные и асинхронные соединения со скоростью передачи данных 721.2 кбит/с (базовая скорость), 2.1 Мбит/с (расширенная скорость передачи данных) и до 54 Мбит/с (802.11 AMP). Система LE включает в себя функции, разработанные для продуктов, не требующих высоких скоростей передачи данных, и во главе угла которых стоит меньшее энергопотребление, меньшая сложность и низкая стоимость. Устройства, реализующие обе системы, могут взаимодействовать с другими устройствами, реализующими обе системы, а также с устройствами, реализующими любую из систем.

Основными блоками Bluetooth устройства являются:

  • Application (Приложение) — обеспечивает реализацию полезную для конечного пользователя логику работы;
  • Host (Хост или ведущее устройство) — предоставляет верхние уровни стека протоколов Bluetooth, включая профиль общего доступа (GAP — Generic Access Profile), профиль общих атрибутов (GATT — Generic Attribute Profile), протокол логического соединения и адаптации (L2CAP — Logical Link Control and Adaptation Protocol), протокол атрибутов (ATT — Attribute Protocol) и, при необходимости, HCI;
  • Controller (Контроллер) — предоставляет нижние уровни стека протоколов Bluetooth, включая физиский (BR/EDR или LE), канальный и, при необходимости, HCI;

Коммерческие продукты обычно используют одно из следующих аппаратных решений:

  • однокристальная система, объединяющее в себе приложение, хост и контроллер;
  • двухблочная система при которой Приложение и Хост соединяются с Контроллером по протоколу HCI (Host Controller Interface), например, посредством UART или USB;
  • двухблочная система при которой Приложение соединяется с блоком связи (хост и контроллер) по проприетарному протоколу.

Cпецификации ядра Bluetooth 5.0 определяет два типа контроллеров — первичные и вторичные. При этом Bluetooth устройство должно иметь только один первичный контроллер в одной из следующих конфигураций:

  • Контроллер BR/EDR;
  • Контроллер LE;
  • Объединение частей контроллеров BR/EDR и LE.

Ядро системы Bluetooth может дополнительно иметь один или несколько вторичных контроллеров в следующей конфигурации:

  • Контроллер MAC / PHY (Alternate MAC/PHY, AMP), включающий в себя 802.11 PAL (уровень адаптации протокола, Protocol Adaptation Layer), 802.11 MAC и PHY, и, при необходимости, HCI.

Рис 1 — Bluetooth 5.0 (комбинация Хостов и Контроллеров)

1.1.    ОБЗОР РАБОТЫ BR / EDR

Физический уровень радиоинтерфейса Basic Rate / Enhanced Data Rate (BR / EDR) работает в нелицензированной полосе ISM на частоте 2.4 ГГц. Система использует приемопередатчик с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты FHSS (frequency-hopping spread spectrum) между множеством несущих для борьбы с помехами и замираниями. Радиоинтерфейс BR использует двоичную частотную манипуляцию. Скорость передачи символов составляет 1 мегасимвол в секунду (Мсим/с), что обеспечивает скорость передачи данных 1 мегабит в секунду (Мбит/с) или, с расширенной скоростью передачи данных EDR, 2 или 3 Мбит/с. Эти режимы называются Basic Rate и Enhanced Data Rate соответственно.

Во время обычной работы физический радиоканал совместно используется группой устройств, которые синхронизированы с общим тактовым сигналом и шаблоном скачкообразной перестройки частоты. Одно устройство предоставляет данные синхронизации и называется ведущее устройство. Все другие устройства, синхронизированные с тактовым генератором ведущего устройства, называются подчиненными (или ведомыми). Группа устройств, синхронизированных таким образом, образует пикосеть. Это основная форма связи в беспроводной технологии Bluetooth BR/EDR.

Устройства в пикосети используют определенный шаблон скачкообразной перестройки частоты, который алгоритмически определяется соответствующими полями в адресе Bluetooth и генераторе ведущего устройства. Основной шаблон скачкообразной перестройки представляет собой псевдослучайное распределение из 79 частот шириной 1 МГц в диапазоне ISM 2.4 ГГц. Шаблон скачкообразной перестройки может быть адаптирован для каждого ведомого устройства, чтобы исключить частоты, которые используются мешающими устройствами. Адаптивная технология скачкообразной перестройки улучшает сосуществование Bluetooth со статическими (не перескакивающими) системами ISM, когда они расположены рядом.

Физический канал подразделяется на временные интервалы, называемые слотами. Данные между устройствами Bluetooth передаются в пакетах, инкапсулируемых в эти слоты. Когда позволяют обстоятельства, для одного пакета может быть выделено несколько последовательных временных интервалов. Переключение частоты может происходить между передачей или приемом пакетов. Технология Bluetooth обеспечивает эффект полнодуплексной передачи посредством использования схемы дуплексной связи с временным разделением (Time-Division Duplex, TDD).

Внутри физических каналов формируются физические линки — physical link (за исключением физических каналов сканирования запросов — Inquiry scan и физических каналов сканирования страниц — Page scan, в которых физические линки не образуются). Физические линки обеспечивают двунаправленную передачу пакетов данных между ведущим и подчиненным устройствами (при этом прямые линки между подчиненными устройствами не допустимы). Также стоит отметить особый тип физических линков (Connectionless Slave Broadcast physical link), используемых для однонаправленной передачи пакетов данных от ведущего к потенциально неограниченному количеству активных ведомых устройств без установления соединения.

Физические линки используются в качестве транспорта для одного или нескольких логических каналов, поддерживающих передачу одноадресного синхронного, асинхронного, изохронного и широковещательного трафика. Трафик на логических каналах мультиплексируется на физический линк, занимая временные интервалы, назначенные функцией планирования в диспетчере ресурсов.

Каждый логический канал ассоциируется с определённым типом передачи (логическим транспортом — logical transport), имеющим определённые характеристики:

  • ACL (Asynchronous Connection-oriented Logical transport – асинхронный с установлением соединения). Предназначен для доставки асинхронных данных пользователя и сигналов управления протоколов LMP и L2CAP.
  • SCO (Synchronous Connection-Oriented – синхронный с установлением соединения) – симметричный канал для доставки синхронных данных пользователя посредством резервирования временных слотов.
  • eSCO (Extended Synchronous Connection-Oriented – расширенный синхронный с установлением соединения). Поддерживает несколько скоростей передачи и повторную передачу пакетов.
  • ASB (Active Slave Broadcast – широковещательный для подчинённых устройств в активном режиме). Односторонний (от ведущего к подчинённым), широковещательный, без установления соединения канал. Используется для передачи только пользовательских данных с уровня L2CAP всем подчинённым устройствам пикосети, находящимся в активном состоянии.
  • PSB (Parked Slave Broadcast – широковещательный для подчинённых устройств в режиме парковки). Односторонний (отведущего к подчинённым), широковещательный, без установления соединения канал. Используется для передачи управляющих сигналов и пользовательских данных с уровня L2CAP всем подчинённым устройствам пикосети, находящимся в состоянии парковки.

Протокол L2CAP (англ. Logical Link Control and Adaptation Protocol) предоставляет протоколам более высокого уровня услуги по работе с данными, как ориентированные на соединения, так и без ориентации на них, с возможностями мультиплексирования и обеспечением операций по сегментации и обратной сборке. L2CAP имеет канал управления протоколом, который передается по дефолтному логическому транспорту ACL. Данные приложения, представленные в протоколе L2CAP, могут передаваться по любому логическому линку, который поддерживает протокол L2CAP.

Протокол управления соединениями (LMP – Link Manager Protocol), отвечает за установление логического канала связи между устройствами Bluetooth и его текущее администрирование (аутентификация, шифрование), согласование размеров пакетов, параметров качества передачи, управление излучаемой мощностью. Устройства, которые активны в пикосети, имеют по умолчанию асинхронный логический транспорт ACL, который используется для передачи сигнализации протокола LMP (за исключением ведомых широковещательных устройств без установления соединения, которые могут присоединяться к пикосети исключительно для прослушивания пакетов широковещательной передачи, используя логический транспорт PSB). Функция Link Manager использует LMP для управления работой устройств в пикосети и предоставления услуг для управления нижними уровнями архитектуры (radio layer и baseband layer).

1.2.    Обзор работы Low Energy Bluetooth

Как и BR/EDR, LE (Low Energy) работает в нелицензированном диапазоне ISM 2.4 ГГц. Система LE использует приемопередатчик с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum), используя множество несущих для борьбы с помехами и замираниями. При передаче LE используется двоичная частотная модуляция, чтобы минимизировать сложность приемопередатчика. LE использует терминологию, отличающуюся от BR/EDR и AMP, для описания поддерживаемого физического уровня (PHY) в части различий в модуляции, возможном кодировании и результирующих скоростях передачи данных. Обязательная символьная скорость составляет 1 мегасимвол в секунду (Мсим/с), где 1 символ представляет 1 бит, т.е. поддерживая битовую скорость 1 мегабит в секунду (Мбит/с), которая называется PHY LE 1M. Скорость передачи символов 1 мсим/с может дополнительно поддерживать кодирование с исправлением ошибок, которое называется LE-кодированным PHY (LE Coded PHY). Этот механизм может использовать любую из двух схем кодирования: S = 2, где 2 символа представляют 1 бит, следовательно, поддерживают скорость передачи данных 500 кбит/с, и S = 8, где 8 символов представляют 1 бит, поэтому поддерживается скорость передачи 125 кбит/с. Также может поддерживаться необязательная скорость передачи символов 2 Мсим/с с битрейтом 2 Мбит/с, которая называется PHY LE 2M. Скорость передачи 2 Мсим/с поддерживает только некодированные данные. LE 1M и LE 2M вместе обозначаются как некодированные PHY LE (LE Uncoded PHYs).

LE использует две схемы множественного доступа: множественный доступ с частотным разделением (FDMA) и множественный доступ с временным разделением (TDMA). В схеме FDMA используются 40 физических каналов по 2 МГц. Три канала используются в качестве первичных рекламных каналов (primary advertising channel), а 37 используются в качестве вторичных рекламных каналов (secondary advertising channel) и в качестве каналов данных (data channel). Использование TDMA основано на схеме опроса, в которой одно устройство передает пакет в предварительно определенное время, а ответное устройство отвечает через заренее предопределенный интервал.

Физический канал подразделяется на единицы времени, известные как события (events). Данные передаются между устройствами LE в пакетах, которые расположены в этих событиях. Существует четыре типа событий: реклама (Advertising), расширенная реклама (Extended Advertising), периодическая реклама (Periodic Advertising) и события подключения (Connection events).

Устройства, которые передают рекламные пакеты на физических (PHY) рекламных каналах, называются Рекламодателями (Advertisers). Устройства, которые принимают рекламные пакеты на рекламных каналах без намерения подключиться к Рекламодателю, называются Сканерами (Scanners). Передачи на физических рекламных каналах происходят в рекламных событиях (Advertising Events). В начале каждого рекламного события Рекламодатель отправляет рекламный пакет, соответствующий типу рекламного события. В зависимости от типа рекламного пакета, Сканер может направить запрос Рекламодателю, за которым может последовать ответ (в рамках одного и того же рекламного физического канала). Рекламный физический канал изменяется при передаче следующего рекламного пакета, отправленного Рекламодателем в том же рекламном событии. Рекламодатель может завершить рекламное событие в любое время во время события. Первый физический рекламный канал используется в начале следующего рекламного события.

Рис.2 — Advertising Events

Устройства LE могут выполнять взаимодействие в полном объеме в случае как однонаправленной, так и широковещательной связи между двумя или более устройствами с использованием рекламных событий. Также LE устройства могут использовать рекламные события для установления двунаправленной связи между двумя или более устройствами при использовании каналов данных или для установления периодических передач с использованием вторичных рекламных каналов.

Устройства, которым необходимо установить соединение с другим устройством, прослушивают рекламные пакеты для подключения. Такие устройства называются Инициаторами. Если Рекламодатель использует рекламные события для подключения, Инициатор может сделать запрос на подключение, используя тот же физический рекламный канал, по которому он получил рекламный пакет для подключения. Рекламное событие заканчивается, и начинаются событие подключения (Connection Events), если Рекламодатель получает и принимает запрос на установление соединения. Как только соединение установлено, Инициатор становится ведущим устройством (master), в так называемой пикосети, а Рекламодатель становится подчиненным устройством (slave). События соединения используются для отправки пакетов данных между ведущим и ведомым устройствами. В событиях соединения переключение физических каналов (channel hopping) происходит в начале каждого события соединения. В событии соединения ведущий и ведомый поочередно отправляют пакеты данных, используя один и тот же физический канал данных. Мастер инициирует начало каждого события соединения и может завершить каждое событие соединения в любое время.

Рис. 3 — Connection Events

Устройства в пикосети используют определенный шаблон скачкообразной перестройки частоты, который алгоритмически определяется полем, содержащимся в запросе на соединение, отправляемом Инициатором. Шаблон переключения, используемый в LE, представляет собой псевдослучайное распределение 37 частот в диапазоне ISM 2.4 ГГц. Шаблон скачкообразной перестройки может быть адаптирован путем исключения части частот, которые используются мешающими устройствами. Метод адаптивного исключения улучшает совместимость Bluetooth со статическими системами ISM, когда они расположены рядом.

По аналогии со спецификацией BR/EDR иерархия уровней LE выглядит следующим образом:

  • физический канал,
  • физический линк,
  • логический транспорт,
  • логический канал,
  • L2CAP.

В физическом канале между устройствами формируется физический линк. Активный физический линк обеспечивает двунаправленную передачу пакетов между ведущим и ведомым устройствами. Поскольку физический канал LE может включать в себя несколько подчиненных устройств, существуют ограничения на то, какие устройства могут образовывать физические линки. Физический линк организуется между каждым ведомым и ведущим устройствами. Ведомым устройствам разрешено иметь физические линки более чем на одно ведущее устройство одновременно. Устройство может быть одновременно и ведущим и ведомым. Непосредственно между ведомыми устройствами в пикосети физические линки не образуются. В настоящее время изменения ролей между ведущим и ведомым устройствами не поддерживаются. Рекламные и периодические физические линки обеспечивают однонаправленную передачу пакетов от Рекламодателя потенциально неограниченному количеству Сканеров или Инициаторов.

Физический линк используется в качестве транспорта для одного или нескольких логических каналов, используя логический транспорт LE ACL (asynchronous connection logical transport)

которые транспортируют асинхронный трафик. Трафик на логических каналах мультиплексируется на физический линк, назначенный функцией планирования в диспетчере ресурсов. Протокол управления каналом физического уровня и линка (link layer protocol, LL) передается по логическому каналу вместе с пользовательскими данным. Активные устройства в пикосети для асинхронного соединения LE устройств используют логический транспорт LE ACL (asynchronous connection logical transport), формируемый по умолчанию для передачи сигнализации протокола LL. По умолчанию LE ACL создается всякий раз, когда устройство присоединяется к пикосети.

Функция Link Layer использует протокол LL для управления работой устройств в пикосети и предоставления услуг для управления нижними уровнями (PHY и LL). Как и в BR/EDR, над канальным уровнем уровень L2CAP обеспечивает абстракцию для приложений и сервисов. Он выполняет фрагментацию и дефрагментацию данных приложения, а также мультиплексирование и демультиплексирование нескольких физических каналов в общем логическом канале. L2CAP имеет протокол управления каналом, который передается поверх основного логического транспорта ACL (primary ACL logical transport).

В дополнение к L2CAP LE предоставляет два дополнительных логических уровня, которые находятся поверх L2CAP. Протокол управления безопасностью (Security Manager protocol, SMP) использует фиксированный канал L2CAP для реализации функций безопасности между устройствами. Протокол атрибутов (Attribute protocol, ATT) обеспечивает метод передачи небольших объемов данных по фиксированному каналу L2CAP. Протокол атрибутов также используется устройствами для определения услуг и возможностей других устройств. Протокол атрибутов также может использоваться через BR/EDR.

 

Bluetooth и Wi-Fi. Битва за жизнь. Или отдай мою частоту. КЭП Очевидность разбирается. — Общение — Mi Community

Доброго времени суток, уважаемые форумчане.

Многие из вас сталкивались с интересной проблемой. При включении Bluetooth катастрофически падает скорость Wi-Fi. Почему же это происходит? Попробуем немного в этом разобраться. Так сказать, понять, что нам с этим делать. Пора вызывать КЭПа Очевидность.


Вначале разберемся почему это происходит, так сказать, понять почему Bluetooth и Wi-Fi тянет канат связи каждый в свою сторону.
Основная и самая важная проблема в том, что и Bluetooth и Wi-Fi работают на одной частоте. А что значит работа на одной частоте? Это значит появление взаимных помех. А помехи, как известно, мешают нормальной работе. Вот скорость и падает. А что это значит? И то значит, что мы начинаем нервничать и рвать на себе волосы. А особо впечатлительные могут и смартфон об стенку кинуть.
Чтобы этого не случилось, надо срочно что-то делать. И самый кардинальный путь — это разделить частоты. К примеру, перевести Wi-Fi на частоту 5 ГГц. Это конечно самый идеальный вариант, который 100% решит данную проблему. Но, к сожалению, это требует, чтобы и смартфон и роутер могли работать на частоте 5ГГц. А это не каждый роутер и не каждый смартфон умеют. Пичалька
Придется идти другим путем. И в проводники возьмем:
Шучу, шучу. Так мы с вами далеко зайдем.

Итак, что же мы можем сделать, чтобы две такие нужные технологии не мешали друг другу.

СОВЕТ 1.

Уменьшить расстояние между роутером и устройством Wi-Fi. Переместить ближе используемую гарнитуру Bluetooth, между которой устанавливается соединение. Бывает так, что роутер расположен за стеной, которая гасит сигнал, и подключение Блютуз-колонки будет той последней каплей, которая внесет свою лепту в скорость Wi-Fi соединения.

СОВЕТ 2.

Перенастроить в роутере Wi-Fi на другой канал. Тем самым попытаться разнести частоты Wi-Fi и Bluetooth подальше друг от друга.

СОВЕТ 3.

Установить ширину канала Wi-Fi в 20 Мгц. Переключение параметров роутера на частоту 20 МГц, безусловно, приведет к уменьшению производительности. Но вероятность ситуации, когда при включении блютуз пропадает Wi-Fi, снижается в два раза.

СОВЕТ 4.

Ошибок, когда из-за Bluetooth-наушников начинает тормозить Интернет, станет еще меньше, если поменять значение MTU в роутере (максимально возможную длину сетевого пакета) до 256 Б.

СОВЕТ 5.

Не использовать оборудование вблизи потенциальных источников частотного конфликта. Могут «не ужиться» светильники флуоресцентного типа и даже микроволновые СВЧ-печи. Иногда при подключении блютуз-наушников тормозит Интернет из-за близко расположенного провода электропитания, телефона с радиосвязью и видеокамер беспроводного типа.

СОВЕТ 6.

По информации, найденной на просторах бескрайнего интернета, также свою лепту вносит оборудования с интерфейсом USB-3.0. Да,да, оно тоже вносит помехи на частоте 2,4 Ггц. Вот, к примеру, спектр частот при работе HDD подключенному по интерфейсу 3.0. Решение проблемы в качественных экранированных кабелях для подключения таких устройств. Ну и сами устройства должны быть экранированы.


Надеюсь эти очевидные советы немного помогут вам в решении проблемы совместной работы Bluetooth и Wi-Fi.

С уважением, Chandsu.

Частота дискретизации Bluetooth — что это и зачем нужно?

Какую частоту дискретизации выбрать для прослушивания музыки через Bluetooth-наушники?

Частота дискретизации — один из параметров, характеризующих качество аудиоданных, которые передаются по Bluetooth (проигрываются через беспроводные наушники). Рассказываем простыми словами, что такое частота дискретизации, на что она влияет и какую нужно выбрать.

Что такое частота дискретизации и на что она влияет?

Чтобы пользователь мог слушать аудио через Bluetooth-наушники, звуковой сигнал должен быть обработан. Дискретизация является процессом преобразования звукового сигнала в цифровой звуковой сигнал. Сигналы состоят из сэмплов — небольших по продолжительности отрезков звуковой дорожки.

Оцифровка данных означает взятие сэмплов звукового сигнала через одинаковые промежутки времени. Чем чаще это будет происходить, тем выше частота дискретизации. Таким образом, частота дискретизации — это количество сэмплов (фрагментов) звука, передаваемых в секунду. Чем больше частота, тем больше данных будет передано, соответственно, качество звука будет выше.

Какую частоту дискретизации выбрать?

Частота дискретизации напрямую влияет на то, насколько чистым (без помех и шумов) и качественным будет звук. Чем выше частота, тем лучше. Для большинства музыкальных приложений лучше всего подходит частота дискретизации 44,1 кГц. 48 кГц обычно используется при создании музыки или другого аудио для видео. Более высокая частота дискретизации будет иметь преимущества при профессиональной работе с музыкой и аудиопроизводством, поэтому в большинстве смартфонов и наушников она не поддерживается.

Более высокие частоты дискретизации 88,2 кГц, 96 кГц и 192 кГц доступны в программах для создания музыки и аудио. Их использование повлечет за собой следующие последствия:

  • Когда частота дискретизации удваивается, увеличиваются и размеры файлов.
  • Высокая частота требует большей вычислительной мощности устройства.
  • Некоторые плагины и аудио инструменты не могут правильно обрабатывать более высокие частоты дискретизации.

Таким образом, высокая частота дискретизации обеспечит качественный звук при прослушивании аудиофайлов. Частота 44,1 кГц — оптимальное значение для воспроизведения звука высокого качество без помех и шумов.

Загрузка…

Проблемы проектирования и эксплуатации беспроводных устройств, функционирующих в нелицензируемом диапазоне частот ISM 2,4 ГГц и пути их решения

Введение

Помехи, которые возникают при одновременной работе беспроводных устройств, находящихся в непосредственной близости друг от друга, могут привести к значительному ухудшению характеристик устройств. Целью этой статьи является описание проблем, связанных с взаимными помехами, при этом особое внимание уделяется совместимости двух технологий — Bluetooth и WLAN — в ближнепольном режиме. Проблема не была бы такой острой, если бы на основе указанных технологий беспроводной передачи данных не производились бы бытовые устройства, такие как беспроводные гарнитуры Bluetooth или адаптеры Wi-Fi в ноутбуках. Указанный фактор налагает ряд ограничений на использование беспроводных технологий в промышленных системах автоматизации, поскольку помимо выполнения строгих требований по ЭМС внутри собственной беспроводной инфраструктуры предприятия необходимо учитывать возможность внесения дополнительных помех за счет использования работниками предприятия персональных средств, оснащенных устройствами беспроводной передачи данных. Поскольку основной атрибут беспроводного подключения — мобильность, то в качестве исходных данных при решении этой сложной проблемы мы даже не имеем информации о местоположении внесения помехи. В этом случае все расчеты необходимо производить, исходя из наиболее худшего варианта. Кроме того, в статье дается несколько решений совместимости с различными сценариями помех. Также рассматривается несколько факторов, которые могут оказывать влияние на помехозащищенность (такие как фрагментация или пакетная инкапсуляция), а также предлагаются результаты моделирования по выбранным сценариям и конфигурациям интересов. Описанное в статье обеспечение сосуществования устройств технологий Bluetooth и WLAN может быть с небольшими дополнениями и изменениями перенесено на другие технологии беспроводной передачи данных, работающие в одном частотном диапазоне.

Темп жизни и работы людей постоянно ускоряется. В целях обеспечения этого мобильного стиля жизни и в связи с тем, что работа становится все более зависимой от информации, компании выпускают различные портативные и встраиваемые устройства, включая PDA, пейджеры, мобильные телефоны и быстродействующие персональные метки. В то же время, последние достижения в интеграции датчиков и миниатюризации электронных устройств дают возможность получить чувствительные элементы, оснащенные значительной памятью для обработки данных и беспроводными средствами связи для создания «умного» оборудования, в котором работа разрозненных датчиков может координироваться для создания сети связи. Эти носимые вычислительные устройства и специальное «умное» оборудование предъявляют исключительные требования к параметрам каналов связи: низкое энергопотребление, частое восстановление связи между объектами, обнаружение ресурсов и их использование. Все это создало необходимость использования персональных сетей беспроводной связи (WPAN — Wireless Personal Area Networks).

Сеть WPAN представляет собой специальную систему обмена данными, которая позволяет обеспечить связь между несколькими независимыми устройствами. Сеть WPAN отличается от других сетей беспроводной связи как пропускной способностью, так и радиусом охвата. Связь с помощью сети WPAN обычно ограничивается радиусом 10 м во всех направлениях.

Этим она отличается от локальных сетей беспроводной связи (WLAN), которые обычно охватывают географическую зону среднего размера, например в пределах одного здания или кампуса. Сети WLAN действуют в диапазоне 100 м и предназначены скорее для того, чтобы увеличить возможности традиционных проводных сетей LAN, нежели заменить их. Их часто используют для обеспечения последних нескольких десятков метров связи между основной сетью и пользователем. Пользователи могут подключаться к сети, не утруждая себя поисками места, где подсоединить свой компьютер, и не заботясь об установке дорогих компонентов и прокладке кабеля до рабочего места.

Сегодня появляются и переживают бурное развитие технологии беспроводной связи, в том числе IEEE 802.11, Bluetooth, IrDA, HomeRF, которые обещают обеспечить портативные и встраиваемые устройства широкополосной беспроводной связью с возможностью выхода в Интернет. Использование Всемирной сети в промышленных системах автоматизации является весьма перспективным — не только с точки зрения получения информации о функционировании каких-либо подсистем завода, но и с точки зрения наличия возможности защищенного управления некоторыми некритическими процессами на производстве.

Благодаря своей почти глобальной доступности, нелицензируемый диапазон частот 2,4 ГГц для промышленной, научной и медицинской аппаратуры (ISM — Industrial, Scientific, Medical) представляет собой популярный диапазон, подходящий для недорогих беспроводных решений, таких, которые предложены для сетей WPAN и WLAN. Использование спектра частот различными беспроводными устройствами, которые могут действовать в одной и той же окружающей среде в пределах взаимной радиовидимости, может привести к сильным помехам и вызвать значительное ухудшение характеристик всех взаимодействующих приборов.

 

Технологии беспроводной связи в диапазоне 2,4 ГГц

Рассмотрим различные технологии радиосвязи, действующие в нелицензируемом диапазоне ISM 2,4 ГГц. Основное внимание уделим протоколам Bluetooth и IEEE 802.11.

Технические требования к Bluetooth

В данном разделе дается краткий обзор технологии Bluetooth и обсуждаются основные функциональные возможности согласно техническим требованиям к протоколу, которые состоят из нескольких разделов, а именно: радиочастотные параметры (RF), Baseband (BB) и управление связью (LM). Bluetooth — это технология беспроводной ближней связи (радиус действия 10 м или 100 м), изначально предназначенная для замены кабелей на коротких дистанциях. Использование кабелей затрудняет взаимодействие подключенных систем друг с другом. Особенно острой эта проблема становится при большом числе взаимодействующих систем. В наиболее типичном случае вместе соединяют телефоны, ноутбуки, карманные компьютеры (PDA) и другие портативные устройства. Сеть Bluetooth действует в США и Европе в диапазоне частот ISM, начиная с частоты 2,402 ГГц и заканчивая 2,483 ГГц. Стандартом определены 79 каналов шириной 1 МГц. Радиоинтерфейс проектируется с учетом мощности, подводимой к антенне (типовое значение составляет 1 мВт). Сигнал модулируется гауссовской частотной манипуляцией (GFSK). Максимальная физическая скорость передачи данных составляет 1 Mбит/с. Методом мультиплексирования с временным разделением (TDM) канал делится на слоты по 625 мкс. Передача данных осуществляется в виде пакетов, занимающих нечетное число слотов, вплоть до 5. Пакеты данных передаются с разной частотой хопов, максимальная скорость при этом составляет 1600 хопов/с.

Два или более устройств, сообщающихся по одному и тому же каналу, образуют пикосеть, в которой одно устройство действует как ведущее, а другие (максимум семь активных одновременно) — как ведомые. Канал определяется как уникальная последовательность псевдослучайной частоты, производной от 48-битного адреса ведущего устройства и его тактовой частоты. При установке соединения ведомые устройства в пикосети синхронизируют свои хопы по времени и частоте параметрами ведущего устройства. В режиме соединения ведущее устройство контролирует доступ к каналу, используя схему опроса, согласно которой передачи ведущего и ведомого чередуются. Ведомый пакет данных всегда следует за передачей ведущего пакета.

Между ведущим и ведомым устройствами могут устанавливаться два типа соединений: синхронная связь на основе соединения (SCO) и асинхронная связь без установления соединения (ACL). Связь SCO представляет собой симметричное соединение «точка–точка» между ведущим и ведомым устройствами, при котором ведущее устройство через одинаковые промежутки времени (которые зависят от величины таймслота Tsco) посылает пакет синхронизации SCO в один из слотов TX, Ведомое устройство отвечает пакетом SCO при следующей передаче. Величина Tsco устанавливается на 2, 4 или 6 таймслотов соответственно для форматов пакетов HV1, HV2 или HV3. Все три формата пакетов SCO предназначены для передачи речевого трафика 64 кбит/с, и их повторная передача в случае ошибки или потери пакета данных никогда не осуществляется. Связь ACL представляет собой ассиметричное прямое соединение типа «точка – точка» между ведущим устройством и активными ведомыми устройствами в пикосети. Для ACL определяются несколько форматов пакетов, а именно: пакеты DM1, DM2 и DM3, которые занимают соответственно таймслоты 1, 3 и 5. В тех случаях, когда пакеты ACL теряются при передаче, к ним применяется процедура автоматического запроса повторной передачи (ARQ), пока на источнике не будет получено уведомление об успешном приеме данных (ACK). ACK вкладывается в заголовок пакета данных обратного направления, где устанавливается значение бита ARQN (1 или 0, в зависимости от того, был ли благополучно получен предыдущий пакет или нет). Кроме того, для обеспечения последовательного расположения пакетов данных в потоке и фильтрации повторных передач в пункте назначения в заголовке пакета используется бит порядкового номера (SEQN). В некоторых пакетах SCO и ACL используется методика прямого исправления ошибок (FEC), которая позволяет уменьшить число повторных передач ACL.

Технические требования IEEE 802.11

В стандарте IEEE 802.11 определены как физический протокол (PHY), так и протокол уровня управления доступом к среде передачи (МАС) для сетей WLAN. Далее мы будем использовать названия попеременно WLAN и 802.11, подразумевая одно и то же.

Стандартом IEEE 802.11 предусматриваются три различных спецификации физического уровня PHY: скачкообразная перестройка частоты (FH), расширенный спектр прямой последовательности (DS) и инфракрасная (IR) передача данных. Мощность передачи данных для устройств DS и FH определяется на уровне 1 Вт (максимальное значение), а чувствительность приемника достигает –80 дБ•мВт. Коэффициент усиления антенны ограничен 6 дБ. В данной статье основное внимание уделяется расширенному спектру DS (802.11b), поскольку он относится к тому же диапазону частот, что и Bluetooth, и используется наиболее часто.

Основная скорость передачи данных для систем DS составляет 1 Мбит/с, поток кодируется с помощью относительной двухпозиционной фазовой манипуляции (DBPSK). Предусмотрена также скорость 2 Мбит/с при использовании относительной четырехпозиционной фазовой манипуляции (DQPSK) с той же частотой следования элементарных посылок. Имеются также более высокие скорости передачи данных — 5,5 и 11 Mбит/с, в которых используется методика комбинирования четырехпозиционной фазовой манипуляции и манипуляции с дополняющим кодом (CCK). Во всех этих системах используются каналы шириной 22 MГц. Детальное рассмотрение методов модуляции представлено в третьей части статьи.

Спецификация уровня контроля доступа к среде передачи IEEE 802.11 MAC, общая для всех уровней PHY и скоростей передачи данных, обеспечивает координацию связи между станциями и контроль поведения пользователей, которые хотят иметь доступ к сети. Функция распределительной координации (DCF), в которой описано действие протокола МАС по умолчанию, основывается на схеме, известной как схема коллективного доступа с опросом несущей с коррекцией коллизий (CSMA/CA). Чтобы осуществить процедуры коррекции коллизий, взаимодействуют оба уровня, как MAC, так и PHY. На уровне PHY производится отсчет получаемой энергии через среду передачи данных и используется алгоритм CCA, чтобы определить, свободен ли канал. Это осуществляется путем измерения ВЧ-энергии на антенне и определения силы полученного сигнала с помощью RSSI — индикатора силы полученного сигнала. Кроме того, для определения, доступен ли канал, можно использовать и контроль несущей частоты. Эта методика более избирательна, поскольку проверяет, имеет ли сигнал такую же несущую частоту, что и передатчики 802.11. На MAC-уровне предусмотрен также механизм контроля виртуальной несущей. Здесь используется обмен сообщениями о готовности к передаче (RTS) и готовности к приему (CTS), чтобы прогнозировать будущую нагрузку на носитель и произвести коррекцию вектора расположения сети (NAV). Связь устанавливается, когда с одного узла беспроводной связи посылается короткий RTS-кадр. С принимающей станции выдается CTS-кадр, который повторяет адрес передатчика. Если CTS-кадр не получен, то предполагается, что произошла коллизия, и процесс RTS начинается снова. Протокол MAC необходим для осуществления процедуры базового доступа, независимо от того, используется или нет стандартная программа контроля виртуальной несущей, и происходит это следующим образом. Если на станции имеются данные для передачи, то она ожидает, пока освободится канал, используя алгоритм CSMA/CA. Если среда передачи обнаруживается как «свободная» в течение периода, более продолжительного, чем межкадровое пространство DCF (DIFS), станция, прежде чем послать кадр, переходит к процедуре установления соединения. При успешном получении кадра станция-адресат возвращает кадр ACK после короткого межкадрового пространства (SIFS). Окно возврата базируется на случайной величине, равномерно распределенной в интервале [CWmin, CWmax], где CWmin и CWmax представляют собой параметры окна конфликта. Если определяется, что в любой момент во время интервала возврата носитель занят, процедура возврата приостанавливается. Она возобновляется после того, как носитель оставался свободным в течение периода DIFS. Если за время простоя кадр ACK не был получен, то станция предполагает, что кадр данных или кадр ACK были потеряны, и необходимо снова передать кадр данных, повторив базовую процедуру доступа.

 

Помехи в диапазоне 2,4 ГГц

Диапазон ISM 2,4 ГГц предусмотрен для первичного и вторичного использования. Его вторичное использование не требует получения лицензии, но оно должно осуществляться в соответствии с правилами, оговоренными американской Федеральной комиссией по связи (FCC). Помехи различных пользователей не мешают первичной аппаратуре, пока выполняются установленные правила. Таким образом, основной недостаток нелицензируемого диапазона ISM состоит в том, что частоты разделяются между приложениями, а это может приводить к возникновению помех. Правила в отношении расширенного спектра и максимально допустимой излучаемой суммарной мощности довольно эффективны при разрешении конфликтов между пользователями этой полосы частот при условии, что радиоприемники физически разделены, но не действуют при близком расположении радиоприемников. Множество приложений, а также собственные помехи дают эффект увеличения уровня шума в данной полосе частот, что приводит к ухудшению характеристик канала обмена. Влияние помех может быть даже более сильным, когда радиоприемники различных приложений используют одну и ту же полосу частот, находясь при этом близко друг от друга.

Таким образом, для проблемы помех характерны временные и частотные коллизии, что и отражено на рис. 1. В данном случае показано, как система перескока частоты Bluetooth, занимающая полосу 1 МГц спектра, перекрывает сигнал WLAN DSSS, занимающий канал 22 МГц. Следует также отметить, что время перекрытия коллизий зависит от вида частотных скачков (хопов) и распределения трафика в обеих системах — Bluetooth и WLAN.

Рис. 1. Временные и частотные коллизии в диапазоне 2,4 ГГц

Более того, можно выделить два класса помех на основе использования ими спектра. Устройства, действующие по методу расширения спектра с помощью прямой последовательности DSSS, составляют один класс источников помех (используют фиксированный канал в данной полосе). Обычно этот канал имеет ширину 22 МГц, хотя эта величина зависит от реализации радиопередатчика. Второй класс источников помех представлен устройствами, обеспечивающими механизм перескока частоты (FH). Обратите внимание, что технические условия стандарта IEEE 802.11 включают метод перескока частоты, в котором используется детерминированный частотный паттерн. С другой стороны, техническими условиями Bluetooth определяется псевдослучайная последовательность частоты, основанная на адресе устройства Bluetooth и его внутреннем тактовом сигнале. Несмотря на то, что помехи между системами одного и того же типа, такими как Bluetooth и Bluetooth, или IEEE 802.11 и IEEE 802.11, могут быть значительными, это обстоятельство обычно учитывается на стадии разработки протокола. Поэтому самый худший реальный сценарий помех включает множество неоднородных устройств (то есть устройств, принадлежащих разным классам). Соответственно, большинство результатов, публикуемых в современной литературе, делают акцент на этом сценарии самого плохого варианта.

Недавно было сделано несколько попыток определения степени влияния помех на характеристики как WLAN, так и Bluetooth. Опубликованные результаты можно отнести, по меньшей мере, к трем категориям, в зависимости от того, на чем они основывались: на анализе, моделировании или на экспериментальных измерениях. Шеллхаммер (Shellhammer) [18], Эннис (Ennis) [7] и Зайрен (Zyren) [11] получили аналитические результаты на основе вероятности конфликта пакетов для случая потери пакета WLAN; Голми (Golmie) [16] — для случая с ошибкой в пакете Bluetooth. Эти аналитические результаты могут часто давать аппроксимацию первого порядка по влиянию помех и ухудшению характеристик (до 25% для потери пакета Bluetooth и около 70% для потери пакета WLAN). Однако они часто помогают сделать ряд предположений относительно распределения вызовов и функционирования протокола доступа к среде передачи (MAC). Более важен тот факт, что для упрощения анализа взаимные помехи, которые могут изменить распределение каналов в каждой системе, часто не принимаются во внимание. С другой стороны, экспериментальные результаты, подобные тем, что получены Камерманом (Kammerman), Хоуитом (Howitt) и Фьюмолэри (Fumolari), можно считать более точными благодаря тому, что они очень конкретны в отношении тестируемых методов реализации. Таким образом, третий вариант включает применение моделирования и имитацию с целью оценки влияния помех. Третий подход может обеспечить большую гибкость. Однако точность результатов зависит от допущений, сделанных в процессе моделирования. Зюрбес (Zurbes) дает результаты имитации для ряда устройств типа Bluetooth, расположенных в одной большой комнате. Они показывают, что при 100 одновременных сеансах связи характеристики ухудшаются только на пять процентов. Голми (Golmie) использует детальную структуру имитации MAC и PHY для оценки влияния помех. Сходные результаты были получены Лэнсфордом (Lansford), который использовал моделирование и экспериментальные измерения, чтобы оценить помехи, возникшие в результате действия систем Bluetooth и IEEE 802.11. Их модели симуляции основаны на анализе энергетического потенциала линии связи и вычислении функции Q соответственно для канала и моделей PHY в дополнение к действию уровня MAC.

 

Структура совместимости

Разработчики беспроводных систем связи всегда должны были бороться с помехами как от природных, так и от других источников. Например, классический цикл разработки устройств беспроводной связи включал измерение или прогнозирование ухудшения канала, выбор метода модуляции, ухудшение сигнала на передатчике и обработку сигнала на приемном устройстве, чтобы создать надежную структуру передаваемой информации. Однако в отличие от классических методов компенсации помех, таких как модуляция, канальное кодирование, чередование или уравнивание, в большинстве методов, предлагаемых для решения проблемы помех в полосе 2,4 ГГц, делается акцент на адаптивные стратегии контроля обработки сигнала, включая управление мощностью и перескок частоты.

В действительности производители стараются обеспечить совместимость в полосе частот 2,4 ГГц различными методами. Была сформирована Целевая группа IEEE 802.15.2 по вопросам совместимости, чтобы произвести оценку работы устройств типа Bluetooth, мешающих работе устройств типа WLAN, и разработать модель совместимости, которая будет включать ряд рекомендаций и, возможно, изменений в технических требованиях [1] стандарта для устройств Bluetooth и IEEE 802.11, которые обеспечат нормальную совместную работу этих протоколов. В то же время, Специальная группа Bluetooth (SIG) сформировала свою целевую группу по вопросам совместимости. Обе рабочие группы поддерживают связь между собой и занимаются поиском новых методов ослабления влияния помех. Группами рассматриваются самые разные предложения, начиная от схем объединения протоколов Bluetooth и IEEE 802.11 в одном устройстве и заканчивая полностью независимыми решениями, основанными на обнаружении помех и их оценке.

Механизмы объединения

Механизмы объединенных схем были предложены Целевой группе по вопросам совместимости IEEE 802.15. Они основаны на использовании промежутка времени MAC, через который происходит чередование передачи пакетов Bluetooth и WLAN (при условии, что оба протокола реализуются в одном и том же устройстве, и для них используется общий передатчик) [12]. Приоритет в доступе для передачи речевых пакетов отдается протоколу Bluetooth, тогда как протоколу WLAN отдается приоритет для передачи данных.

Механизмы без объединения

Механизмы без объединения предусматривают большое разнообразие решений — от адаптивного перескока частоты [4] до определения сроков передачи пакетов и управления трафиком [14]. В них во всех используются схожие методики обнаружения присутствия других устройств в данной полосе частот — измерение битовой скорости или определение ошибочной скорости кадра, уровня сигнала, отношения сигнала к шуму (часто реализуемое в виде RSSI). Так, например, каждое устройство может измерять частоту появления ошибок в битах, приходящихся на используемую частоту. Тогда устройства с перескоками частоты могут знать, какие частоты заняты другими пользователями, и в соответствии с этим модифицировать свою модель перескока частоты. Они могут даже не передавать на определенной частоте, если эта частота занята. Каждая методика имеет свои преимущества и недостатки. Одним из преимуществ использования определения сроков является то, что при этом не требуется никаких изменений правил FCC. Фактически FCC [5] допускает применение системы перескока частот для распознавания присутствия других пользователей в пределах одной и той же полосы спектра с тем, чтобы они адаптировали свои наборы скачков и могли избежать перескоков на занятые каналы. Более того, определение сроков передачи пакетов в технических условиях для Bluetooth имеет свою специфику при реализации продавцом. Поэтому политику определения сроков можно легко осуществлять с имеющимся в настоящее время набором микросхем типа Bluetooth. С другой стороны, для адаптивного перескока частоты требуется внести изменения в модель перескока типа Bluetooth, а значит, нужен и новый набор микросхем Bluetooth. Наряду с тем, что оба методы могут уменьшить потери пакетов Bluetooth, а также влияние помех на другие системы, только метод адаптивного перескока частоты может увеличить пропускную способность сети Bluetooth путем максимизации использования спектра.

На рис. 2 показаны аспекты сосуществования различных устройств беспроводной передачи данных в отношении длительности рабочего цикла или активности устройства и занятости диапазона частот. Поскольку количество источников помех увеличивается, каждая система снижает частоту передач во избежание конфликтов. Таким образом, по мере увеличения занятости диапазона частот рабочий цикл уменьшается, что требует применения решений, связанных с изменением промежутка времени. Решения, связанные с частотной областью, такие как адаптивный перескок частоты, могут быть эффективными только в случае небольшой занятости диапазона частот.

Рис. 2. Область решения сосуществования

 

Факторы, действующие на помехи

В данном разделе уделяется внимание различным факторам, которые могут оказать влияние на помехи. Наше описание основано на приведенных в общедоступных источниках результатах работы, полученных с помощью установки для создания детальной имитационной модели [16]. Примерный сценарий, который был для этого использован, основан на топологии четырех узлов, включая два узла WLAN (1 точка доступа (AP) и одно мобильное устройство) и два узла Bluetooth (1 ведущий и 1 ведомый). Данные передаются с мобильного узла WLAN на точку доступа, которая отвечает сообщением о подтверждении успешного приема пакетов данных.

Чтобы лучше представить топологию, можно подумать о размещении четырех беспроводных устройств в двухмерной сети. Устройства WLAN расположены на расстоянии (0,15) и (0,d) метров соответственно для AP и мобильного устройства. Устройства Bluetooth расположены на расстоянии (0,0) и (1,0) метров соответственно для ведомого и ведущего устройства. Мощность передачи установлена 25 мВт и 1 мВт для WLAN и Bluetooth соответственно. Статистические данные собраны с ведомого устройства Bluetooth и мобильного узла WLAN. Обратите внимание, что расстояние между мобильным узлом WLAN ведущей Bluetooth меняется по координатной оси Y. Распределение вызовов WLAN установлено следующим образом. Предлагаемая нагрузка установлена в размере 50 % от пропускной способности канала обслуживания. Размер пакета составляет 8000 бит, а время между прибытием пакетов установлено 1,86 мс. В таблице представлена конфигурация и параметры системы.

Таблица. Имитационные характеристики

Выбор Bluetooth для инкапсуляции речевых сигналов

На рис. 3 представлено влияние выбора различных схем пакетной инкапсуляции для передачи речевых пакетов Bluetooth в среде помех. Инкапсуляция меняется от HV1, когда используется скорость 1/3 FEC и Tsco=2, до HV2, когда используется скорость 2/3 FEC и Tsco=4, и HV3, когда не используется FEC и Tsco=6. Обратите внимание, что нет разницы в общей длине пакета в различных пакетах HV. На рис. 3а видно, что выбор пакетной инкапсуляции не влияет на работу Bluetooth, другими словами, применение дополнительной коррекции ошибок не улучшает рабочие характеристики. С другой стороны, можно заметить на рис. 3б, что HV3 более «дружелюбно» по отношению к WLAN благодаря более продолжительному периоду Tsco.

Рис. 3. Пакеты речевых данных Bluetooth с помехами 802.11:
а) Вероятность потери пакета BT в зависимости от расстояния до источника WLAN
б) Вероятность потери пакета WLAN в зависимости от расстояния до ведомого устройства BT

 

Эффективность FEC

Используются три типа пакетной инкапсуляции Bluetooth: DM1, DM3 и DM5, которые занимают, соответственно, слоты 1, 3 и 5. Предложенная нагрузка для Bluetooth установлена равной 30 % от пропускной способности канала обслуживания, который соответствует промежуткам между прибытием пакетов 2,91 мс, 8,75 мс и 14,58 мс соответственно для пакетов DM1, DM3 и DM5. В данном случае на рис. 4 можно заметить, что применение FEC имеет ограниченные преимущества и может улучшить характеристики Bluetooth только для сценариев с низким уровнем помех (например, для расстояний более 3 м).

Рис. 4. Вероятность потери пакета BT в зависимости от расстояния до источника WLAN

 

Влияние фрагментации на систему помех

Фрагментация или передача коротких пакетов — это методика, хорошо подтвержденная документально, она смягчает влияние помех, поскольку меньший пакет данных имеет меньшую вероятность конфликта с системой, создающей помехи. Однако на рис. 5 показано, что фрагментация может ухудшить работу системы, создающей помехи.

Рис. 5. Вероятность потери пакета BT в зависимости от расстояния до источника WLAN

 

Заключение

Результаты показывают, что использование FEC ограничило преимущества многих сценариев наведения помех. Кроме того, применение фрагментации может снизить вероятность потери пакета за счет создания большего количества помех для других систем.

Литература
  1. 802-11 I. S. IEEE Standard for Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specification. June 1997.
  2. A. Kamerman. Coexistence between Bluetooth and IEEE 802.11CCK: Solutions to avoid mutual interference. IEEE P802.11 Working Group Contribution. IEEE P802.11-00/162r0. July 2000.
  3. Association I. D. IrDA Advanced Infrared Physical Layer Specification, v. 1.0. September 1998.
  4. B. Treister, A. Batra, K. C. Chen, O. Eliezer. Adapative Frequency Hopping: A Non-Collaborative Coexistence Mechanism. IEEE P802.15 Working Group Contribution. IEEE P802.15-01/252r0. Orlando, FL, USA. May 2001.
  5. Commission F. C. Title 47, Code for Federal Regulations, Part 15. October 1998.
  6. D. Fumolari. Link Performance of an Embedded Bluetooth Personal Area Network. Proceedings of IEEE ICC’01, Helsinki, Finland. June 2001.
  7. G. Ennis. Impact of Bluetooth on 802.11 Direct Sequence. IEEE P802.11 Working Group Contribution, IEEE P802.11-98/319. September 1998.
  8. Group B. S. I., Specifications of the Bluetooth System, vol. 1, v. 1.0B ’Core’ and vol. 2 v1.0B ’Profiles’, December 1999.
  9. Group H. W., HomeRF Shared Wireless Access Protocol Cordless Access (SWAP-CA) Specifications, May 2000.
  10. I. Howitt, V. Mitter, J. Gutierrez. Empirical Study for IEEE 802.11 and Bluetooth Interoperability, in IEEE Vehicular Technology Conference (VTC), Spring 2001, May 2001.
  11. J. Zyren. Reliability of IEEE 802.11 WLANs in Presence of Bluetooth Radios, IEEE P802.15 Working Group Contribution, IEEE P802.15-99/073r0, Santa Rosa, California, September 1999.
  12. J. Lansford, R. Nevo, B. Monello, Wi-Fi (802.11b) and Bluetooth Simultaneous Operation: Characterizing the Problem, Mobilian White Paper, www.mobilian.com, September 2000.
  13. J. Lansford, R. Nevo, E. Zehavi, MEHTA: A method for coexistence between co-located 802.11b and Bluetooth systems, IEEE P802.15 Working Group Contribution, IEEE P802.15-00/360r0, November 2000.
  14. K. J. Negus, A. P. Stephens, J. Lansford. HomeRF: Wireless Networking for the Connected Home, IEEE Personal Communications, February 2000, p. 20-27.
  15. N. Golmie, Interference Aware Bluetooth Scheduling Techniques, IEEE P802.15 Working Group Contribution, IEEE P802.15-01/143r0, Hilton Head, NC, March 2001.
  16. N. Golmie, F. Mouveaux, Interference in the 2.4 GHz ISM band: Impact on the Bluetooth access control performance, Proceedings of IEEE ICC, Helsinki, Finland, June 2001.
  17. N. Golmie, R . E. van Dyck, A. Soltanian, Interference of Bluetooth and IEEE 802.11: Simulation Modeling and Performance Evaluation, Proceedings of the Fourth ACM International Workshop on Modeling, Analysis and Simulation of Wireless and Mobile Systems, MSWIM’01, Rome, Italy, July 2001.
  18. S. Shellhammer. Packet Error Rate of an IEEE 802.11 WLAN in the Presence of Bluetooth, IEEE P802.15 Working Group Contribution, IEEE P802.15-00/133r0, Seattle, Washington, May 2000.
  19. S. Zurbes, W. Stahl, K. Matheus, J. Haartsen, Radionetwork performance of Bluetooth. Proceedings of IEEE International Conference on Communications, ICC 2000, vol. 3, New Orleans, LA, June 2000, p. 1563-1567.

Почему все беспроводные сети — это 2,4 ГГц

Джон Херман

Вы живете своей жизнью на частоте 2,4 ГГц. Ваш роутер, ваш беспроводной телефон, ваш наушник Bluetooth, ваша радионяня и устройство для открывания гаража — все любят и живут на этой радиочастоте, а не на других. Почему? Ответ на вашей кухне.

О чем мы говорим

Прежде чем мы забегаем слишком далеко вперед, давайте разберемся с основами. Ваш дом или квартира, или кофейня, в которой вы сейчас сидите, пропитаны радиоволнами.На самом деле их немыслимое количество вибрирует от радиостанций, телестанций, вышек сотовой связи и самой Вселенной в пространство, в котором вы живете. Вы подвергаетесь бомбардировке , постоянно, электромагнитными волнами всех видов частот, многие из которых были закодированы с определенной информацией, будь то голос, тон или цифровые данные. Черт, может даже эти самые слова.

Вдобавок вас окружают волны, созданные вами. Внутри вашего дома дюжина крошечных радиостанций: ваш маршрутизатор, ваш беспроводной телефон, ваше устройство открывания гаражных ворот.Все, что у вас есть, более или менее беспроводное. Радиоволны Фриггина: они повсюду.

Действительно, странно, что на вашем беспроводном телефоне даже есть наклейка , что на 2,4 ГГц. Для среднего, не очень технически подкованного покупателя, это число означает: А) ничего или Б) что-то, но не то. («2,4 ГГц? Это быстрее, чем у моего компьютера!»)

То, что на самом деле означает это число, — это частота вещания или частота волн, которые базовая станция телефона посылает на трубку.Вот и все. Фактически, сам герц — всего лишь единица измерения частоты в любом контексте: это количество раз, когда что-то происходит в течение секунды. В беспроводной связи это относится к колебаниям волн. В компьютерах это относится к тактовой частоте процессора. Для телевизоров — скорость обновления экрана; для меня, хлопать прямо сейчас перед компьютером, это скорость, с которой я это делаю. Один герц, медленный хлопок.

Тогда возникает вопрос, почему так много ваших устройств работают на 2.4 ГГц вместо ~ 2399 999 999 целых частот ниже или любого числа выше него. Это кажется почти контролируемым или управляемым. Кажется, может быть, несколько произвольно. Вроде ну регламентировал .

Взгляд на правила FCC подтверждает любые подозрения. Полоса частот, сгруппированная около 2,4 ГГц, была обозначена, наряду с некоторыми другими, как промышленные, научные и медицинские радиодиапазоны. «Многие нелицензионные вещи — например, Wi-Fi — работают на частотах 2,4 или 900 МГц, в диапазонах ISM.Вам не нужна лицензия, чтобы работать с ними ». Это Ира Келпз, заместитель начальника отдела разработки и технологий Федеральной комиссии по связи, объясняет, почему эти диапазоны ISM привлекательны для производителей гаджетов: их можно использовать бесплатно. Если маршрутизаторы, беспроводные телефоны и все остальное относятся к узкому диапазону 2,4 ГГц, то их радиоволны не будут мешать, скажем, мобильным телефонам, работающим на частоте 1,9 ГГц, или радио AM, которое вещает в диапазоне от 535 кГц до 1,7 МГц. ISM по сути, представляет собой гетто для нелицензированной беспроводной передачи, рекомендованное сначала тихим маленьким агентством в швейцарском офисе ООН, называемым ITU, затем формализованное, модифицированное и систематизированное для практического использования правительствами мира, в том числе Конечно, наш собственный FCC.

Текущие стандарты ISM были установлены в 1985 году и как раз вовремя. Наши телефоны оказались на пороге потери шнуров, и в ближайшем будущем широкополосные интернет-соединения станут реальностью и станут волшебным образом беспроводными. Все эти устройства нуждались в частотах, для которых не требовались лицензии, но которые были расположены между теми, которые требовали. Частоты, которые не были настолько высокими, чтобы приносить в жертву проникновению вещания (например, сквозь стены), но не были настолько низкими, чтобы требовать антенн длиной в фут.Короче говоря, им были нужны диапазоны ISM. Итак, они их взяли.

Почему 2,4?

Сейчас существует очень много частот, которые квалифицируются как «нелицензированные», но лишь некоторые из них используются в наших телефонах, маршрутизаторах и рациях.

В случае чего-то вроде телефонов, которые продаются в паре с определенной базовой станцией, выбор правильной нелицензированной частоты представляет собой довольно простой расчет: система с частотой 900 МГц будет легче осуществлять вещание через многоэтажный дом, но 2.Система с полосой пропускания 4 ГГц будет иметь больший диапазон (при отсутствии препятствий) и, как правило, требует меньшей антенны, которая позволяет контролировать размер телефона.

Поставщики средств беспроводной связи и ресурсы

О мире беспроводной связи RF

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

статей о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей.В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Интеллектуальная система парковки на базе Zigbee. • Система умной парковки на основе LoRaWAN


RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.


Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤


Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤


Основы и типы замирания : В этой статье описываются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤


Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается структурная схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤


Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи по соседнему каналу, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤


5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP


Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ Учебников >>


Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G. Частотные диапазоны руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF


Этот учебник GSM охватывает основы GSM, архитектуру сети, элементы сети, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.


RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide


Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования ИУ на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест на соответствие устройства WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA


Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH


Поставщики беспроводных радиочастотных устройств, производители

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор


MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды


* Общая информация о здравоохранении *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их.
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь.
3. ЛИЦО: не трогайте его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.


RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR


IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB



СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ


RF Wireless Учебники



Различные типы датчиков


Поделиться страницей

Перевести страницу

Как остановить взаимодействие Bluetooth с другими устройствами

… и другие распространенные проблемы Bluetooth.

1. Проблемы с помехами

От беспроводных эргономичных клавиатур до гарнитур с функцией громкой связи технология Bluetooth коренным образом изменила наш подход к работе и развлечениям. В наши дни мы больше не должны тратить драгоценные минуты на распутывание проводов, и — даже лучше! — все наши любимые технологии Bluetooth мгновенно соединятся с любыми устройствами с поддержкой Bluetooth. Никаких длительных процедур не требуется.

Есть, ммм, одна маленькая проблема. Иногда — и только иногда — эти устройства Bluetooth создают помехи другим технологиям.В этой статье мы подробнее рассмотрим, почему это так, и дадим несколько советов, как сохранить хорошие отношения со всеми вашими любимыми устройствами.

Проблема

Для связи между вашими устройствами Bluetooth отправляет сигналы на радиочастоте 2,4 ГГц. Это становится проблематичным, когда другие соседние устройства также используют эту частоту. Wi-Fi, пожалуй, самый большой и проблемный пример, как и другие приемники и устройства Bluetooth, которые могут создавать помехи друг другу.Тем не менее, даже микроволны могут вызывать помехи Bluetooth в ваших устройствах. То же самое может быть с Direct Satellite Service (DSS), телефонами 2,4 и 5 ГГц, беспроводными динамиками, внешними мониторами, радионянями и действительно любым беспроводным устройством, использующим технологию Bluetooth.

Тем не менее, по крайней мере теоретически, помехи между технологиями Bluetooth должны быть относительно редкими с правильно спроектированными устройствами, потому что их сигналы относительно слабые — 1 милливатт, по сравнению с сотовыми телефонами, которые излучают около 3 милливатт.Более того, в большинстве современных технологий Bluetooth используется так называемая скачкообразная перестройка частоты с расширенным спектром. То есть они вращаются между 70 произвольно выбранными частотами в пределах их диапазона, изменяясь 1600 раз в секунду. Это делает маловероятным, что два устройства будут использовать одну и ту же частоту. А когда они это сделают, то ненадолго. Другая технология Bluetooth также использует так называемую AFH, технологию, которая определяет «плохие» каналы (то есть те, которые уже используются) и инициирует переключение.

Тем не менее, частотные помехи существуют.Так что же с этим делать?

Как остановить частотные помехи

  1. Удалить все барьеры: Некоторые строительные материалы могут мешать более слабым сигналам, таким как Bluetooth. Металл, пуленепробиваемое стекло, бетон и штукатурка — это особенно плохо, а мрамор, гипс и кирпич — не самые простые вещи. Поэтому, если вы действительно боретесь с помехами, первым делом нужно убрать устройства Bluetooth подальше от этих материалов. Это означает, что между вами и вашими устройствами не будет кирпичных стен, и уж точно никаких металлических столов!
  2. Изменить канал маршрутизатора: Если у вас есть маршрутизатор Apple, и у вас постоянно возникают помехи в работе Wi-Fi, попробуйте перезагрузить его.После перезапуска станция будет искать новый канал. В частности, канал, отличный от того, который используют ваши устройства Bluetooth для связи. Если у вас нет маршрутизатора Apple, возможно, вам придется зайти в настройки маршрутизатора и попробовать изменить канал вручную. Поэкспериментируйте с разными каналами, чтобы увидеть, какой из них работает лучше всего.
  3. Подойдите ближе к маршрутизатору: Если вы часто обнаруживаете, что при разговоре по беспроводной гарнитуре во время разговора по Wi-Fi возникают помехи (вы об этом узнаете, потому что вы услышите статические помехи), попробуйте подойти ближе к маршрутизатору.Это обеспечит более надежное соединение Wi-Fi, и частота Bluetooth не сможет его подавить.
  4. Избегайте микроволн и флуоресцентного освещения: Оба излучают частоты 2,4 ГГц, и удаление от них удалит вас от источника.

Хотя эти вмешательства определенно могут помочь, на самом деле в них не должно быть особой необходимости. Это потому, что технологии продвинулись до такой степени, что помехи не должны быть большой проблемой. Если проблемы не исчезнут, возможно, что-то не так с одним из ваших устройств Bluetooth, и вам следует обратиться к специалисту.

2. Проблемы с подключением

Один из наиболее частых вопросов, которые мы получаем о Bluetooth, также является одним из самых простых: как подключить клавиатуру, мышь и другие периферийные устройства к вашему компьютеру. Это должно быть так же просто, как нажатие кнопки, верно? Но из-за того, что наши беспроводные устройства должны подключаться к компьютерам всех возрастов и операционных систем, время от времени все может немного усложняться, особенно с Windows 10. Оказывается, здесь задействовано несколько кнопок, несколько панелей управления и даже код доступа.Итак, без лишних слов, взгляните на это пошаговое видео, в котором описаны шаги по подключению беспроводной клавиатуры Bluetooth к Windows 10.

Если вы хотите использовать технологию Bluetooth, но у вас нет встроенной функции Bluetooth на вашем компьютере или ноутбуке, вам может потребоваться адаптер Bluetooth. Чтобы узнать, что такое донгл и нужен ли он, щелкните здесь.

Регулируемая клавиатура Goldtouch V2 | ПК и Mac (USB)

Регулируемая клавиатура Goldtouch V2 | Только ПК (USB)

Goldtouch Go! 2 Беспроводная мобильная клавиатура Bluetooth | ПК и Mac

Goldtouch Go! 2 Мобильная клавиатура | ПК и Mac

Bluetooth — обзор | Темы ScienceDirect

Bluetooth

Bluetooth — это чрезвычайно распространенная технология, которая встречается практически в каждом мобильном телефоне, большинстве портативных компьютеров, многих персональных компьютерах настольного класса и во все возрастающем количестве автомобилей.Bluetooth использует расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты в диапазоне ISM 2,4 ГГц, который используется WiFi, микроволновыми печами и большинством других потребительских устройств на 2,4 ГГц. Устройства Bluetooth образуют пикосеть, содержащую до восьми узлов — одного главного и семи подчиненных. Bluetooth используется для связи на небольшом расстоянии между одноранговыми устройствами, а также между устройством и периферией. Количество и разнообразие периферийных устройств, которые обмениваются данными через Bluetooth, огромны — беспроводные гарнитуры для использования в мобильном телефоне без помощи рук, клавиатуры, мыши, контроллеры видеоигр, аудиоколонки и т. Д.Bluetooth наиболее известен тем, что передает звук, как в гарнитурах Bluetooth. Но его также можно использовать для подключения HID-устройств, таких как клавиатуры и мыши, и отправки данных. Хотя и не очень популярны, существуют точки доступа Bluetooth, которые работают так же, как точки доступа Wi-Fi, для подключения нескольких устройств к сети.

Существуют инструменты атаки на Bluetooth, такие как Ubertooth (рис. 9.2), но все же Bluetooth обычно не используется в тестах на проникновение. Ubertooth — это сделанный на заказ радио ключ, который может атаковать радиосистемы в 2.Диапазон 4 ГГц. Первоначально он был создан для атаки только Bluetooth, отсюда и название, но с тех пор был расширен. Домашняя страница проекта: http://ubertooth.sourceforge.net/.

Рисунок 9.2. Донгл Ubertooth One. Перепечатано с разрешением от Meagan Call

Ubertooth можно использовать для мониторинга трафика, внедрения трафика и выполнения базового мониторинга спектра. Эта платформа все еще находится в стадии разработки, поэтому постоянно добавляются новые функции. Это один из самых дешевых, если не самый дешевый, способов прослушивания Bluetooth и самый дешевый инструмент для ввода пользовательских пакетов.Это снизило стоимость входа, чтобы начать атаковать устройства Bluetooth.

Ключ к Ubertooth в том, что очень сложно взять потребительский ключ Bluetooth и заставить его обнюхивать и вводить пользовательские фреймы. С Wi-Fi это было очень легко сделать. Практически любой адаптер Wi-Fi можно использовать для прослушивания трафика, и сегодня большинство из них также поддерживает инъекцию. Как только это было обнаружено, атаковать WiFi стало намного дешевле. На сегодняшний день единственный способ добиться этого с помощью адаптера Bluetooth — это загрузить коммерческую прошивку, которая может иметь последствия для нарушения лицензионного соглашения с конечным пользователем.Коммерческие инструменты для прослушивания и внедрения пакетов Bluetooth стоят тысячи долларов. Ubertooth снизил стоимость устройства для атаки по Bluetooth до 120 долларов.

Беспроводная технология Bluetooth

Беспроводная технология Bluetooth

Грэм Рот


22 мая 2013 г.

Представлено как курсовая работа для Ph350, Стэнфордский университет, весна 2012 г.

Введение

Bluetooth — фирменная беспроводная технология. предназначен для связи на малых расстояниях, контролируемой Bluetooth Специальная группа по интересам.Он обеспечивает безопасность, надежность, низкое энергопотребление и низкое энергопотребление. затратный метод обмена информацией между устройствами. Потому что это глобальный стандарт, любое устройство с поддержкой Bluetooth может обмениваться данными, или «пара», с любым другим. Устройство Bluetooth также может подключаться к семь других устройств в специальной персональной сети, называемой «piconet», и быть участником нескольких пикосетей одновременно. Bluetooth использует технологию, называемую скачкообразной перестройкой частоты, чтобы гарантировать, что устойчив к помехам.[1]

История

Группа особого интереса Bluetooth (SIG) была создана в 1998 году пятью компаниями (Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba и Intel) », чтобы установить стандарт де-факто для радиоинтерфейса и программное обеспечение, которое им управляет «[1]

К концу первого года у SIG было 400 членов. компании, а первая спецификация Bluetooth была выпущена в 1999 году. Несмотря на многочисленные проблемы с исходными характеристиками, мобильные телефоны с возможностями Bluetooth начали выпускаться в 2000 году.В 2012, Членство в Bluetooth SIG превысило 16 000 компаний. Самый последний Спецификация является базовой спецификацией Bluetooth версии 4.0, которая содержит много значительных улучшений по сравнению с исходной спецификацией и это тот Bluetooth, который мы знаем сегодня.

Как работает Bluetooth

Bluetooth основан на расширении со скачкообразной перестройкой частоты спектральная радиотехнология, использующая пакетную структуру в расположение хозяин-раб.То есть информация передается в дискретные блоки, известные как пакеты, и в каждой пикосети существует главное устройство, которое определяет, какое из других (подчиненных) устройств это общение с. Устройства также могут переключаться ролями с главного на подчиненное. и наоборот, и они принадлежат нескольким пикосетям, где они мастер в одной сети и подчиненный в другой. Эти две связанные пикосети тогда называются «scatternet». [2]

Информация передается между мастером пикосети и один из его рабов в любой момент времени.Все общение осуществляется на радиочастоты в промышленности, науке и медицине (ISM) 2.4 Диапазон ГГц, и поэтому, хотя он не требует прямой визуальной линии прицел для работы, он требует радиовидимости, которая может проходить через большинство неметаллических предметов. Bluetooth использует маломощный сигнал; в устройствах Bluetooth используются три класса радиомодулей, с наименьшим радиусом действия радиостанции класса 3 (максимальная выходная мощность которых составляет 1 мВт, что дает диапазон примерно до одного метра), а самая большая дальность действия — это радиостанции класса 1 (с максимальной выходной мощностью 100 мВт и дальность до 100 метров).[3]

Скачкообразная перестройка частоты

Bluetooth использует расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты технология, чтобы избежать проблем с помехами. Диапазон ISM 2,4 ГГц — 2400 до 2483,5 МГц, а Bluetooth использует 79 радиочастотных каналов в этом диапазон, начиная с 2402 МГц и продолжая через каждые 1 МГц. Это эти частотные каналы, которые технология Bluetooth «перепрыгивает». В сигнал переключает несущие каналы быстро, со скоростью 1600 скачков на во-вторых, по определенной схеме каналов.Есть шесть определенных типы скачкообразных последовательностей.

Информация передается путем модуляции несущей частота канала, используя одну из нескольких схем модуляции. Гауссовский модуляция с частотной манипуляцией (GFSK) изначально была единственным типом доступны, но недавно были включены и другие варианты. GFSK — это просто тип частотной манипуляции (FSK), который представляет собой модуляцию схема, где биты передаваемой информации соответствуют дискретные изменения частоты несущего сигнала.Несущий сигнал независимо от того, какой диапазон устройство использует в данный момент (до этого переходит к другому), и измененный сигнал транслируется. [4]

Поскольку Bluetooth использует эту схему скачкообразной перестройки частоты, очень маловероятно, что будет много помех от других устройства, будь то Bluetooth или нет. Учитывая, что паттерны перескока псевдослучайно, вероятность того, что другое устройство Bluetooth будет использовать такой же шаблон и нарушить большой объем потока данных очень низко.Кроме того, другие устройства, которые просто транслируют на фиксированной частоте может иметь только минимальное влияние на данные, передаваемые с использованием Блютуз.

Безопасность

Хотя Bluetooth задуман как безопасный протокол для беспроводная передача данных, и ее часто рекламируют за ее безопасность, у нее есть его недостатки. Подробное описание многочисленных уязвимости такой системы, как Bluetooth, но достаточно сказать, что Устройства Bluetooth уязвимы для ряда атак, в том числе подслушивание, атаки типа «злоумышленник посередине» и отказ в обслуживании.В Национальный институт стандартов и технологий опубликовал Руководство по Bluetooth Security с подробным описанием уязвимостей Bluetooth и рекомендации по борьбе с ними. [5]

© Грэм Рот. Автор дает разрешение на копировать, распространять и демонстрировать эту работу в неизменном виде, с ссылка на автора, только в некоммерческих целях. Все остальные права, в том числе коммерческие, принадлежат автору.

Список литературы

[1] Дж.Хаартсен, «Bluetooth — универсальное радио» Интерфейс для специального беспроводного подключения ». Обзор Ericsson 3 , 110 (1998)

[2] J. Haartsen et al. , «Bluetooth: Vision, Цели и архитектура, ACM Mobile Comp. Commun. Rev. 2 , № 4, 38 (1998).

[3] Дж. Брей и К. Ф. Стурман, Bluetooth 1.1: Подключение без кабелей, 2-е изд. (Прентис Холл, 2001).

[4] Р.К. Морроу, Работа и использование Bluetooth , (Макгроу-Хилл, 2002).

[5] К. Скарфон Дж. И Паджетт, «Руководство по Bluetooth Безопасность «, Национальный институт стандартов и технологий США, NIST SP-800-121, сентябрь 2008 г.

Bluetooth Lingo: В чем разница между Bluetooth и 2.4? Ян Сторхауг Билл Кристман Сара Карлс Слуховые аппараты

Вопрос

Каким образом Unitron Moxi All использует технологию Bluetooth и 2.4 ГГц для громкой связи? Какая разница между двумя?

Ответ

Отличный вопрос, давайте поговорим о технологиях, лежащих в основе решений громкой связи. Почти все телефоны, выпущенные за последние 10 лет, имеют так называемый профиль громкой связи Bluetooth, который можно использовать для телефонных звонков с помощью гарнитур Bluetooth. Unitron использует тот же профиль Bluetooth Hands-Free, чтобы телефоны работали напрямую со слуховыми аппаратами Moxi All. В индустрии слуховых аппаратов мы используем такие термины, как прямое подключение, Bluetooth и 2.4 ГГц. Давайте определим эти термины, как они относятся к слуховым аппаратам в целом и как они относятся непосредственно к Moxi All.

Во-первых, вам может быть интересно, являются ли 2,4 ГГц и Bluetooth одним и тем же, поскольку вы, возможно, слышали, что люди используют эти термины как синонимы. Ответ на это нет, не совсем. Bluetooth использует 2,4 ГГц. Bluetooth — это стандартный протокол беспроводной связи. Это «язык», который позволяет нескольким устройствам общаться друг с другом по беспроводной сети. Протоколы Bluetooth используют 2,4 ГГц в качестве метода для передачи или общения на этом языке между устройствами.Мы можем думать о 2,4 ГГц как о латинском алфавите или буквах. Алфавит — это набор букв, используемых для кодирования информации, которой люди могут поделиться. Английский язык использует буквы ABC, а английский — стандартный протокол связи, использующий латинский алфавит. Точно так же французский, испанский, голландский и немецкий — это другие языки или протоколы, которые используют латинский алфавит для кодирования и передачи информации. Точно так же, как английский язык использует буквы для передачи информации, «язык» (или протокол) Bluetooth использует 2.4 ГГц для передачи информации. Еще одна аналогия, которую мы можем использовать, — сравнить 2,4 ГГц с шоссе, а Bluetooth — это вид транспорта (например, автомобиль, автобус или такси), который помогает передавать информацию по шоссе от одного пункта назначения к другому.

Протоколы слуховых аппаратов

Сегодня в слуховых аппаратах используется ряд протоколов.

  • Собственные протоколы: это протоколы, специфичные для конкретного производителя. Наши конкуренты используют проприетарные протоколы для аксессуаров и передачи данных от уха до уха.
  • Протокол Apple: продукты конкурентов MFi (сделанные для iPhone), которые обмениваются данными с телефоном с использованием запатентованной Apple технологии, позволяющей одностороннюю передачу звука с телефона на слуховые аппараты.
  • Bluetooth LE: Bluetooth Low Energy используется только для передачи данных (например, беспроводное программирование слуховых аппаратов), но не аудиоинформации.
  • Bluetooth Classic: Доступный почти на каждом аудиоустройстве Bluetooth, Bluetooth classic идеально подходит для подключения сотовых телефонов к гарнитурам Bluetooth для телефонных звонков.Новое решение Unitron MFa (предназначенное для всех), новый продукт Moxi All, использует Bluetooth Classic.
  • Технология AirStream: Технология AirStream — это запатентованный протокол Sonova, который используется для высококачественной потоковой передачи стереозвука музыки или других аудиосигналов через аксессуар TV Connector.

SWORD Chip

Новый слуховой аппарат Moxi All RIC имеет внутри SWORD чип. SWORD — это радиочип Sonova Wireless One Radio Digital. Микросхема SWORD позволяет нам использовать несколько протоколов связи, каждый из которых использует 2.Технология 4 ГГц. Наличие всех этих возможностей на одном чипе с одной радиоантенной означает, что наши слуховые аппараты могут быть как можно меньше. Нет необходимости жертвовать размером ради производительности. Нам также не нужен дополнительный аксессуар для телефонов Android, потому что мы используем классический профиль громкой связи Bluetooth (HFP). Это позволяет нам быть совместимыми со смартфонами и традиционными мобильными телефонами, имеющими совместимый Bluetooth HFP. Мы также добиваемся качественного стриминга с помощью технологии AirStream с TV Connector.

«Спросите эксперта» — это отрывок из курса CEU Весна 2018 — Введение в новые продукты и технологические инновации. Щелкните ссылку в названии курса, чтобы зарегистрироваться и просмотреть курс. Для получения дополнительной информации посетите www.unitron.com или посетите страницу партнеров Unitron в AudiologyOnline.

Bluetooth

Bluetooth — это спецификация для беспроводной связи на короткие расстояния между двумя устройствами.

Технические характеристики Bluetooth

Фиксированный / мобильный Мобильный
Схема / пакет Оба
Макс.пропускная способность 1Мб
Диапазон 10 метров
Частота 2.40–2,483,5 ГГц (США и Европа) или 2,472–2,497 ГГц (Япония)
Хост-сеть Нет
Определение Bluetooth SIG

Технология Bluetooth названа в честь Харальда Bluetooth, датского короля, которому удалось объединить Данию и часть Норвегии в 1900-х годах. Выбор названия этой технологии свидетельствует о том, насколько влиятельны и важны компании из этого региона для телекоммуникационной отрасли.

Bluetooth — это сетевая технология, не требующая контроля пользователя или большого количества энергии. Поддерживая чрезвычайно низкую мощность передачи (1 милливатт), Bluetooth идеально подходит для мобильных устройств с батарейным питанием. Более того, Bluetooth не полагается на пользователя, поскольку он может автоматически обнаруживать другие устройства Bluetooth и связываться с ними без какого-либо вмешательства пользователя.

Технология Bluetooth

основана на двух вещах: радиочастотной технологии и программном обеспечении протокола, позволяющем передавать данные на другие устройства.Устройства с поддержкой Bluetooth могут передавать данные на другие устройства, находящиеся вне зоны видимости пользователя. Это также позволяет различным устройствам обмениваться данными с использованием определенных правил, таких как объем данных, которые будут отправлены, тип связи между устройствами и радиочастота или частоты, на которые будет осуществляться обмен. Эти протоколы гарантируют, что устройства Bluetooth испытывают наименьшее количество помех от других объектов, поддерживающих Bluetooth, при обмене данными друг с другом.

Bluetooth RF Свойства

Радиоволны низкой энергии являются основной системой передачи в сети Bluetooth. Частота устройств с поддержкой Bluetooth составляет от 2,402 ГГц до 2,480 ГГц, диапазон частот специально зарезервирован международным соглашением для ISM или медицинских, промышленных и научных устройств.

Возможности передачи

Другие устройства на рынке, которые используют тот же диапазон ISM, — это устройства для открывания гаражных ворот, беспроводные телефоны, радионяни и т. Д., И все эти устройства способствуют увеличению риска помех между устройствами Bluetooth.Чтобы избежать этого, устройства Bluetooth используют для передачи своих сигналов только около 1 милливатта мощности. Таким образом, эффективная дальность действия Bluetooth-устройства составляет около 32 футов или 10 метров, что ограничивает вероятность помех от других устройств, находящихся поблизости.

Тем не менее, низкая потребляемая мощность передачи устройств Bluetooth делает их способными связываться с другими устройствами Bluetooth, находящимися вне зоны их видимости. Это означает, что устройство Bluetooth все еще может подключаться к персональному компьютеру для передачи файлов, даже если компьютер находится в совершенно другой комнате в доме.

Bluetooth не является технологией передачи данных один на один, поэтому он может одновременно обмениваться данными с восемью устройствами в пределах своего радиуса передачи. Устройство Bluetooth будет использовать не более 1600 различных и случайно выбранных частот каждую секунду в ходе своей передачи, чтобы минимизировать вероятность того, что другие устройства будут использовать ту же частоту, и минимизировать время помех, когда оно действительно совпадает с другим устройством, использующим ту же частоту.

Пикосети или персональные сети

Устройство с поддержкой Bluetooth, попадающее в зону действия другого устройства, сначала определяет, есть ли у него данные для обмена или команды для передачи.Это происходит автоматически и без участия пользователя. Устройства с поддержкой Bluetooth, обменивающиеся данными друг с другом в пределах области, образуют пикосеть или персональную сеть, в которой устройства интегрируются и синхронизируют скачкообразную перестройку частоты, чтобы поддерживать связь друг с другом.

С использованием конкретных адресов в устройствах с поддержкой Bluetooth можно создать несколько пикосетей или персональных сетей в одной и той же области. Это означает, что, поскольку базовый блок беспроводного телефона и трубка обмениваются данными друг с другом с использованием определенного диапазона адресов, они не будут создавать помехи устройствам с поддержкой Bluetooth в одной комнате.Сеть Bluetooth игнорирует любую передачу от устройств за пределами назначенного ей диапазона адресов. Адреса этих устройств и программа, которая инструктирует эти устройства прослушивать и отвечать с использованием определенного диапазона адресов, запрограммированы производителем для уменьшения помех и повышения эффективности передачи данных устройств Bluetooth.

Поскольку каждое устройство в пикосети синхронизировано со скачкообразной перестройкой частоты, риск того, что две пикосети будут создавать помехи друг другу, находясь на одной и той же частоте в одно и то же время, очень минимален.Более того, поскольку пикосети меняют частоту 1600 раз в секунду, конфликт между двумя пикосетями будет длиться лишь доли секунды. Корректирующее программное обеспечение в этих устройствах Bluetooth также исправит любые ошибки, вызванные помехами, тем самым повысив эффективность сетевой связи.

Классы мощности Bluetooth

Bluetooth предоставляет три типа классов мощности, хотя устройства класса 3 не являются общедоступными.

Тип Уровень мощности Рабочий диапазон
Устройства класса 3 100 мВт До 100 метров
Устройства класса 2 10 мВт До 10 метров
Устройства класса 1 1 мВт 0.1-10 метров

Безопасность Bluetooth

Безопасность

Bluetooth основана на аутентификации устройства, а не пользователя. Каждое устройство является либо доверенным, либо ненадежным. Устройства Bluetooth идентифицируются уникальными 48-битными идентификаторами, во многом похожими на MAC-адреса Ethernet.

Режимы безопасности Bluetooth

Bluetooth имеет три режима безопасности.

Режим Имя Описание
1 Незащищенный Безопасность не реализована
2 Безопасность на уровне обслуживания Разрешен доступ к индивидуальным службам
3 Безопасность на уровне ссылок Безопасность обеспечивается на общем уровне для всех приложений в начале соединения

Уровни безопасности Bluetooth

Bluetooth имеет три возможных уровня безопасности.

Режим Описание
3 Никакой аутентификации или авторизации не требуется
2 Требуется аутентификация; авторизация не требуется
1 Требуются авторизация и аутентификация

Недостатки безопасности Bluetooth

Слабые места Bluetooth включают:

  • Генерация ключа запроса-ответа Bluetooth слабая.Эта схема может использовать статический номер или номер в течение определенного периода времени, что может снизить эффективность аутентификации.
  • Вызов-ответ Bluetooth упрощен. Односторонний вызов аутентификации уязвим для атак типа «злоумышленник в середине». Следует использовать взаимную аутентификацию через проверку пользователя.
  • Клавиши, используемые Bluetooth, слабые. Ключ инициализации должен быть более надежным, а единичный ключ — это открытый ключ, который можно использовать повторно. Вместо этого следует использовать набор ключей.
  • Главный ключ используется всеми соединениями Bluetooth. Этот ключ является широковещательным и должен иметь лучшую схему, чем то, что используется.
  • Схема алгоритма шифрования, используемая в Bluetooth, использует один алгоритм и допускает повторную аутентификацию. Следует использовать более надежный метод, ограничивающий аутентификацию и повышающий шифрование.
  • Реализации Bluetooth обычно имитируют диапазон номеров PIN. ПИН-код обычно состоит всего из четырех цифр, и его трудно масштабировать для больших сред.

Дополнительные источники информации о безопасности Bluetooth

Для получения дополнительной информации о безопасности Bluetooth прочтите «Обзор протокола Bluetooth и архитектуры безопасности» Корака Дасгупты или «Обзор одноранговых сетей и сетей Bluetooth».

Bluetooth против инфракрасного порта

Основными преимуществами технологии Bluetooth по сравнению с другими коммуникационными технологиями являются ее дешевизна, беспроводная связь и автоматизация.

Технология передачи данных, сравнимая с Bluetooth, — это IrDA или инфракрасная связь, очень похожая на то, что ваши устройства дистанционного управления используют для управления телевизором, стереосистемой, кондиционером и т. Д.Однако большим недостатком этого типа технологии является требование, чтобы два устройства, устанавливающие соединение, должны были находиться в пределах видимости друг друга для передачи. Вы можете управлять инфракрасными устройствами, только направив пульт дистанционного управления прямо на устройство или выровняв инфракрасные порты обоих устройств с инфракрасным портом.

Устройства

Bluetooth могут связываться друг с другом, даже если они находятся не в одной комнате. Фактически, даже в режиме низкого энергопотребления устройство Bluetooth может связываться с другим устройством, находящимся в пределах его 10-метрового радиуса, независимо от стен, окон или других физических препятствий.

Инфракрасная технология ограничивает возможности обмена данными между устройствами один на один.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.