Bluetooth – безжична технология за кратки разстояния и свързване на устройства

Bluetooth е протокол за безжична комуникация на къси разстояния. Разработен е през 90-те години на миналия век основно с цел да се намали броят на кабелите между електронни устройства. Устройства като мобилни телефони, лаптопи, персонални компютри, принтери, цифрови фотоапарати и конзоли за видеоигри могат да се свързват помежду си и да обменят информация чрез Bluetooth, използвайки радиовълни. Комуникацията обикновено е безопасна, когато са приложени стандартните мерки за защита, но както при всяка безжична технология, трябва да се внимава при настройки за сдвояване и споделяне на данни. Bluetooth се използва предимно за сравнително къси разстояния — типично няколко метра.

Как работи и на какви честоти

Bluetooth устройствата използват ISM лентата около 2,4 GHz. Тя може да се използва в цял свят, без да е необходимо да се плащат лицензионни такси, но я използват и много други устройства, като DECT телефони (безжични телефони), интелигентни етикети с RFID, бебешки телефони. Bluetooth използва същите честотни ленти като някои WLAN, но техниката на модулация и управлението на каналите са различни. Класическият Bluetooth използва спектър за разпръскване на честоти (frequency hopping), което помага за намаляване на смущенията от други предаватели в същата лента. Bluetooth Low Energy (BLE) използва друга схема на канализация и модулация, пригодена за енергиен ефективен обмен на малки пакети данни.

Версии, скорости и обхват

• Версии: Bluetooth се е развил през години — от Bluetooth 1.0 и 2.0 до съвременните 4.x и 5.x. Въвеждат се нови профили и подобрения в енергийната ефективност, стабилността и обхвата.
• Скорост на данните: В по-старите реализации типичните скорости са в порядъка на 1–3 Mbit/s (напр. Bluetooth 2.0 + EDR дава до ~3 Mbit/s на физическо ниво). Новите версии (BLE и Bluetooth 5+) предлагат различни PHY режими — BLE 4.x обикновено до ~1 Mbit/s, а BLE в някои режими (Bluetooth 5) може да поддържа до 2 Mbit/s. Също така е важно да се отбележи, че някои решения (напр. Bluetooth 3.0 HS) използват алтернативни радиоинтерфейси (като Wi‑Fi) за пренос на големи обеми, което дава още по-високи практични скорости.
• Обхват: Обхватът зависи от мощността на предавателя и околната среда. Има класове захранване (напр. Class 1 до ~100 м, Class 2 до ~10 м, Class 3 до ~1 м), като повечето мобилни устройства са Class 2 и работят в рамките на няколко метра.

Профили и приложения

Bluetooth не е само радиопротокол — той включва и множество профили, които определят какъв тип данни и услуги се обменят между устройствата. Някои често срещани профили и приложения:

• Аудио: HSP/HFP (hands-free), A2DP (stereo поток), AVRCP (контрол на плейър) — използва се за слушалки, високоговорители, автомобилни системи. Различни кодеци (SBC, AAC, aptX, LDAC и др.) влияят на качеството на звука.
• Входни устройства: HID — за компютърна мишка, клавиатура или други контролери.
• Свързаност и обмен на файлове: OPP/FTP, SPP (виртуален сериен порт) — използват се за прехвърляне на контакти, файлове и данни между устройства.
• Здраве и IoT: GATT/ATT и BLE услуги — за сензори, фитнес гривни, интелигентни дребни устройства, предаватели (beacons) и др.
• Печат и мрежи: Профили за печат, PAN (personal area network) и tethering между устройства.

Bluetooth Low Energy (BLE)

BLE е част от стандарта, проектирана за приложения с ниска консумация на енергия — например интелигентни гривни, сензори, маяци (beacons) и устройства за умни домове. BLE позволява продължителна работа на батерии за месеци или години и е оптимизиран за кратки пакетни предавания и периодични известия. Много съвременни смартфони и периферни устройства поддържат както класическо Bluetooth, така и BLE.

Сигурност и сдвояване

За да комуникират, устройствата обикновено се сдвояват — процес, при който се установява доверие и се активира криптиране. През годините Bluetooth сигурността е подобрявана (напр. Secure Simple Pairing, нови BLE методи както „Just Works“, Passkey, OOB). Въпреки това съществуват атаки (sniffing, MITM и др.), затова е препоръчително:

• да използвате актуализиран софтуер/фърмуер;
• да сдвоявате устройства само в доверена обстановка;
• да изключвате Bluetooth, когато не го използвате;
• да зададете силни пароли или паскейсове при възможност.

Интерференция и съвместна работа с други мрежи

Поради използване на 2,4 GHz ISM лента, Bluetooth може да изпитва смущения от Wi‑Fi, микровълнови печки и други устройства. Техниките като frequency hopping и adaptive frequency hopping помагат за избягване на конфликтите. При проблеми с качеството на връзката е полезно да се приближи устройството или да се минимизират източниците на смущения.

Практически примери и съвети

• Често използване: свързване на слушалки към мобилен телефон, аудио стрийминг, управление на музика, безжично печатане.
• Околна периферия: компютърна мишка, клавиатура, гейм контролери и други.
• Устройствата автоматично сканират за налични сдвоявания, но е добре да приемате връзки само от познати устройства.

Бъдеще

Bluetooth продължава да се развива — с подобрена енергийна ефективност, увеличен обхват, по-високи скорости в някои режими и нови профили, пригодени за умни домове, здравни приложения и индустриални IoT решения. Това прави технологията все още една от най-разпространените за краткодистанционна безжична свързаност.

Сравнение на Bluetooth с безжична локална мрежа

Днес има много ситуации, в които могат да се използват Bluetooth или безжични локални мрежи. Примерите включват създаване на мрежи, отпечатване или прехвърляне на файлове и данни от PDA към компютър. И двете са версии на нелицензирана безжична технология. WLAN могат да покриват по-големи разстояния и предлагат по-висока пропускателна способност. Bluetooth не изисква скъп хардуер. Освен това тя се нуждае от по-малко енергия за работа. ^[]

И двете използват един и същ радиочестотен диапазон, но техниките им за модулация са различни. И двете са разработени, за да заменят кабелите. Bluetooth искаше да се отърве от кабелите на периферното оборудване, а WLAN искаше да се отърве от кабелите, необходими за създаването на локална мрежа. ^[]

Bluetooth устройства

Bluetooth се използва в много продукти, като например телефони, Wii или PlayStation 3. Отскоро той е вграден в някои електронни часовници, модеми и слушалки. Технологията е полезна при прехвърляне на информация между две или повече устройства, които се намират близо едно до друго, в ситуации с ниска честотна лента. Bluetooth обикновено се използва за пренос на звукови данни с телефони (напр. с Bluetooth слушалки) или на байтове с преносими компютри (пренос на файлове).

Bluetooth използва протоколи, които улесняват откриването на устройства, които са наблизо, и установяването на връзка между тези устройства. Bluetooth устройствата могат да рекламират всички услуги, които предлагат. Използването на услугите става по-лесно; голяма част от настройките, свързани със сигурността, мрежата или разрешенията, се извършват автоматично.

Безжична локална мрежа

WLAN приличат повече на традиционните локални мрежи. Необходима е повече конфигурация, за да се създаде мрежата и да се осигури достъп до ресурсите от други устройства в мрежата. WLAN устройствата също така консумират повече енергия от Bluetooth устройствата. Понякога WLAN мрежите се наричат безжичен Ethernet. WLAN се нуждае от повече ресурси за конфигуриране, но също така предлага по-високи скорости на трансфер. Сигурността също е по-добра от тази, предлагана от Bluetooth.

Bluetooth USB донгъл с обхват 100 м.

Въпроси и отговори

В: Какво е Bluetooth?

В: Докъде може да стигне Bluetooth сигналът?

В: Какви са някои типични приложения на Bluetooth?

В: Каква честотна лента използва Bluetooth?

В: Как се сравнява с WLAN?

В: Има ли други устройства, които също използват тази честотна лента?

В: Какви скорости на предаване на данни има в момента при Bluetooth?

Търсене по буква