मीटरमध्ये ब्लूटूथ श्रेणी. ब्लूटूथ - ते काय आहे आणि तंत्रज्ञान कसे कार्य करते. ब्लूटूथची सुरुवात कुठून झाली?

ब्लूटूथ वैयक्तिक संगणक (डेस्कटॉप, पॉकेट्स, लॅपटॉप), मोबाईल फोन, प्रिंटर, यांसारख्या उपकरणांमधील माहितीची देवाणघेवाण सुनिश्चित करते. डिजिटल कॅमेरे, उंदीर, कीबोर्ड, जॉयस्टिक, हेडफोन, हेडसेट अल्प-श्रेणी संप्रेषणासाठी विश्वसनीय, स्वस्त, सर्वत्र उपलब्ध रेडिओ फ्रिक्वेंसीवर.

ब्लूटूथ या उपकरणांना एकमेकांपासून 1 ते 100 मीटर अंतरावर (श्रेणी मोठ्या प्रमाणात अडथळे आणि हस्तक्षेप यावर अवलंबून असते), अगदी वेगवेगळ्या खोल्यांमध्ये देखील संवाद साधू देते.

ब्लूटूथ नावाचे मूळ

Bluetooth हा शब्द डॅनिश शब्द "Blåtand" ("Blue-toothed") चा इंग्रजी अनुवाद आहे. हे टोपणनाव राजा हॅराल्ड I यांनी परिधान केले होते, ज्याने 10 व्या शतकात डेन्मार्क आणि नॉर्वेच्या काही भागावर राज्य केले आणि युद्ध करणाऱ्या डॅनिश जमातींना एकाच राज्यात एकत्र केले. तात्पर्य असा आहे की ब्लूटूथ संप्रेषण प्रोटोकॉलसह तेच करते, त्यांना एका सार्वत्रिक मानकात एकत्रित करते.

त्याची सुरुवात कुठून झाली?ब्लूटूथ?

पहिली संकल्पना ब्लूटूथ तंत्रज्ञान 1994 मध्ये लुंड या छोट्या स्वीडिश शहरात दिसू लागले, जिथे एरिक्सन कंपनीने त्या महान माणसाच्या स्मरणार्थ तेथे एक नवीन दगड (एक प्रकारचा विधी) उभारण्याचा निर्णय घेतला. या स्मारकावरील शिलालेख (मूळतः जुन्या नॉर्समध्ये): "एरिक्सन मोबाइल कम्युनिकेशन्स एबीने हेराल्ड ब्लूटूथच्या सन्मानार्थ हा दगड स्थापित केला आहे, ज्याने आपले नाव मोबाइल संप्रेषणासाठी नवीन वायरलेस तंत्रज्ञानाला दिले आहे."

त्यानंतर 1998 च्या सुरुवातीला पाच मोठ्या कंपन्या- एरिक्सन, नोकिया, आयबीएम, इंटेल आणि तोशिबा - नवीन तंत्रज्ञान तयार करण्यासाठी काम सुरू करण्यासाठी एकत्र आले वायरलेस संप्रेषणब्लूटूथ. त्याच वर्षी 20 मे रोजी, टेलिकम्युनिकेशन मार्केटमध्ये नवीन तंत्रज्ञानाचा प्रचार करण्यासाठी एक विशेष गट तयार करण्यात आला. कार्यरत गट(विशेष स्वारस्य गट - SIG). ब्लूटूथ उपकरणे विकसित करण्याची योजना आखणारी कोणतीही कंपनी या गटात विनामूल्य सामील होऊ शकते. सध्या, SIG मध्ये तीन हजारांहून अधिक कंपन्यांचा समावेश आहे, ज्यामध्ये जुन्या प्रतिनिधी देखील आहेत ज्यांनी विकासाला चालना दिली. या मानकाचा, आणि नवीन - उदाहरणार्थ, ल्यूसेंट, मायक्रोसॉफ्ट, मोटोरोला इत्यादी दिग्गज.

ब्लूटूथ तंत्रज्ञानाची मूलभूत माहिती

वर नमूद केल्याप्रमाणे ब्लूटूथ हे आधुनिक तंत्रज्ञान आहे वायरलेस ट्रांसमिशनडेटा, आपल्याला जवळजवळ कोणतेही डिव्हाइस एकमेकांशी कनेक्ट करण्याची परवानगी देते. आपण कनेक्ट करणारी कोणतीही गोष्ट कनेक्ट करू शकता, म्हणजेच अंगभूत ब्लूटूथ मायक्रोचिप आहे. तंत्रज्ञान प्रमाणित आहे, म्हणून, प्रतिस्पर्धी कंपन्यांच्या डिव्हाइसेसमध्ये विसंगततेची समस्या उद्भवू नये.

ब्लूटूथ ही एक छोटी चिप आहे (चित्र 1), जी उच्च-फ्रिक्वेंसी (2.4 - 2.48 GHz) ट्रान्सीव्हर आहे.

तांदूळ. 1 चिपब्लूटूथ

ऊर्जेचा वापर (ट्रांसमीटर पॉवर) 10 मेगावॅट पेक्षा जास्त नसावा. सुरुवातीला, तंत्रज्ञानाने 10 मीटरपेक्षा जास्त अंतरावर संप्रेषणाची शक्यता गृहीत धरली. आज, काही कंपन्या ब्लूटूथ चिप्स ऑफर करतात जे 100 मीटरपर्यंतच्या अंतरावर संवाद साधू शकतात. रेडिओ तंत्रज्ञान म्हणून, ब्लूटूथमध्ये अडथळे "बायपास" करण्याची क्षमता आहे जेणेकरून कनेक्ट केलेली उपकरणे दृष्टीच्या ओळीत नसतील. ब्लूटूथ डिव्हाइसेस रेंजमध्ये आल्याबरोबरच जोडणी आपोआप होते, केवळ पॉइंट-टू-पॉइंट आधारावर (दोन डिव्हाइसेस) नाही तर पॉइंट-टू-मल्टीपॉइंट आधारावरही (एक डिव्हाइस इतर अनेकांसोबत काम करते).

तांदूळ. 2ब्लूटूथ- चिप आणि जवळपास जुळवा

सर्व गोष्टी लक्षात घेऊन ब्लूटूथ चिप लागू केली आहे आधुनिक ट्रेंड. चिप आकार (Fig. 2) एक चौरस सेंटीमीटर पेक्षा कमी आहे. वापरलेली वारंवारता आपल्याला 1 मेगावॅटपर्यंत वीज वापर मर्यादित करण्यास अनुमती देते. अशी वैशिष्ट्ये मोबाइल फोन आणि PDA सारख्या उपकरणांमध्ये ब्लूटूथ चिप्सचे एकत्रीकरण करण्यास परवानगी देतात.

ब्लूटूथ कसे कार्य करते

ब्लूटूथ तंत्रज्ञानामध्ये दोन प्रकारचे संप्रेषण समाविष्ट आहे: सिंक्रोनस - SCO (सिंक्रोनस कनेक्शन ओरिएंटेड) आणि असिंक्रोनस - ACL (असिंक्रोनस कनेक्शनलेस). पहिला प्रकार, SCO, एक सममितीय पॉइंट-टू-पॉइंट कनेक्शन स्थापित करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे आणि ते प्रामुख्याने प्रसारित करण्यासाठी कार्य करते व्हॉइस संदेश. SCO माहिती हस्तांतरण दर 64 किट/से आहे. दुसरा, ACL, पॅकेट डेटा ट्रान्सफरसाठी आहे. हे सममितीय आणि असममित पॉइंट-टू-मल्टीपॉइंट कनेक्शनला समर्थन देते. ACL सह पॅकेट माहितीचा प्रेषण गती सुमारे 721 Kbps आहे. डेटा पॅकेट्सचे एक निश्चित स्वरूप असते. ब्लॉकच्या सुरूवातीस एक 72-बिट प्रवेश कोड आहे. हे विशेषतः, सिंक्रोनाइझ डिव्हाइसेससाठी वापरले जाऊ शकते. यानंतर 54-बिट पॅकेट हेडर आहे चेकसमपॅकेट आणि त्याच्या पॅरामीटर्सबद्दल माहिती (उदाहरणार्थ, डेटा ब्लॉकच्या पुनर्प्रेषणाबद्दल). पॅकेट थेट पाठवली जाणारी माहिती असलेल्या क्षेत्राद्वारे बंद केले जाते. या क्षेत्राचा आकार 0 ते 2745 बिट्स पर्यंत बदलतो.

फ्रीक्वेंसी हॉप स्प्रेड स्पेक्ट्रम (FHSS) पद्धतीचा वापर करणे हे ब्लूटूथ सिस्टम तयार करण्याचे मूलभूत तत्त्व आहे. ब्लूटूथ रेडिओ संप्रेषणांसाठी वाटप केलेली 2.402-2.480 GHz ची संपूर्ण वारंवारता श्रेणी N वारंवारता चॅनेलमध्ये विभागली गेली आहे. प्रत्येक चॅनेलची बँडविड्थ 1 MHz आहे, चॅनेल अंतर 140-175 kHz आहे. फ्रिक्वेंसी शिफ्ट कीिंग पॅकेट माहिती एन्कोड करण्यासाठी वापरली जाते.

यूएसए आणि युरोपसाठी N = 79. अपवाद स्पेन आणि फ्रान्स आहेत, जेथे ब्लूटूथसाठी 23 वारंवारता चॅनेल वापरले जातात. प्रति सेकंद 1600 वेळा छद्म-यादृच्छिक कायद्यानुसार चॅनेल बदलले जातात. फ्रिक्वेन्सीचा सतत बदल करणे ब्लूटूथ रेडिओ इंटरफेसला संपूर्ण ISM बँडवर माहिती प्रसारित करण्यास आणि त्याच बँडमध्ये कार्यरत डिव्हाइसेसचा हस्तक्षेप टाळण्यास अनुमती देते. जर हे चॅनेल गोंगाट करत असेल, तर सिस्टम दुसऱ्यावर स्विच करेल आणि जोपर्यंत व्यत्ययमुक्त चॅनेल सापडत नाही तोपर्यंत हे होईल.

तांदूळ. 3. ब्लूटूथ मॉड्यूल ऑपरेशनची वेळ-वारंवारता आकृती

अंजीर मध्ये. आकृती 3 तीन ब्लूटूथ मॉड्यूल्सच्या एकाचवेळी ऑपरेशनचे वर्णन करणारा वेळ-वारंवारता विमान दाखवते. मॉड्यूल 625 μs च्या कालावधीसह सायकल (स्लॉट) मध्ये कार्य करतात. प्रत्येक घड्याळ चक्रातील प्रत्येक मॉड्यूलला संबंधित नियुक्त केले जाते वारंवारता चॅनेलआणि ट्रान्समिशन किंवा रिसेप्शन मोड.

जेव्हा कोणत्याही ब्लूटूथ उपकरणांची जोडी जोडली जाते, तेव्हा ते पिकोनेट तयार करतात (चित्र 4).

त्यापैकी एक, मास्टर डिव्हाइस म्हणून कार्य करते, वारंवारता सिंक्रोनाइझेशन सिग्नल आणि वारंवारता बदल व्युत्पन्न करते. सहसा अग्रगण्य मॉड्यूल सर्वात जास्त स्थित आहे शक्तिशाली साधन, जसे वैयक्तिक संगणक. इतर सर्व उपकरणे गुलाम आहेत.

तांदूळ. 4 पिकोनेट

पिकोनेट हे ब्लूटूथ तंत्रज्ञानातील संवादाचे मूलभूत स्वरूप आहे. एका पिकोनेटमध्ये 7 सक्रिय गुलाम असू शकतात. याव्यतिरिक्त, मास्टर डिव्हाइसच्या परिसरात (विश्वसनीय रिसेप्शनचे क्षेत्र) निष्क्रिय स्लेव्ह डिव्हाइसेस असू शकतात, जे सामान्य घड्याळ आणि वारंवारता क्रमाने देखील सिंक्रोनाइझ केले जातात, परंतु मास्टर डिव्हाइस त्यांना सक्रिय करेपर्यंत डेटाची देवाणघेवाण करू शकत नाही. नेटवर्कवर 8 पेक्षा जास्त उपकरणे असल्यास, दुसरा पिकोनेट तयार होईल आणि असेच. अनेक (10 पर्यंत) स्वतंत्र आणि समक्रमित नसलेले पिकोनेट, ज्या दरम्यान माहितीची देवाणघेवाण शक्य आहे, तथाकथित मध्ये एकत्र केली जाऊ शकते मोठे नेटवर्कस्कॅटर्नल. हे करण्यासाठी, पिकोनेट्सच्या प्रत्येक जोडीमध्ये किमान एक असणे आवश्यक आहे सामान्य साधन, जे एकामध्ये मुख्य आणि दुसऱ्यामध्ये गौण असेल. अशा प्रकारे, एका स्कॅटरनेटमध्ये, जास्तीत जास्त 71 उपकरणे एकाच वेळी जोडली जाऊ शकतात.

ब्लूटूथ आर्किटेक्चर ब्लॉक आकृती

तांदूळ. 5 ब्लूटूथ आर्किटेक्चर

आर्किटेक्चरचा एक महत्त्वाचा भाग (चित्र 5) हा होस्ट टू कंट्रोलर इंटरफेस (HCI) आहे, जो होस्ट सॉफ्टवेअर सबसिस्टम आणि कंट्रोलर हार्डवेअर सबसिस्टम यांच्यातील परस्परसंवाद सुनिश्चित करतो. वरच्या स्तरावरील सर्व परस्परसंवाद ब्लूटूथ सिस्टमत्याच्या हार्डवेअरशी संप्रेषण ड्रायव्हरने सुरू केलेल्या HCI कमांडद्वारे होते.

आर्किटेक्चरचे मुख्य ब्लॉक्स:
आरएफ
रेडिओ ब्लॉक बिट अनुक्रमांना रेडिओ सिग्नलमध्ये रूपांतरित करण्याशी संबंधित आहे. मॉड्यूलेशनचे मुद्दे, स्पेक्ट्रल वैशिष्ट्ये आणि बिट रेट प्रक्रियेचे भौतिकशास्त्र - हे सर्व मॉडेलच्या खालच्या स्तरावर सोडवले जाते.

बेसबँड लेयर = लिंक कंट्रोलर + बेसबँड मॅनेजर + डिव्हाइस मॅनेजर
बेसबँड लेयर तीन ब्लॉक्सच्या स्वरूपात सादर केला जातो, ज्याचे संयुक्त कार्य म्हणजे भौतिक चॅनेल व्यवस्थापित करणे ज्यावर भौतिक कनेक्शन स्थापित केले जातात. ब्लूटूथ ॲड्रेसिंग, डिव्हाइस जनरेटरचे सिंक्रोनाइझेशन, भौतिक चॅनेलवर प्रवेश कोडचे व्यवस्थापन, डिव्हाइस शोधणे आणि त्यांच्या दरम्यान एक भौतिक चॅनेल स्थापित करणे - ही सर्व बेसबँड स्तराची कार्ये आहेत.

दुवा व्यवस्थापक

दोन नंतर खालच्या पातळीआम्हाला डिव्हाइसेस दरम्यान भौतिक कनेक्शन प्रदान केले आहे, हे तार्किक चॅनेल आयोजित करण्याची बाब बनते, जे नंतर अनुप्रयोग रहदारी प्रसारित करण्यासाठी आधार बनतील. लिंक मॅनेजर डिव्हाइसेसमध्ये लॉजिकल कनेक्शन स्थापित करण्यासाठी, बदलण्यासाठी आणि रिलीझ करण्यासाठी तसेच भौतिक कनेक्शनचे पॅरामीटर्स अद्यतनित करण्यासाठी जबाबदार आहे. या उद्देशांसाठी, लिंक मॅनेजर लिंक मॅनेजमेंट प्रोटोकॉल (एलएमपी) वापरतो.

L2CAP स्तर= चॅनल व्यवस्थापक + L2CAP संसाधन व्यवस्थापक
हा L2CAP लेयरने व्यापलेला उच्च-स्तरीय ब्लूटूथ होस्ट ब्लॉक आहे. लॉजिकल लिंक कंट्रोल अँड ॲडॉप्टेशन प्रोटोकॉल (L2CAP) हा एक प्रोटोकॉल आहे जो तयार केलेल्या लॉजिकल कनेक्शनच्या वर चालतो, सर्व ओव्हरलाइंग ऍप्लिकेशन्समधून पॅकेट डेटाचे विभाजन आणि पुनर्प्राप्ती प्रदान करतो.

स्काचकोव्ह मॅक्सिम कॉन्स्टँटिनोविच

ब्लूटूथ 5.0 एक वास्तव बनले. ब्लूटूथ 4.0 च्या तुलनेत नवीन आवृत्तीआहे क्षमतेच्या दुप्पट, श्रेणीच्या चार पटआणि इतर अनेक सुधारणा. उदाहरणासह, त्याच्या पूर्ववर्तींपेक्षा ब्लूटूथ 5.0 चे फायदे पाहूया CPU CC2640R2Fपासून टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स .

आवृत्तीची लोकप्रियता ब्लूटूथ प्रोटोकॉल 4, तसेच त्याच्या काही मर्यादा, पुढील ब्लूटूथ 5 स्पेसिफिकेशनच्या निर्मितीचे कारण बनले आहेत: विकासकांनी स्वतःसाठी अनेक उद्दिष्टे निश्चित केली आहेत: प्रसारण पॅकेट पाठवताना थ्रूपुट वाढवणे, आवाज प्रतिकारशक्ती सुधारणे इ. वर

आता ब्लूटूथ 5 सह प्रथम डिव्हाइसेस दिसण्यास सुरुवात झाली आहे, वापरकर्ते आणि विकासकांना योग्य प्रश्न आहेत: पूर्वी सांगितलेल्या वचनांपैकी कोणते वास्तव बनले आहे? श्रेणी आणि डेटा हस्तांतरण गती किती वाढली आहे? याचा वापराच्या पातळीवर कसा परिणाम झाला? ब्रॉडकास्ट पॅकेट्स व्युत्पन्न करण्याचा दृष्टीकोन कसा बदलला आहे? आवाज प्रतिकारशक्ती सुधारण्यासाठी कोणत्या सुधारणा केल्या आहेत? आणि, अर्थातच, मुख्य प्रश्न आहे - ब्लूटूथ 5 आणि ब्लूटूथ 4 मध्ये बॅकवर्ड सुसंगतता आहे का? चला या आणि इतर काही प्रश्नांची उत्तरे द्या आणि उदाहरण वापरण्यासह, त्याच्या पूर्ववर्तींपेक्षा ब्लूटूथ 5.0 चे मुख्य फायदे विचारात घेऊया. वास्तविक प्रोसेसरकंपनीद्वारे निर्मित ब्लूटूथ 5.0 साठी समर्थनासह टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स.

चला सुरुवात करूया ब्लूटूथ पुनरावलोकन 5.0 ब्लूटूथ 4.x सह बॅकवर्ड कंपॅटिबिलिटीबद्दल वारंवार विचारल्या जाणाऱ्या प्रश्नाच्या उत्तरासह

ब्लूटूथ 5.0 बॅकवर्ड ब्लूटूथ 4.x शी सुसंगत आहे का?

होय, ते करते. ब्लूटूथ 5 ने बहुतेक वैशिष्ट्ये स्वीकारली आहेत आणि ब्लूटूथ विस्तार४.१ आणि ४.२. उदाहरणार्थ, Bluetooth 5 उपकरणे Bluetooth 4.2 च्या सर्व डेटा सुरक्षा सुधारणा राखून ठेवतात आणि LE डेटा लांबी विस्तारास समर्थन देतात. हे लक्षात ठेवण्यासारखे आहे की ब्लूटूथ 4.2 पासून सुरू होणाऱ्या LE डेटा लांबीच्या विस्ताराबद्दल धन्यवाद, पॅकेट डेटा युनिट (PDU) आकार स्थापित कनेक्शन 27 वरून 251 बाइट्स पर्यंत वाढवता येते, जे तुम्हाला डेटा एक्सचेंज गती 2.5 पट वाढविण्यास अनुमती देते.

प्रोटोकॉल आवृत्त्यांमधील फरकांच्या मोठ्या संख्येमुळे, कनेक्शन स्थापित करताना उपकरणांमधील पॅरामीटर्सची वाटाघाटी करण्याची पारंपारिक यंत्रणा कायम ठेवली जाते. याचा अर्थ असा की त्यांनी डेटाची देवाणघेवाण सुरू करण्यापूर्वी, डिव्हाइसेस "एकमेकांना जाणून घेतात" आणि डेटा ट्रान्समिशनची कमाल वारंवारता, संदेशांची लांबी इत्यादी निर्धारित करतात. या प्रकरणात, ब्लूटूथ 4.0 सेटिंग्ज डीफॉल्टनुसार वापरली जातात. वर जा ब्लूटूथ सेटिंग्ज 5 फक्त तेव्हाच घडते जेव्हा वाटाघाटी प्रक्रियेदरम्यान असे दिसून आले की दोन्ही उपकरणे प्रोटोकॉलच्या नंतरच्या आवृत्तीस समर्थन देतात.

विकसकांसाठी आधीपासूनच उपलब्ध असलेल्या साधनांबद्दल बोलणे, हे लक्षात घेण्यासारखे आहे नवीन प्रोसेसर CC2640R2F आणि टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्सकडून विनामूल्य BLE5-स्टॅक. विकसकांच्या आनंदासाठी, BLE5-Stack BLE-Stack च्या मागील आवृत्तीवर आधारित आहे आणि त्याच्या वापरातील बदलांचा परिणाम फक्त Bluetooth 5.0 च्या नवीन वैशिष्ट्यांवर झाला आहे.

ब्लूटूथ 5 मध्ये डेटा ट्रान्सफरचा वेग कसा वाढला आहे?

ब्लूटूथ 5 वापरतो वायरलेस कनेक्शन 2 Mbit/s पर्यंतच्या भौतिक डेटा हस्तांतरण दरासह, जे ब्लूटूथ 4.x पेक्षा दुप्पट आहे. येथे हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की प्रभावी डेटा विनिमय दर केवळ ट्रान्समिशन चॅनेलच्या भौतिक थ्रूपुटवर अवलंबून नाही तर पॅकेटमधील सेवा आणि उपयुक्त माहितीच्या गुणोत्तरावर तसेच संबंधित "ओव्हरहेड" खर्चांवर देखील अवलंबून आहे, उदाहरणार्थ. , पॅकेट्स दरम्यान वेळेची हानी (तक्ता 1).

तक्ता 1. विविध आवृत्त्यांसाठी संप्रेषण गतीब्लूटूथ

ब्लूटूथ 4.0 आणि 4.1 आवृत्त्यांमध्ये, चॅनेलची भौतिक बँडविड्थ 1 Mbit/s होती, ज्याने PDU डेटा पॅकेट लांबी 27 बाइट्ससह, 305 kbit/s पर्यंत विनिमय दर प्राप्त करणे शक्य केले. ब्लूटूथ 4.2 ने LE डेटा लांबी विस्तार सादर केला. त्याबद्दल धन्यवाद, उपकरणांमध्ये कनेक्शन स्थापित केल्यानंतर, पॅकेटची लांबी 251 बाइट्सपर्यंत वाढवणे शक्य झाले, ज्यामुळे डेटा एक्सचेंज गती 2.5 पट वाढली - 780 kbit/s पर्यंत.

ब्लूटूथ आवृत्ती 5 LE डेटा लांबी विस्तारासाठी समर्थन राखून ठेवते, जे भौतिक थ्रूपुटमध्ये 2 Mbit/s पर्यंत वाढीसह, 1.4 Mbit/s पर्यंत डेटा एक्सचेंज गती प्राप्त करण्यास अनुमती देते.

सराव दर्शविल्याप्रमाणे, डेटा ट्रान्सफरची अशी प्रवेग मर्यादा नाही. उदाहरणार्थ, CC2640R2F वायरलेस मायक्रोकंट्रोलर 5 Mbps पर्यंत वेगाने कार्य करण्यास सक्षम आहे.

हे सामान्य गैरसमज लक्षात घेण्यासारखे आहे की थ्रूपुटमध्ये 2 Mbit/s पर्यंत वाढ ही श्रेणी कमी करून साध्य केली गेली. अर्थात, भौतिकदृष्ट्या ट्रान्सीव्हर चिप (PHY) 2 Mbit/s च्या वारंवारतेवर कार्यरत असताना 1 Mbit/s च्या फ्रिक्वेन्सीमध्ये कार्यरत असताना 5 dBm कमी संवेदनशीलता असते. तथापि, संवेदनशीलता व्यतिरिक्त, इतर घटक आहेत जे श्रेणी वाढविण्यास योगदान देतात, उदाहरणार्थ, डेटा एन्कोडिंगमध्ये संक्रमण. या कारणास्तव, इतर सर्व गोष्टी समान असल्याने, ब्लूटूथ 5 अधिक विश्वासार्ह असल्याचे दिसून येते आणि ब्लूटूथ 4.0 च्या तुलनेत त्याची श्रेणी मोठी आहे. लेखाच्या पुढील भागांपैकी एकामध्ये याबद्दल तपशीलवार चर्चा केली आहे.

ब्लूटूथ 5 मध्ये हाय स्पीड डेटा ट्रान्सफर मोड कसा सक्षम करायचा?

दोन ब्लूटूथ उपकरणांमध्ये कनेक्शन स्थापित करताना, ब्लूटूथ 4.0 सेटिंग्ज सुरुवातीला वापरली जातात. याचा अर्थ असा की पहिल्या टप्प्यावर उपकरणे 1 Mbit/s वेगाने डेटाची देवाणघेवाण करतात. एकदा कनेक्शन स्थापित झाल्यानंतर, ब्लूटूथ 5.0-सक्षम मास्टर PHY अद्यतन प्रक्रिया सुरू करू शकतो, ज्याचा उद्देश स्थापित करणे आहे जास्तीत जास्त वेग 2 Mbit/s स्लेव्हने ब्लूटूथ 5.0 चे समर्थन केले तरच हे ऑपरेशन यशस्वी होईल. IN अन्यथागती 1 Mbit/s वर राहते.

ज्या विकसकांनी पूर्वी टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स BLE-Stack वापरले आहे त्यांच्यासाठी चांगली बातमी अशी आहे की नवीन BLE5-Stack मध्ये ही प्रक्रिया करण्यासाठी समर्पित एकच कार्य आहे, HCI_LE_SetDefaultPhyCmd(). अशा प्रकारे, ब्लूटूथ 5.0 वर स्विच करताना, TI उत्पादनांच्या वापरकर्त्यांना सुरुवातीच्या प्रारंभासह समस्या येणार नाहीत. विकासकांसाठी देखील उपयुक्त आहे GitHub पोर्टलवर पोस्ट केलेले उदाहरण, जे तुम्हाला हाय स्पीड आणि लाँग रेंज मोडमध्ये CC2640R2 लाँचपॅडचा भाग म्हणून कार्यरत असलेल्या दोन CC2640R2F मायक्रोकंट्रोलरच्या ऑपरेशनचे मूल्यांकन करण्यास अनुमती देते.

ब्लूटूथ 5 ची श्रेणी कशी वाढली आहे?

ब्लूटूथ 5.0 स्पेसिफिकेशन ब्लूटूथ 4.0 च्या रेंजच्या चौपट आहे. हा एक अतिशय सूक्ष्म मुद्दा आहे ज्यावर अधिक तपशीलवार विचार करणे योग्य आहे.

प्रथम, "चार वेळा" ही संकल्पना सापेक्ष आहे आणि मीटर किंवा किलोमीटरमधील विशिष्ट श्रेणीशी जोडलेली नाही. वस्तुस्थिती अशी आहे की रेडिओ ट्रान्समिशन श्रेणी बर्याच घटकांवर अवलंबून असते: पर्यावरणाची स्थिती, हस्तक्षेपाची पातळी, एकाच वेळी प्रसारित करणार्या उपकरणांची संख्या इ. परिणामी, एकच निर्माता किंवा विकासक स्वत: नाही ब्लूटूथ मानक SIG विशिष्ट मूल्ये प्रदान करत नाही. श्रेणीतील वाढ ब्लूटूथ 4.0 च्या तुलनेत मोजली जाते.

पुढील विश्लेषणासाठी, काही गणिती आकडेमोड करणे आणि रेडिओ चॅनल पॉवर बजेटचा अंदाज लावणे आवश्यक आहे. लॉगरिदमिक मूल्ये वापरताना, रेडिओ चॅनेल बजेट (dB) ट्रान्समीटर पॉवर (dBm) आणि रिसीव्हर संवेदनशीलता (dBm) मधील फरकाच्या बरोबरीचे असते:

रेडिओ चॅनेल बजेट = शक्तीटी एक्स(dBm) - संवेदनशीलताआर एक्स(dBm)

ब्लूटूथ 4.0 साठी, मानक प्राप्तकर्ता संवेदनशीलता -93 dBm आहे. जर आपण ट्रान्समीटर पॉवर 0 dBm आहे असे गृहीत धरले तर बजेट 93 dB आहे.

श्रेणी चौपट करण्यासाठी बजेटमध्ये 12 dB वाढीची आवश्यकता असेल, परिणामी मूल्य 105 dB असेल. हे मूल्य कसे साध्य केले जावे? दोन मार्ग आहेत:

• ट्रान्समीटर शक्ती वाढवणे;
• रिसीव्हर्सची संवेदनशीलता वाढवणे.

आपण पहिल्या मार्गाचे अनुसरण केल्यास आणि ट्रान्समीटरची शक्ती वाढविल्यास, यामुळे अपरिहार्यपणे वापरात वाढ होईल. उदाहरणार्थ, CC2640R2F साठी, वर स्विच करणे आउटपुट शक्ती 5 dBm मुळे वर्तमान वापर 9 mA पर्यंत वाढतो (आकृती 1). 10 dBm वर वर्तमान 20 mA पर्यंत वाढेल. हा दृष्टिकोन बहुतेकांना आकर्षक दिसत नाही वायरलेस उपकरणेबॅटरी-चालित आणि नेहमी IoT साठी योग्य नाही, जे ब्लूटूथ 5.0 चे प्रामुख्याने उद्दिष्ट होते. या कारणास्तव, दुसरा उपाय श्रेयस्कर वाटतो.

प्राप्तकर्त्याची संवेदनशीलता वाढविण्यासाठी, दोन पद्धती प्रस्तावित आहेत:

• प्रेषण गती कमी करणे;
• कोडेड PHY डेटा एन्कोडिंगचा वापर.

डेटा दर आठ च्या घटकाने कमी केल्याने प्राप्तकर्त्याची संवेदनशीलता 9 dB ने वाढते. अशा प्रकारे, इच्छित मूल्य फक्त 3 dB कमी आहे.

अतिरिक्त कोडेड PHY कोडिंग वापरून आवश्यक 3 dB मिळवता येते. पूर्वी, ब्लूटूथ 4.x आवृत्त्यांमध्ये, बिट एन्कोडिंग अस्पष्ट 1:1 होते. याचा अर्थ असा की डेटा प्रवाह थेट विभेदक डिमॉड्युलेटरकडे पाठविला गेला. ब्लूटूथ 5.0 मध्ये, कोडेड PHY वापरताना, दोन आहेत अतिरिक्त स्वरूपसंसर्ग:

• 1:2 एन्कोडिंगसह, ज्यामध्ये प्रत्येक बिट डेटा रेडिओ डेटा प्रवाहातील दोन बिट्सशी संबंधित आहे. उदाहरणार्थ, तार्किक "1" हा "10" च्या क्रमाने दर्शविला जातो. त्याच वेळी शारीरिक गती 1 Mbit/s वर राहते, परंतु वास्तविक डेटा हस्तांतरण दर 500 kbit/s पर्यंत घसरतो.
• 1:4 एन्कोडिंगसह. उदाहरणार्थ, तार्किक "1" हा क्रम "1100" द्वारे दर्शविला जातो. डेटा ट्रान्सफर रेट 125 kbit/s पर्यंत कमी झाला आहे.

वर्णन केलेल्या पद्धतीला फॉरवर्ड एरर करेक्शन (एफईसी) असे म्हणतात आणि विनंती करण्याऐवजी प्राप्तकर्त्याच्या बाजूने त्रुटी शोधून सुधारण्याची परवानगी देते. रीट्रांसमिशनपॅकेजेस, जसे ब्लूटूथ 4.0 मध्ये होते.

कागदावर सर्वकाही चांगले दिसते. ही सैद्धांतिक गणना वास्तविकतेशी कशी जुळते हे शोधणे बाकी आहे. उदाहरण म्हणून, समान मायक्रोकंट्रोलर CC2640R2F घेऊ. विविध सुधारणा आणि नवीन ब्लूटूथ 5.0 मॉड्युलेशन मोड्समुळे धन्यवाद, कोडेड PHY आणि 125 kbps वापरताना या प्रोसेसरच्या ट्रान्सीव्हरची संवेदनशीलता -97 dBm 1 Mbps आणि -103 dBm आहे. अशा प्रकारे, नंतरच्या प्रकरणात, 105 dB च्या पातळीपासून फक्त 2 dBm गहाळ आहे.

CC2640R2F च्या श्रेणीचे मूल्यमापन करण्यासाठी, टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्सच्या अभियंत्यांनी ओस्लोमध्ये फील्ड प्रयोग केला. त्याच वेळी, आवाज पातळीच्या दृष्टिकोनातून, वातावरणात हा अनुभवशहराचा व्यावसायिक भाग जवळ असल्याने त्याला "मैत्रीपूर्ण" म्हटले जाऊ शकत नाही.

105 dB पेक्षा जास्त पॉवर बजेट प्राप्त करण्यासाठी, ट्रान्समीटर पॉवर 5 dBm पर्यंत वाढवण्याचा निर्णय घेण्यात आला. यामुळे आम्हाला 108 dBm (आकृती 2) चे प्रभावी अंतिम मूल्य गाठता आले. प्रयोग करत असताना, श्रेणी 1.6 किमी होती, जो एक अतिशय प्रभावी परिणाम आहे, विशेषत: रेडिओ ट्रान्समीटरच्या वापराच्या किमान पातळीचा विचार करता.

ब्लूटूथ 5 ब्रॉडकास्ट संदेशांचा दृष्टीकोन कसा बदलला आहे?

पूर्वी, Bluetooth 4.x ने उपकरणांमध्ये (37, 38, 39) कनेक्शन स्थापित करण्यासाठी तीन समर्पित डेटा चॅनेल वापरले. त्यांच्या मदतीने, उपकरणांनी एकमेकांना शोधले आणि सेवा माहितीची देवाणघेवाण केली. त्यांच्यावर ब्रॉडकास्ट डेटा पॅकेट्स प्रसारित करणे देखील शक्य होते. या पद्धतीचे तोटे आहेत:

• येथे मोठ्या प्रमाणातसक्रिय ट्रान्समीटर, हे चॅनेल फक्त ओव्हरलोड केले जाऊ शकतात;
• पॉइंट-टू-पॉइंट कनेक्शन स्थापित न करता अधिकाधिक उपकरणे ब्रॉडकास्ट संदेश वापरतात. इंटरनेट ऑफ थिंग्ज IoT साठी हे विशेषतः महत्वाचे आहे;
• नवीन कोडेड PHY कोडिंग सिस्टमला कनेक्शन स्थापित करण्यासाठी आठ पट अधिक वेळ लागेल, जे अतिरिक्त प्रसारण चॅनेल लोड करेल.

ब्लूटूथ 5.0 मध्ये या समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी, सर्व 37 डेटा चॅनेलवर डेटा प्रसारित केला जातो आणि पॉइंटर प्रसारित करण्यासाठी सेवा चॅनेल 37, 38, 39 वापरल्या जातात अशा योजनेवर जाण्याचा निर्णय घेण्यात आला. पॉइंटर चॅनेलचा संदर्भ देते ज्यावर प्रसारित संदेश प्रसारित केला जाईल. या प्रकरणात, डेटा फक्त एकदाच प्रसारित केला जातो. परिणामी, सेवा चॅनेलवरील भार लक्षणीयरीत्या कमी करणे आणि ही अडचण दूर करणे शक्य आहे.

हे देखील लक्षात घेण्यासारखे आहे की आता ब्रॉडकास्ट पॅकेटची डेटा लांबी ब्लूटूथ 4.x मध्ये 6...37 बाइट्स PDU ऐवजी 255 बाइट्सपर्यंत पोहोचू शकते. हे IoT ऍप्लिकेशन्ससाठी अत्यंत महत्वाचे आहे, कारण ते ओव्हरहेड ट्रान्समिशन कमी करण्यास आणि कनेक्शन काढून टाकण्यास अनुमती देते, ज्यामुळे वापर कमी होतो.

ब्लूटूथ 5 मेश नेटवर्कला सपोर्ट करते का?

ब्लूटूथ 5 साठी टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स सोल्यूशन्स

ब्लूटूथ 5.0 सह पहिल्या मायक्रोकंट्रोलरपैकी एक उच्च-कार्यक्षमता असलेला CC2640R2F प्रोसेसर होता जो टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्सने निर्मित केला होता.

CC2640R2F आधुनिक 32-बिट एआरएम कॉर्टेक्स-एम3 कोअरवर 48 मेगाहर्ट्झ पर्यंत ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सीसह तयार केले आहे. रेडिओ ट्रान्समीटरचे ऑपरेशन दुसऱ्या 32-बिट एआरएम कॉर्टेक्स-एम0 कोर (आकृती 3) द्वारे नियंत्रित केले जाते. याव्यतिरिक्त, CC2640R2F मध्ये समृद्ध डिजिटल आणि ॲनालॉग पेरिफेरल्स आहेत.

CC2640R2F मायक्रोकंट्रोलरचा फायदा म्हणजे त्याची कमी वापर पातळी (टेबल 2). हे सर्व ऑपरेटिंग मोडवर लागू होते. उदाहरणार्थ, सक्रिय मोडमध्ये, रेडिओ चॅनेलवर डेटा प्राप्त करताना, वापर 5.9 एमए आहे आणि प्रसारित करताना - 6.1 एमए (0 डीबीएम) किंवा 9.1 एमए (5 डीबीएम). स्लीप मोडवर स्विच करताना, पुरवठा करंट पूर्णपणे 1 µA पर्यंत खाली येतो.

तिघांचे संयोजन महत्वाचे गुणकसे ब्लूटूथ समर्थन 5.0, कमी उर्जा वापर आणि उच्च शिखर कार्यप्रदर्शन CC2640R2F ला इंटरनेट ऑफ थिंग्जसाठी एक अतिशय मनोरंजक उपाय बनवते. त्याच वेळी, मदतीने या मायक्रोकंट्रोलरचेतुम्ही IoT उपकरणांची संपूर्ण श्रेणी तयार करू शकता: एकाच बॅटरीवर अनेक वर्षे कार्यरत असणारे स्वायत्त सेन्सर, अतिरिक्त नियंत्रण प्रोसेसर आणि ब्लूटूथ 5.0 चॅनेल यांच्यातील पूल, जटिल अनुप्रयोग, उच्च संगणकीय शक्ती आवश्यक आहे.

तक्ता 2. वायरलेस मायक्रोकंट्रोलरचा वापरसीसी2640 आर2 एफसमर्थनासहब्लूटूथ 5

CC2640R2F सह त्वरित प्रारंभ करण्यासाठी, Texas Instruments ने एक पारंपारिक विकास किट तयार केली आहे (आकृती 4). अशी काही उपकरणे वापरून, तुम्ही ब्लूटूथ 5.0 द्वारे रेडिओ प्रसारणाची गती आणि श्रेणीचे मूल्यांकन करू शकता. हे करण्यासाठी, आपण तयार केलेली उदाहरणे वापरू शकता किंवा तयार करू शकता स्वतःचा अर्जमोफत BLE 5 स्टॅक 1.0 प्रोटोकॉलवर आधारित (www.ti.com/ble).

निष्कर्ष

ब्लूटूथ 5.0 प्रोटोकॉलची नवीन आवृत्ती इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (IoT) च्या गरजा पूर्ण करण्यावर केंद्रित आहे. च्या तुलनेत ब्लूटूथ आवृत्ती 4.0, यात अनेक गुणवत्ता सुधारणा आहेत:

• डेटा ट्रान्सफरचा वेग दुप्पट झाला आहे आणि 2 Mbit/s वर पोहोचला आहे;
• कोडेड PHY आणि फॉरवर्ड एरर करेक्शन (FEC) डेटा एन्कोडिंगमुळे ट्रान्समिशन रेंज चौपट वाढली आहे;
• प्रसारण संदेश थ्रूपुट 8 पट वाढला.

याव्यतिरिक्त, ब्लूटूथ 5.0 ब्लूटूथ 4.x डिव्हाइसेससह बॅकवर्ड कंपॅटिबिलिटी प्रदान करते आणि बहुतेक विस्तारांना देखील समर्थन देते नंतरच्या आवृत्त्याप्रोटोकॉल

Texas Instruments द्वारे उत्पादित साधनांचा वापर करून तुम्ही Bluetooth 5.0 च्या क्षमतांचे मूल्यांकन करू शकता. कंपनी उच्च-कार्यक्षमता आणि कमी-पॉवर मायक्रोकंट्रोलर CC2640R2F तयार करते, विनामूल्य BLE 5 स्टॅक 1.0 आणि LAUNCHXL-CC2640R2 डीबगिंग किटसाठी अनेक तयार उदाहरणे प्रदान करते.

साहित्य

1. ब्लूटूथ कोर स्पेसिफिकेशन 5.0 FAQ. 2016. ब्लूटूथ SIG.

शाश्वत विकास ट्रेंडपैकी एक मोबाइल उपकरणे- वायरलेस कम्युनिकेशन्सची सुधारणा जी इंटरनेट, स्थानिक नेटवर्क तसेच विविधशी कनेक्ट करण्याची क्षमता प्रदान करते परिधीय उपकरणे(हेडफोन, हेडसेट, स्पीकर सिस्टीम, प्रिंटर इ.) आणि इतर जवळपासची गॅझेट. वायरलेस कम्युनिकेशन तंत्रज्ञान, तसेच मोबाईल उपकरणांचे इतर घटक सतत विकसित होत आहेत. वैशिष्ट्यांच्या नवीन आवृत्त्या दिसतात, बँडविड्थ वाढते, फंक्शन्सचा संच विस्तृत होतो इ. याबद्दल धन्यवाद, उच्च-गुणवत्तेचा विकास सुनिश्चित केला जातो, त्याशिवाय ते अकल्पनीय आहे तांत्रिक प्रगती. तथापि, प्रगती देखील आहे उलट बाजू: प्रत्येक वर्षी वापरकर्त्यांना वेगवेगळ्या मॉडेल्समध्ये काय फरक आहे हे समजून घेणे अधिकाधिक कठीण होत आहे.

सहसा पासून संक्षिप्त वर्णनमोबाईल डिव्हाइसवरून, तुम्ही केवळ वायरलेस इंटरफेसची नावे मिळवू शकता ज्यासह ते सुसज्ज आहे. IN तपशीलवार तपशील, एक नियम म्हणून, आहे अतिरिक्त माहिती, वायरलेस इंटरफेसच्या विशिष्ट आवृत्त्यांमध्ये (उदाहरणार्थ, Wi-Fi 802.11b/g/n आणि Bluetooth 2.1). तथापि, प्रश्नातील डिव्हाइसच्या वायरलेस संप्रेषण क्षमतांचे पूर्णपणे कौतुक करण्यासाठी हे नेहमीच पुरेसे नसते. उदाहरणार्थ, ब्लूटूथद्वारे कनेक्ट केलेले विशिष्ट परिधीय उपकरण तुमच्याकडे असलेल्या स्मार्टफोन किंवा टॅबलेटसह कार्य करेल की नाही हे समजून घेण्यासाठी.

या लेखात आम्ही ब्लूटूथ इंटरफेससह सुसज्ज डिव्हाइसेसच्या क्षमतेचे मूल्यांकन करताना आपल्याला लक्ष देणे आवश्यक असलेल्या विविध बारकाव्यांबद्दल बोलू.

अर्जाची व्याप्ती

ब्लूटूथ नावाचा लहान श्रेणीचा वायरलेस इंटरफेस 1994 मध्ये स्वीडिश कंपनी एरिक्सनच्या अभियंत्यांनी विकसित केला होता. 1998 पासून, एरिक्सन, IBM, इंटेल, नोकिया आणि तोशिबा यांनी स्थापन केलेल्या ब्लूटूथ स्पेशल इंटरेस्ट ग्रुप (ब्लूटूथ SIG) द्वारे या तंत्रज्ञानाचा विकास आणि प्रचार केला जात आहे. आजपर्यंत, ब्लूटूथ SIG सदस्यांच्या यादीमध्ये 13 हजाराहून अधिक कंपन्यांचा समावेश आहे.

मास मार्केट ग्राहक उपकरणांमध्ये ब्लूटूथचा परिचय गेल्या दशकाच्या पहिल्या सहामाहीत सुरू झाला. सध्या अंगभूत ब्लूटूथ अडॅप्टरलॅपटॉप आणि मोबाइल डिव्हाइसेसचे अनेक मॉडेल सुसज्ज आहेत. याव्यतिरिक्त, आम्ही विस्तृत श्रेणी ऑफर करतो परिधीय उपकरणे(वायरलेस हेडसेट, पॉइंटिंग डिव्हाइसेस, कीबोर्ड, स्पीकर सिस्टम इ.) या इंटरफेससह सुसज्ज.

बेसिक ब्लूटूथ फंक्शनतथाकथित निर्मिती आहे वैयक्तिक नेटवर्क(Private Area Networks, PAN), जे जवळच्या लोकांमध्ये डेटाची देवाणघेवाण करण्याची क्षमता प्रदान करतात (त्याच घरामध्ये, परिसरात, वाहनइ.) डेस्कटॉप आणि लॅपटॉप पीसी, पेरिफेरल्स आणि मोबाइल डिव्हाइस इ.

प्रतिस्पर्धी सोल्यूशन्सपेक्षा ब्लूटूथचे मुख्य फायदे म्हणजे कमी उर्जा वापर आणि ट्रान्ससीव्हर्सची कमी किंमत, ज्यामुळे ते अगदी लहान बॅटरीसह लहान आकाराच्या उपकरणांमध्ये देखील एकत्रित केले जाऊ शकते. याव्यतिरिक्त, उपकरणे उत्पादकांना त्यांच्या उत्पादनांमध्ये ब्लूटूथ ट्रान्ससीव्हर्स स्थापित करण्यासाठी परवाना शुल्क भरण्यापासून सूट आहे.

कनेक्टिंग डिव्हाइसेस

ब्लूटूथ इंटरफेस वापरून, तुम्ही एकाच वेळी दोन किंवा अनेक डिव्हाइस कनेक्ट करू शकता. पहिल्या प्रकरणात, कनेक्शन "पॉइंट-टू-पॉइंट" योजनेनुसार केले जाते, दुसऱ्यामध्ये - "पॉइंट-टू-मल्टीपॉइंट" योजनेनुसार. कनेक्शन योजनेची पर्वा न करता, डिव्हाइसेसपैकी एक मास्टर आहे, बाकीचे गुलाम आहेत. मास्टर डिव्हाइस सर्व स्लेव्ह डिव्हाइस वापरतील असा नमुना सेट करते आणि त्यांचे ऑपरेशन सिंक्रोनाइझ देखील करते. अशा प्रकारे जोडलेली उपकरणे पिकोनेट बनवतात. एका पिकोनेटमध्ये एक मास्टर आणि सात गुलाम उपकरणे एकत्र केली जाऊ शकतात (चित्र 1 आणि 2). याव्यतिरिक्त, पिकोनेटमध्ये (सातपेक्षा जास्त) अतिरिक्त स्लेव्ह डिव्हाइसेस असणे शक्य आहे ज्यांची पार्क स्थिती आहे: ते डेटा एक्सचेंजमध्ये भाग घेत नाहीत, परंतु मास्टर डिव्हाइससह सिंक्रोनाइझेशनमध्ये आहेत.

तांदूळ. 1. पिकोनेट आकृती,
दोन उपकरणे जोडत आहे

तांदूळ. 2. पिकोनेट योजना,
अनेक उपकरणे एकत्र करणे

अनेक पिकोनेट वितरित नेटवर्कमध्ये (स्कॅटरनेट) एकत्र केले जाऊ शकतात. हे करण्यासाठी, एका पिकोनेटमध्ये गुलाम म्हणून कार्यरत असलेल्या डिव्हाइसने दुसर्यामध्ये मास्टर म्हणून कार्य करणे आवश्यक आहे (चित्र 3). समान वितरित नेटवर्कचा भाग असलेले पिकोनेट्स एकमेकांशी समक्रमित होत नाहीत आणि भिन्न नमुने वापरतात.

तांदूळ. 3. तीन पिकोनेट्ससह वितरित नेटवर्कचे आकृती

वितरित नेटवर्कमधील पिकोनेटची कमाल संख्या दहापेक्षा जास्त असू शकत नाही. अशा प्रकारे, वितरित नेटवर्क आपल्याला एकूण 71 डिव्हाइसेस कनेक्ट करण्याची परवानगी देते.

लक्षात घ्या की व्यवहारात वितरित नेटवर्क तयार करण्याची गरज क्वचितच उद्भवते. हार्डवेअर घटकांच्या एकात्मिकतेच्या सध्याच्या प्रमाणात, अशा परिस्थितीची कल्पना करणे कठीण आहे जिथे स्मार्टफोन किंवा टॅब्लेटच्या मालकाला ब्लूटूथद्वारे एकाच वेळी दोन किंवा तीनपेक्षा जास्त डिव्हाइस कनेक्ट करणे आवश्यक आहे.

श्रेणी

ब्लूटूथ स्पेसिफिकेशन तीन वर्ग ट्रान्ससीव्हर्स प्रदान करते (टेबल पहा), पॉवरमध्ये भिन्न आणि म्हणून प्रभावी श्रेणीत. सर्वात सामान्य पर्याय, जो बहुतेक सध्या उत्पादित मोबाईल फोनमध्ये वापरला जातो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणेआणि पीसी हे ब्लूटूथ क्लास 2 ट्रान्सीव्हर्स आहेत ज्यामध्ये वैद्यकीय उपकरणे आहेत आणि सर्वात जास्त "लाँग-रेंज" क्लास 1 मॉड्यूल्ससाठी अनुप्रयोगाचे मुख्य क्षेत्र म्हणजे औद्योगिक उपकरणांचे निरीक्षण आणि नियंत्रण प्रणाली.

अर्थात, आपण जास्तीत जास्त अंतरावर असलेल्या डिव्हाइसेसमधील स्थिर वायरलेस कनेक्शनवर विश्वास ठेवू शकता (उदाहरणार्थ, क्लास 2 ट्रान्सीव्हर्सच्या बाबतीत 10 मीटर) जर त्यांच्यामध्ये कोणतेही मोठे अडथळे नसतील (भिंती, विभाजने, दरवाजे इ. ). खोलीच्या वैशिष्ट्यांवर आणि रेडिओ हस्तक्षेपाच्या उपस्थितीवर आणि हवेवरील मजबूत इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनच्या स्त्रोतांवर अवलंबून वास्तविक श्रेणी बदलू शकते.

ब्लूटूथ आवृत्त्या आणि त्यांचे फरक

स्पेसिफिकेशनची पहिली आवृत्ती (ब्लूटूथ 1.0) 1999 मध्ये मंजूर झाली. इंटरमीडिएट स्पेसिफिकेशन (ब्लूटूथ 1.0बी) नंतर थोड्याच वेळात, ब्लूटूथ 1.1 मंजूर करण्यात आला - त्याने त्रुटी सुधारल्या आणि पहिल्या आवृत्तीतील अनेक कमतरता दूर केल्या.

2003 मध्ये, ब्लूटूथ 1.2 कोर तपशील मंजूर करण्यात आला. ॲडप्टिव्ह फ्रिक्वेन्सी-हॉपिंग स्प्रेड स्पेक्ट्रम (एएफएच) पद्धतीचा परिचय त्याच्या प्रमुख नवकल्पनांपैकी एक होता, ज्यामुळे वायरलेस कनेक्शन प्रभावासाठी अधिक प्रतिरोधक बनले. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेप. याव्यतिरिक्त, डिव्हाइस शोध आणि कनेक्शन प्रक्रिया करण्यात घालवलेला वेळ कमी करणे शक्य होते.

आवृत्ती 1.2 मधील आणखी एक महत्त्वाची सुधारणा म्हणजे सिमेट्रिक चॅनेलवर असिंक्रोनस कम्युनिकेशन वापरताना डेटा एक्सचेंज स्पीड प्रत्येक दिशेने 433.9 Kbps पर्यंत वाढवणे. असममित चॅनेलच्या बाबतीत, थ्रूपुट एका दिशेने 723.2 Kbit/s आणि दुसऱ्या दिशेने 57.6 Kbit/s होते.

एक्स्टेंडेड सिंक्रोनस कनेक्शन्स (ईएससीओ) तंत्रज्ञानाची सुधारित आवृत्ती देखील जोडली गेली आहे, जी ट्रान्समिशन दरम्यान खराब झालेले पॅकेट्स पुन्हा पाठवण्याची यंत्रणा वापरून स्ट्रीमिंग ऑडिओची गुणवत्ता सुधारते.

2004 च्या शेवटी, ब्लूटूथ 2.0 + EDR मूलभूत तपशील मंजूर करण्यात आला. दुसऱ्या आवृत्तीचा सर्वात महत्वाचा नवकल्पना म्हणजे एन्हांस्ड डेटा रेट (EDR) तंत्रज्ञान, ज्याच्या अंमलबजावणीमुळे इंटरफेस थ्रुपुटमध्ये लक्षणीय (अनेक वेळा) वाढ करणे शक्य झाले. सैद्धांतिकदृष्ट्या, EDR चा वापर करून तुम्हाला 3 Mbit/s चा डेटा ट्रान्सफर रेट गाठता येतो, परंतु व्यवहारात हा आकडा सहसा 2 Mbit/s पेक्षा जास्त नसतो.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की ब्लूटूथ 2.0 तपशीलांचे पालन करणाऱ्या ट्रान्सीव्हर्ससाठी EDR आवश्यक वैशिष्ट्य नाही.

ब्लूटूथ 2.0 ट्रान्सीव्हर्ससह सुसज्ज असलेली उपकरणे मॉड्यूल्सशी बॅकवर्ड सुसंगत आहेत मागील आवृत्त्या(1.x). साहजिकच, डेटा ट्रान्सफरचा वेग मंद डिव्हाइसच्या क्षमतेद्वारे मर्यादित आहे.

2007 मध्ये, ब्लूटूथ 2.1 + EDR मूलभूत तपशील मंजूर करण्यात आला. त्यामध्ये अंमलात आणलेल्या नवकल्पनांपैकी एक म्हणजे ऊर्जा-बचत तंत्रज्ञान स्निफ सबब्रेटिंग, ज्यामुळे मोबाइल डिव्हाइसची बॅटरी आयुष्य लक्षणीयरीत्या (तीन ते दहा पट) वाढवणे शक्य झाले. दोन उपकरणांमधील संप्रेषण स्थापित करण्याची प्रक्रिया देखील लक्षणीयरीत्या सरलीकृत करण्यात आली आहे.

ऑगस्ट 2008 मध्ये, ब्लूटूथ 2.0 + EDR आणि ब्लूटूथ 2.1 + EDR वैशिष्ट्यांमध्ये मूलभूत जोडणी (कोर स्पेसिफिकेशन परिशिष्ट, CSA) मंजूर करण्यात आली. केलेल्या बदलांचा उद्देश ऊर्जेचा वापर कमी करणे, प्रसारित केलेल्या डेटाच्या संरक्षणाची पातळी वाढवणे आणि ब्लूटूथ उपकरणे ओळखणे आणि कनेक्ट करण्यासाठी प्रक्रिया अनुकूल करणे हे आहे.

एप्रिल 2009 मध्ये, ब्लूटूथ 3.0+HS कोर स्पेसिफिकेशन मंजूर करण्यात आले. या प्रकरणात HS चा संक्षेप हाय स्पीड आहे. जेनेरिक अल्टरनेट MAC/PHY तंत्रज्ञानाची अंमलबजावणी हे त्याचे मुख्य नाविन्य आहे, जे 24 Mbit/s पर्यंतच्या वेगाने डेटा हस्तांतरित करण्याची क्षमता प्रदान करते. याव्यतिरिक्त, दोन ट्रान्सीव्हर मॉड्यूल वापरण्याची योजना आहे: कमी-गती (कमी वीज वापरासह) आणि उच्च-गती. प्रसारण डेटा प्रवाहाच्या रुंदीवर अवलंबून (किंवा आकार हस्तांतरित फाइल) एकतर कमी-स्पीड (3 Mbit/s पर्यंत) किंवा हाय-स्पीड ट्रान्सीव्हर वापरला जातो. हे आपल्याला उच्च डेटा हस्तांतरण दर आवश्यक नसलेल्या परिस्थितीत वीज वापर कमी करण्यास अनुमती देते.

ब्लूटूथ 4.0 कोर स्पेसिफिकेशन जून 2010 मध्ये मंजूर झाले. मुख्य वैशिष्ट्यही आवृत्ती कमी ऊर्जा तंत्रज्ञानाचा वापर करते. डेटा ट्रान्सफर रेट (1 Mbit/s पेक्षा जास्त नाही) मर्यादित करून आणि ट्रान्सीव्हर सतत कार्यरत नसून केवळ डेटा एक्सचेंजच्या कालावधीसाठी चालू केले जाते या दोन्ही गोष्टींद्वारे कमी उर्जा वापर साध्य केला जातो. लोकप्रिय समजुतीच्या विरुद्ध, ब्लूटूथ 4.0 ब्लूटूथ 3.0+HS पेक्षा जास्त डेटा ट्रान्सफर गती प्रदान करत नाही.

ब्लूटूथ प्रोफाइल

Bluetooth द्वारे कनेक्ट केलेले असताना परस्पर संवाद साधण्याची डिव्हाइसेसची क्षमता मुख्यत्वे त्यांच्यापैकी प्रत्येक समर्थित असलेल्या प्रोफाइलच्या संचाद्वारे निर्धारित केली जाते. विशिष्ट प्रोफाइल काही फंक्शन्ससाठी समर्थन प्रदान करते, जसे की फाइल्स ट्रान्सफर करणे किंवा मीडिया स्ट्रीमिंग, नेटवर्क कनेक्शन प्रदान करणे इ. काही ब्लूटूथ प्रोफाइलबद्दल माहितीसाठी साइडबार पहा.

हे समजून घेणे महत्त्वाचे आहे की मास्टर आणि स्लेव्ह दोन्ही उपकरणांद्वारे योग्य प्रोफाइल समर्थित असल्यासच आपण कोणतेही कार्य करण्यासाठी ब्लूटूथ कनेक्शन वापरू शकता. अशा प्रकारे, दोन्ही उपकरणे OPP (ऑब्जेक्ट पुश प्रोफाइल) प्रोफाइलला सपोर्ट करत असतील तरच ब्लूटूथ कनेक्शनद्वारे “व्यवसाय कार्ड” किंवा संपर्क एका मोबाइल फोनवरून दुसऱ्या मोबाइल फोनवर हस्तांतरित करणे शक्य आहे. आणि, उदाहरणार्थ, वायरलेस सेल्युलर मॉडेम म्हणून मोबाइल फोन वापरण्यासाठी, हे डिव्हाइस आणि त्याच्याशी कनेक्ट केलेला संगणक DUN प्रोफाइल (डायल-अप नेटवर्किंग प्रोफाइल) चे समर्थन करणे आवश्यक आहे.

जेव्हा दोन उपकरणांमध्ये ब्लूटूथ कनेक्शन स्थापित केले जाते तेव्हा परिस्थिती उद्भवते, परंतु काही क्रिया (म्हणे, फाइल हस्तांतरित करणे) करता येत नाही. पैकी एक संभाव्य कारणेउदय समान समस्याडिव्हाइसेसपैकी एकावर संबंधित प्रोफाइलसाठी समर्थनाची कमतरता असू शकते.

अशा प्रकारे, समर्थित प्रोफाइलचा संच आहे महत्वाचा घटक, जे एखाद्या विशिष्ट उपकरणाच्या क्षमतेचे मूल्यांकन करताना विचारात घेतले पाहिजे. दुर्दैवाने, काही मोबाइल डिव्हाइस मॉडेल समर्थन करतात किमान सेटप्रोफाइल (उदाहरणार्थ, फक्त A2DP आणि HSP), जे इतर उपकरणांशी वायरलेस कनेक्शनची शक्यता लक्षणीयरीत्या मर्यादित करते.

लक्षात घ्या की समर्थित प्रोफाइलचा संच केवळ डिव्हाइसच्या विशिष्ट आणि डिझाइन वैशिष्ट्यांद्वारेच नव्हे तर निर्मात्याच्या धोरणाद्वारे देखील निर्धारित केला जातो. उदाहरणार्थ, काही उपकरणे विशिष्ट फाईल फॉरमॅट हस्तांतरित करण्याची क्षमता अवरोधित करतात (प्रतिमा, व्हिडिओ, ई-पुस्तके, ऍप्लिकेशन्स इ.) चाचेगिरीशी लढण्याच्या बहाण्याने. खरे आहे, खरं तर, बनावट मीडिया सामग्रीचे चाहते नाहीत जे अशा निर्बंधांमुळे ग्रस्त आहेत आणि सॉफ्टवेअर, आणि प्रामाणिक वापरकर्ते ज्यांना त्यांच्या स्वत:च्या अंगभूत कॅमेऱ्याने काढलेली छायाचित्रेही राऊंडअबाउट मार्गांनी PC वर हस्तांतरित करण्यास भाग पाडले जाते (उदाहरणार्थ, त्यांच्या स्वतःच्या ईमेल पत्त्यावर आवश्यक फाइल्स पाठवून).

उत्पादक ग्राहकांना सतत खात्री देतात की नवीन उपाय जुन्यापेक्षा नक्कीच चांगले आहेत. नवीन प्रोसेसरमध्ये त्यांच्या पूर्ववर्तींच्या तुलनेत उच्च कार्यक्षमता आणि कमी वीज वापर आहे; नवीन डिस्प्लेमध्ये अधिक आहे उच्च रिझोल्यूशनआणि विस्तृत रंग सरगम ​​इ. तथापि, ब्लूटूथ इंटरफेसच्या क्षमतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी असा दृष्टीकोन वापरणे क्वचितच उचित आहे.

प्रथम, ब्लूटूथ डिव्हाइसेसच्या विद्यमान फ्लीटची वैशिष्ट्ये विचारात घेणे आवश्यक आहे. शेवटी, आधीच नमूद केल्याप्रमाणे, इंटरफेसच्या सर्वात जुन्या आवृत्तीसह सुसज्ज असलेल्या डिव्हाइसद्वारे कमाल डेटा हस्तांतरण दर निर्धारित केला जातो. याव्यतिरिक्त, सर्व कार्यांसाठी उच्च डेटा हस्तांतरण दर आवश्यक नाहीत. मीडिया फाइल्स (ध्वनी रेकॉर्डिंग, प्रतिमा) कॉपी करण्यासाठी किंवा कमी प्रमाणात कॉम्प्रेशनसह ऑडिओ प्रवाह प्रसारित करण्यासाठी हा खरोखर महत्त्वाचा घटक असल्यास, फोनच्या सामान्य संवादासाठी वायरलेस हेडसेटकिंवा दुसऱ्या डिव्हाइससह संपर्कांची देवाणघेवाण करण्यासाठी, ब्लूटूथ 2.0 क्षमता पुरेसे आहेत.

दुसरे म्हणजे, बऱ्याच प्रकरणांमध्ये, वायरलेस कनेक्शनच्या कमाल गतीपेक्षा खूप महत्त्वाचा घटक म्हणजे समर्थित ब्लूटूथ प्रोफाइलचा संच. शेवटी, तोच आहे जो उपकरणांची श्रेणी निश्चित करतो ज्यासह विद्यमान डिव्हाइस परस्परसंवाद करण्यास सक्षम आहे. दुर्दैवाने, ही माहिती क्वचितच डिव्हाइसच्या संपूर्ण तपशीलामध्ये देखील प्रदान केली जाते आणि बऱ्याचदा तुम्हाला ती सूचना मॅन्युअलच्या मजकूरात किंवा वापरकर्ता मंचांवर शोधावी लागते.

ब्लूटूथ 5.0 एक वास्तव बनले. ब्लूटूथ 4.0 च्या तुलनेत, नवीन आवृत्ती आहे क्षमतेच्या दुप्पट, श्रेणीच्या चार पटआणि इतर अनेक सुधारणा. उदाहरणासह, त्याच्या पूर्ववर्तींपेक्षा ब्लूटूथ 5.0 चे फायदे पाहूया CPU CC2640R2Fपासून टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स.

ब्लूटूथ 4 प्रोटोकॉल आवृत्तीची लोकप्रियता, तसेच त्याच्या काही मर्यादा, पुढील ब्लूटूथ 5 स्पेसिफिकेशनच्या निर्मितीचे कारण बनले: विकासकांनी स्वत: ला अनेक उद्दिष्टे निश्चित केली: प्रसारण पॅकेट पाठवताना थ्रूपुट वाढवणे. , आवाज प्रतिकारशक्ती सुधारणे, इ.

आता ब्लूटूथ 5 सह प्रथम डिव्हाइसेस दिसण्यास सुरुवात झाली आहे, वापरकर्ते आणि विकासकांना योग्य प्रश्न आहेत: पूर्वी सांगितलेल्या वचनांपैकी कोणते वास्तव बनले आहे? श्रेणी आणि डेटा हस्तांतरण गती किती वाढली आहे? याचा वापराच्या पातळीवर कसा परिणाम झाला? ब्रॉडकास्ट पॅकेट्स व्युत्पन्न करण्याचा दृष्टीकोन कसा बदलला आहे? आवाज प्रतिकारशक्ती सुधारण्यासाठी कोणत्या सुधारणा केल्या आहेत? आणि, अर्थातच, मुख्य प्रश्न आहे - ब्लूटूथ 5 आणि ब्लूटूथ 4 मध्ये बॅकवर्ड सुसंगतता आहे का? चला या आणि इतर काही प्रश्नांची उत्तरे देऊ आणि कंपनीने उत्पादित केलेल्या ब्लूटूथ 5.0 समर्थनासह वास्तविक प्रोसेसरचे उदाहरण वापरण्यासह, त्याच्या पूर्ववर्तींपेक्षा ब्लूटूथ 5.0 चे मुख्य फायदे विचारात घेऊया. टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स.

ब्लूटूथ 4.x सह बॅकवर्ड कंपॅटिबिलिटीबद्दल वारंवार विचारल्या जाणाऱ्या प्रश्नाचे उत्तर देऊन ब्लूटूथ 5.0 चे आमचे पुनरावलोकन सुरू करूया.

ब्लूटूथ 5.0 बॅकवर्ड ब्लूटूथ 4.x शी सुसंगत आहे का?

होय, ते करते. ब्लूटूथ 5 ब्लूटूथ 4.1 आणि 4.2 ची बहुतेक वैशिष्ट्ये आणि विस्तार स्वीकारते. उदाहरणार्थ, Bluetooth 5 उपकरणे Bluetooth 4.2 च्या सर्व डेटा सुरक्षा सुधारणा राखून ठेवतात आणि LE डेटा लांबी विस्तारास समर्थन देतात. हे लक्षात ठेवण्यासारखे आहे की ब्लूटूथ 4.2 पासून सुरू होणाऱ्या LE डेटा लांबीच्या विस्ताराबद्दल धन्यवाद, स्थापित कनेक्शन दरम्यान डेटा पॅकेटचा आकार (पॅकेट डेटा युनिट, PDU) 27 वरून 251 बाइट्सपर्यंत वाढविला जाऊ शकतो, जो आपल्याला वाढविण्याची परवानगी देतो. डेटा एक्सचेंज गती 2.5 पट.

प्रोटोकॉल आवृत्त्यांमधील फरकांच्या मोठ्या संख्येमुळे, कनेक्शन स्थापित करताना उपकरणांमधील पॅरामीटर्सची वाटाघाटी करण्याची पारंपारिक यंत्रणा कायम ठेवली जाते. याचा अर्थ असा आहे की त्यांनी डेटाची देवाणघेवाण सुरू करण्यापूर्वी, डिव्हाइसेस "एकमेकांना जाणून घेतात" आणि डेटा ट्रान्समिशनची कमाल वारंवारता, संदेशांची लांबी इत्यादी निर्धारित करतात. या प्रकरणात, ब्लूटूथ 4.0 पॅरामीटर्स डीफॉल्टनुसार वापरले जातात. ब्लूटूथ 5 पॅरामीटर्समध्ये संक्रमण केवळ तेव्हाच होते जेव्हा, पेअरिंग प्रक्रियेदरम्यान, असे दिसून आले की दोन्ही डिव्हाइस प्रोटोकॉलच्या नंतरच्या आवृत्तीस समर्थन देतात.

विकसकांसाठी आधीपासून उपलब्ध असलेल्या साधनांबद्दल बोलताना, नवीन CC2640R2F प्रोसेसर आणि टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्सकडून विनामूल्य BLE5-स्टॅक लक्षात घेण्यासारखे आहे. विकसकांच्या आनंदासाठी, BLE5-Stack BLE-Stack च्या मागील आवृत्तीवर आधारित आहे आणि त्याच्या वापरातील बदलांचा परिणाम फक्त Bluetooth 5.0 च्या नवीन वैशिष्ट्यांवर झाला आहे.

ब्लूटूथ 5 मध्ये डेटा ट्रान्सफरचा वेग कसा वाढला आहे?

ब्लूटूथ 5 हे वायरलेस कनेक्शन वापरते ज्यात 2 Mbps पर्यंतच्या भौतिक डेटा ट्रान्सफर दर आहेत, जे ब्लूटूथ 4.x पेक्षा दुप्पट आहे. येथे हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की प्रभावी डेटा विनिमय दर केवळ ट्रान्समिशन चॅनेलच्या भौतिक थ्रूपुटवर अवलंबून नाही तर पॅकेटमधील सेवा आणि उपयुक्त माहितीच्या गुणोत्तरावर तसेच संबंधित "ओव्हरहेड" खर्चांवर देखील अवलंबून आहे, उदाहरणार्थ. , पॅकेट्स दरम्यान वेळेची हानी (तक्ता 1).

तक्ता 1. विविध आवृत्त्यांसाठी संप्रेषण गतीब्लूटूथ

ब्लूटूथ 4.0 आणि 4.1 आवृत्त्यांमध्ये, चॅनेलची भौतिक बँडविड्थ 1 Mbit/s होती, ज्याने PDU डेटा पॅकेट लांबी 27 बाइट्ससह, 305 kbit/s पर्यंत विनिमय दर प्राप्त करणे शक्य केले. ब्लूटूथ 4.2 ने LE डेटा लांबी विस्तार सादर केला. त्याबद्दल धन्यवाद, उपकरणांमध्ये कनेक्शन स्थापित केल्यानंतर, पॅकेटची लांबी 251 बाइट्सपर्यंत वाढवणे शक्य झाले, ज्यामुळे डेटा एक्सचेंज गती 2.5 पट वाढली - 780 kbit/s पर्यंत.

ब्लूटूथ आवृत्ती 5 LE डेटा लांबी विस्तारासाठी समर्थन राखून ठेवते, जे भौतिक थ्रूपुटमध्ये 2 Mbit/s पर्यंत वाढीसह, 1.4 Mbit/s पर्यंत डेटा एक्सचेंज गती प्राप्त करण्यास अनुमती देते.

सराव दर्शविल्याप्रमाणे, डेटा ट्रान्सफरची अशी प्रवेग मर्यादा नाही. उदाहरणार्थ, CC2640R2F वायरलेस मायक्रोकंट्रोलर 5 Mbps पर्यंत वेगाने कार्य करण्यास सक्षम आहे.

हे सामान्य गैरसमज लक्षात घेण्यासारखे आहे की थ्रूपुटमध्ये 2 Mbit/s पर्यंत वाढ ही श्रेणी कमी करून साध्य केली गेली. अर्थात, भौतिकदृष्ट्या ट्रान्सीव्हर चिप (PHY) 2 Mbit/s च्या वारंवारतेवर कार्यरत असताना 1 Mbit/s च्या फ्रिक्वेन्सीमध्ये कार्यरत असताना 5 dBm कमी संवेदनशीलता असते. तथापि, संवेदनशीलता व्यतिरिक्त, इतर घटक आहेत जे श्रेणी वाढविण्यास योगदान देतात, उदाहरणार्थ, डेटा एन्कोडिंगमध्ये संक्रमण. या कारणास्तव, इतर सर्व गोष्टी समान असल्याने, ब्लूटूथ 5 अधिक विश्वासार्ह असल्याचे दिसून येते आणि ब्लूटूथ 4.0 च्या तुलनेत त्याची श्रेणी मोठी आहे. लेखाच्या पुढील भागांपैकी एकामध्ये याबद्दल तपशीलवार चर्चा केली आहे.

ब्लूटूथ 5 मध्ये हाय स्पीड डेटा ट्रान्सफर मोड कसा सक्षम करायचा?

दोन ब्लूटूथ उपकरणांमध्ये कनेक्शन स्थापित करताना, ब्लूटूथ 4.0 सेटिंग्ज सुरुवातीला वापरली जातात. याचा अर्थ असा की पहिल्या टप्प्यावर उपकरणे 1 Mbit/s वेगाने डेटाची देवाणघेवाण करतात. एकदा कनेक्शन स्थापित झाल्यानंतर, ब्लूटूथ 5.0-सक्षम मास्टर PHY अपडेट प्रक्रिया सुरू करू शकतो, ज्याचे लक्ष्य 2 Mbps ची कमाल गती स्थापित करणे आहे. स्लेव्हने ब्लूटूथ 5.0 चे समर्थन केले तरच हे ऑपरेशन यशस्वी होईल. अन्यथा, वेग 1 Mbit/s वर राहील.

ज्या विकसकांनी पूर्वी टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स BLE-Stack वापरले आहे त्यांच्यासाठी चांगली बातमी अशी आहे की नवीन BLE5-Stack मध्ये ही प्रक्रिया करण्यासाठी समर्पित एकच कार्य आहे, HCI_LE_SetDefaultPhyCmd(). अशा प्रकारे, ब्लूटूथ 5.0 वर स्विच करताना, TI उत्पादनांच्या वापरकर्त्यांना सुरुवातीच्या प्रारंभासह समस्या येणार नाहीत. विकासकांसाठी देखील उपयुक्त आहे GitHub पोर्टलवर पोस्ट केलेले उदाहरण, जे तुम्हाला हाय स्पीड आणि लाँग रेंज मोडमध्ये CC2640R2 लाँचपॅडचा भाग म्हणून कार्यरत असलेल्या दोन CC2640R2F मायक्रोकंट्रोलरच्या ऑपरेशनचे मूल्यांकन करण्यास अनुमती देते.

ब्लूटूथ 5 ची श्रेणी कशी वाढली आहे?

ब्लूटूथ 5.0 स्पेसिफिकेशन ब्लूटूथ 4.0 च्या रेंजच्या चौपट आहे. हा एक अतिशय सूक्ष्म मुद्दा आहे ज्यावर अधिक तपशीलवार विचार करणे योग्य आहे.

प्रथम, "चार वेळा" ही संकल्पना सापेक्ष आहे आणि मीटर किंवा किलोमीटरमधील विशिष्ट श्रेणीशी जोडलेली नाही. वस्तुस्थिती अशी आहे की रेडिओ ट्रान्समिशन श्रेणी बर्याच घटकांवर अवलंबून असते: पर्यावरणाची स्थिती, हस्तक्षेपाची पातळी, एकाच वेळी प्रसारित करणार्या उपकरणांची संख्या इ. परिणामी, एकच निर्माता, तसेच ब्लूटूथ SIG मानक विकसित करणारा स्वतः विशिष्ट मूल्ये प्रदान करत नाही. श्रेणीतील वाढ ब्लूटूथ 4.0 च्या तुलनेत मोजली जाते.

पुढील विश्लेषणासाठी, काही गणिती आकडेमोड करणे आणि रेडिओ चॅनल पॉवर बजेटचा अंदाज लावणे आवश्यक आहे. लॉगरिदमिक मूल्ये वापरताना, रेडिओ चॅनेल बजेट (dB) ट्रान्समीटर पॉवर (dBm) आणि रिसीव्हर संवेदनशीलता (dBm) मधील फरकाच्या बरोबरीचे असते:

रेडिओ चॅनेल बजेट = शक्तीटी एक्स(dBm) - संवेदनशीलताआर एक्स(dBm)

ब्लूटूथ 4.0 साठी, मानक प्राप्तकर्ता संवेदनशीलता -93 dBm आहे. जर आपण ट्रान्समीटर पॉवर 0 dBm आहे असे गृहीत धरले तर बजेट 93 dB आहे.

श्रेणी चौपट करण्यासाठी बजेटमध्ये 12 dB वाढीची आवश्यकता असेल, परिणामी मूल्य 105 dB असेल. हे मूल्य कसे साध्य केले जावे? दोन मार्ग आहेत:

• ट्रान्समीटर शक्ती वाढवणे;
• रिसीव्हर्सची संवेदनशीलता वाढवणे.

आपण पहिल्या मार्गाचे अनुसरण केल्यास आणि ट्रान्समीटरची शक्ती वाढविल्यास, यामुळे अपरिहार्यपणे वापरात वाढ होईल. उदाहरणार्थ, CC2640R2F साठी, 5 dBm च्या आउटपुट पॉवरवर स्विच केल्याने वर्तमान वापर 9 एमए (आकृती 1) पर्यंत वाढतो. 10 dBm वर वर्तमान 20 mA पर्यंत वाढेल. बहुतेक बॅटरी-चालित वायरलेस उपकरणांसाठी हा दृष्टीकोन आकर्षक नाही आणि IoT साठी नेहमीच योग्य नसतो, जे ब्लूटूथ 5.0 चे प्रामुख्याने उद्दिष्ट होते. या कारणास्तव, दुसरा उपाय श्रेयस्कर वाटतो.

प्राप्तकर्त्याची संवेदनशीलता वाढविण्यासाठी, दोन पद्धती प्रस्तावित आहेत:

• प्रेषण गती कमी करणे;
• कोडेड PHY डेटा एन्कोडिंगचा वापर.

डेटा दर आठ च्या घटकाने कमी केल्याने प्राप्तकर्त्याची संवेदनशीलता 9 dB ने वाढते. अशा प्रकारे, इच्छित मूल्य फक्त 3 dB कमी आहे.

अतिरिक्त कोडेड PHY कोडिंग वापरून आवश्यक 3 dB मिळवता येते. पूर्वी, ब्लूटूथ 4.x आवृत्त्यांमध्ये, बिट एन्कोडिंग अस्पष्ट 1:1 होते. याचा अर्थ असा की डेटा प्रवाह थेट विभेदक डिमॉड्युलेटरकडे पाठविला गेला. ब्लूटूथ 5.0 मध्ये, कोडेड PHY वापरताना, दोन अतिरिक्त ट्रान्समिशन फॉरमॅट आहेत:

• 1:2 एन्कोडिंगसह, ज्यामध्ये प्रत्येक बिट डेटा रेडिओ डेटा प्रवाहातील दोन बिट्सशी संबंधित आहे. उदाहरणार्थ, तार्किक "1" हा "10" च्या क्रमाने दर्शविला जातो. या प्रकरणात, भौतिक गती 1 Mbit/s एवढी राहते आणि वास्तविक डेटा हस्तांतरण गती 500 kbit/s पर्यंत घसरते.
• 1:4 एन्कोडिंगसह. उदाहरणार्थ, तार्किक "1" हा क्रम "1100" द्वारे दर्शविला जातो. डेटा ट्रान्सफर रेट 125 kbit/s पर्यंत कमी झाला आहे.

वर्णन केलेल्या पध्दतीला फॉरवर्ड एरर करेक्शन (FEC) असे म्हणतात आणि ब्लूटूथ 4.0 प्रमाणे पॅकेट्स पुन्हा पाठवण्याची आवश्यकता न ठेवता, प्राप्तकर्त्याच्या बाजूने त्रुटी शोधून त्या दुरुस्त करण्याची परवानगी देते.

कागदावर सर्वकाही चांगले दिसते. ही सैद्धांतिक गणना वास्तविकतेशी कशी जुळते हे शोधणे बाकी आहे. उदाहरण म्हणून, समान मायक्रोकंट्रोलर CC2640R2F घेऊ. विविध सुधारणा आणि नवीन ब्लूटूथ 5.0 मॉड्युलेशन मोड्समुळे धन्यवाद, कोडेड PHY आणि 125 kbps वापरताना या प्रोसेसरच्या ट्रान्सीव्हरची संवेदनशीलता -97 dBm 1 Mbps आणि -103 dBm आहे. अशा प्रकारे, नंतरच्या प्रकरणात, 105 dB च्या पातळीपासून फक्त 2 dBm गहाळ आहे.

CC2640R2F च्या श्रेणीचे मूल्यमापन करण्यासाठी, टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्सच्या अभियंत्यांनी ओस्लोमध्ये एक फील्ड प्रयोग केला. त्याच वेळी, ध्वनी पातळीच्या दृष्टिकोनातून, या प्रयोगातील वातावरणास "मैत्रीपूर्ण" म्हटले जाऊ शकत नाही, कारण शहराचा व्यावसायिक भाग अगदी जवळ होता.

105 dB पेक्षा जास्त पॉवर बजेट प्राप्त करण्यासाठी, ट्रान्समीटर पॉवर 5 dBm पर्यंत वाढवण्याचा निर्णय घेण्यात आला. यामुळे आम्हाला 108 dBm (आकृती 2) चे प्रभावी अंतिम मूल्य गाठता आले. प्रयोग करत असताना, श्रेणी 1.6 किमी होती, जो एक अतिशय प्रभावी परिणाम आहे, विशेषत: रेडिओ ट्रान्समीटरच्या वापराच्या किमान पातळीचा विचार करता.

ब्लूटूथ 5 ब्रॉडकास्ट संदेशांचा दृष्टीकोन कसा बदलला आहे?

पूर्वी, Bluetooth 4.x ने उपकरणांमध्ये (37, 38, 39) कनेक्शन स्थापित करण्यासाठी तीन समर्पित डेटा चॅनेल वापरले. त्यांच्या मदतीने, उपकरणांनी एकमेकांना शोधले आणि सेवा माहितीची देवाणघेवाण केली. त्यांच्यावर ब्रॉडकास्ट डेटा पॅकेट्स प्रसारित करणे देखील शक्य होते. या पद्धतीचे तोटे आहेत:

• मोठ्या संख्येने सक्रिय ट्रान्समीटरसह, हे चॅनेल फक्त ओव्हरलोड केले जाऊ शकतात;
• पॉइंट-टू-पॉइंट कनेक्शन स्थापित न करता अधिकाधिक उपकरणे ब्रॉडकास्ट संदेश वापरतात. इंटरनेट ऑफ थिंग्ज IoT साठी हे विशेषतः महत्वाचे आहे;
• नवीन कोडेड PHY कोडिंग सिस्टमला कनेक्शन स्थापित करण्यासाठी आठ पट अधिक वेळ लागेल, जे अतिरिक्त प्रसारण चॅनेल लोड करेल.

ब्लूटूथ 5.0 मध्ये या समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी, सर्व 37 डेटा चॅनेलवर डेटा प्रसारित केला जातो आणि पॉइंटर प्रसारित करण्यासाठी सेवा चॅनेल 37, 38, 39 वापरल्या जातात अशा योजनेवर जाण्याचा निर्णय घेण्यात आला. पॉइंटर चॅनेलचा संदर्भ देते ज्यावर प्रसारित संदेश प्रसारित केला जाईल. या प्रकरणात, डेटा फक्त एकदाच प्रसारित केला जातो. परिणामी, सेवा चॅनेलवरील भार लक्षणीयरीत्या कमी करणे आणि ही अडचण दूर करणे शक्य आहे.

हे देखील लक्षात घेण्यासारखे आहे की आता ब्रॉडकास्ट पॅकेटची डेटा लांबी ब्लूटूथ 4.x मध्ये 6...37 बाइट्स PDU ऐवजी 255 बाइट्सपर्यंत पोहोचू शकते. हे IoT ऍप्लिकेशन्ससाठी अत्यंत महत्वाचे आहे, कारण ते ओव्हरहेड ट्रान्समिशन कमी करण्यास आणि कनेक्शन काढून टाकण्यास अनुमती देते, ज्यामुळे वापर कमी होतो.

ब्लूटूथ 5 मेश नेटवर्कला सपोर्ट करते का?

ब्लूटूथ 5 साठी टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्स सोल्यूशन्स

ब्लूटूथ 5.0 सह पहिल्या मायक्रोकंट्रोलरपैकी एक उच्च-कार्यक्षमता असलेला CC2640R2F प्रोसेसर होता जो टेक्सास इन्स्ट्रुमेंट्सने निर्मित केला होता.

CC2640R2F आधुनिक 32-बिट एआरएम कॉर्टेक्स-एम3 कोअरवर 48 मेगाहर्ट्झ पर्यंत ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सीसह तयार केले आहे. रेडिओ ट्रान्समीटरचे ऑपरेशन दुसऱ्या 32-बिट एआरएम कॉर्टेक्स-एम0 कोर (आकृती 3) द्वारे नियंत्रित केले जाते. याव्यतिरिक्त, CC2640R2F मध्ये समृद्ध डिजिटल आणि ॲनालॉग पेरिफेरल्स आहेत.

CC2640R2F मायक्रोकंट्रोलरचा फायदा म्हणजे त्याची कमी वापर पातळी (टेबल 2). हे सर्व ऑपरेटिंग मोडवर लागू होते. उदाहरणार्थ, सक्रिय मोडमध्ये, रेडिओ चॅनेलवर डेटा प्राप्त करताना, वापर 5.9 एमए आहे आणि प्रसारित करताना - 6.1 एमए (0 डीबीएम) किंवा 9.1 एमए (5 डीबीएम). स्लीप मोडवर स्विच करताना, पुरवठा करंट पूर्णपणे 1 µA पर्यंत खाली येतो.

ब्लूटूथ 5.0 सपोर्ट, कमी वापर आणि उच्च शिखर कामगिरी या तीन महत्त्वाच्या गुणांचे संयोजन CC2640R2F ला इंटरनेट ऑफ थिंग्जसाठी अतिशय मनोरंजक उपाय बनवते. त्याच वेळी, या मायक्रोकंट्रोलरचा वापर करून, तुम्ही IoT डिव्हाइसेसची संपूर्ण श्रेणी तयार करू शकता: एकाच बॅटरीवर अनेक वर्षे ऑपरेट करणारे स्वायत्त सेन्सर, अतिरिक्त नियंत्रण प्रोसेसर आणि ब्लूटूथ 5.0 चॅनेल यांच्यातील पूल, उच्च संगणकीय शक्ती आवश्यक असलेले जटिल अनुप्रयोग. .

तक्ता 2. वायरलेस मायक्रोकंट्रोलरचा वापरसीसी2640 आर2 एफसमर्थनासहब्लूटूथ 5

CC2640R2F सह त्वरित प्रारंभ करण्यासाठी, Texas Instruments ने एक पारंपारिक विकास किट तयार केली आहे (आकृती 4). अशी काही उपकरणे वापरून, तुम्ही ब्लूटूथ 5.0 द्वारे रेडिओ प्रसारणाची गती आणि श्रेणीचे मूल्यांकन करू शकता. हे करण्यासाठी, तुम्ही तयार उदाहरणे वापरू शकता किंवा विनामूल्य BLE 5 स्टॅक 1.0 प्रोटोकॉल (www.ti.com/ble) वर आधारित तुमचा स्वतःचा अनुप्रयोग तयार करू शकता.

निष्कर्ष

ब्लूटूथ 5.0 प्रोटोकॉलची नवीन आवृत्ती इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (IoT) च्या गरजा पूर्ण करण्यावर केंद्रित आहे. ब्लूटूथ 4.0 आवृत्तीच्या तुलनेत, यात अनेक गुणात्मक सुधारणा आहेत:

• डेटा ट्रान्सफरचा वेग दुप्पट झाला आहे आणि 2 Mbit/s वर पोहोचला आहे;
• कोडेड PHY आणि फॉरवर्ड एरर करेक्शन (FEC) डेटा एन्कोडिंगमुळे ट्रान्समिशन रेंज चौपट वाढली आहे;
• प्रसारण संदेश थ्रूपुट 8 पट वाढला.

याव्यतिरिक्त, ब्लूटूथ 5.0 ब्लूटूथ 4.x डिव्हाइसेससह बॅकवर्ड सुसंगतता प्रदान करते आणि प्रोटोकॉलच्या नंतरच्या आवृत्त्यांच्या बहुतेक विस्तारांना देखील समर्थन देते.

Texas Instruments द्वारे उत्पादित साधनांचा वापर करून तुम्ही Bluetooth 5.0 च्या क्षमतांचे मूल्यांकन करू शकता. कंपनी उच्च-कार्यक्षमता आणि कमी-पॉवर मायक्रोकंट्रोलर CC2640R2F तयार करते, विनामूल्य BLE 5 स्टॅक 1.0 आणि LAUNCHXL-CC2640R2 डीबगिंग किटसाठी अनेक तयार उदाहरणे प्रदान करते.

साहित्य

1. ब्लूटूथ कोर स्पेसिफिकेशन 5.0 FAQ. 2016. ब्लूटूथ SIG.

ब्लूटूथ 5.0 मध्ये नवीन काय आहे? वेगात दुप्पट वाढ, रहदारी कूटबद्ध करण्याची क्षमता, श्रेणीत 400% वाढ आणि इतर बरेच फायदे.

ब्लूटूथ 5.0 च्या देखाव्याबद्दल बातम्या जून 2016 मध्ये मीडिया संसाधनांच्या पृष्ठांवर चमकल्या, परंतु अधिक महत्त्वाच्या गोष्टींमध्ये व्यस्त असलेल्या लोकांनी वायरलेस संप्रेषणाच्या जगात नवीन तांत्रिक मानकांच्या उदयाकडे लक्ष दिले नाही. त्या वेळी ब्लूटूथ 5.0 वर आधारित उपकरणे अद्याप रिलीज झाली नव्हती. मे 2017 मध्ये, देखावा नंतर सॅमसंग गॅलेक्सी S8 आणि Xiaomi Mi 6, त्यांनी नवीन स्पेसिफिकेशनबद्दल पूर्णपणे वेगळ्या पद्धतीने बोलण्यास सुरुवात केली. तथापि, ब्लूटूथ 5.0 ने ग्राहकांना अनेक प्रलंबीत फायदे सादर केले, ज्याबद्दल आम्ही या लेखात बोलू.

विकासकांसाठी चांगली बातमी

वायरलेस सहअस्तित्व - ही संज्ञा लक्षात ठेवा. हे लवकरच वायरलेस संप्रेषणाची संपूर्ण रचना बदलेल. ब्लूटूथ स्पेशल इंटरेस्ट ग्रुप इतर कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल्ससह इंटरऑपरेबिलिटीच्या आधी कधीही न पाहिलेल्या पातळीचे आश्वासन देतो. आम्हाला ब्लूटूथ आणि वाय-फाय च्या समांतर आणि संघर्षमुक्त सहअस्तित्वाचे वचन दिले आहे.

स्पेसिफिकेशन 5.0 255 ऑक्टेट पॅकेट्समध्ये कार्य करते (मागील आवृत्तीप्रमाणे 31 पॅकेट्सऐवजी) आणि ट्रॅफिक बाइट्स न गमावता लगतच्या फ्रिक्वेन्सीवर संक्रमण करते. 2.4 GHz बँड, बिट आणि बाइट्सने भरलेला, ग्राहक, प्रोग्रामर आणि ऑपरेटिंग सिस्टम आणि चिप्ससाठी श्वास घेणे सोपे करेल.

विकासक अंमलबजावणी करण्यास सक्षम असतील छान सेटिंग्जसॉफ्टवेअर उत्पादने, उत्पादक एकत्रित करणे सुरू करतील ब्लूटूथ मॉड्यूल्स 5.0 अगदी इस्त्री आणि व्हॅक्यूम क्लिनरमध्ये. ए ऑपरेटिंग सिस्टमओव्हरलोडिंग प्रोसेसर थांबवेल, कचरा वाहतूक सुरळीत करण्याचे काम आयोजित करण्याचा प्रयत्न करेल. विश्लेषकांचा दावा आहे की ही "इंटरनेट ऑफ थिंग्ज" ची सुरुवात असेल ज्याबद्दल सर्व भविष्यशास्त्रज्ञ इतके दिवस बोलत आहेत.

ग्राहक म्हणून काय अपेक्षा करावी

साठी नियमित वापरकर्ताब्लूटूथ डिव्हाइसेस स्पेसिफिकेशन 5.0 चा उदय दोन कारणांसाठी मनोरंजक आहे. प्रथम, नवीन मानक फाइल एक्सचेंजची गती 2 पट वाढवते. दुसरे म्हणजे, कृतीची श्रेणी 4 पट वाढते.

संख्यांमध्ये ते आणखी चांगले वाटते - ब्लूटूथ 5.0 चा वेग 2 Mbit/s पर्यंत वाढला आहे आणि श्रेणी 100 मीटरपर्यंत वाढली आहे. आता तुमचा स्मार्टफोन घरात असला आणि तुम्ही सोबत असाल तरीही तुम्ही उच्च ध्वनी गुणवत्तेसह ट्रॅक ऐकू शकता वायरलेस स्पीकरकिंवा हेडफोन - रस्त्यावर.

याव्यतिरिक्त, नवीन प्रोटोकॉल केवळ श्रेणी वाढविण्यास परवानगी देत ​​नाही - ब्लूटूथ 5.0 एका स्त्रोतासह नाही तर एकाच वेळी अनेकांसह कार्य करण्यास तयार आहे. आणि या प्रक्रियेचा ऊर्जेचा वापर वायरलेस कम्युनिकेशन मॉड्यूल्सच्या मागील आवृत्त्यांपेक्षा लक्षणीय कमी असेल. सोप्या भाषेत सांगायचे तर, ब्लूटूथ 5.0 तुमच्या स्मार्टफोन आणि मोबाइल स्पीकर दोन्हीची बॅटरी वाचवेल.

अजून एक चांगली बातमी- ब्लूटूथ चॅनेलवर प्रसारित होणारी रहदारी एन्क्रिप्ट करण्याची क्षमता. डेव्हलपर आणि उत्पादक आधीच लहान NFC लीशला अधिक प्रगत प्रोटोकॉलसह बदलण्याबद्दल बोलत आहेत जे स्मार्टफोनला बँक कार्डच्या पूर्ण बदल्यात बदलेल.

खरे आहे, हे सर्व फायदे अद्याप मोबाइल डिव्हाइसच्या काही मालकांसाठी उपलब्ध आहेत.

ब्लूटूथ 5.0 सह स्मार्टफोन

सध्या तुम्ही ब्लूटूथ 5.0 कनेक्टिव्हिटीसह फक्त तीन डिव्हाइस खरेदी करू शकता. हे स्मार्टफोन्स आणि आहेत. आत्तासाठी, नवीन तपशील केवळ फ्लॅगशिपवर लागू केले गेले आहेत, म्हणून ब्लूटूथ 5.0 च्या सर्व नवकल्पनांचा वापर करण्याच्या अधिकारासाठी तुम्हाला 500 ते 1000 यूएस डॉलर्स द्यावे लागतील.

मे महिन्याच्या दुसऱ्या सहामाहीत, एक प्रीमियम स्मार्टफोन Samsung आणि Xiaomi फ्लॅगशिपच्या ओळीत सामील होईल, ज्याच्या अधिकृत तपशीलामध्ये नवीन वायरलेस कम्युनिकेशन मानक समाविष्ट आहे. यावेळी, ब्लूटूथ 5.0 च्या फायद्यांसाठी तुम्हाला नवीन HTC स्मार्टफोन कुठे विकला जातो यावर अवलंबून, $650 ते 750 युरो द्यावे लागतील.

उन्हाळ्याच्या सुरूवातीस, ब्लूटूथ 5.0 ची घोषणा झाल्यानंतर सुमारे एक वर्षानंतर, नवीन वायरलेस कम्युनिकेशन स्पेसिफिकेशनसह आणखी एक फ्लॅगशिप बाजारात दिसून येईल. जपानी उपकरणाची अंदाजे किंमत 800 यूएस डॉलर असेल.

दीर्घकाळात, विश्लेषकांनी सॅमसंग गॅलेक्सी नोट 8 आणि पिक्सेल लाइनवरून नवीन Google फोनमध्ये पाचवे तपशील दिसण्याचा अंदाज वर्तवला आहे. पण स्वस्त मोबाईलमध्ये ब्लूटूथ फोन 5.0 लवकरच नोंदणीकृत होणार नाही. मुद्दा असा आहे की हे तपशील चिपसेटद्वारे समर्थित असले पाहिजेत. स्वस्त समाधानांपैकी, दुर्दैवाने, अद्याप एकाही प्रोसेसरमध्ये अशी क्षमता नाही.