Bluetooth ,2,4 GHz frekans bandında UHF radyo dalgalarını kullanarak iki yönlü kısa mesafeli veri alışverişi içinbir telekomünikasyon standardıdır. Amacı, kablo bağlantılarını kaldırarak yakındaki elektronik cihazlar arasındaki bağlantıları basitleştirmektir. Bu, örneğin, aralarında kabloları yerini alabilecek bilgisayarlar , tabletler aralarında veya, hoparlörler, cep telefonları yazıcılar , tarayıcılar , klavyeler , fareler , video oyun denetleyicileri, cep telefonları , kişisel asistan , eller serbest sistemlerimikrofonlar veya kulaklık., Araba radyolar , dijital kameralar, barkod okuyucular ve interaktif reklam kioskları.
" Bluetooth " adı , Danimarka kabilelerini tek bir krallık içinde birleştirmeyi başardığı bilinen mavi dişli (Danimarkalı Harald Blåtand , İngilizce Harald Bluetooth ) Danimarkalı Viking kralı Harald'ın İngilizleştirilmiş takma adından doğrudan esinlenmiştir . Aynı zamanda Hristiyanlık. Bu isim, 1996 yılında , o zamanlar cep telefonlarının bilgisayarlarla iletişim kurmasını sağlayacak bir sistemin geliştirilmesi üzerinde çalışan bir mühendis olan Intel'den Jim Kardach tarafından önerildi . Kardach bu öneriyi yaptı zamanda, bir Ericsson muadili tarihsel roman okuduktan sonra bu cetvel hakkında söylemişti Orm Kırmızı tarafından Frans Gunnar Bengtsson onun döneminde gerçekleşir. Bunun anlamı, Kral Harald'ın ülkesini birleştirmesi ve Danimarka ile Norveç'i bir araya getirmesi gibi , Bluetooth'un telekomünikasyon ve bilgisayarları birbirine bağladığı ve cihazları birbiriyle "birleştirdiği"dir.
Bluetooth logosu ayrıca Harald Blåtand ( Hagall ) (ᚼ) ve ( Bjarkan ) (ᛒ)' nin runik alfabesindeki (en son Futhark ) baş harflerinden ilham almıştır.
Bluetooth SIG sürüm 1.0, 1.1, 1.2 dan, 1999 yılından bu yana, yazar ve gelişti standardın özelliklerine yayınlar, 2.0 + EDR ( Gelişmiş Veri Hızı ), 2.1 + EDR, 3.0 + HS, 4.0, 4.1, sonra 4.2aralık 2014 ve v5.
Bluetooth standartlarının yayınlanan sürümleri aşağıdaki gibidir:
Sürüm | Tarihli | Ana iyileştirmeler |
---|---|---|
1.0 | Mayıs 1999 | oluşturma |
1.0b | Aralık 1999 | Markalar arasında birlikte çalışabilirlik |
1.1 | 2002 | Bazı hata düzeltmeleri
Şifrelenmemiş kanalların olası kullanımı Alım gücünü ölçmek için bir sinyalin eklenmesi |
1.2 | 2003 | 721 kbps'ye artırılmış pratik verim ve parazite karşı geliştirilmiş direnç |
2.0 | 2004 | Üstün pratik akış
Geriye dönük uyumluluk Çevresel tüketimin azaltılması ve aktarımların optimizasyonu |
2.0 + EDR | 2004 | EDR ( Geliştirilmiş Veri Hızı ) modu ile teorik maksimum hız 3 Mbit/s'ye (2,1 Mbit/s kullanışlı) yükseltildi |
2.1 + EDR | 2007 | Daha kolay ve daha hızlı eşleştirme.
Güçlendirilmiş güvenlik Çok kısa mesafede eşleştirmeyi kolaylaştıran “NFC” ( Yakın Alan İletişimi ) ile bir bağlantı modunun eklenmesi. |
3 | 2009 | Teorik daha yüksek hız, yüksek hızlı "HS" modunda (Bluetooth v3.0 + Wi-Fi ) isteğe bağlı olarak 24 Mbit / s'ye çıkarıldı ve ardından terk edildi. |
4 + THE | 2010 |
Klasik Bluetooth: küçük değişiklik
Bir CD ile karşılaştırılabilir kalitede stereofonik müzik reprodüksiyonu. Bluetooth LE (oluşturma) : çevresel tüketimin azaltılması ( Düşük Enerji ) |
4.1 | 2013 |
Klasik Bluetooth: çok az değişiklik var veya hiç değişiklik yok
Bluetooth LE: LTE akıllı telefonların çıkışı için tek bir ana erişimde birkaç cihazın bağlantısı . |
4.2 | 2014 |
Klasik Bluetooth: çok az değişiklik var veya hiç değişiklik yok
Bluetooth LE: bağlı nesneler için daha az güvenli IP protokolleri tüketimi . İndirme sürelerini önemli ölçüde azaltan faydalı paket boyutu ( PDU ) 31'den 256 bayta yükseltildi. |
5 | Aralık 2016 |
Klasik Bluetooth: Diğer cihazlarla girişimin azaltılması (Slot Kullanılabilirlik Maskesi) Bluetooth LE: Daha yüksek teorik hız (2 Mbit/s PHY), pratik: 1.4 Mbit/s, 40 m ile 350 m arasında ve bazı modüllerle 500 metreye kadar. |
5.1 | Ocak 2019 |
Klasik Bluetooth: çok az değişiklik var veya hiç değişiklik yok
Bluetooth LE: Bir cihazın Bluetooth sinyalinin yönünü (konum) belirleme imkanı |
5.2 | Aralık 2019 |
Klasik Bluetooth: çok az değişiklik var veya hiç değişiklik yok Bluetooth LE: LC3 codec bileşenini kullanarak bir ses profili oluşturma (önceden klasik Bluetooth için ayrılmıştı) |
Bir Bluetooth ürününün temel öğeleri, ilk iki protokol katmanında tanımlanır:
Bu katmanlar, frekans atlama kontrolü ve saat senkronizasyonu gibi donanım görevlerini üstlenir .
Radyo katmanı (en alttaki katman) donanım düzeyinde yönetilir . Radyo dalgalarının iletilmesi ve alınmasıyla ilgilenen kişidir. Frekans bandı ve kanal düzeni, verici, modülasyon, alıcı vb. özellikleri tanımlar.
Bluetooth sistemi , düşük iletim gücü ve düşük parazit riski nedeniyle lisans gerektirmeyen 2,4 GHz ISM ( Endüstriyel, Bilimsel ve Medikal ) frekans bantlarında çalışır. Bu frekans bandı 2400 ile 2483,5 MHz arasındadır . Parazit ve zayıflamayı sınırlamak için frekans atlamalı bir alıcı-verici kullanılır.
Klasik Bluetooth için (BLE versiyonu hariç), iki modülasyon tanımlanmıştır: bir tanesi, vericinin karmaşıklığını en aza indirmek için ikili frekans modülasyonunun ( FSK ) kullanılması zorunludur ; isteğe bağlı modülasyon (EDR modu), faz modülasyonunu kullanır ( dört ve sekiz sembollü PSK ). Modülasyon hızı, tüm modülasyonlar için 1 Mbaud'dur. Dubleks iletimde zaman bölümü kullanılır.
79 RF kanalı geleneksel Bluetooth ( 40 BLE modunda ) sayılı 78'e 0 ve 1 ile ayrılmış MHz 2402'yle başlangıç MHz . Bilgi, frekans sıçramaları ile kodlanmıştır ve periyot, saniyede 1600 sıçramaya izin veren 625 µs'dir .
Klasik Bluetooth'ta piyasada üç sınıf Bluetooth radyo modülü vardır:
Sınıf | Güç | Menzil ( m ) |
---|---|---|
1 | 100 mW (20 dBm) | 100 |
2 | 2,5 mW (4 dBm) | 10 ila 20 |
3 | 1 mW (0 dBm) | birkaç metre |
Çoğu elektronik üreticisi, Sınıf 2 modülleri kullanır.
Bluetooth düşük güç (BLE) modunda, iletim gücü 0,01 mW (−20 dBm) ile 10 mW (10 dBm) arasında değişebilir . Kullanılan modülasyon GFSK ( Gauss FSK ) tipindedir.
Temel bant , donanım düzeyinde yönetilir. Çevre birimlerinin donanım adreslerinin tanımlandığı temel bant düzeyindedir (bir ağ kartının MAC adresine eşdeğer ). Bu adres BD_ADDR ( Bluetooth Aygıt Adresi ) olarak adlandırılır ve 48 bit olarak kodlanmıştır .
Bu adresler IEEE Kayıt Yetkilisi tarafından yönetilir .
Aynı zamanda, cihazlar arasındaki farklı iletişim türlerini yöneten temel banttır. İki Bluetooth cihazı arasında yapılan bağlantılar senkron veya asenkron olabilir, bu bağlantılara "Mantıksal Bağlantılar" ( Mantıksal Bağlantı ) denir .
Temel bant bu nedenle iki ana mantıksal bağlantı türünü yönetebilir:
Bu mantıksal bağlantılar üzerinden taşınan veriler paketler halindedir. Hem mantıksal bağlantılar hem de yalnızca bir bağlantı türü tarafından kullanılabilen çeşitli paket türleri vardır.
Her paket temelde aynıdır.
Üç temel kısım vardır:
Bir piconet birden fazla Bluetooth cihazı aynı yarıçap olduğunda anında ve otomatik olarak oluşturulan bir mini ağdır. Bir yıldız topolojisine göre bir pico ağı düzenlenir: bir “master” ve birkaç “slave” vardır.
Bir "ana" cihaz aşağıdakilere kadar yönetebilir:
İletişim "efendi" ve "köle" arasında doğrudandır. "Köleler" birbirleriyle iletişim kuramazlar.
Pico ağının tüm "köleleri", "master" saatiyle senkronize edilir. Tüm pico ağı için atlama frekansını belirleyen "usta"dır.
Bluetooth ağlar arası“Slave” çevre birimlerinin birkaç “master”ı olabilir: bu nedenle farklı piconet'ler birbirine bağlanabilir.
Bu şekilde oluşan ağa scatternet (kelimenin tam anlamıyla "dağınık ağ") denir .
Fiziksel kanal, mantıksal taşıma ve mantıksal bağlantılar ile ilgili faydalı yük ve parametrelere göre bluetooth paketlerini kodlar ve çözer.
Hizmet protokollerinin ve uygulama veri akışlarının taşınması için L2CAP kanalları oluşturur, yönetir ve yok eder. Uzak cihazlardaki muadili ile etkileşim kurmak için L2CAP protokolünü kullanır.
Bu katman, "ana" ve "bağımlı" cihazlar arasındaki bağlantıları ve bağlantı türlerini (senkron veya asenkron) yönetir.
Aşağıdakiler gibi güvenlik mekanizmalarını uygulayan bağlantı yöneticisidir:
Bu katman, malzeme katmanlarına erişmek için tek tip bir yöntem sağlar. Ayırma rolü, donanım ve yazılımın bağımsız olarak geliştirilmesine izin verir.
Desteklenen aktarım protokolleri, Evrensel Seri Veri Yolu'dur (USB); PC Kartı ; RS-232 ; UART .
HCI, maksimum hızda, standart 1.2 için 720 kbit/s ve standart 2.0 + EDR için üç kat daha yüksek hızda veri aktarımına izin verir .
Mantıksal Bağlantı Denetimi ve Uyarlama Protokolü (L2CAP) katmanı , hizmet bilgilerinin kalitesinin taşınmasının yanı sıra daha yüksek düzeyde protokol çoğullama ve paket bölümleme ve yeniden birleştirme hizmetleri sağlar. Üst düzey protokoller bu sayede 64 KB'a kadar olan paketleri iletebilir ve alabilir.Haberleşme kanalı ile akış kontrolü sağlar.
L2CAP katmanı mantıksal kanalları kullanır.
RFCOMM: " Radyo frekansı iletişimi (en) " anlamına gelir. Bu hizmet, seri bağlantıları taklit eden RS-232 spesifikasyonlarına dayanmaktadır . Özellikle Bluetooth üzerinden bir IP iletişimini iletmek için kullanılabilir . RFCOMM, veri hızı 360 kbit/s'den fazla olmadığında kullanılır (örn. cep telefonları).
SDPSDP: " Hizmet Keşif Protokolü (en) " anlamına gelir. Bu protokol, bir Bluetooth cihazının diğer cihazları aramasına ve mevcut servisleri tanımlamasına izin verir. Bu, Bluetooth'un özellikle karmaşık bir parçasıdır.
OBEXOBEX : " OBject Exchange " anlamına gelir . Bu hizmet, nesnelerin IrDA için geliştirilmiş değişim protokolü kullanılarak aktarılmasına olanak tanır .
Bir profil, belirli bir kullanım için işlevsel bir spesifikasyona karşılık gelir. Profiller ayrıca farklı cihaz türlerine karşılık gelebilir.
Profillerin amacı, tüm Bluetooth cihazları arasında birlikte çalışabilirliği sağlamaktır.
Tanımlarlar:
Farklı profiller şunlardır:
Genel Erişim Profili (GAP), diğer tüm profillerin devraldığı temel profildir. Cihaz arama, bağlantı ve güvenlik için genel prosedürleri tanımlar.
Bluetooth sertifikası alabilmek için kalifikasyon testleri gereklidir. Yeterlilik testleri iki türdür:
RF kalifikasyonu: Testlerin amacı, kullanılan donanım platformunun Bluetooth standardının radyo performanslarına uygun olduğunu kanıtlamaktır. Hem iletimde hem de alımda gerçekleştirilecek bir RF testleri listesi vardır. Bu testler:
Yazılım kalifikasyonu: Üretici, yeni tasarımının yazılımını yüksek katmanlar HCI, RFCOMM, L2CAP, SDP veya diğer Bluetooth profilleri ile üretmişse, kalifiye olmalıdır. Yazılım sertifikasyonu profil profil gerçekleştirilir. Her yazılım katmanı, saygı duyulması için Bluetooth standardına uygun olmalıdır.
Bu iki kategoride yeterlilik testleri yapılır ve kabul edilir, daha sonra Bluetooth sertifikası kabul edilir. Bu şekilde üretilen ürün, Bluetooth standardının aynı sürümüne uyan ürünlerle uyumlu, sertifikalı olduğu Bluetooth standardı sürümüne uygundur. Üretici daha sonra bir uygunluk sertifikası alır.
2015 yılında piyasaya sürülen sürümlerde (4.0 ve 4.1), yaygın olarak kullanılan, özellikle cep telefonları gibi mobil cihazlarda Bluetooth bağlantısı aşağıdaki özelliklere sahiptir:
Sonuç olarak, kısa bir mesafe üzerinden az miktarda veri alışverişi yapmak isteyen, genellikle pil gücüyle çalışan cihazlarda bulunur:
Markalar arasındaki uyumluluk oldukça iyi ancak mükemmel değil: bazı cihazlar diğerlerine bağlanamıyor.
Nintendo Wii konsolları ( Wiimote adlı denetleyici ) ve Switch ( Joy-Con adlı denetleyiciler ) ile Sony PlayStation 3 (DualShock 3), PlayStation 4 (DualShock 4) konsollarının kablosuz denetleyicileri Bluetooth protokolünü kullanır. Xbox 360 denetleyicileri ve Xbox One denetleyicileri , tescilli bir kablosuz bağlantı kullanır. Xbox denetleyicisinin, özellikle Xbox One slim ile birlikte verilen jakı ile tanınan yeni sürümü, bir Bluetooth modülü içeriyor.
Veri alışverişi için cihazların eşleştirilmesi gerekir. Eşleştirme, bir cihazdan keşif başlatılarak ve bir kod değiş tokuş edilerek yapılır. Bazı durumlarda kod ücretsizdir ve her iki cihazın da yalnızca aynı kodu girmesi gerekir. Diğer durumlarda, kod iki cihazdan biri tarafından belirlenir (örneğin klavyesiz cihaz) ve diğerinin ona bağlanabilmesi için bunu bilmesi gerekir. Kodlar daha sonra hafızaya alınır ve veri alışverişi için bir cihazın bağlantı talep etmesi ve diğerinin kabul etmesi yeterlidir.
İzinsiz giriş riskini sınırlamak için önceden programlanmış bir kod (genellikle 0000 veya 1234) kullanan cihazlar manuel olarak etkinleştirilmelidir ve eşleştirme yalnızca kısa bir süre için yapılabilir.
Bir cihazı paylaşmaBirbirini takip eden paylaşımlarda (örneğin, daha sonra bir telefonla kullanmak istediğiniz bir PC'ye bağlı kablosuz bir ses kulaklığı), ilk cihazın Bluetooth cihazıyla olan bağlantısını kesmesi ve bununla ilgili bilgileri bir süre saklaması gerekir. daha sonra bağlantı. Daha sonra, bu çevre birimini ikinci cihaza bağlamamız ve bu cihazda kayıtlı değilse, işlem sırasında keşfetmesini sağlamamız yeterlidir.
Hem iki veya daha fazla verici cihazınız (örneğin: telefon, tablet, PC, vb.) hem de iki veya daha fazla alıcı cihazınız (Bluetooth hoparlörler, kulaklıklar, uzaktan kumandalı oturma odası cihazı vb.) varsa, işler belirgin şekilde karmaşıklaşır , çünkü iki cihazdan herhangi biri daha önce başka bir yerde eşleştirilmişse, bağlantı (ama eşleştirme değil!) sona ermiş ve orijinal eşleştirilmiş verici kapatılmış olsa bile, yeni bir eşleştirme teorik olarak reddedilecektir. Bu sona erdirilmelidir.
Bir cihazın iki olası durumu yoktur, ancak dört: kapalı, açık, eşleştirilmiş, bağlı (ve son iki durumda başka bir cihaza).
Bluetooth, Wi-Fi'nin de kullandığı (2,4 GHz ) frekans aralıklarından birini kullanır ; bu, bir ağın diğerini sıkıştırabileceği veya bozabileceği veya hızını sınırlayabileceği anlamına gelir. Bluetooth, kablosuzdan daha az güç kullanır, ancak aynı anda azaltılmış işlevsellik ve daha az sayıda bağlanabilir cihaz ile iyi koşullarda maksimum 10 metrelik daha düşük bir menzile sahiptir .
Bluetooth'tan farklı olarak, Wi-Fi genellikle bir erişim noktasının kullanılmasını gerektirir , ancak bazı üreticiler , süper yüksek bant genişliğine sahip Bluetooth'a benzer şekilde Wi-Fi Direct kullanan cihazlar arasında doğrudan bağlantıya izin verir .
Eski adıyla ART, Telekomünikasyon Düzenleme Kurumu olan ARCEP , 2.4 GHz bandında radyo ekipmanının kullanım koşullarını belirtir :