Здравствуйте.

3 декабря 2014 года Bluetooth SIG официально анонсировала спецификацию bluetooth версии 4.2.
В пресс-релизе указаны 3 главных нововведения:

• увеличение скорости приема-передачи данных;
• возможность подключения к интернету;
• улучшение конфиденциальности и безопасности.

Все, что описано ниже, относится только к BLE, поехали…

1. Увеличение скорости приема-передачи пользовательских данных.

И вот с появлением версии 4.2, Bluetooth SIG заявил об увеличении скорости передачи в 2,5 раза и размера передаваемого пакета в 10 раз. Как же они этого добились?

Сражу скажу, что эти 2 цифры связаны друг с другом, а именно: скорость увеличилась потому, что увеличился размер передаваемого пакета.

Посмотрим на PDU (protocol data unit) канала данных:


Каждый PDU содержит 16-ти битный заголовок (header). Так вот, этот заголовок в версии 4.2 отличается от заголовка в версии 4.1.

Вот заголовок версии 4.1:

А вот заголовок версии 4.2:

Примечание: RFU (Reserved for Future Use) - поле, обозначенное этой аббревиатурой зарезервировано для будущего использования и заполняется нулями.

Как мы видим, последние 8 бит заголовка отличаются. Поле «Length» - это сумма длин полезных данных и поля MIC (Message Integrity Check), находящегося в PDU (если последнее включено).
Если в версии 4.1 поле «Length» имеет размер 5 бит, то в версии 4.2 это поле размером 8 бит.

Отсюда несложно вычислить, что поле «Length» в версии 4.1 может содержать значения в промежутке от 0 до 31, а в версии 4.2 в промежутке от 0 до 255. Если из максимальных значений вычесть длину поля MIC (4 октета), то получим, что полезных данных может быть 27 и 251 октет для версии 4.1 и 4.2 соответственно. На самом деле максимальное кол-во данных еще меньше, т.к. в полезной нагрузке находятся еще и служебные данные L2CAP (4 октета) и ATT (3 октета), но это мы рассматривать не будем.

Таким образом размер передаваемых пользовательских данных увеличился приблизительно в 10 раз. Что же касается скорости, которая, почему-то, увеличилась не в 10 раз, а всего в 2.5 раза, то тут нельзя говорить о пропорциональном увеличении, потому, что все упирается еще и в гарантированность доставки данных, ведь гарантировать доставку 200 байт немного сложнее чем 20-ти.

2. Возможность подключения к интернету.

Еще в версии 4.1 в L2CAP появился режим «LE Credit Based Flow Control Mode». Этот режим позволяет управлять потоком данных, используя т.н. схему, основанную на кредите. Особенность схемы в том, что она не использует сигнальные пакеты, для обозначения кол-ва передаваемых данных, а запрашивает у другого устройства кредит на определенный объем данных для передачи, тем самым ускоряя процесс передачи. При этом, принимающая сторона каждый раз при получении фрейма, уменьшает счетчик фреймов, и при достижении последнего фрейма может разорвать соединение.

В списке команд L2CAP появилось 3 новых кода:
- LE Credit Based Connection request – запрос на соединение по схеме кредита;
- LE Credit Based Connection response – ответ на соединение по схеме кредита;
- LE Flow Control Credit – сообщение о возможности получить дополнительные LE-кадры.

В пакете «LE Credit Based Connection request»


есть поле «Initial Credits» длиной в 2 октета, указывающее на кол-во LE-фреймов, которое устройство может отправить на уровне L2CAP.

В ответном пакете «LE Credit Based Connection response»


в том же поле указано кол-во LE-фреймов, которое может отправить другое устройство, а также в поле «Result» указан результат запроса на соединение. Значение 0x0000 говорит об успехе, остальные значения указывают на ошибку. В частности, значение 0x0004 указывает на отказ в соединении из-за отсутствия ресурсов.

Таким образом уже в версии 4.1 появилась возможность передачи большого кол-ва данных на уровне L2CAP.
И вот, практически одновременно с выходом версии 4.2, публикуется:

• сервис: «IP Support Service» (IPSS) .
• профиль IPSP (Internet Protocol Support Profile) , который определяет поддержку передачи пакетов IPv6 между устройствами, имеющими BLE.

Профиль определяет следующие роли:
- роль маршрутизатора (Router) – используется для устройств, которые могут маршрутизировать IPv6 пакеты;
- роль узла (Node) – используется для устройств, которые могу только принимать или отправлять пакеты IPv6; имеют функцию обнаружения сервисов и имеют сервис IPSS, позволяющий маршрутизаторам обнаруживать данное устройство;

Устройства с ролью маршрутизатора, которым необходимо подключение к другому маршрутизатору могут иметь роль узла.

Как ни странно, но передача пакетов IPv6 не является частью спецификации профиля, и указывается в IETF RFC «Transmission of IPv6 packets over Bluetooth Low Energy» . В этом документе опредлен еще один интересный момент, а именно то, что при передаче пакетов IPv6 используется стандарт 6LoWPAN - это стандарт взаимодействия по протоколу IPv6 поверх маломощных беспроводных персональных сетей стандарта IEE 802.15.4.

Посмотрите на рисунок:


В профиле определено, что IPSS, GATT и ATT используются только для обнаружения сервиса, а GAP используется только для обнаружения устройства и установки соединения.

А вот выделенное красным, как раз говорит о том, что передача пакетов не входит в спецификацию профиля. Это позволяет программисту написать свою реализацию передачи пакетов.

3. Улучшение конфиденциальности и безопасности.

• обмен информацией о способах сопряжения;
• генерация краткосрочных ключей (Short Term Key (STK));
• обмен ключами.

• генерация краткосрочных ключей (Short Term Key (STK)) под названием «LE legacy pairing»
• генерация долговременных ключей (Long Term Key (LTK)) под названием «LE Secure Connections»

В связи с этим в криптографическом тулбоксе менеджера безопасности помимо 3-х существующих функций, появилось еще 5 и эти 5 используются только для обслуживания нового процесса сопряжения «LE Secure Connections». Эти функции генерируют:

• LTK и MacKey;
• подтверждающие переменные;
• переменные проверки аутентификации;
• 6-ти значные числа, используемые для отображения на связываемых устройствах.

Так вот, если при сопряжении во 2-й фазе по методу «LE legacy pairing» генерировалось 2 ключа:

• Temporary Key (TK): 128-ми битный временный ключ, используемый для генерации STK;
• Short Term Key (STK): 128-ми битный временный ключ, используемый для шифрования соединениЯ

• Long Term Key (LTK): 128-ми битный ключ, используемый для шифрования последующих соединениЙ.

• предотвращение отслеживания, т.к. теперь за счет «Numeric Comparison» есть возможность контролировать возможность подключения к Вашему устройству.
• улучшение энерго-эффективности, т.к. теперь не требуется дополнительная энергия для повторных генераций ключей при каждом соединении.
• отраслевой стандарт шифрования для обеспечения конфиденциальных данных.

4. Есть ли уже возможность пощупать?

• чипы nRF51822 и nRF51422;
• nRF51 DK;
• nRF51 Dongle;
• nRF51822 EK.

Первый раз о подготовке корпуса Cooler Master MasterCase H500P Mesh White сообщалось во время выставки CES 2018. Сейчас новый механизм презентован официально и уже сегодня появится в продаже с ценой в 159,99 евро.

За указанную сумму вы получаете довольно стильный и просторный корпус, сделанный из комбинации стали, пластика и закаленного стекла. Параметры новинки равны 544 х 542 х 242 мм. Внутрь легко поместится материнская плата видов E-ATX, ATX, microATX либо Mini-ITX с наибольшим количеством 9 портами расширения (7 обыкновенных горизонтальных и 2 под вертикальное размещение …

Организация EVGA решила обновить презентованную еще в 2013-м серию блоков питания EVGA SuperNOVA G1 и выпустила линейку EVGA SuperNOVA G1+. В ее состав вошли четыре варианта: EVGA SuperNOVA 650 G1+ (120-GP-0650), EVGA SuperNOVA 750 G1+ (120-GP-0750), EVGA SuperNOVA 850 G1+ (120-GP-0850) и EVGA SuperNOVA 1000 G1+ (120-GP-1000). Мощность каждого из них показана в наименовании.

Все новые механизмы применяют сугубо надежные японские конденсаторы, всецело модульный дизайн, единую мощную линию +12В, DC-DC-преобразователи в низковольтной цепи, тихоходный и долговечный 135-мм кулер на FDB-подшипнике и полный спектр защит (OCP, OVP, OTP, OOP, SCP, UVP). …

Компания Transcend анонсировала скорый выпуск новых модулей памяти DDR3. Релиз будет представлен двумя моделями: 32ГБ DDR3-1333 МГц Registered DIMM и 16ГБ DDR3-1600 МГц Very Low Profile Registered DIMM. Модули памяти оборудованы температурными датчиками, которые расширяют функции мониторинга. Обе модели способны предложить достаточные опции расширения для системных администраторов и снабдить их разнообразным функционалом, предоставляя максимальные частоты оперирования и контроля за системой.

Младшая модель 16 ГБ DDR3 прекрасно подойдет для использования в blade-серверах и …

Любой звук начинается с источника. Сегодня существует масса беспроводных протоколов для передачи звука. Некоторые из них значительно интереснее Bluetooth, но пока не получили должного распространения. Сегодня Bluetooth оборудованы почти все смартфоны, ноутбуки и планшеты, а оснастить устройство его поддержкой при наличии USB-выхода - дело пяти минут.

Поэтому сегодня ограничимся именно звуковоспроизводящими устройствами с использованием «голубого зуба» (гайд вполне подойдёт и для выбора Bluetooth-колонки). Технология эта имеет довольно долгую историю и массу подводных камней, о существовании которых не всегда знают пользователи.

Наличие Bluetooth-передатчика не говорит о том, что устройство можно использовать в качестве источника звука для беспроводной аудиоаппаратуры. Не всякий Bluetooth позволит слушать качественную музыку без искажений. Не всякий подойдёт и для прослушивания файлов с высоким битрейтом и в lossless-форматах.

На что обратить внимание, чтобы слушать музыку без проводов - будь то просто MP3 или высококачественный рип с виниловой пластинки, мы расскажем в этой статье.

Начнём с самого важного: этот параметр напрямую говорит о том, можно ли слушать при помощи устройства музыку.

Версия Bluetooth

В современных устройствах чаще всего можно встретить поддержку Bluetooth 3.0 или 4.0, в некоторых топовых смартфонах и прочих гаджетах - 4.1. При этом вполне может оказаться, что приобретаемая гарнитура поддерживает подключение только по протоколу версии 2.1. Адаптеры обратно совместимы, но при подключении работает наиболее медленный протокол из двух.

Отличие между версиями протокола для обычного пользователя минимальны за счёт обратной совместимости. Основное, что бросается в глаза, - с каждой новой версией снижается энергопотребление устройств, а начиная с 3.0 добавлен второй модуль для высокоскоростной передачи данных на скорости 24 Мбит/с.

Версия 2.1 + EDR передаёт данные со скоростью не более 2,1 Мбит/с. Этого достаточно для воспроизведения аудиопотока низкого битрейта. Для воспроизведения аудиовидеопотока рекомендуется использовать версию Bluetooth не ниже 3.0.

Необходимо учесть, что для полноценного использования девайса в качестве плеера, крайне желательно наличие Bluetooth версии 4.0 и выше, а лучше - со сниженным энергопотреблением.

Опознать такой адаптер можно благодаря следующим категориям.

Профили Bluetooth

Профили - набор определённых функций, поддерживаемых устройствами. Из всех используемых в Bluetooth для прослушивания музыки интересны следующие:

1. Headset Profile (HSP) необходим для связи гарнитуры и смартфона и беспроводной передачи монозвука с битрейтом 64 кбит/с.
2. Hands-Free Profile (HFP) также обеспечивает только передачу моно, однако с более высоким качеством.
3. Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) необходим для передачи двухканального аудиопотока.
4. Audio/Video Remote Control Profile (AVRCP) обеспечивает управление функциями воспроизводящих устройств (без него невозможно даже изменение громкости музыки).

Для полноценного прослушивания музыки необходим именно A2DP. Он не только обеспечивает передачу аудиопотока, но и управляет сжатием данных перед передачей.

Однако, даже если и передающее, и воспроизводящее устройство (например, смартфон и беспроводные наушники) оснащены Bluetooth 3.0 или 4.0 и поддерживают работу с необходимым протоколом, нужно обратить внимание на кодек, который используется.

Кодеки Bluetooth

Самое главное для воспроизведения музыки по протоколу A2DP - кодек, которым сжимается передаваемый на гарнитуру аудиопоток. Всего на данный момент существует три кодека:

1. Subband Coding (SBC) - кодек, используемый A2DP по умолчанию и созданный разработчиками профиля. К сожалению, SBC жмёт значительно грубее , чем MP3. И стало быть, для прослушивания музыки не подходит.
2. Advanced Audio Coding (AAC) - более продвинутый кодек, использующий другие алгоритмы сжатия. Звучит значительно лучше SBC.
3. AptX - вот он, правильный выбор! Хотя бы из-за возможности передавать файлы в MP3 и AAC без дополнительных манипуляций и перекодирования. А значит, и без ухудшения звука. Однако стоит оговориться. Для воспроизведения разных битрейтов существует несколько версий aptX. Каждая из них предназначена для своего звукового потока.

»
Главные особенности последних двух версий кодека - максимально сниженная задержка воспроизведения звука и сниженная нагрузка на процессор при кодировании. Версия Low Latency позволяет достигать задержки в 32 мс между источником аудиопотока и воспроизводящим устройством. Это позволит уменьшить искажения, вносимые аппаратурой при прослушивании музыки.

Таким образом, при определённых предпочтениях можно выбрать определённый кодек. Если воспроизведение lossless-потока не предполагается, а высокая задержка звука не критична - стоит ограничиться стандартным aptX и не переплачивать за поддержку устройством последующих версий.

Стоит помнить, что необходимый профиль и кодек должен поддерживаться как смартфоном (или другим источником аудиопотока), так и самой гарнитурой (или Bluetooth-колонкой). В противном случае алгоритм A2DP автоматически начнёт работу с использованием SBC.

C Bluetooth любые два устройства всегда работают, используя самую низкую версию, самый простой кодек и протокол. Так что, если одно из них не обладает поддержкой необходимой технологии, в полной мере насладиться качеством звучания не удастся.

Для прослушивания музыки в течение долгого времени требуется поддержка Bluetooth не ниже версии 3.0, кодека aptX и профиля A2DP. Для прослушивания музыки с высоким битрейтом необходима поддержка кодека aptX Lossless - ни один другой не подойдёт, поскольку музыка будет сжиматься при передаче на воспроизводящее устройство.

Bluetooth 5.0 стал реальностью. По сравнению с Bluetooth 4.0 новая версия имеет вдвое большую пропускную способность, увеличенную в четыре раза дальность действия и целый ряд других улучшений. Рассмотрим преимущества Bluetooth 5.0 над предшественниками, в том числе на примере процессора CC2640R2F от Texas Instruments .

Популярность версии протокола Bluetooth 4, а также некоторые его ограничения стали причинами для создания следующей спецификации Bluetooth 5. Разработчики ставили перед собой целый ряд целей: расширение радиуса действия, рост пропускной способности при рассылке широковещательных пакетов, улучшение помехозащищенности и так далее.

Теперь, когда стали появляться первые устройства с Bluetooth 5, у пользователей и разработчиков справедливо возникают вопросы: какие из заявленных ранее обещаний воплотились в реальность? Насколько выросли радиус действия и скорость передачи данных? Как это отразилось на уровне потребления? Каким образом изменился подход к формированию широковещательных пакетов? Какие были сделаны усовершенствования, направленные на рост помехозащищенности? И, конечно, главный вопрос — существует ли обратная совместимость между Bluetooth 5 и Bluetooth 4? Ответим на эти и некоторые другие вопросы и рассмотрим основные преимущества Bluetooth 5.0 перед предшественниками, в том числе – на примере реального процессора с поддержкой Bluetooth 5.0 производства компании Texas Instruments .

Начнем обзор Bluetooth 5.0 с ответа на самый часто задаваемый вопрос об обратной совместимости с Bluetooth 4.x

Обеспечивает ли Bluetooth 5.0 обратную совместимость с Bluetooth 4.x?

Да, обеспечивает . Bluetooth 5 перенял большинство особенностей и расширений Bluetooth 4.1 и 4.2. Например, устройства Bluetooth 5 сохраняют все улучшения Bluetooth 4.2 в области повышения защищенности данных и поддерживают расширение LE Data Length Extension. Стоит напомнить, что благодаря LE Data Length Extension начиная с Bluetooth 4.2 размер пакета данных (packet data unit, PDU) при установленном соединении может быть увеличен с 27 до 251 байта, что позволяет поднять скорость обмена данными в 2,5 раза.

Из-за большого количества различий между версиями протокола сохраняется традиционный механизм согласования параметров между устройствами при установлении соединений. Это значит, что перед тем как начать обмениваться данными, устройства «знакомятся» и определяют максимальную частоту передачи данных, длину сообщений и так далее. При этом по умолчанию используются параметры Bluetooth 4.0. Переход к параметрам Bluetooth 5 происходит только если в процессе согласования оказывается, что оба устройства поддерживают более позднюю версию протокола.

Говоря об инструментах, которые уже сейчас доступны для разработчиков, стоит отметить новый процессор CC2640R2F и бесплатный стек BLE5-Stack от Texas Instruments. К радости разработчиков, BLE5-Stack основан на предыдущей версии BLE-Stack, и изменения в его использовании коснулись только новых особенностей Bluetooth 5.0.

Как увеличилась скорость передачи данных в Bluetooth 5?

Bluetooth 5 использует беспроводное соединение с физической скоростью передачи данных до 2 Мбит/с, что в два раза выше, чем у Bluetooth 4.х . Здесь стоит отметить, что эффективная скорость обмена данными зависит не только от физической пропускной способности канала передачи, но и от соотношения служебной и полезной информации в пакете, а также от сопутствующих «накладных» расходов, например, потери времени между пакетами (таблица 1).

Таблица 1. Скорость обмена данными для различных версий Bluetooth

В версиях Bluetooth 4.0 и 4.1 физическая пропускная способность канала составляла 1 Мбит/с, что при длине пакета данных PDU в 27 байт позволяло достигать скорости обмена до 305 кбит/с. В версии Bluetooth 4.2 появилось расширение LE Data Length Extension. Благодаря ему после установления соединения между устройствами появлялась возможность увеличить длину пакета до 251 байта, что приводило к росту скорости обмена данными в 2,5 раза – до 780 кбит/с.

В версии Bluetooth 5 сохранилась поддержка LE Data Length Extension, что совместно с ростом физической пропускной способности до 2 Мбит/с позволяет достигать скорости обмена данными до 1,4 Мбит/с.

Как показывает практика, такое ускорение передачи данных не является пределом. Например, беспроводной микроконтроллер CC2640R2F способен работать со скоростями вплоть до 5 Мбит/с.

Стоит сказать и о распространенном заблуждении, что рост пропускной способности до 2 Мбит/с был достигнут за счет сокращения радиуса действия. Конечно, физически микросхема приемопередатчика (PHY) при работе с частотой 2 Мбит/с имеет на 5 дБм меньшую чувствительность, чем при работе с частотой 1 Мбит/с. Однако кроме чувствительности есть и другие факторы, которые способствуют увеличению радиуса действия, например, переход к кодированию данных. По этой причине при прочих равных условиях Bluetooth 5 оказывается более надежным и имеет больший радиус действия по сравнению с Bluetooth 4.0. Подробно об этом рассказывается в одном из следующих разделов статьи.

Как активировать высокоскоростной режим передачи данных в Bluetooth 5?

При установлении соединения между двумя устройствами Bluetooth изначально используются настройки Bluetooth 4.0 . Это значит, что на первом этапе устройства обмениваются данными на скорости 1 Мбит/с. После установления соединения мастер с поддержкой Bluetooth 5.0 может начать процедуру PHY Update Procedure, цель которой — установление максимальной скорости 2 Мбит/с. Эта операция будет успешной, только если ведомый также поддерживает Bluetooth 5.0. В противном случае скорость остается на уровне 1 Мбит/с.

Для разработчиков, ранее использовавших BLE-Stack от Texas Instruments, хорошей новостью станет то, что для выполнения приведенной процедуры в новом стеке BLE5-Stack выделена одна единственная функция HCI_LE_SetDefaultPhyCmd(). Таким образом при переходе на Bluetooth 5.0 у пользователей продуктов TI первоначальная инициализация не вызовет проблем. Также для разработчиков будет полезен пример, выложенный на портале GitHub , который позволяет оценить работу двух микроконтроллеров CC2640R2F, работающих в составе CC2640R2 LaunchPads в режимах High Speed и Long Range.

Как увеличился радиус действия Bluetooth 5?

В спецификации Bluetooth 5.0 говорится об увеличении радиуса действия в четыре раза по сравнению с Bluetooth 4.0. Это достаточно тонкий вопрос, на котором стоит остановиться подробнее.

Во-первых, понятие «в четыре раза» является относительным и не привязывается к конкретному радиусу действия в метрах или километрах. Дело в том, что дальность радиопередачи сильно зависит от целого ряда факторов: состояния окружающей среды, уровня помех, числа одновременно передающих устройств и так далее. В итоге ни один производитель, а также и сам разработчик стандарта Bluetooth SIG, конкретных значений не приводит. Увеличение радиуса действия оценивается в сравнении с Bluetooth 4.0.

Для дальнейшего анализа необходимо выполнить некоторые математические расчеты и оценить бюджет мощности радиоканала . При использовании логарифмических значений бюджет радиоканала (дБ) равен разности мощности передатчика (дБм) и чувствительности приемника (дБм):

Бюджет радиоканала = мощность T X (дБм) – чувствительность R X (дБм)

Для Bluetooth 4.0 стандартная чувствительность приемника составляет -93 дБм. Если полагать мощность передатчика 0 дБм, то бюджет составляет 93 дБ.

Увеличение радиуса действия в четыре раза потребует увеличения бюджета на 12 дБ, что дает значение 105 дБ. Как же предполагается достигать этого значения? Есть два пути:

• увеличение мощности передатчиков;
• увеличение чувствительности приемников.

Если идти по первому пути и увеличивать мощность передатчика, это неизбежно вызовет рост потребления. Например, для CC2640R2F переход на выходную мощность 5 дБм приводит к росту тока потребления до 9 мА (рисунок 1). При мощности 10 дБм ток увеличится до 20 мА. Такой подход не выглядит привлекательным для большинства беспроводных устройств с батарейным питанием и не всегда подходит для IoT, а ведь именно на эту область в первую очередь и ориентировался Bluetooth 5.0. По этой причине второе решение выглядит более предпочтительным.

Для увеличения чувствительности приемника предлагается два способа:

• снижение скорости передачи;
• использование кодирования данных Coded PHY.

Уменьшение скорости передачи данных в восемь раз теоретически повышает чувствительность приемника на 9 дБ. Таким образом до заветного значения не хватает всего 3 дБ.

Необходимые 3 дБ удается получить с помощью дополнительного кодирования Coded PHY. Ранее в версиях Bluetooth 4.х кодирование битов было однозначным 1:1. Это значит, что поток данных напрямую направлялся на дифференциальный демодулятор. В Bluetooth 5.0 при использовании Coded PHY существует два дополнительных формата передачи:

• с кодированием 1:2, при котором каждому биту данных ставятся в соответствие два бита в потоке радиоданных. Например, логическая «1» представляется как последовательность «10». При этом физическая скорость остается равной 1 Мбит/с, а реальная скорость передачи данных падает до 500 кбит/с.
• С кодированием 1:4. Например, логическая «1» представляется последовательностью «1100». Скорость передачи данных при этом уменьшается до 125 кбит/с.

Описанный подход называется Forward Error Correction (FEC) и позволяет обнаруживать и исправлять ошибки на приемной стороне, а не запрашивать повторную передачу пакетов, как это было в Bluetooth 4.0.

На бумаге все выглядит неплохо. Остается только выяснить, насколько эти теоретические выкладки соответствуют реальности. В качестве примера возьмем все тот же микроконтроллер CC2640R2F. Благодаря различным улучшениям и новым режимам модуляции Bluetooth 5.0, приемопередатчик этого процессора имеет чувствительность -97 дБм при скорости обмена 1 Мбит/с и -103 дБм при использовании Coded PHY и скорости обмена 125 кбит/с. Таким образом в последнем случае до уровня 105 дБ не хватает всего 2 дБм.

Для оценки радиуса действия CC2640R2F инженеры из Texas Instruments провели полевой эксперимент в городе Осло. При этом с точки зрения уровня шумов окружающую среду в данном опыте нельзя назвать «дружелюбной», так как в непосредственной близости находилась деловая часть города.

Для получения бюджета мощности больше 105 дБ было решено увеличить мощность передатчика до 5 дБм. Это позволило достичь внушительного итогового значения в 108 дБм (рисунок 2). При выполнении эксперимента дальность действия составила 1,6 км, что является весьма впечатляющим результатом, особенно – если учесть минимальный уровень потребления радиопередатчиков.

Как изменился подход к широковещательным сообщениям Bluetooth 5?

Ранее в Bluetooth 4.x для установления соединений между устройствами использовалось три выделенных канала данных (37, 38, 39). С их помощью устройства находили друг друга и обменивались служебной информацией. По ним же можно было передавать широковещательные пакеты данных. Такой подход имеет недостатки:

• при большом количестве активных передатчиков эти каналы можно попросту перегрузить;
• все больше устройств использует широковещательные посылки без установления соединения «точка-точка». Это особенно важно для интернета вещей IoT;
• новая система кодирования Coded PHY потребует в восемь раз больше времени на установление соединения, что дополнительно будет нагружать широковещательные каналы.

Чтобы решить эти проблемы в Bluetooth 5.0, было решено перейти к схеме, при которой данные передаются по всем 37 каналам данных, а служебные каналы 37, 38, 39 используются для передачи указателей. Указатель отсылает к тому каналу, по которому будет производиться передача широковещательного сообщения. При этом данные передаются всего лишь один раз. В итоге удается значительно разгрузить служебные каналы и устранить это узкое место.

Также стоит отметить, что теперь длина данных широковещательного пакета может достигать 255 байт вместо 6…37 байт PDU в Bluetooth 4.x. Это чрезвычайно важно для приложений IoT, так как позволяет минимизировать накладные расходы на передачу и обойтись без установления соединений, а значит и сократить уровень потребления.

Поддерживает ли Bluetooth 5 Mesh-сети?

Решения от Texas Instruments для Bluetooth 5

Одним из самых первых микроконтроллеров с Bluetooth 5.0 стал высокопроизводительный процессор CC2640R2F производства компании Texas Instruments.

CC2640R2F построен на базе современного 32-битного ядра ARM Cortex-M3 с рабочей частотой до 48 МГц. Работой радиопередатчика управляет второе 32-битное ядро ARM Cortex-M0 (рисунок 3). Кроме того, CC2640R2F отличается богатой цифровой и аналоговой периферией.

Достоинством микроконтроллера CC2640R2F также является малый уровень потребления (таблица 2). Это относится ко всем режимам работы. Например, в активном режиме при приеме данных по радиоканалу потребление составляет 5,9 мА, а при передаче – 6,1 мА (0 дБм) или 9,1 мА (5 дБм). При переходе в спящий режим питающий ток и вовсе падает до 1 мкА.

Сочетание трех таких важных качеств как поддержка Bluetooth 5.0, малое потребление и высокая пиковая производительность делает CC2640R2F весьма интересным решением для интернета вещей. При этом с помощью данного микроконтроллера можно создавать весь спектр IoT-устройств: автономные датчики, работающие несколько лет от одной батарейки , мосты между дополнительным управляющим процессором и каналом Bluetooth 5.0, сложные приложения, требующие высокой вычислительной мощности.

Таблица 2. Потребление беспроводного микроконтроллера CC 2640 R 2 F с поддержкой Bluetooth 5

Для быстрого начала работы с CC2640R2F компания Texas Instruments подготовила традиционный отладочный набор (рисунок 4). С помощью пары таких устройств можно оценить быстродействие и дальность радиопередачи по Bluetooth 5.0. Для этого можно воспользоваться готовыми примерами или создать собственное приложение на базе бесплатного протокола BLE 5 stack 1.0 (www.ti.com/ble).

Заключение

Новая версия протокола Bluetooth 5.0 ориентирована на максимальное соответствие потребностям Интернета вещей (IoT). По сравнению с версией Bluetooth 4.0, она имеет целый ряд качественных улучшений:

• скорость передачи данных увеличилась в два раза и достигла 2 Мбит/с;
• дальность передачи возросла в четыре раза за счет кодирования данных Coded PHY и Forward Error Correction (FEC);
• пропускная способность широковещательных сообщений выросла в 8 раз.

Кроме того, Bluetooth 5.0 обеспечивает обратную совместимость с устройствами Bluetooth 4.x, а также поддерживает большинство расширений поздних версий протокола.

Оценить возможности Bluetooth 5.0 можно уже сейчас с помощью инструментов производства Texas Instruments. Компания выпускает высокопроизводительный и малопотребляющий микроконтроллер CC2640R2F, предоставляет бесплатный стек BLE 5 stack 1.0 и множество готовых примеров для отладочного набора LAUNCHXL-CC2640R2.

Литература

1. Bluetooth Core Specifcation 5.0 FAQ. 2016. Bluetooth SIG.

Приезжают вот в такой фирменной коробочке.

Сбоку надпись ураган:)

Приятно удивляет присутствие ТТХ на русском на коробке.

* Bluetooth 4.1 (совместимость со всеми предыдущими версиями также есть)
* блютуз профили: A2DP, AVRCP, HFP, HSP
* заявлено время проигрывания музыки 7ч, проверим ниже
* защита от влаги пота
* силиконовый адаптер для уха
* электронное подавление шума
* одновременное подключение к 2 источникам звука
* крутая технология чистого звука в наушниках
* встроенный эквалайзер (че-то не работает)

Внутри в блистере:
* сама гарнитура
* кабель зарядный micro USB -> USB
* инструкция на нескольких языках (тут русского нет)
* две пары доп. насадок и силиконовые держатели на уши

Разъем micro USB обычного размера, не удлиненный, длина кабеля 1М.

Гарнитуры этой серии бывают трех цветов: зеленые, красные, голубые, жаль нет более спокойных цветов черного и белого.
Длина кабеля между двумя половинками 60см.

Черные части корпуса - глянцевый пластик, легко хватает отпечатки пальцев, я бы предпочел материал софттач.

Все управление сосредоточено на правом ухе.
Большая зеленая кнопка с надписью Bluedio выполняет роли:
* включения / выключения гарнитуры, для этого надо подержать секунд 5
* при однократном нажатии при прослушивании музыки ставит на паузу / продолжает играть
* при звонке отвечает на звонок / заканчивает звонок
* при удержании 2 сек при входящем дозвоне - отбросить звонок
* даблклик - перезвонить по последнему набранному номеру
* при одиночном нажатии запускается аудио плеер
* удержание 2 сек запускает голосовой набор, смартфон должен поддерживать это

Кнопки громкости находятся на вставке из зеленого пластика, в надетом состоянии они расположены спереди.
Они управляют громкостью музыки, разговора при звонке, при удержании переключают трек вперед / назад.

Гнездо зарядки прикрыто зеленой резиновой заглушкой.

Внешне гарнитура выглядит стильно, имеет комфортный размер и вес 17г.

Для монтажа так называемых T-light адаптеров есть специальные направляющие на корпусе гарнитуры.
Сразу же рекомендую это сделать, т.к. с ними действительно намного удобнее, гарнитура сидит в ушах очень хорошо, не выпадает и заглушает внешние шумы.


В ухе крепится вот так:

Каждый подбирает угол изгиба насадки под свое ухо, т.к. уши у всех очень разные.
Паруется с другими устройствами легко, пин код стандартный 0000.
Я спаровал гарнитуру со смартфоном с Bluetooth 4.0, с трансмиттером с Bluetooth 3.0 и с нетбуком с Bluetooth 2.1 + EDR.
Для спаривания достаточно подержать кнопку включения чуть дольше, чем для обычного включения, начнет мигать синий светодиод, далее смартфоном или компьютером ищем устройство и добавляем его.
Под Win8.1 создаются несколько устройств Q5 в разделах Bluetooth, звуковые устройства, устройства HID.

Процесс спаривания с двумя устройствами:
1) включаем гарнитуру в режим спаривания
2) смартфоном1 ищем ее и спариваемся
3) выключаем блютуз на смартфоне1 и выключаем гарнитуру
4) включаем гарнитуру в режим спаривания
5) ищем на смартфоне2 ее и спариваемся
6) включаем блютуз на смартфоне1, гарнитура подключится к нему тоже автоматически

Оба устройства будут выводить звуки на гарнитуру, причем кто последний, тот и папа:)
Например, вы спарили ее со смартфоном и нетбуком, сидите и смотрите фильм через нее по нетбуку, тут приходит смс на смартфон - звук от нетбука прерывается, в ушах звучит мелодия смс, затем звук от нетбука восстанавливается.
Если не смс, а запустить музыку на смартфоне, то гарнитура переключится на музыку и будет играть пока не выключите музыку, тогда она переключится на нетбук, если там еще будет идти фильм. Если же в процессе слушания музыки со смартфона вы закроете фильм на нетбуке и откроете его опять, звук переключится на нетбук, т.к. он последним дал звуковой поток. По-моему, вполне нормально, смотря фильм с нетбука или телевизора через трансмиттер, вы не пропустите звонок на смартфон, даже если он еле блеет где-то в сумке.

Заряжается гарнитура током 0.09А с последующим уменьшением до 0.04А в конце.

В процессе зарядки горит синий индикатор, в конце тухнет.
Во время зарядки можно пользоваться гарнитурой.
Кстати, у гарнитуры индикатор только один, красного нет, все события обозначаются горением или миганием с разной частотой.

Белый хвостатый тестер насчитал 113мАч, за 1ч15мин, еще 15мин ток зарядки уже был ниже предела хвостатого в 50мА, итого за 1.5ч вдулось где-то 120мАч.

Гарнитура имеет звуковое сопровождение событий включения, спаривания и т.п., говорит на английском, можно переключить на некоторые другие, русского нет, громкость в этот момент небольшая, не спугнет:)
Говорит фразы: power on, device connected, battery low…

А теперь сравним эту гарнитуру с другой из моего обзора.

Внешне обе выглядят стильно, материалы корпуса мне больше нравятся у черной, там есть вставки из софттач прорезиненного, правда снаружи тоже глянцевый маркий пластик.
В ушах обе держатся уверенно, но зеленая пожалуй лучше за счет доп. силиконовых крючков.

Дужка изголовья мне больше нравится у черной, т.к. она полностью закреплена на голове, ей не мешают ни воротник, ни другие части одежды, ни прилипание кабеля к телу. К зеленой в этом плане есть претензии, провод слишком длинный, его надо куда-то заправлять, а значит он может прилипнуть к телу, либо цепляться за одежду. Я пробовал его сложить в несколько раз и скрепить стяжками, чтобы он был полностью на голове, но он провисает и начинает цепляться, т.к. нельзя его прижать к волосам естественным путем. В итоге снял стяжки и нашел самый на мой взгляд лучший способ - опустить кабель не назад, а вперед и заправить его за пазуху. В этой позиции при вращении головы он не дергает уши, ни за что не цепляется (имею ввиду мужчин:) Так что тоже все ок.

Зеленый значительно быстрее цепляется к спаренным устройствам и начинает работать.
Сказывается более навороченное железо.
Также он чуть лучше держит сигнал, в том числе и потому, что у него больше буфер под кэш звука. Но это же стало его недостатком при проигрывании фильмов, задержка между видео и звуком хоть по-прежнему доли секунды, но уже заметно выше, чем у черного.

Если помните, у черного качество звука было так себе, бубнеж, недостаток высоких частот, эквалайзер плееров надо задействовать на полную.
А вот зеленый меня очень сильно порадовал качеством звука!
Все-таки они не зря проделали эту работу:

Я конечно понимаю, что каждый слышит по-своему и предпочитает что-то свое, но после черной гарнитуры зеленая просто земля и небо.
Громкость вполне достаточная, ставлю процентов на 70 на смарте и на гарнитуре.
Высоких и средних частот предостаточно, о басах тоже не забыли, хотя их и поменьше, чем я люблю.
Эквалайзер и Poweramp, и Music Folder Player Free легко прокачивают эту гарнитуру до нужного именно вам саунда.
Для этой гарнитуры для большинства композиций даже особенно не приходится настраивать эквалайзер, просто немного увеличиваю басы и увеличиваю общий пре-амп, т.к. звук становится более мощным и насыщенным.
Хрипов нет, все ок.
Думаю, не имеет смысла сравнивать гарнитуру за $20 с профессиональными дорогими решениями, но для обычного юзера она очень даже отличное решение!
При этом хорошо заглушает звуки окружающего мира.
Кто-то скажет, что он не любит внутриканалки, на это отвечу: а окружающие люди любят слушать ваш тяжелый металл, стоя рядом с вами в метро 30 минут? Ведь на накладных наушниках в большинстве случаев переорать окружающие шумы можно только врубив погромче трек, окружающие слышат его тоже очень сильно. У внутриканальных с окружающими вообще нет проблем, их еле слышно.
В громком метро тоже вполне слушаю музыку, на пике шума пока едем от станции к станции низкие частоты заглушаются, остальные по-прежнему слышны.
Так что по звуку зеленый явный лидер.

В режиме прослушивания музыки со смартфона зеленая гарнитура продержалась 5.5ч
Не рекордный, но хороший результат, у черной было 4ч15мин.
Батарея у зеленого чуть больше и чип современнее, явно слышно, как он в отсутствие звука затихает типа как в спящем режиме. Если бы смартфон поддерживал Bluetooth 4.1, возможно, время проигрывания могло быть и больше, но и это неплохо для таких размеров.

А вот разговор в режиме гарнитуры не так хорош для вашего собеседника, вы слышите хорошо, а вас не очень, особенно если у вашего собеседника и так звук из динамика не особо громкий. Микрофон могли бы сделать и получше и разместить его поближе ко рту, хотя кто знает, может он и во время разговора занимается шумоподавлением, поэтому такой тихий и расположен сбоку?
Мне этот недостаток не мешает, т.к. предпочитаю разговаривать без гарнитуры, ведь, в отличие от обычных гарнитур в одно ухо, с подобными на два уха и с хорошей изоляцией шумов вы не можете контролировать громкость своей речи, разве что только по косым взглядам окружающих:)
Хотя поговорил еще по гарнитуре, собеседники говорят меня слышно тише, но вполне нормально. Так что это только у тихих мобилок проблемы:)
А вот задержка при просмотре видео это для меня уже похуже, т.к. планировал смотреть фильмы с телевизора через трансмиттер, придется привыкать…

Ну вроде все, немного затянулась повесть.
Хотел вам рассказать все, что сам знаю.
Всем спасибо за внимание.
Скидочный купон.