Bluetooth с низким энергопотреблением

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Беспроводная технология Bluetooth с низким энергопотреблением (Bluetooth low energy, представленная также как Bluetooth Smart) — выпущенная в декабре 2009 года версия спецификации ядра беспроводной технологии Bluetooth[1], наиболее существенным достоинством которой является сверхмалое пиковое энергопотребление, среднее энергопотребление и энергопотребление в режиме простоя. Устройства использующие Bluetooth с низким энергопотреблением будут потреблять меньше энергии, чем другие Bluetooth-устройства предыдущих поколений. Во многих случаях устройства смогут работать более года на одной миниатюрной батарейке типа таблетка без подзарядки[2]. Таким образом, можно будет иметь, например, небольшие датчики, работающие непрерывно (например датчик температуры), общающиеся с другими устройствами, такими как сотовый телефон или КПК.[2]

Эта новая версия спецификации Bluetooth даёт возможность поддержки широкого диапазона приложений и уменьшает размер конечного устройства для удобного использования в областях здравоохранения, физкультуры и спорта, охранных систем и домашних развлечений.

История[править | править вики-текст]

12 июня 2007 года Bluetooth SIG объявила, что Wibree станет частью спецификации Bluetooth, как технология Bluetooth с сверхнизким энергопотреблением (ULP Bluetooth). Результатом должна быть беспроводная технология с малым потреблением энергии и значительно увеличенным сроком службы от аккумулятора, сопоставимыми с таковыми у схем, использующих ZigBee.

20 апреля 2009 года Bluetooth SIG представила новую технологию Bluetooth с низким энергопотреблением как дополнительный протокол стека, полностью совместимый с другими существующими стеками протоколов Bluetooth. Предыдущие названия, такие как Wibree и ULP Bluetooth (Ultra Low Power) были заменены на принятое название технологии Bluetooth с низким энергопотреблением (Bluetooth low energy).

17 декабря 2009 года. Bluetooth SIG опубликовала принятие беспроводной технологии Bluetooth с низким энергопотреблением в качестве отличительной особенности версии 4.0 ядра спецификации Bluetooth[3].

Интеграция Bluetooth с низким энергопотреблением в спецификацию ядра завершена в начале 2010 года. Первым устройством, включающим в себя данную технологию, был iPhone 4S, выпущенный в октябре 2011. Другие производители представили устройства с Bluetooth Smart Ready в 2012 году.

Текущее состояние[править | править вики-текст]

Спецификация Bluetooth с низким энергопотреблением доступна широкой общественности в рамках спецификации ядра Bluetooth версии 4.0[3]. Фактически, на данном этапе, спецификация включает в себя некоторые дополнительные функции. Ни один из обычно издаваемых документов, в настоящее время, не раскрывает какая из этих опций будет включена в окончательные реализации чипа.

Несмотря на большое количество объявлений о дате выхода, ни один из объявленных чипов с функцией Bluetooth Low Energy в настоящее время не доступен от известных продавцов. Наличие у привилегированных клиентов индустрии мобильных телефонов вероятно, но пока не разглашается (2010-01-27).

Не все существующие на рынке устройства с Bluetooth версии 4.0 поддерживают функцию Bluetooth Low Energy: например, этой функциональности нет в HTC ONE X, а обновленная модель HTC ONE X+ уже содержит эту функциональность.

Технические подробности[править | править вики-текст]

Потребляя меньше энергии, технология Bluetooth с низким энергопотреблением предложит длительное обеспечение связи и соединит маленькие устройства типа датчиков и мобильные устройства в пределах персональных сетей (PAN). Технология Bluetooth с низким энергопотреблением спроектирована с двумя одинаково важными альтернативными реализациями: однорежимный (single-mode) и двухрежимный (dual-mode). Маленькие устройства, такие как часы и спортивные датчики на основе однорежимных модулей Bluetooth будут пользоваться преимуществами низкого энергопотребления, и поддерживать высокую интеграцию и компактный размер устройства. В двухрежимной реализации функциональность Bluetooth с пониженным энергопотреблением интегрируется в существующий классический (Classic) Bluetooth. Эта реализация улучшит существующие чипы новым стеком Bluetooth с низким потреблением энергии, при этом добавляя новые возможности в классические устройства Bluetooth.[2]

Техническая спецификация Классический Bluetooth Bluetooth с низким энергопотреблением
Радиочастота 2.4 ГГц 2.4 ГГц
Расстояние 100 м 50 м
Скорость передачи данных по воздуху 1-3 Мб/с 1 Мб/с
Пропускная способность 0.7-2.1 Mb/s 0.26 Mb/s
Ведомые устройства 7 Не предопределено; зависит от реализации
Безопасность 64/128-bit и определяемый пользователем прикладной уровень 128-bit AES с Counter Mode CBC-MAC и определяемый пользователем прикладной уровень
Надёжность Адаптивная быстрой перестройкой частоты, FEC, быстрый ACK Адаптивная быстрая перестройкой частоты, Lazy Acknowledgement, 24-битовый Циклический Контроль Избыточности (CRC), 32-разрядная Проверка Целостности Сообщения
Задержка (от неподключенного состояния) Обычно 100 мс 6 мс
Общее время передачи данных (зависит от состояния батареи) 100 мс 6 мс
Государственное регулирование Во всём мире Во всём мире
Орган по сертификации Bluetooth SIG Bluetooth SIG
Передача голоса Да Нет
Топология сети Scatternet Star-bus
Потребляемая мощность 1 Вт в качестве исходной От 0,01 Вт до 0,5 Вт (в зависимости от вариантов использования)
Максимально потребляемый ток <30 мА <20 мА (макс. 15 мА для работы от батарейки)
Обнаружение службы Да Да
Определение конфигурации Да Да
Варианты использования Мобильные телефоны, игры, наушники, стерео аудио потоки, автомобили, ПК и т. д. Мобильные телефоны, игры, ПК, часы, спорт и физкультура, здравоохранение, автомобили, бытовая электроника, автоматизация, промышленность и т. д.

Дополнительные технические сведения могут быть получены из официальной спецификации, выпущенной Bluetooth SIG.

Варианты использования[править | править вики-текст]

Bluetooth с низким энергопотреблением является расширением спецификации базовой беспроводной технологии Bluetooth, которая добавит новые функциональные возможности и позволит создавать приложения для удаленного управления, медицинского наблюдения, спортивных датчиков и других устройств. Bluetooth с низким энергопотреблением даст возможность улучшить существующие варианты применения, расширяя применимость и функциональные возможности технологии Bluetooth.

Соответствующие чипы могут быть интегрированы в такие продукты, как наручные часы, беспроводные клавиатуры, геймпады и датчики тела, которые могут подключаться к принимающим (хост) устройствам, таким как мобильные телефоны, персональные цифровые помощники (КПК) и персональные компьютеры (ПК).

Однако, в настоящее время, на десятый год после первой публикации (2001 год) Wibree изобретателем Nokia, нет реализаций на чип-основе и на основе стека для любых из текущих ПК- или КПК-подобных продуктов, или для любых мобильных телефонов.

Следовательно, технология Bluetooth с низким энергопотреблением, может расширить любую персональную сеть согласно IEEE 802.15 WPAN, чтобы охватывать часы и игрушки, спорт и оборудование здравоохранения, интерфейс пользователя (HIDs) и устройства для развлечений.

Обновления программного обеспечения[править | править вики-текст]

Соответствующие приложения для существующих устройств могут быть открыты для использования технологии Bluetooth с низким энергопотреблением с помощью обновления. Это даст возможность существующему программному обеспечению Bluetooth-технологии получать данные от Bluetooth с низким энергопотреблением. Однако, возможность общаться в дуплексном режиме ограничена с определенными схемами распределения частоты традиционной технологии Bluetooth. Широко распространенные устройства, такие как мобильные телефоны, персональные цифровые помощники (КПК) и персональные компьютеры (ПК), могут получать данные передаваемые устройствами Bluetooth с низким энергопотреблением в качестве принимающих устройств для сложных задач.

Следовательно, технология Bluetooth с низким энергопотреблением может связать любую персональную сеть согласно IEEE 802.15 (WPAN) которая имеет связь с каждым простым устройством с другими приборами для сложных задач, а также для поддержки шлюза для передачи информации другим сетевым объектам.

Иногда можно «восстановить» рассеянную энергию излучения или энергию движения. Такие «убирающие мусор» системы могут питать Bluetooth со сверхнизким энергопотреблением, что приводит к чему-то наподобие датчиков пыли, очень маленьких, независимых, доступных сетевых датчиков, которые сообщают об цельной картине вокруг, они рассредоточены повсюду и не исчерпывает энергию. Кроме того, являются надежными.

Стандартизация[править | править вики-текст]

На рынке патентованных решений для обеспечения связи, технология Bluetooth с низким энергопотреблением определяет себя как:

  • широко распространенный промышленный стандарт протоколов (Bluetooth SIG)
  • международно принятый промышленный стандарт для передачи (IEEE 802.15.1)
  • низкая цена благодаря интеграции микросхемы
  • совместимость с уже существующими Bluetooth-устройствами через обновления

Пример совместимых устройств[править | править вики-текст]

  • FOBOTag
  • HTC One X+
  • HTC DROID DNA
  • Samsung Galaxy Note 10.1[4]
  • Apple’s iPhone 4S[5] iPad (3rd gen & 4th gen)[6] iPad Mini[7] а также iPhone 5, и некоторые iPod touch[8]
  • Polar H7 Heart Rate Sensor[9]
  • Nokia Lumia 820 and 920[10]
  • Bluegiga BLED112 and BLE112 modules[11]
  • Alpwise ALPW-BLEDVK002 bluetooth low energy development kit and ALPW-BLEM001 bluetooth low energy module[12]
  • Texas Instruments CC2540 SoC (8051 w USB phy, 4 dbm MAX RF output)[13] and CC2541 SoC (8051, no USB but with HW I2C, 0 dbm MAX RF output)[14] single-mode radio system-on-chips
  • Digi’s ConnectCore for i.MX28 embedded System-on-Module solution with integrated Bluetooth 4.0 radio[15]
  • Nordic Semiconductor’s nRF8001 Connectivity IC (SPI — GATT level interface),[16] nRF8002 Proximity IC,[17] nRF51822 SoC (Cortex M0)[18]
  • Apple MacBook Air, Mac Mini and MacBook Pro (Retina, June 2012)
  • Panasonic’s Smart Ready PAN1720 and Dual Mode Smart Compatible PAN1326 modules[19]
  • Pebble E-Paper Watch[20]
  • Several Metawatch models using TI CC2564 chips and BLE-GATT profile[21][22]
  • Google Nexus 7 tablet[23]
  • Camera Controller Project Example[24]
  • BlueRadios BR-LE4.0-S2A Smart and dual mode BR-LE4.0-D2A Smart Ready 100 % embedded modules[25]
  • addSensors Sonar level measurement instrument

См. также[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]

  1. PressReleasesDetail
  2. 1 2 3 Bluetooth SIG Retrieved 2009-02-17. http://www.bluetooth.com/Bluetooth/Products/More_about_emBluetoothem_low_energy_technology.htm
  3. 1 2 Bluetooth Core Specification Download Page
  4. Galaxy Note 10.1 full specifications
  5. iPhone 4S BLE software
  6. iPad (3rd gen) Specifications
  7. iPad Mini Specifications
  8. Apple - iPod touch - Technical Specifications. Проверено 8 января 2013. Архивировано из первоисточника 11 января 2013.
  9. H7 heart rate sensor | Polar Global. Проверено 8 января 2013. Архивировано из первоисточника 11 января 2013.
  10. Bluetooth 4.0 Certification comes to Nokia 920 and 820 Windows Phone 8 devices | Windows Phone Central. Проверено 8 января 2013. Архивировано из первоисточника 11 января 2013.
  11. Bluegiga BLE modules
  12. Alpwise Bluetooth low energy development kit and Bluetooth low energy module
  13. Texas Instruments BLE chip
  14. Texas Instruments BLE chip
  15. Digi embedded System-on-Module with BLE
  16. Nordic Semiconductor chip
  17. nRF8002, µBlue, Bluetooth low energy - Nordic Semiconductor. Проверено 8 января 2013. Архивировано из первоисточника 11 января 2013.
  18. nRF51822 - Nordic Semiconductor. Проверено 8 января 2013. Архивировано из первоисточника 11 января 2013.
  19. [www.panasonic.com/rfmodules]
  20. Update #10: And one more thing…
  21. developer watches
  22. Metawatch Strata
  23. AnandTech - Google Nexus 7 and Android 4.1 - Mini Review. Проверено 8 января 2013. Архивировано из первоисточника 11 января 2013.
  24. A New Wireless Camera Controller « Simon Taylor’s Weblog. Проверено 8 января 2013. Архивировано из первоисточника 11 января 2013.
  25. BlueRadios BLE modules