Bluetooth (/bluːtuːθ/, переводится синий зуб, в честь Харальда I Синезубого[1][2]) — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (WPAN — Wireless Personal Area Network). Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 10 — 100 метров друг от друга (дальность очень зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.
Разговорные названия: блютус, блютуз, блютуф.
Эта спецификация была разработана компанией Ericsson, позднее оформлена группой Bluetooth Special Interest Group (SIG). SIG была официально объявлена 20 мая 1999 года. Она была основана Sony Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia, а затем множество других компаний, включая Microsoft, Lenovo и Motorola, вступили в неё как ассоциированные члены.
Класс
Максимальная мощность, мВт
Максимальная мощность, дБм
Радиус действия (приблизительно), м
1
100
20
100
2
2,5
4
10
Принцип действия Bluetooth
Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4—2,48 ГГц). Спектр сигнала формируется по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum — широкополосный сигнал по методу частотных скачков). Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование стоит недорого.
Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду (всего выделяется 79 рабочих частот, а в Японии, Франции и Испании полоса у́же — 23 частотных канала). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 Кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудио-сигнал не повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно. Без помехоустойчивого кодирования это обеспечивает передачу данных со скоростями 723,2 Кбит/с с обратным каналом 57,6 Кбит/с, или 433,9 Кбит/c в обоих направлениях.
Спецификации
Устройства версий 1.0 (1998) и 1.0B имели плохую совместимость между продуктами различных производителей. В 1.0 и 1.0B была обязательной передача адреса устройства (BD_ADDR) на этапе установления связи, что делало невозможной реализацию анонимности соединения на протокольном уровне и было основным недостатком данной спецификации.
В Bluetooth 1.1 было исправлено множество ошибок, найденных в 1.0B, добавлена поддержка для нешифрованных каналов, индикация уровня мощности принимаемого сигнала (RSSI).
В версии 1.2 была добавлена технология адаптивной перестройки рабочей частоты (AFH), что улучшило сопротивляемость к электромагнитной интерференции (помехам) путём использования разнесённых частот в последовательности перестройки. Также увеличилась скорость передачи и добавилась технология eSCO, которая улучшала качество передачи голоса путём повторения повреждённых пакетов. В HCI добавилась поддержка трёх-проводного интерфейса UART.
Bluetooth версии 2.0 (2004) полностью совместим с версиями 1.x. Основным нововведением стала поддержка EDR (Enhanced Data Rate), что позволило повысить скорость передачи до 2,1 Мбит/с.
В Bluetooth версии 2.1 (2007) добавлена технология расширенного запроса характеристик устройства (для дополнительной фильтрации списка при спаривании), энергосберегающая технология Sniff Subrating, которая позволяет увеличить продолжительность работы устройства от одного заряда аккумулятора в 3-10 раз. Кроме того обновленная спецификация существенно упрощает и ускоряет установление связи между двумя устройствами, позволяет производить обновление ключа шифрования без разрыва соединения, а также делает указанные соединения более защищёнными, благодаря использованию технологии Near Field Communication.
Профили Bluetooth
Нижеуказанные профили определены и одобрены группой разработки Bluetooth SIG:
Advanced Audio Distribution Profile (A2DP)
A2DP разработан для передачи двухканального стерео аудиопотока, например музыки, к беспроводной гарнитуре или любому другому устройству. Профиль полностью поддерживает низкокомпресированный кодек Sub_Band_Codec (SBC) и опционально поддерживает MPEG-1,2 аудио, MPEG-2,4 AAC и ATRAC, способен поддерживать кодеки определённые производителем.
Audio / Video Remote Control Profile (AVRCP)
Этот профиль разработан для управления стандартными функциями телевизоров, Hi-Fi оборудования и проч. То есть позволяет создавать устройства с функциями дистанционного управления. Может использоваться в связке с профилями A2DP или VDPT.
Basic Imaging Profile (BIP)
Профиль разработан для пересылки изображений между устройствами и включает возможность изменения размера изображения и конвертирование в поддерживаемый формат принимающего устройства.
Basic Printing Profile (BPP)
Профиль позволяет пересылать текст, e-mails, vCard и другие элементы на принтер. Профиль не требует от принтера специфических драйверов, что выгодно отличает его от HCRP.
Common ISDN Access Profile (CIP)
Профиль для доступа устройств к ISDN.
Cordless Telephony Profile (CTP)
Профиль беспроводной телефонии.
Device ID Profile (DID)
Профиль позволяет идентифицировать класс устройства, производителя, версию продукта.
Dial-up Networking Profile (DUN)
Протокол предоставляет стандартный доступ к интернету или другому телефонному сервису через Bluetooth. Базируется на SPP, включает в себя PPP и AT команды определённые в спецификации ETSI 07.07.
Fax Profile (FAX)
Профиль предоставляет интерфейс между мобильным или стационарным телефоном и ПК на котором установлено программное обеспечение для факсов. Поддерживает ITU T.31 и/или ITU T.32 набор AT команд. Голосовой звонок или передача данных профилем не поддерживается.
File Transfer Profile (FTP_profile)
Профиль обеспечивает доступ к файловой системе устройства. Включает стандартный набор команд FTP, позволяющий получать список директорий, изменения директорий, получать, передавать и удалять файлы. В качестве транспорта используется OBEX, базируется на GOEP.
General Audio / Video Distribution Profile (GAVDP)
Профиль является базой для A2DP и VDP.
Generic Access Profile (GAP)
Профиль является базой для всех остальных профилей.
Generic Object Exchange Profile (GOEP)
Профиль является базой для других профилей передачи данных, базируется на OBEX.
Hard Copy Cable Replacement Profile (HCRP)
Профиль предоставляет простую альтернативу кабельного соединения между устройством и принтером. Минус профиля в том, что для принтера необходимы специфичные драйвера, что делает профиль неуниверсальным.
Hands-Free Profile (HFP)
Профиль используется для соединения беспроводной гарнитуры и телефона, передаёт монозвук в одном канале.
Human Interface Device Profile (HID)
Обеспечивает поддержку устройств с HID (Human Interface Device), таких как мышки, джойстики, клавиатуры и проч. Использует медленный канал, работает на пониженной мощности.
Headset Profile (HSP)
Профиль используется для соединения беспроводной гарнитуры и телефона. Поддерживает минимальный набор AT команд спецификации GSM 07.07 для обеспечения возможности совершать звонки, отвечать на звонки, завершать звонок, настраивать громкость.
Intercom Profile (ICP)
Обеспечивает голосовые звонки между Bluetooth-совместимыми устройствами.
Object Push Profile (OPP)
Базовый профиль для пересылки «объектов», таких как изображения, виртуальные визитные карточки и др. Передачу данных инициирует отправляющее устройство (клиент), а не приёмное (сервер).
Personal Area Networking Profile (PAN)
Профиль позволяет использовать протокол Bluetooth Network Encapsulation в качестве транспорта через Bluetooth-соединение.
Phone Book Access Profile (PBAP)
Профиль позволяет обмениваться записями телефонных книг между устройствами.
Serial Port Profile (SPP)
Профиль базируется на спецификации ETSI TS07.10 и использует протокол RFCOMM. Профиль эмулирует последовательный порт, предоставляя возможность замены стандартного RS-232 беспроводным соединением. Является бaзовым для профилей DUN, FAX, HSP и AVRCP.
Service Discovery Application Profile (SDAP)
Профиль используется для предоставления информации о профилях, которые использует устройство-сервер.
SIM Access Profile (SAP, SIM)
Профиль позволяет получить доступ к SIM-карте телефона, что позволяет использовать одну SIM-карту для нескольких устройств.
Synchronisation Profile (SYNCH)
Профиль позволяет синхронизировать личные данные (PIM). Профиль заимствован из спецификации инфракрасной связи и адаптирован группой Bluetooth SIG.
Video Distribution Profile (VDP)
Профиль позволяет передавать потоковое видео. Поддерживает H.263, стандарты MPEG-4 Visual Simple Profile, H.263 profiles 3, profile 8 поддерживаются опционально и не содержатся в спецификации.
Wireless Application Protocol Bearer (WAPB)
Протокол для организации P-to-P (Point-to-Point) соединения через Bluetooth.
Безопасность
Для обеспечения безопасности в Bluetooth используется алгоритм аутентификации и генерации ключа SAFER+. Инициализационный и главный ключи генерируются по алгоритму E22. Поточный шифр E0 используется для закрытия передаваемых данных, что в целом делает более трудоемким прослушивание устройств, связанных по Bluetooth.
