Bluetooth с низким энергопотреблением

Беспроводная технология Bluetooth с низким энергопотреблением (Bluetooth low energy) — в декабре 2009 года выпущена 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

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 сопоставимым малым потреблением энергии и чрезвычайно расширенным сроком службы от аккумулятора, как например схемы, использующие 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 и первая продукция должна быть доступна до конца календарного года. Устройства с Bluetooth v.4.0 для конечных пользователей, как ожидается, появятся на рынке в конце 2011 или начале 2012 года.

Текущее состояние

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).

Технические подробности

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, бастрой ACK	Адаптивная быстрой 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 в качестве исходной	От 0,01 до 0,5 (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

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

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 так же 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

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

См. также

• Wibree
• ANT+

Ссылки

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