Išsamiai paaiškinti „Bluetooth 4.0“, „5.0“ ir „5.3“ skirtumai

Informatec Digital » Ištekliai » Išsamiai paaiškinti „Bluetooth 4.0“, „5.0“ ir „5.3“ skirtumai

„Bluetooth“ technologija tapo nepakeičiama mūsų kasdieniame gyvenime: ji jungia mūsų mobiliuosius telefonus su ausinėmis, nešiojamuosius kompiuterius su belaidėmis pelėmis, televizorius su garso kolonėlėmis ir daug daugiau. Mes ją naudojame beveik negalvodami, tačiau už šio „stebuklingo“ ryšio slypi protokolas, kuris nuolat tobulėja nuo 90-ųjų pabaigos.

Kalbėdami apie „Bluetooth 4.0“, „5.0“ ir „5.3“ skirtumus, turime omenyje ne paprastus pavadinimų pakeitimus, o reikšmingus šuolius diapazono, greičio, energijos suvartojimo, vietos nustatymo tikslumo ir garso kokybės srityse. Jei galvojate apie mobiliojo telefono, ausinių, išmaniojo laikrodžio ar išmaniųjų namų įrenginių pirkimą, šių versijų supratimas padės jums priimti geresnį sprendimą ir užtikrins, kad jūsų pirkinys bus suderinamas ilgus metus.

Bendra „Bluetooth“ evoliucija: nuo 1.0 iki 5.4 ir 6.0

Norint suprasti, kodėl „Bluetooth 4.0“, „5.0“ ir „5.3“ yra tokie aktualūs , naudinga trumpai apžvelgti, kaip šis standartas vystėsi nuo pirmųjų komercinių versijų.

„ Bluetooth 1.x“ versijos (1.0, 1.1 ir 1.2), išleistos 1999–2003 m., buvo pirmasis rimtas bandymas į masinę rinką įtraukti trumpojo nuotolio belaidį ryšį, kurio greitis siekė apie 1 Mbps, o įprastas veikimo atstumas – 10 metrų, tačiau tarp gamintojų kilo daug sąveikumo, stabilumo ir saugumo problemų.

Nuo 2004 m., pasirodžius „Bluetooth 2.0“ ir „2.1“ , atsiranda EDR (patobulinta duomenų perdavimo sparta), kuri padidina teorinį greitį iki maždaug 3 Mbps ir pagerina energijos valdymą. Be to, pristatoma paprasta saugaus susiejimo (SSP) funkcija, kuri sumažina įrenginių prijungimo sunkumus ir sustiprina šifravimą.

2009 m. perėjus prie „Bluetooth 3.0“ , atsirado HS (didelės spartos) žymėjimas, leidžiantis naudoti „Wi-Fi“ (IEEE 802.11) ryšį kaip „trumpąjį kelią“, siekiant iki 24 Mbps greičio retkarčiais perduodant didelius duomenų kiekius, tačiau tai kainuoja daug daugiau energijos, o tai nelabai suderinama su mažais ar baterijomis maitinamais įrenginiais.

Klasikinės versijos: „Bluetooth 1.0“, „2.0“ ir „3.0“

Nors šiandien beveik viskas sukasi apie „Bluetooth Low Energy“ , pirmosios versijos padėjo pamatus tam, ką naudojame dabar, ir padeda suprasti, kaip mes čia atsidūrėme.

„Bluetooth 1.0“ (1999 m.) buvo pirmoji komercinė specifikacija. Ji leido užmegzti pagrindinius belaidžius ryšius 2,4 GHz dažnių juostoje, kurių maksimalus greitis buvo 1 Mbps, o veikimo atstumas – apie 10 metrų, tačiau turėjo rimtų suderinamumo ir stabilumo problemų , o susiejimo procesai buvo sudėtingi ir nepatikimi.

Su „Bluetooth 1.1“ (2001 m.) daugelis šių pradinių trūkumų buvo ištaisyti, 79 dažnių kanalai esant 2,4 GHz dažniui buvo standartizuoti ir patobulintas ryšio informacijos tvarkymas, todėl buvo sukurta brandesnė ir komerciškai tinkamesnė versija, nors vis dar ribotos funkcijos.

„Bluetooth 1.2 “ (2003 m.) apima adaptyvųjį dažnių šuolį (AFH), kad sumažintų trukdžius su kitais tinklais, tokiais kaip „Wi-Fi 802.11b“, pridėtas patobulintas sinchroninis ryšys (ESCO) balso perdavimui ir sutrumpinamas ryšio užmezgimo laikas, išlaikant suderinamumą su 1.1.

Didelis antrosios kartos šuolis – „Bluetooth 2.0“ + EDR (2004 m.), kuri padidina efektyvų greitį iki maždaug 2,1–3 Mbps, pagerina energijos vartojimo efektyvumą, greičiau užbaigdama duomenų perdavimą, ir leidžia patogiau naudoti įrenginį laisvų rankų įranga, siųsti failus ir naudoti belaidžius periferinius įrenginius.

„Bluetooth 2.1“ (2007 m.) pristatė paprastą ir saugų susiejimą (SSP) ir „Sniff Subrating“ režimą, kuris sumažina energijos suvartojimą , pailgindamas intervalus tarp ryšio patikrinimų, todėl ausinės ir priedai tarnauja ilgiau be įkrovimo.

„Bluetooth 3.0 + HS“ (2009 m.) pasirodymas žymi maksimalų „klasikinės“ šakos greitį (iki 24 Mbps naudojant papildomą 802.11 kanalą), apima MAC/PHY Alternate (AMP), kad būtų galima pasirinkti optimalų radiją pagal srauto tipą, ir pagerina energijos valdymą pažangiu energijos valdymu, nors energijos suvartojimas vis dar per didelis daiktų internetui, kuris tuoj sprogs.

„Bluetooth 4.0“, 4.1 ir 4.2: mažai energijos naudojančių įrenginių era

Su „Bluetooth 4.0“ (2010 m.) įvyksta tikroji revoliucija: jame integruotas klasikinis „Bluetooth“, didelės spartos režimas ir, svarbiausia, „Bluetooth Low Energy“ (BLE) , skirtas įrenginiams, kuriems reikia sunaudoti kuo mažiau energijos.

BLE leidžia užmegzti labai greitus ir trumpalaikius ryšius , kurių delsa yra apie 3 ms, veikimo nuotolis – dešimtys metrų, o energijos suvartojimas gali būti iki 90 % mažesnis nei klasikinės šakos, o tai reiškia, kad mažas jutiklis ar aktyvumo apyrankė gali veikti mėnesius ar metus su sagos formos baterija ( „Bluetooth“ įrenginių baterijos lygis tokiose aplinkose kaip „Windows“).

Šiame etape pradeda populiarėti dviejų režimų įrenginiai , galintys apdoroti klasikinį „Bluetooth“ ir BLE tame pačiame luste, išlaikant suderinamumą su klasikinėmis ausinėmis ir laisvų rankų įranga, tuo pačiu atveriant duris nešiojamiesiems įrenginiams, švyturėliams ir daiktų interneto jutikliams.

„Bluetooth 4.1“ (2013 m.) patobulina standartą, užtikrindamas geresnį sambūvį su 4G / LTE tinklais, efektyvesnį kanalų valdymą ir didesnį įrenginių vaidmens lankstumą, aiškiai galvojant apie daiktų interneto scenarijus, užtikrinančius tiesioginį ryšį tarp jutiklių, mobiliųjų telefonų ir debesijos.

„Bluetooth 4.2“ (2014 m.) žymi svarbų žingsnį link prie interneto prijungto daiktų interneto: jis papildo IPv6 ir 6LoWPAN palaikymą, leisdamas „Bluetooth“ įrenginius tiesiogiai prijungti prie tinklo per šliuzą, dešimt kartų padidina reklamos paketų talpą ir pagerina privatumą, kad būtų sunkiau sekti neteisėtus įrenginius.

„Bluetooth 5.0“: milžiniškas šuolis diapazono ir greičio srityje

„Bluetooth“ 5.0 versija (2016 m.) yra naujausias „didelis šuolis“ standarte ir visos 5.x šeimos pagrindas. Joje daugiausia dėmesio skiriama trims aspektams: greičiui, diapazonui ir duomenų perdavimo pajėgumui mažos energijos sąnaudos režimu.

Viena vertus, tai padvigubina BLE greitį nuo 1 Mbps iki 2 Mbps, o tai leidžia sumažinti delsą ir sutrumpinti perdavimo laiką , o tai yra labai svarbu gerinant garso sinchronizavimą ir interaktyvių įrenginių atsaką.

Kita vertus, jame pristatomi „išplėstinio diapazono“ režimai, kurie teoriškai gali pasiekti iki 240 metrų atvirose erdvėse, keturis kartus padidindami „Bluetooth 4.2“ diapazoną, tačiau tuo pačiu metu aukojant tam tikrą greitį arba naudojant patikimesnius kodavimo metodus.

Be to, reklamos paketų dydis BLE technologija padidėja nuo 27 baitų iki 255 baitų , atveriant duris švyturių programoms, padėties nustatymui ir informacijos siuntimui nereikalaujant užmegzti klasikinio ryšio, o tai labai naudinga parduotuvėse, muziejuose ar orientavimo sistemose.

„Bluetooth 5.0“ taip pat sustiprina idėją, kad tai yra standartas, skirtas daiktų interneto įrenginiams, belaidžiam garsui ir namų automatizavimui , pasižymintis geresniu bendru energijos vartojimo efektyvumu ir galimybe apdoroti kelis ryšius bei sudėtingesnius duomenų srautus.

„Bluetooth 5.1“ ir „5.2“: tiksli vietos nustatymo sistema ir „LE Audio“

Remiantis 5.0 versija, „Bluetooth 5.1“ (2019 m.) daugiausia dėmesio skiria vietos nustatymo tikslumo gerinimui. Joje pridėtos tokios funkcijos kaip atvykimo kampas (AoA) ir išvykimo kampas (AoD) , kurios leidžia apskaičiuoti signalo kilmės kryptį, pasiekiant centimetrų tikslumą patalpose, esant tinkamai infrastruktūrai.

Šie patobulinimai leidžia sukurti daug tikslesnes patalpų padėties nustatymo ir turto sekimo sistemas , kurios yra naudingos sandėliuose, ligoninėse, prekybos centruose ar išmaniuosiuose pastatuose, kur GPS neveikia gerai.

Taip pat patobulinami GATT talpyklos ir periodinės reklamos valdymas, kurie padeda sumažinti energijos suvartojimą ir dubliavimą aplinkose, kuriose daug įrenginių transliuoja duomenis.

Kita vertus, „Bluetooth 5.2“ (2020 m.) daugiausia dėmesio skiria garsui. Tai versija, kurioje pristatoma „LE Audio“ ir LC3 (mažo sudėtingumo ryšio kodekas) – efektyvesnė glaudinimo sistema nei klasikinis SBC.

Dėl LC3 technologijos galima pasiekti geresnę garso kokybę esant mažesniam bitų dažniui , todėl ausinės ir mobilieji telefonai sunaudoja mažiau akumuliatoriaus energijos ir išlaiko gerą kokybę net ir esant prastesniems radijo ryšiams.

„Bluetooth 5.2“ taip pat pristato izochroninius LE kanalus , kurie leidžia sinchronizuoti realaus laiko garso perdavimą keliuose įrenginiuose vienu metu, atveriant duris tokioms funkcijoms kaip garso bendrinimas su keliais žmonėmis iš to paties mobiliojo telefono ar televizoriaus.

„Bluetooth 5.3“: 5.x šeimos patobulinimas

„Bluetooth 5.3 “ standartas buvo paskelbtas 2021 m. ir komerciniuose įrenginiuose pradėjo pasirodyti nuo 2022 m. Jis nekeičia maksimalaus greičio ar diapazono, palyginti su 5.0–5.2 standartais, tačiau pristato keletą vidinių patobulinimų, kuriais siekiama pagerinti ryšio efektyvumą, saugumą ir patikimumą .

Viena iš pagrindinių naujų funkcijų – patobulintas pasikartojančių reklamų filtravimas . Valdiklis gali atmesti nereikalingus duomenis reklamų atnaujinimuose, taip užkirsdamas kelią identiškos informacijos pakartotiniam perdavimui ir taupydamas energiją tiek siuntėjui, tiek gavėjui.

Kitas svarbus patobulinimas yra kanalų klasifikavimas ir pasirinkimas . Periferiniai įrenginiai gali nurodyti, kuriuos kanalus jie pageidauja naudoti, kad centrinis įrenginys (pavyzdžiui, mobilusis telefonas) atsižvelgtų į šią informaciją ir kartu pasirinktų mažiausiai apkrautus dažnius, taip sumažinant trukdžius ir signalo praradimą.

Kalbant apie saugumą, „Bluetooth 5.3“ leidžia valdikliui apibrėžti minimalų šifravimo raktų dydį . Jei nuotolinis įrenginys bando derėtis dėl per trumpo (ir todėl nesaugaus) rakto, ryšys gali būti nedelsiant užblokuotas, taip užkertant kelią silpnoms jungtims, kurios galėtų būti pažeidžiamos.

Be to, įdiegti mechanizmai, leidžiantys įrenginiams sklandžiai perjungti režimus su skirtingu pralaidumu pagal poreikį. Pavyzdžiui, jei perjungiate iš muzikos klausymosi į skambutį, sistema gali greitai pakoreguoti ryšio nustatymus, kad realiuoju laiku sumažintų delsą.

Daugelis lustų, įdiegiančių 5.3 versiją ( ir paties lusto programinę-aparatinę įrangą ), taip pat pradeda kalbėti apie tokias funkcijas kaip „Intelligent Dual Bluetooth“ , kurios leidžia vienu metu prisijungti klasikiniu ir BLE režimais arba net prijungti du mobiliuosius telefonus prie to paties garsiakalbio, jei visi įrenginiai naudoja šį standartą, taip sudarydamos lankstesnes bendro garso scenarijus.

Praktiniai skirtumai tarp „Bluetooth 4.0“, „5.0“ ir „5.3“

Jei visa tai suprastume praktiškai, didžiausias skirtumas tarp „Bluetooth 4.0“, „5.0“ ir „5.3“ yra tai, kaip jie elgiasi realiomis sąlygomis: diapazone, stabilumu, energijos suvartojimu ir ateities galimybėmis.

„Bluetooth 4.0/4.2“ jau užtikrina tinkamą belaidį ryšį ausinėms, garsiakalbiams ir nešiojamiesiems įrenginiams, tačiau diapazonas yra labiau ribotas, o BLE greitis ribojamas iki 1 Mbps, todėl tam tikroms garso ir daiktų interneto programoms gali būti didesnė delsa ir šiek tiek didesnės energijos sąnaudos.

Perėjus prie „Bluetooth 5.0“ , padėtis gerokai pasikeičia: BLE greitis padvigubėja, teorinis veikimo nuotolis padidėja keturis kartus, o reklaminių pranešimų talpa gerokai padidėja, todėl pagerėja tiek belaidžio garso, tiek išmaniųjų namų įrenginių patirtis.

Skirtumas tarp „Bluetooth 5.0“ ir „5.3“ nėra radikalus, tačiau jis pastebimas, kai prijungta daug įrenginių. 5.3 geriau valdo kanalų perjungimą, vengia perkrautų dažnių ir keliomis milisekundėmis sutrumpina energijos suvartojimą bei perėjimą iš miego būsenos ir iš jos , todėl šiek tiek pailgėja baterijos veikimo laikas ir ryšys yra stabilesnis.

Jei palyginsite mobilųjį telefoną su „Bluetooth 5.0“ ir kitą su „Bluetooth 5.3“, abu prijungtus prie šiuolaikinių ausinių, garso kokybė daug labiau priklausys nuo kodeko ir ausinių dizaino nei nuo „Bluetooth“ versijos, tačiau su 5.3 turėsite daugiau erdvės būsimoms „LE Audio“ funkcijoms ir persotintoms aplinkoms.

„Bluetooth 5.3“, palyginti su 5.1 ir 5.2

Pačioje 5.x šeimoje kiekviena versija patobulina skirtingą aspektą, todėl įdomu pamatyti, kaip „Bluetooth 5.3“ susijęs su 5.1 ir 5.2.

Kalbant apie „Bluetooth 5.1“ , 5.3 versijoje išlaikomos visos pažangios vietos nustatymo funkcijos (AoA, AoD, patobulintas GATT kaupimas talpykloje ir kt.) ir jos papildomos efektyvesniu kanalų valdymu ir ryšio intervalais , kurie padeda taupyti energiją ir sumažinti nedidelius signalo sutrikimus.

Kitaip nei „Bluetooth 5.2“ , kuri yra pagrindinė „LE Audio“ ir LC3 kodeko versija, 5.3 versijoje nėra naujo kodeko, tačiau ji optimizuoja ryšių užmezgimą ir palaikymą, kad bendri garso perdavimai ir LE izochroniniai kanalai veiktų su mažiau trukdžių ir šiek tiek mažesne delsa.

Praktiškai: jei naudojate ausines arba garso juostas su „LE Audio“, skirtumas tarp 5.2 ir 5.3 bus pastebimas daugiausia ryšio tvirtumu ir energijos suvartojimu , o ne pačiu garso kokybės šuoliu.

Versijų suderinamumas ir įrenginio pasirinkimas

Svarbu nepamiršti, kad „Bluetooth“ yra suderinamas su ankstesniais įrenginiais . Kai prijungiate du įrenginius su skirtingomis versijomis, ryšys užmezgamas naudojant seniausią abiejų įrenginių palaikomą versiją.

Tai reiškia, kad jei turite mobilųjį telefoną su „Bluetooth 5.3“ ir ausines su „Bluetooth 5.0“, ryšį valdys 5.0 galimybės, nors viduje mobiliojo telefono lustas gali atlikti papildomus energijos valdymo ir kanalų optimizavimus.

Tai taip pat reiškia, kad jums nereikia rinktis tarp „5.0 privalumų“ ar „5.3 privalumų“: kiekvienoje naujoje versijoje yra ankstesnių versijų patobulinimų . Įrenginys su „Bluetooth 5.3“ suteikia viską, ką siūlė 5.0, 5.1 ir 5.2 versijos, bei naujas funkcijas.

Perkant, pagrįsta rekomendacija yra, kad, jei leidžia biudžetas, rinkitės moderniausią įmanomą „Bluetooth“ versiją , ypač jei norite, kad įrenginys tarnautų kelerius metus ir norite pasinaudoti vis dar diegiamomis funkcijomis, tokiomis kaip pažangi „LE Audio“ ar tiksli vietos nustatymo funkcija.

Tačiau renkantis įrenginį su geru garsu ir „Bluetooth 5.0“ bei vidutinišką įrenginį su „Bluetooth 5.3“, geriau teikti pirmenybę produkto kokybei ir jo kodekams (SBC, AAC, aptX, LDAC, LC3), o ne vien versijos numeriui.

Klasikinis „Bluetooth“ ir mažai energijos naudojantis „Bluetooth“

Nuo „Bluetooth 4.0“ versijos specifikacija buvo suskirstyta į dvi pagrindines šakas: klasikinį „Bluetooth“ (BR/EDR) ir „Bluetooth Low Energy“ (BLE) , kurios egzistuoja daugelyje dviejų režimų lustų.

Klasikinis „Bluetooth“ ryšys istoriškai buvo naudojamas aukštos kokybės garsui, skambučiams laisvų rankų įranga, automobilių garso sistemoms ir didesnio pralaidumo periferiniams įrenginiams . Jis veikia su 79 kanalais, kurių kiekvieno dažnis yra 1 MHz ir 2,4 GHz, siūlo 1–3 Mbps greitį ir yra optimizuotas nuolatiniams duomenų srautams, pvz., muzikai ar skambučiams.

Kita vertus, BLE naudoja 40 2 MHz kanalų ir yra skirtas trumpiems ir retiems perdavimams , paaukojant tam tikrą greitį (1–2 Mbps) mainais už drastišką energijos suvartojimo sumažėjimą ir labai greitą prijungimo / atjungimo laiką.

Atsiradus „LE Audio“ „Bluetooth 5.2“ ir naujesnėms versijoms, BLE taip pat pradeda perimti naujos kartos belaidžio garso valdymą , ateityje nustumdama klasikinį BR/EDR į antraeilį vaidmenį, nors dėl didžiulės įdiegtos bazės jis ir toliau veiks daugelį metų.

Vidutiniam vartotojui svarbu žinoti, kad šiuolaikinis įrenginys su „Bluetooth 5.x“ paprastai yra dviejų režimų , todėl gali bendrauti tiek klasikiniu, tiek BLE režimu, kai reikia, ir kad kiekvienas versijos atnaujinimas paprastai optimizuoja abu režimus.

Žvilgsnis į ateitį: „Bluetooth 5.4“ ir „6.0“

Nors šiandien milijono dolerių vertės klausimas sukasi apie „Bluetooth 4.0“, „5.0“ ir „5.3“ , jau yra dar naujesnių versijų, kurios rodo, kuria kryptimi juda šis standartas.

„Bluetooth 5.4“ pristato, be kita ko, periodinę reklamą su atsakymais (PAwR) ir užšifruotus reklamos duomenis (EAD), skirtus dideliems mažos galios daiktų interneto jutiklių tinklams, kur tūkstančiai įrenginių labai efektyviai ir saugiai bendrauja su centriniu tašku.

Savo ruožtu „Bluetooth 6.0“ , pristatytas 2024 m., daugiausia dėmesio skiria didelio tikslumo atstumo matavimui naudojant „Bluetooth“ kanalų tyrimą, be to, pagerina skenavimą, delsą ir kelis vidinius protokolo sluoksnius, atsižvelgiant į sekimo programas, navigaciją patalpose ir laiko atžvilgiu jautrų duomenų sinchronizavimą.

Dar prireiks laiko, kol šios versijos masiškai pasirodys vidutinės klasės mobiliuosiuose telefonuose ir vartotojų įrenginiuose, tačiau jos patvirtina tendenciją: „Bluetooth“ ir toliau gerins mažas energijos sąnaudas, vietos nustatymo tikslumą ir saugumą , išlaikydama suderinamumą su viskuo, kas buvo anksčiau.

Galiausiai visa ši kelionė nuo ankstyvųjų versijų iki „Bluetooth 5.3“ ir naujesnių versijų turi aiškų tikslą: pasiekti stabilesnį belaidį ryšį su geresniu garsu, mažesnėmis energijos sąnaudomis ir išmanesnėmis funkcijomis , kad galėtume pamiršti laidus, nesijaudindami dėl nutrūkusių jungčių, akimirksniu išsikraunančių baterijų ar susiejimo problemų.