Технология Bluetooth

Первое упоминание о Bluetooth появилось ввесной 1998 года, а в настоящее время консорциум Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG) насчитывает свыше 1500 участников, в их числе такие всемирно известные компании как Ericsson, IBM, Intel, Microsoft, Motorola, Nokia, Toshiba, Samsung и многие другие. Технология Bluetooth стремительно развивается и быстро внедряется в жизнь. Это новая технология в области связи, предназначенная для построения так называемых персональных беспроводных сетей.

Оборудование Bluetooth работает в диапазоне частот 2,4 ГГц, для передачи данных используется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты.

Оборудование Bluetooth представляет интегральную микросхему, радиус действия примерно до 10 метров; можно связать до 8 других устройств, чтобы сформировать пикосеть (сеть персонального доступа). Одна из микросхем становится ведущей — координирует посылку и прием данных в рамках образованной пикосети, а остальные находятся под ее управлением. Ведущей обычно является микросхема, размещенная в наиболее мощном устройстве (компьютере или плате CPU мини-ЭВМ). Если в сети окажется более 8 устройств, то формируется следующая пикосеть. Координируется и трафик между сетями. Пикосети, способные взаимодействовать друг с другом, объединяются в распределенную сеть (Scatter-net), в состав которой могут входить до 256 различных устройств (32 пикосети).

Пикосети взаимодействуют друг с другом с минимальным риском проблем при передаче данных, что объясняется возможностью микросхемы Bluetooth быстро переходить с одной частоты на другую. Эта возможность обеспечивает надежную защиту от интерференции в связи с тем, что перескок частоты осуществляется со скоростью до 1600 перескоков в секунду. Это означает, что если находящаяся недалеко от устройства Bluetooth микроволновая печь делает невозможной передачу данных на одном из доступных каналов, перескок на другой канал мгновенно решает проблему и позволяет уменьшить интерференцию.

Bluetooth — радиотехнология низкой мощности. В ней используется так называемый нижний ISM-диапазон 2,4–2,5 ГГц. В 2001 году некоторым производителям удалось увеличить дальность связи с 10 до 100 метров, что позволяет использовать устройства Bluetooth для работы как внутри помещений, так и вне их. Кроме того, наличие препятствий (стены, мебель и т. п.) между соединяемыми устройствами в сети Bluetooth не оказывает практически никакого влияния на качество передаваемого сигнала.

Суммарная пропускная способность сетей Bluetooth равна 780 Кбит/с. При использовании асинхронного протокола максимальная скорость однонаправленной передачи данных составляет 722 Кбит/с. Кроме того, можно передавать 3 голосовых сигнала. Если приемное устройство обнаруживает, что передатчик находится ближе, чем в 10 метрах от него, оно автоматически снижает мощность передачи. При уменьшении объема трафика или его прекращении устройство переключается в режим низкой мощности — режим ожидания.

Технология Bluetooth позволяет связать между собой электронные устройства с различными форматами данных, например сотовые телефоны и компьютеры. Также можно осуществлять связь компьютера с периферийными устройствами (принтер, модем, сканер и т. д.) без использования кабелей. К сожалению, сети Bluetooth пока не способны передавать видеосигнал, поэтому нельзя связать с их помощью монитор и компьютер, но в настоящее время эта проблема успешно решается. Устройства Bluetooth позволяют производить обмен данными между соседними компьютерами, не связывая их сетевым кабелем, открывают доступ в интернет; осуществляют управление посредством компьютера бытовыми электроприборами: стиральная машина, холодильник или телевизор. Для этого достаточно установить микросхему Bluetooth в эти приборы и в компьютер и разместить их на нужном расстоянии друг от друга. Микросхемы Bluetooth позволяют избавиться не только от множества кабелей, но и от интерфейсных плат, сетевых карт и т. д.

Технология Bluetooth очень перспективна и весьма скоро займет серьезное место на рынке электронной техники и связи. К концу 2002 года устройствами Bluetooth будут оснащены до 80% всех сотовых телефонов. Например, сотовый телефон Ericsson T36 уже с прошлого года работает по технологии Bluetooth.

В 2001 году начато производство принтеров со встроенной микросхемой Bluetooth. К 2004 году 20% всех цифровых видеокамер будут поддерживать технологию Bluetooth. Корпорация Microsoft готовит программное обеспечение для устройств Bluetooth.

Главным конкурентом Bluetooth является RadioEthernet стандарт 802.11, так как передача данных по этому стандарту ведется тоже на частоте 2,45 ГГц. На этой же частоте работает еще несколько стандартов: SWAP (Shared Wireless Access Protocol) или OpenAir (технология FHSS), а также бытовые приборы, в частности микроволновые печи. Цены устройств Bluetooth ниже, чем у основных конкурентов.

Во Франции и Испании частота 2,45 ГГц используется в военных целях, что тормозит широкое использование технологии Bluetoothв этих странах. Консорциум Bluetooth SIG ведет переговоры с правительствами Франции и Испании о возможности открытого доступа Bluetooth на их территории.

Антенна Bluetooth компании Phycomp

Оборудование Bluetooth состоит из чипа RF и соединенной с ним антенны, с помощью которой осуществляется прием и передача данных. Таким образом, антенна является ключевым элементом в системе оборудования Bluetooth.

Компания Phycomp разработала совместимую с технологией Bluetooth антенну на керамической основе. Она представляет собой небольшую микросхему с шестью выводами, один из которых служит для подключения питания, другой — для соединения с землей, а остальные — для приема и передачи данных. Внешний вид антенны представлен на рис. 1.

Антенна может работать и в других форматах беспроводной связи, например она совместима с RadioEthernet 802.11.

Bluetooth компактна (см. табл. 1), совместима с большинством электронных устройств, используется в сотовых телефонах, компьютерах, ноутбуках, принтерах, сканерах и др.

Таблица 1. Размеры антенны Bluetooth

В компьютер антенна монтируется непосредственно на материнскую плату, причем требуемый размер установочной площадки для нее менее 1 см². Последняя разработанная Phycomp антенна имеет размеры 8х3,5х0,9 мм.

Антенна Bluetooth высоконадежна и имеет большой срок службы, практически не создает помех и искажений сигналов, проходящих через нее, а также обеспечивает высокое качество связи. Скорость передачи данных составляет 140 Кбайт/с, антенна работает на 79 частотах с интервалом 1 МГц.

В системе оборудования Bluetooth антенна соединяется с чипом RF с помощью линии передачи данных. Потери сигнала в этой линии связи можно свести практически к нулю, поместив антенну непосредственно в модуле Bluetooth RF.

Антенна Bluetooth имеет упрощенную цепь и доступна для волновой пайки и пайки оплавлением припоя с температурой до 260 °С в течение 10 секунд.

В табл. 2 представлены основные характеристики антенны.

Таблица 2. Параметры антенны Bluetooth

Михаил Крюков

Статьи по: ARM PIC AVR MSP430, DSP, RF компоненты, Преобразование и коммутация речевых сигналов, Аналоговая техника, ADC, DAC, PLD, FPGA, MOSFET, IGBT, Дискретные полупрoводниковые приборы. Sensor, Проектирование и технология, LCD, LCM, LED. Оптоэлектроника и ВОЛС, Дистрибуция электронных компонентов, Оборудование и измерительная техника, Пассивные элементы и коммутационные устройства, Системы идентификации и защиты информации, Корпуса, Печатные платы