Различные версии Bluetooth: отличия

Более подробно рассмотрим различные версии Bluetooth, как они изменились и как они влияют на качество прослушивания по беспроводной сети.

Bluetooth позволяет устройствам обмениваться данными по беспроводной сети. И хотя эта основная функция осталась прежней, технология претерпела множество улучшений. Только у Bluetooth 5.0 есть три новые версии, которые были выпущены в период с 2019 по 2021 год!

Различные версии Bluetooth: какую выбрать?

Если вы задаетесь вопросом, следует ли вам перейти на пару наушников с новейшей версией Bluetooth, помните об этом:

Все версии Bluetooth имеют обратную совместимость и могут работать с более низкими протоколами Bluetooth.

Поэтому вам не нужно беспокоиться о том, что ваши новые наушники не будут работать со старым телефоном.

Тем не менее, не помешает узнать обо всех изменениях в разных версиях Bluetooth, особенно если вы размышляете, какая из них лучше всего подходит для ваших устройств.

Для лучшего представления о том, как складывается каждая версия Bluetooth, обратитесь к таблице ниже:

Скорость

Скорость передачи данных для Bluetooth 1 была по понятным причинам низкой. Но благодаря добавлению улучшенной скорости передачи данных (EDR) скорость Bluetooth улучшилась в более поздних версиях.

В настоящее время разница в скорости между Bluetooth 4.0 и 5 не вызывает затруднений.

Первая имеет максимальную скорость 25 Мбит / с, тогда как последняя удваивает эту скорость до 50 Мбит / с с помощью EDR. Эта более высокая пропускная способность обеспечивает более быстрый обмен данными, меньшую задержку и более быстрое время отклика между устройствами. Что касается их низких скоростей передачи энергии, Bluetooth 4.0 и 5 обеспечивают максимальную скорость 1 и 2 Мбит / с соответственно.

Диапазон

Рабочий диапазон — еще один фактор, который значительно улучшился. Более ранние версии Bluetooth работали в диапазоне 10-30 метров. Как таковые, они лучше всего подходят для передачи данных на короткие расстояния.

Совместимость

Как упоминалось ранее, Bluetooth 5 обратно совместим с более низкими версиями Bluetooth, что означает, что вы можете легко использовать наушники Bluetooth 4.2 с телефоном 5.0. Недостатком является то, что вы можете полностью использовать функции Bluetooth устройства только с более низкой версией.

Аналогично, вы можете использовать функции Bluetooth 5 только в том случае, если на обоих устройствах установлена эта версия.

Примером таких функций является двойной звук. Это позволяет подключать две пары наушников к одному телефону или воспроизводить музыку с одного телефона на двух разных динамиках. К сожалению, двойное аудио доступно только для устройств Bluetooth 5. Таким образом, вы не можете использовать эту функцию при сопряжении с устройством Bluetooth 4.2.

Если ваше аудиоустройство поддерживает только 4.2, все равно целесообразно использовать наушники с той же версией. Это поможет вам сэкономить деньги, особенно если вы не собираетесь обновлять свои устройства в ближайшее время.

С другой стороны, если вы хотите максимально использовать возможности своего телефона 5.0, лучше всего обновить периферийные устройства до Bluetooth 5.

Требования к питанию

Более ранние версии Bluetooth были большими потребителями энергии просто потому, что они всегда были “включены”. Как и следовало ожидать, это не сулило ничего хорошего для автономной работы. И это было особенно верно для Bluetooth 3, поскольку он первым обеспечил высокоскоростную передачу данных.

Все изменилось с появлением Bluetooth Low Energy. Новая технология поставляется с несколькими режимами работы с низким энергопотреблением и режимом ожидания. Таким образом, устройства меньшего размера могут экономить электроэнергию, переходя в режим сна и просыпаясь по мере необходимости.

Несмотря на эти изменения, производительность Bluetooth 4 по-прежнему находится в диапазоне от среднего до высокого.

Bluetooth 5 еще больше улучшил это, увеличив скорость и дальность передачи данных. В результате устройствам требуется еще меньше энергии для отправки и получения данных, что продлевает срок службы батареи.

Надежность

Более ранние версии Bluetooth имели меньший радиус действия и менее строгие протоколы шифрования, что создавало проблемы безопасности и надежности в условиях перегрузки.

Однако надежность стала лучше с новыми версиями Bluetooth. Например, меньшая пропускная способность Bluetooth 4, составляющая 37 октетов, увеличилась до 255 в Bluetooth 5. Таким образом, это привело к более эффективной передаче данных и сокращению времени вещания.

Кроме того, надежность сигнала улучшена благодаря адаптивной перестройке частоты (AFH) и маске доступности слота (SAM).

AFH позволяет основному устройству Bluetooth отображать рабочие и нерабочие каналы, в то время как SAM определяет, когда канал LTE занят передачей данных.

Вместе они помогают устройствам Bluetooth избегать неисправных каналов. Они также уменьшают помехи от сигнала и ускоряют передачу данных, что идеально подходит для перегруженных промышленных сред.

Эволюция Bluetooth на протяжении многих лет

Прежде чем мы перейдем к особенностям более современных версий Bluetooth, вот небольшая история Bluetooth:

Название “Bluetooth” произошло от имени короля Харальда “Блотанда” Гормссона, датского правителя, из-за единственного гниющего зуба во рту, который был голубовато-серым. По словам основателей Bluetooth SIG, название должно было быть временным, пока команда не придумает что-нибудь “круче”.

Вот краткий обзор различных версий Bluetooth на протяжении многих лет:

Bluetooth 1.0-1.2 (1999)

Целью создания Bluetooth было обеспечение беспроводной связи между различными устройствами. Он также предназначался для замены старых разъемов, таких как последовательный порт компьютера RS-232, который подключал периферийные устройства ПК, такие как модемы и принтеры.

В течение следующих нескольких лет Bluetooth 1.2 был интегрирован в такие устройства, как гарнитуры громкой связи, мобильные телефоны и ноутбуки.

Основные характеристики

Bluetooth 1.0a и 1.0b обеспечивают максимальную скорость передачи данных около 732,2 Кбит / с при дальности подключения 10 м или 33 фута. Версия 1.2 улучшила это, увеличив скорость передачи данных до 1 Мбит / с. Другие усовершенствования включают:

• Более быстрая возможность обнаружения и сопряжения устройств.
• Реализованы расширенные синхронные соединения (eSCO) для улучшения качества передачи голоса.

Недостатки

Несмотря на улучшения, Bluetooth 1.2 не обладал достаточной пропускной способностью для передачи высококачественного звука. Это также было связано с проблемами безопасности и высоким энергопотреблением.

Bluetooth 1.0 против 1.1 против 1.2

Bluetooth 2.0-2.1 (2005)

Появление Bluetooth 2.0 ознаменовало период значительного роста. На данный момент технология Bluetooth стала стандартом в потребительских товарах и обычным явлением в повседневной жизни людей, о чем свидетельствует возросший мировой спрос на устройства с поддержкой Bluetooth.

Основные характеристики

Наиболее заметным улучшением версии 2.0 стала повышенная скорость передачи данных (EDR). Эта функция увеличила скорость передачи данных до 2,1 Мбит / с. Другие усовершенствования включают:

• Увеличенная дальность подключения до 30 метров или 100 футов.
• Более низкое энергопотребление, чем у Bluetooth 1, и более длительный срок службы батареи для беспроводных устройств.
• Улучшенная безопасность благодаря новой системе сопряжения SSP (Secure Simple Pairing).

Недостатки

SBC был единственным стандартным кодеком, используемым устройствами в то время. И в результате качество звука в устройствах Bluetooth 2.0 оставалось посредственным. Известный своим низким уровнем сжатия цифровых файлов, SBC обеспечивает низкое качество звука и подвержен задержкам звука.

Bluetooth 2.0 против 2.1

Bluetooth 3.0 (2009)

Bluetooth 3.0 + HS (High Speed) использует возможности Wi-Fi, обеспечивая более высокую скорость передачи данных. Таким образом, он передает большие объемы аудио- и видеоданных, что делает его одной из наиболее распространенных версий Bluetooth для наушников, динамиков и портативных медиаплееров.

Основные характеристики

Одним из наиболее значительных изменений в Bluetooth 3.0 является его способность передавать данные по Wi-Fi. Это происходит со скоростью от 800 Кбит / с до 24 Мбит / с. Однако более высокие показатели редко наблюдаются для наушников, поскольку они требуют большей мощности.

Другие усовершенствования Bluetooth 3.0 включают:

• Улучшенные режимы L2CAP и альтернативные MAC и PHYs для передачи больших цифровых файлов.
• Улучшенное управление питанием позволяет беспроводным устройствам регулировать уровни мощности по мере необходимости и помогает поддерживать хорошее соединение Bluetooth.
• Одноадресная передача данных без установления соединения способствовала быстрой передаче небольших объемов данных.

Недостатки

Недостатком Bluetooth 3.0 является его высокое энергопотребление, которое быстро разряжает батареи устройств с поддержкой Bluetooth.

Bluetooth 4.0-4.2 (2010)

Как и предыдущие версии, Bluetooth 4.0 имеет высокую скорость передачи данных до 25 Мбит / с. Однако в этой версии также появилась спецификация с низким энергопотреблением, называемая Bluetooth Low Energy (BLE) или Bluetooth Smart.

Эта новая спецификация имеет скорость передачи всего 1 Мбит / с, что делает ее идеальной для небольших устройств IoT (Интернета вещей), таких как фитнес-трекеры, слуховые аппараты и другие носимые устройства. С Bluetooth LE эти устройства дольше остаются в паре, потребляя меньше энергии.

Кроме того, Bluetooth Smart Ready превращает основные устройства, такие как ноутбуки, планшеты и смартфоны, в центры подключения. Это позволяет им отправлять и получать данные со смарт-устройств.

Основные характеристики

Помимо энергопотребления, Bluetooth 4.0 улучшил передачу аудиоданных благодаря поддержке кодека aptX. Это позволяет производителям и разработчикам использовать преимущества более высокого битрейта кодека и эффективного алгоритма сжатия с потерями.

Другие усовершенствования включают:

• Увеличена дальность подключения до 60 м или 200 футов.
• Меньше помех между сигналами Bluetooth и 4G / LTE.
• Улучшено сопряжение и повторное сопряжение устройств.
• Увеличенная пропускная способность пакетов и диапазон передачи данных для устройств Интернета вещей.
• Улучшенная передача данных с адаптивной перестройкой частоты (AFH).

Недостатки

Устройства Smart Ready могут легко выполнять сопряжение с устройствами, использующими более старые модели Bluetooth. Однако их лучше всего использовать с другими устройствами Smart Ready, чтобы воспользоваться новой функцией энергосбережения BLE.

Bluetooth 4.0 против 4.1 против 4.2

Bluetooth 5-5.3 (2016- настоящее время)

Последняя версия Bluetooth, Bluetooth 5, была выпущена в июле 2016 года. Многие из его усовершенствований направлены на обеспечение лучшей операционной среды для устройств Интернета Вещей.

Основные характеристики

Bluetooth 5 обеспечивает разную скорость передачи данных в зависимости от дальности передачи устройства. Эти скорости варьируются от 125 Кбит / с до 2 Мбит / с. Он также расширяет диапазон подключения до 240 метров.

Кроме того, в версии 5.2 появился новый коммуникационный кодек с низким уровнем сложности (LC3), который передает аудиоданные с более низкими битрейтами без ущерба для качества звука. Подобно Bluetooth 4.0 и aptX, не все устройства, использующие Bluetooth 5.2 или 5.3, будут иметь этот кодек.

Например, AirPods Pro 2 используют Bluetooth 5.3, но не поддерживают кодеки высокой четкости, такие как aptX и LDAC, а тем более LC3. Однако, поскольку существует встроенная поддержка этого кодека, у производителей есть возможность добавить его.

Другие заметные улучшения включают:

• Меньшее энергопотребление.
• Увеличенная пропускная способность сообщений.
• Обратная совместимость с версиями Bluetooth 4.
• Функция двойного звука, которая позволяет подключаться к двум устройствам одновременно.
• Добавлена маска доступности слотов (SAM), которая уменьшает помехи при работе с LTE.

Недостатки

Bluetooth 5 предлагает пять функций, повышающих безопасность. Тем не менее, ни одна беспроводная технология не является полностью защищенной от рисков. Несмотря на улучшения, Bluetooth 5 по-прежнему сталкивается с уязвимостями, такими как bluesnarfing.

Более того, поскольку скорость передачи данных и рабочий диапазон удвоились и увеличились в четыре раза, можно взломать устройства с больших расстояний и загрузить больше данных за меньшее время. Это рискованно, потому что Bluetooth 5 использует только аутентификацию устройства, а не аутентификацию пользователя.

Bluetooth 5.0 против 5.1 против 5.2 против 5.3

Bluetooth Classic против Bluetooth с низким энергопотреблением

Версии Bluetooth подпадают под категории Bluetooth Classic и Bluetooth Low Energy (LE). Первая относится к версиям от 1.0 до 3.0, в то время как последняя составляет версии от 4.0 до последней версии Bluetooth.

Как уже упоминалось, устройства, нуждающиеся в непрерывной передаче данных на короткие расстояния и потоковой передаче звука, используют Bluetooth Classic. Эта версия Bluetooth является стандартной для таких устройств, как беспроводные принтеры, клавиатуры, колонки и автомобильные развлекательные системы.

Аналогичным образом, Bluetooth Low Energy (LE) обеспечивает питание ряда компьютерных периферийных устройств и аудиоустройств. Но из-за низкого энергопотребления он идеально подходит для устройств Интернета вещей, таких как фитнес-мониторы, умные часы и тому подобное.

Bluetooth 5.3: стоит ли обновлять?

Выпущенная в июле 2021 года последняя версия Bluetooth 5 содержит усовершенствования, повышающие эффективность обработки данных и улучшающие возможности подключения в целом, особенно в рамках IoT.

Вот некоторые из важнейших разработок, предлагаемых Bluetooth 5.3:

Улучшенная периодическая реклама

Передающие устройства Bluetooth отправляют несколько идентичных пакетов данных в быстрой последовательности, чтобы повысить их шансы на получение.

Благодаря улучшенной периодической рекламе принимающие устройства могут немедленно идентифицировать и отбрасывать дубликаты.

В результате меньше времени и энергии, затрачиваемых на обработку избыточных данных, приводит к увеличению времени автономной работы периферийных устройств, таких как наушники.

Субрейтинг подключения

Эта новая функция улучшает пользовательский интерфейс, позволяя устройствам быстро переключаться между циклами низкого и высокого энергопотребления.

Например, если вы используете пару наушников с функцией активного шумоподавления, по умолчанию они будут работать в режиме низкой нагрузки. С другой стороны, они переключатся на режим повышенной нагрузки, если вы внезапно получите звонок или решите включить музыку. В долгосрочной перспективе эта функция помогает беспроводным периферийным устройствам экономить электроэнергию.

Улучшенная классификация каналов

Когда периферийное устройство подключается к центральному устройству (например, к смартфону и беспроводным наушникам), последнее выполняет классификацию каналов, чтобы определить наилучший канал для использования.

К сожалению, этот процесс не является безошибочным и может привести к несоответствиям или помехам, особенно когда оба устройства находятся далеко друг от друга.

Благодаря улучшенной классификации каналов передающие и принимающие устройства могут классифицировать каналы и выбирать наилучшие для использования.

Другими словами, ваши беспроводные наушники и смартфон могут определять, какие каналы использовать вместе. Это уменьшает количество несоответствий, что приводит к более надежным и надежным соединениям.

Улучшения контроля размера ключа шифрования

Шифрование — это метод, используемый для защиты данных, передаваемых между двумя устройствами Bluetooth. Уровень защиты зависит от длины используемого ключа шифрования, который определяется контроллерами обоих устройств при установлении соединений.

С помощью новой команды Host Controller Interface (HCI) разработчики могут указать минимальную длину ключа шифрования, улучшая общую защиту и эффективность.

Это затрудняет взлом устройств Bluetooth IoT, таких как наушники, слуховые аппараты, дверные замки, камеры видеонаблюдения и персональные медицинские устройства.

Будущее Bluetooth: чего ожидать

Bluetooth SIG постоянно переосмысливает технологию Bluetooth. Не будет преувеличением сказать, что эта версия остается самой востребованной беспроводной технологией для устройств Интернета вещей во всем мире.

Их новейшая спецификация, LE Audio, явно соответствует этому. Завершенный в июле 2022 года, LE Audio предлагает несколько новых функций для устройств Bluetooth 5.2 и расширяет границы взаимосвязанности в коммерческом, потребительском и промышленном секторах.

Эти новые функции включают следующее:

Аудио трансляции Auracast

Эта функция позволяет передатчику Auracast транслировать аудио на несколько приемников Bluetooth. Затем помощник Auracast на вашем телефоне или пульте дистанционного управления слуховым аппаратом сканирует и отображает доступные аудиопередачи в этом районе. Это похоже на то, как мы получаем доступ к общедоступным точкам Wi-Fi.

С помощью этой функции вы можете подключаться к аудиотрансляциям в общественных местах. Например, вы можете подключиться к системе громкой связи аэропорта, чтобы лучше слышать важные объявления. Помимо этого, Auracast также позволяет обмениваться аудио с устройствами других людей.

Вспомогательное прослушивание

Auracast также оптимизирует вспомогательное прослушивание для людей с проблемами слуха. Как описано выше, слуховые аппараты с поддержкой Auracast могут получать более качественный звук от источника звука.

Например, если вы находитесь в “акустически сложной” среде, например, в большом конференц-центре, вы можете подключить слуховой аппарат непосредственно к передатчику Auracast для улучшения доступности звука.

Аудиокодек LC3

Этот новый кодек обеспечивает более высокое качество звука для беспроводных аудиоустройств. И это происходит при 50% битрейта более старого кодека SBC.

Меньший битрейт означает, что LC3 требуется меньшая пропускная способность для передачи больших объемов данных, что приводит к меньшему энергопотреблению. Это, в свою очередь, является отличной новостью для увеличения срока службы батареи вашего устройства и дает производителям возможность создавать продукты с меньшими батареями и более тонкими форм-факторами.

В дополнение к меньшему потреблению энергии, он также имеет улучшенную задержку. Это отлично подходит для пользователей наушников True wireless (TWS) и тех, кто пользуется слуховыми аппаратами. Уменьшенная задержка означает, что звук достигает вас с той же скоростью, что и у людей с нормальным слухом.

Многопоточный

Многопоточность позволяет устройствам поддерживать несколько независимых одновременных подключений. Это позволяет легко переключаться между различными источниками звука. Согласно Bluetooth SIG, это оптимизирует производительность наушников TWS.

Например, при типичной многоточечной настройке наушники TWS подключаются через единый аудиопоток. Первый наушник подключается к источнику звука, а второй — к первому. Благодаря многопоточности оба наушника могут подключаться к источнику звука, обеспечивая “лучшее стереоизображение”.

Благодаря энергосберегающим и высокопроизводительным характеристикам Bluetooth 5, улучшенным службам определения местоположения, более высокой скорости передачи данных и сетке Bluetooth мы смотрим в светлое, полностью подключенное будущее.