Спецификация Bluetooth — универсального радиоинтерфейса для цифровых устройств

Владимир Богданов

Текущая спецификация беспроводного радиоинтерфейса Bluetooth (Bluetooth version 1.0) предусматривает установку передачи данных между устройствами, расположенными на расстоянии до 10 м, однако реально радиус действия Bluetooth передатчиков может составлять 100 м (как у новых «синезубых» адаптеров TDK с керамической антенной). Технология Bluetooth обеспечивает весьма высокую скорость передачи данных — до 721 Кбит/с. Это около 90 Кбайт/с, то есть почти в 25 раз быстрее, чем у типичного модемного соединения. Bluetooth, как и многие другие радиоинтерфейсы, позволяет использовать причудливые сетевые топологии для связи устройств (включая схему «точка—много точек»), к тому же радиоинтерфейс не требует выполнения условия прямой видимости между устройствами. Bluetooth-периферия может обмениваться данными буквально через стенку или через этаж, что особенно важно в условиях офиса. Представьте себе, что сидите вы на работе, а ваш принтер вдруг начинает печатать задание, посланное на печать сотрудником, сидящим двумя этажами ниже. Такой вот казус, однако. Впрочем, возможности Bluetooth не стоит преувеличивать: каждое устройство может общаться не более чем с семью другими совместимыми, и 10 метров – это не так уж и много, к тому же существует вероятность ошибок при автоидентификации совместимых устройств.

Создается впечатление, что прошлый год и первая половина нынешнего уйдут на создание инфраструктуры Bluetooth: на выпуск точек доступа, внешних адаптеров, универсальных антенных интерфейсов и на отладку первых образцов Bluetooth-периферии. Сегодня пробные образцы точек доступа и Bluetooth-совместимых устройств выпускают компании Ericsson, TDK и многие другие. Как только подготовительный этап завершится, на пользователей обрушится лавина Bluetooth-устройств. Аналитики iXBT Hardware (http://www.hardware.ru/) предполагают, что одними из первых технологию радиообмена данными начнут внедрять производители цифровых фотоаппаратов. Действительно, сегодня процесс «сброса» цифровых снимков с фотоаппарата на ПК или принтер — это весьма нудная процедура, требующая нескольких минут на подключение и установку соединения (и это — на «подготовленном» ПК). Bluetooth призван решить проблему лишних проводов, а производительности радиоканала должно хватить для быстрой передачи фотографий. Превратить ноутбук или настольный ПК в Bluetooth-устройство — гораздо проще, чем любой другой портативный предмет цифровой электроники. Достаточно лишь установить туда внешний «синезубый» адаптер, выполненный в виде USB-устройства или PC Card. Такие рабочие адаптеры уже разработала компания TDK. Получилось неплохо и довольно прочно: внешней антенны нет — есть только встроенная, да и то из керамики. Планы по выпуску внешних USB- и PC Card-адаптеров в 2001 году имеются и у Intel, которая, кстати, настолько убеждена в успехе беспроводного радиоинтерфейса, что собирается интегрировать Bluetooth-логику на кристаллах своих будущих чипсетов для системных плат.

Силиконовая реализация Bluetooth настолько компактна, что эту технологию можно встраивать в карманные компьютеры и даже в наручные часы. Прототип Linux-часов, синхронизирующихся с Bluetooth-периферией, уже представлен компанией IBM, а дальше — видно будет. Но самое скорое внедрение Bluetooth-интерфейса произойдет, вероятно, на рынке настольной периферии и MP3-плейеров. Так, по предварительной информации, компания Logitech готовит к выпуску семейство беспроводных мышей, клавиатур и Web-камер, объединенных «синезубой» идеей. И все это происходит несмотря на то, что у компаний имеются собственные периферийные радиотехнологии. Но, к сожалению, радиоклавиатуры и мыши требуют подключения таблетки-передатчика к соответствующим портам, и без того дефицитным. С Bluetooth-контроллером, интегрированным на чипсете системной платы или в виде USB-адаптера, лишних портов не задействуется и инициализация новой периферии будет происходить самым простым из известных способов. Даже не Plug-and-Play («подключи и работай»), а Bring-and-play («поднеси и работай»).

Почему же назрела необходимость в переходе на Bluetooth? Все очень просто: взаимодействие портативных цифровых устройств между собой и с персональным компьютером стало представлять серьезную угрозу психике даже самых флегматичных пользователей. Производители MP3-плейеров, карманных компьютеров и другой интелектуальной периферии не стесняются использовать параллельный и последовательный интерфейсы, «забывая», что все свободные порты компьютеров пользователей уже прочно оккупированы принтером, модемом и мышью. USB-концентратор лишь отчасти спасает положение — не выкидывать же «унаследованную» периферию, ради того, чтобы разгрузить legacy-порты под другие legacy-устройства! В результате ситуация с подключением legacy-устройств складывается плачевная. Так, автору этих строк пришлось освоить «горячие» клавиши, чтобы синхронизировать данные с Handheld PC, подключаемым к «мышиному» порту (на втором COM-порту — модем). Критики возмутятся: а как же инфракрасный порт? С ноутбуком-то можно нормально работать? Как бы не так: кто пробовал, тот знает цену инфракрасной связи. Стандартов инфракрасных передатчиков — как велосипедистов во Вьетнаме, а проблем с управляющим софтом и аппаратной несовместимостью — еще больше. Простой пример: для того чтобы отправить данные с ноутбука через сотовый телефон, надо иметь телефонный аппарат с ИК-портом, расположить порты друг против друга, установить драйверы, начать передачу и… молиться, чтобы на каждом этапе все прошло гладко. В противном случае получаем такую ситуацию: драйверы установились некорректно, сотовый телефон приходится держать в руках напротив теплового коммуникационного порта ноутбука и вся связь неожиданно прерывается по одному богу известным причинам. С Bluetooth все должно быть проще: кладем телефон в радиусе 10 м от ноутбука и безо всяких проблем получаем надежную связь, да еще и адресные книги «на лету» синхронизируются. Скорость, надежность, совместимость, доступность — вот краткий перечень ожиданий, связанных с Bluetooth. Повторимся, что потенциальная производительность радиоканала — 721 Кбит/с (90 Кбайт/с). Bluetooth, в отличие от инфракрасной связи IrDA, позволяет создавать сетевые топологии типа «точка—много точек», а условие прямой видимости интерфейсов для Bluetooth вовсе не обязательно. В технологии Bluetooth одно мастер-устройство может общаться с семью подчиненными, что позволяет создавать сложные сетевые топологии.

Боюсь сглазить, но похоже, что именно сейчас на полном серьезе начинается массовое внедрение унифицированной технологии беспроводного обмена данными между цифровыми устройствами — Bluetooth.

О происхождении названия Bluetooth мы уже рассказывали нашим читателям (см. статью «Bluetooth. Требуются «дантисты» со связями», КП № 5’2000) датского короля викингов, жившего в 910-940 годах, —Гаральда Блютуса. Вероятно, по аналогии с деяниями короля, стремившегося объединить Данию и Норвегию, технология Bluetooth должна объединить телекоммуникационную и компьютерную индустрию), то есть мир мобильной электроники.

Редкая технология в истории компьютерной индустрии получала столь единодушное одобрение, как Bluetooth (http://www.bluetooth.com/). По прогнозам Cahners In-Stat Group, к 2005 году чипы Bluetooth будут интегрированы более чем в 670 млн. устройств. Инициатива создания рабочей группы принадлежит компаниям Intel, IBM, Toshiba, Ericsson и Nokia. Чуть позже в группу поддержки вошли такие гранды, как Motorola, Microsoft, 3Com, Lucent и еще около 1200 компаний рангом пониже. Как говорится — накипело. Сотни тысяч сотовых телефонов, карманных компьютеров, цифровых фотоаппаратов и ноутбуков, несовместимых по способу обмена данными, вынудили индустрию прийти к единому стандарту. Основное требование — «кремниевый кристалл» Bluetooth должен быть очень дешевым, компактным и простым в интеграции в любой тип оборудования. Этим же требованиям должен удовлетворять непосредственно радиоантенный интерфес, флэш- и SRAM-память и управляющее программное обеспечение. В будущем радиоинтерфейс Bluetooth будет интегрирован на кристалле, и тогда совокупная стоимость «радиокомплекса» уменьшится.

Рабочий частотный диапазон Bluetooth — 2,4-2,4835 ГГц. Но это лишь приблизительные цифры, так как в некоторых странах (например, во Франции и Испании) часть этого диапазона зарезервирована и свободная полоса немного уже. Уже на первом этапе возникает проблема: по спецификации Bluetooth 1.0B «узкодиапазонные» устройства не будут совместимы с устройствами, работающими в широком рабочем диапазоне. Комитет по продвижению Bluetooth планирует со временем обойти эти ограничения и достичь полной унификации. А пока предложено считать «узкодипазонный» Bluetooth «гадким утенком», локальной версией стандарта. Вторая проблема состоит в том, что частотный диапазон 2,400-2,4835 ГГц — это полоса промышленного, научного, медицинского использования (ISM). Она не является жестко регламентируемой, и поэтому в данном диапазоне работают многие тысячи устройств, включая микроволновые печи и домашние радиосети. В бесплатном диапазоне стало тесно, а значит, требуется его расширение — «законодательная» работа на долгие годы.

Рассмотрим варианты (профили) использования Bluetooth, обозначенные в первой версии спецификации. Первый — простая беспроводная передача файлов любых типов (включая потоковые форматы) и папок между двумя устройствами (смарт-фонами, ПК или КПК). Именно такой вариант использования радиообмена демонстрировался «живьем» пару месяцев назад на форуме разработчиков Intel: два портативных компьютера, которых разделяло несколько метров, обменивались файлами на приличной скорости посредством интегрированных Bluetooth-интерфейсов. На экране дисплея это вылядело как обмен файлами между настольным ПК и компьютером с Windows CE. В частности, реализована корректная передача данных вформате vCard. Второй профиль использования Bluetooth — синхронизация данных (например, между стационарным и мобильным менеджером персональной информации, PIM). Третий профиль — использование Bluetooth в телефонах «три-в-одном». Трубки с Bluetooth могут работать одновременно в трех режимах подключения. Во-первых, как простой беспроводной телефон, работающий через базовую станцию по обычной коммутируемой линии (почти бесплатно). Во-вторых, «синезубый» телефон может работать в режиме бытовой рации «уоки-токи» и соединяться с трубками-«собратьями», как только они входят в зону действия (опять же бесплатно), и наконец, в-третьих,— традиционная сотовая связь, когда трубка используется в дороге. Среди менее экзотических профилей оборудования с Bluetooth — головной телефон, взаимодействующий с сотовой трубкой (Ultimate Headset), Интернет-мост (Internet Bridge) как удаленное Bluetooth-соединение ПК через беспроводной модем и беспроводной ЛВС-доступ (LAN Access). Другими словами, конкурентами Bluetooth очевидно являются инфракрасный доступ (пока речь идет о соединении типа «точка-точка») и отчасти домашние радиосети HomeRF.

Потенциальных пользователей аппаратуры c Bluetooth не могут не беспокоить вопросы безопасности. Действительно, что мешает злоумышленникам перехватить передаваемые по «короткому» радиоканалу данные или «синхронизироваться» с чужим компьютером. Но это только на первый взгляд. В Bluetooth используются сложные механизмы аутентификации и шифрования, так что данные находятся в безопасности. Плюс к тому скачкообразная перестройка частоты в 1600 скачков в секунду и коррекция мощности передатчика в зависимости от расстояния между устройствами делают задачу «прослушивания» слишком трудновыполнимой.

КомпьютерПресс 1'2001