Bluetooth - najslávnejšieho Vikinga máte vo vrecku

Poznáme a používame ich hádam všetci. Personálne siete krátkeho dosahu, označované skratkou PAN, najčastejšie v ich bezdrôtovej podobe. WPAN sa stali súčasťou nášho života hlavne vďaka boomu mobilnej komunikácie. Už dlhšie používané WPAN na báze infračerveného prenosu dát (IrDA) však narazili v 90-tych rokoch minulého storočia na svoje dispozičné limity práve v súvislosti s rozširovaním mobilných telefónov, toho času 2G.

Infračervený prenos bol nielen pomalý, ale pre manipuláciu s prenosnými zariadeniami aj nepraktický, keďže vyžaduje priamu viditeľnosť. Dnes sa v IT termináloch infračervené prenosy prakticky nepoužívajú, ale neunáhlime sa. Niektoré výskumy naznačujú, že by bolo priskoro lámať palicu nad optickými WPAN, môžu totiž priniesť gigabitové rýchlosti. Trochu kratšia je história bezdrôtových sietí s rádiovým prenosom. Ide o siete krátkeho dosahu rádovo jednotiek, neskôr až desiatok metrov slúžiace na prepojenie periférií ako sú tlačiarne, mobilné telefóny, domáce zariadenia, ďalej prepojenie s počítačom alebo dvoch blízkych PC  navzájom bez potreby káblov. Často slúžia na vytváranie príležitostných, tzv. Ad-Hoc sietí piconet.

foto: Jabra

HISTÓRIA NAJÚSPEŠNEJŠIEHO

Najznámejším a zároveň historicky najúspešnejším reprezentantom bezdrôtových personálnych sietí je Bluetooth, resp. štandard 802.15.1 podľa špecifikácie IEEE. Nevýhody IrDA boli dôvodom, prečo spoločnosť Ericsson vyvinula v rokoch 1994-98 základnú špecifikáciu rádiového prenosu pre WPAN. Technológia získala pomenovanie po dánskom kráľovi Haraldovi Blåtannovi („Modrý zub“), známemu v Anglicku aj pod menom Harold Bluetooth Gromson, ktorý v 10. storočí zjednotil vikingské kmene. Začala sa éra jednej zo svetovo najrozšírenejších technológií bezdrôtovej komunikácie, ktorú poznáme pod názvom Bluetooth (BT). Bluetooth sa totiž za prvých 10 rokov od svojej komerčnej dostupnosti ocitol v dvoch miliardách zariadení všemožného typu.

foto: Platronics

Tabuľka kategorizácií Bluetooth podľa výkonu a dosahu

Pozrite si, koľko informácií o Bluetooth produktoch nájdete len na našom portáli TECHBOX.sk!

foto: Platronics

GENÉZA VÝVOJA ZNÁMEHO „HARALDA“

• V septembri 1998 založili spoločnosti Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba a Intel organizáciu Bluetooth Special Interest Group (SIG) a odštartovali úspešnú story neobvyklých rozmerov. Ešte do konca roku sa členská základňa Bluetooth SIG rozrástla na 400 členov.
• V roku 1999 bola vydaná špecifikácia Bluetooth 1.0, no žala úspechy zatiaľ len na akademickej pôde.
• Prielomom do praxe bol až rok 2000, kedy sa objavil prvý mobilný telefón s Bluetooth (Ericsson T36), prvá PC karta a prvá náhlavná súprava s BT konektivitou. Na výstave COMDEX bol predstavený aj prototyp USB adaptéra pre BT a na výstave CeBIT 2000 zase prototypy myši a notebooku. Dvere k spotrebiteľovi sa začali otvárať, no za pochodu sa riešili nedostatky a detské choroby technológie.
• Veľkú časť nedostatkov pôvodnej verzie v1.0 a v1.0B odstránila verzia v1.1 (v roku 2002), resp. v1.2 (v roku 2003). Priebežne začali pribúdať aplikácie BT v ďalších termináloch a perifériách. Rok 2001 priniesol prvú tlačiareň, notebook a prvú handsfree autosadu s BT. V roku 2002 dosiahol počet produktov s BT konektivitou medzník 500, medzi nimi bola aj prvá súprava bezdrôtovej klávesnice a myši, prvý digitálny fotoaparát a prvý GPS prijímač. Dôležitým míľnikom však bolo zahrnutie Bluetooth v1.1 do špecifikácie IEEE 802.15.1.
• Rok 2003 priniesol prvý BT MP3 prehrávač a prvý medicínsky prístroj schválený FDA, ale najmä spomenutú špecifikáciu Bluetooth v1.2. Predaj produktov s integrovaným BT dosiahol úroveň 1 milión týždenne.
• V roku 2004 siahol Bluetooth výraznejšie po multimédiách, keď sa objavili prvé stereo slúchadlá. Týždenný predaj prevýšil 3 milióny zariadení a celkovo 250 miliónov prístrojov vo svete už disponovalo BT. Bluetooth SIG prijala špecifikáciu Bluetooth v2.0 Enhanced Data Rate (EDR), ktorá zrýchlila dáta na trojnásobok.

foto: Nokia

• Rok 2005: predaj ďalej úspešne rástol na 5 miliónov BT čipsetov týždenne, organizácia Bluetooth SIG dosiahla hranicu 4000 členov.
• V roku 2006 sa udialo viacero kľúčových udalostí – počet zariadení s BT vo svete dosiahol miliardu, predaj prekonal hranicu 10 miliónov čipsetov týždenne a Bluetooth SIG oznámila, že bude spolupracovať s WiMedia Alliance na integrácii Bluetooth s vysokorýchlostnou technológiou UWB. Objavili sa prvé okuliare, prvé hodinky a prvý fotorámik s Bluetooth.

Bluetooth sa dostáva postupne všade… prvý micro stereo systém predstavilo Sony. foto: Sony

• Prvý televízny prijímač a prvý budík s BT sa datujú od roku 2007. Počet členov združených v organizácii Bluetooth SIG dosiahol 8000. Schválený bol PTS Protocol Viewer.
• Rok 2008: desiate výročie od svojho vzniku symbolizuje pre Bluetooth unikátne víťazstvo – žiadna bezdrôtová technológia nedokázala za 10 rokov umiestniť na trhu 2 miliardy zariadení. Bluetooth áno. Počet členov Bluetooth SIG dovŕšil 10 000.
• Technologická vlna v roku 2009 mala dve dôležité črty. Bluetooth SIG prijala špecifikáciu 3.0 HS, ktorá výrazne zrýchľuje dátové prenosy cez Bluetooth a tiež špecifikáciu 4.0, ktorá by mala vydláždiť modrej technológii cestu do zariadení s dlhodobým autonómnym režimom bez nutnosti výmeny batérií. Členská základňa sa rozrástla na 12 000 členov.
• V roku 2010 prijal Bluetooth SIG ďalšiu tisícku členov. Prijatá bola aj Bluetooth Core Specification v4.0, ktorá zahŕňa tri kategórie protokolov – klasický BT, vysokorýchlostný BT a nízkoenergetický BT. Vysokorýchlostný BT vychádza z Wi-Fi, špecifikácia v4.0 bola formálne prijatá ako nízkoenergetická technológia. Bluetooth SIG Advanced Training Lab and Services (ATLAS) program odštartoval PTS Version 4.1 vrátane testovania nízkoenergetických technológií.

foto: Bose

Pozrite si: Bluetooth 4.0: Modrý zub bude ešte lepší!

foto: JBL

RÝCHLEJŠIE A ÚSPORNEJŠIE

Bluetooth využíva nelicencované pásmo 2,4 GHz ISM (Industrial, Scientific, Medical): 2 400-2 483 MHz, podobne ako Wi-Fi. Špecifikácie v1.x sa vyznačovali pomerne nízkou prenosovou rýchlosťou do 1 Mbps, čo ale koncom 90-tych rokov predstavovalo oproti IrDA takmer desaťnásobnú akceleráciu a obrovský pokrok aj vďaka prenosom bez priamej viditeľnosti. Keďže najväčšou cieľovou skupinou Bluetooth boli (a dnes tomu nie je inak) mobilné telefóny a multimediálny obsah, na svoje chvíle slávy ešte len čakal. Najčastejšou aplikáciou bola bezdrôtová handsfree súprava buď v automobile alebo ako headset a pre tieto účely bola daná rýchlosť prenosu plne vyhovujúca.

foto: Sony Ericsson

Tabuľka prenosových rýchlostí jednotlivých verzií a ich uvedenie na trh

* – 1 Mbps je maximum v low-energy móde, inak je maximum ako pri BT v3.0 + HS, teda 24 Mbps

foto: Creative

Lenže Bluetooth sa používa v najrozličnejších zariadeniach IT od počítačov, notebookov a PDA, po tlačiarne a digitálne kamery. Tieto zariadenia vždy disponovali zásobou rozsiahlych dátových súborov, ktorých prenos cez pomalé WPAN trvá neúnosne dlho, preto Bluetooth začal zrýchľovať. Prvým skokovým zlepšením bolo zavedenie verzie 2.0 + EDR, ktorá zrýchlila oproti BT v1.x trojnásobne na 3 Mbps (resp. 2,1 Mbps, ak uvažujeme o reálnej aplikačnej rýchlosti). EDR používa kombináciu modulácií GFSK (Gaussian Frequency-Shift Keying) a PSK (Phase Shift Keying). Verzia Bluetooth v3.0 + HS (High Speed) bola schválená len v roku 2009 a priniesla zatiaľ najrazantnejšie zrýchlenie na teoretických 24 Mbps. Rýchle dáta v tomto prípade využívajú link z technológie 802.11, teda Wi-Fi. Pôvodne sa okrem Wi-Fi počítalo aj s implementáciou UWB (Ultra-Wideband), tá sa však do špecifikácie nedostala.

foto: Creative

V čase, keď je v smartfónoch, ba dokonca už aj v niektorých mobiloch bez operačného systému integrovaný čipset pre multištandardné Wi-Fi 802.11b/g/n a o notebookoch a tabletoch ani nehovoriac, zdá sa, že ani Bluetooth v3.0 + HS nie je veľkým ternom. Modrému zubu však umieráčik určite nehrozí. Nemá totiž ambície súťažiť v stíhacích pretekoch. Jeho tromfy sú iné – napr. nižšie energetické nároky, jednoduché párovanie zariadení, nízka cena čipov, globálne rozšírenie. Hľadá Bluetooth SIG nové sféry uplatnenia tejto technológie? Zdá sa, že áno. Impulzom by mala byť nízkoenergetická špecifikácia v4.0, s ktorou by sa Bluetooth konektivita mala dostať do nových progresívnych riešení vrátane bioniky v podobe inteligentných odevov a rozličných aplikácií telemedicíny.

3M Littmann 3200 je nový typ stetoskopu, ktorý je vďaka Bluetooth schopný bezdrôtovo prenášať množstvo údajov priamo do počítača. foto: 3M

Nízkoenergetické Bluetooth technológie zvolila koalícia Continua Health Alliance združujúca technologické firmy z oblasti telehealth a zdravotníckych pomôcok za základ druhej verzie normy (Continua Health Alliance Design Guidelines) pre bezdrôtový profil zariadení Bluetooth Health. Monitoring vitálnych funkcií sa ale uplatní nielen u pacientov a rizikových osôb, ale napríklad aj v oblasti fitness a iných voľnočasových aktivít.

foto: Platronics

Toto nenápadné pretváranie človeka do podoby kyborga má však aj svojich odporcov (podobne ako implantácia RFID čipov ľuďom), takže dnes môžeme ťažko predvídať úspešnosť tohto trhového segmentu. Telemetrické odevy, obojky a náramky môžu, ale nemusia osloviť mainstream spotrebiteľov. Je však veľmi pravdepodobné, že starý dobrý Harald Blåtann – „Modrý zub“ sedí na tróne WPAN technológií neochvejne a v najbližšej dobe ho sotva niekto zosadí.

foto: Jawbone

BLUETOOTH PROFILY

Keďže Bluetooth zastrešuje pomerne rozsiahly súbor aplikácií, postupne bola vyvinutá celá paleta tzv. Bluetooth profilov, teda súborov inštrukcií umožňujúcich komunikáciu dvoch zariadení podľa požadovaného typu prenosov. Týchto profilov existuje veľké množstvo, preto si skúsme priblížiť aspoň tie najpoužívanejšie.

 Prehľad Bluetooth profilov 

Zdroj: Palowireless

foto: Philips