Blåtann - Bluetooth

blåtann

Utviklet av	Spesialgruppe for Bluetooth
Introdusert	7. mai 1998 ; 23 år siden ( 1998-05-07 )
Industri	Personlige områdenettverk
Kompatibel maskinvare	Personlige datamaskiner Smarttelefoner Spillkonsoller Lydenheter
Fysisk rekkevidde	Vanligvis mindre enn 10 m (33 fot), opptil 100 m (330 fot). Bluetooth 5.0: 40–400 m (100–1 000 fot) Mer enn en kilometer, mindre enn en meter
Nettsted	bluetooth .com

Bluetooth er en trådløs teknologisk standard forkort rekkeviddesom brukes til å utveksle data mellom faste og mobile enheter over korte avstander ved hjelp av UHF -radiobølger i ISM-båndene , fra 2,402 GHz til 2,48 GHz, og for å bygge personlige område-nettverk (PAN-er). Det ble opprinnelig tenkt som et trådløst alternativ til RS-232 datakabler. Den brukes hovedsakelig som et alternativ til trådforbindelser, for å utveksle filer mellom bærbare enheter i nærheten og koble til mobiltelefoner og musikkspillere med trådløse hodetelefoner . I den mest brukte modusen er overføringseffekten begrenset til 2,5 milliwatt , noe som gir den en veldig kort rekkevidde på opptil 10 meter (30 fot).

Bluetooth administreres av Bluetooth Special Interest Group (SIG), som har mer enn 35 000 medlemsbedrifter innen telekommunikasjon, databehandling, nettverk og forbrukerelektronikk. Den IEEE standardisert Bluetooth som IEEE 802.15.1 , men ikke lenger opprettholder standarden. Bluetooth SIG overvåker utviklingen av spesifikasjonen, administrerer kvalifiseringsprogrammet og beskytter varemerker. En produsent må oppfylle Bluetooth SIG -standarder for å markedsføre den som en Bluetooth -enhet. Et nettverk av patenter gjelder for teknologien, som er lisensiert til individuelle kvalifiserende enheter. Fra 2009 sender Bluetooth integrerte kretsbrikker omtrent 920  millioner enheter årlig .; innen 2017 sendte det 3,6 milliarder Bluetooth -enheter årlig, og det forventes at forsendelsene fortsetter å øke med omtrent 12% i året.

Etymologi

Navnet "Bluetooth" ble foreslått i 1997 av Jim Kardach fra Intel . På tidspunktet for dette forslaget, leste han Frans G. Bengtsson 's The Long Ships , en historisk roman om vikinger og det 10. århundre danske kongen Harald Blåtann .

Bluetooth er den angliciserte versjonen av den skandinaviske Blåtand / Blåtann (eller på gammelnorsk blátǫnn ). Det var epitetet til kong Harald Blåtann, som forente de forskjellige danske stammene til et enkelt rike; Kardach valgte navnet for å antyde at Bluetooth på samme måte forener kommunikasjonsprotokoller.

Logo

Bluetooth-logoen er en binderune sammenslåing av Yngre Futhark runer  (ᚼ, Hagall ) og  (ᛒ, Bjarkan ), Harald initialer.

Historie

Utviklingen av "short-link" radioteknologi, senere kalt Bluetooth, ble igangsatt i 1989 av Nils Rydbeck, CTO hos Ericsson Mobile i Lund , Sverige. Formålet var å utvikle trådløse hodesett, ifølge to oppfinnelser av Johan Ullman, SE 8902098-6 , utstedt 1989-06-12  og SE 9202239 , utstedt 1992-07-24  . Nils Rydbeck ga Tord Wingren i oppgave å spesifisere og nederlenderen Jaap Haartsen og Sven Mattisson med å utvikle. Begge jobbet for Ericsson i Lund. Hoveddesign og utvikling begynte i 1994, og i 1997 hadde teamet en brukbar løsning. Fra 1997 ble Örjan Johansson prosjektleder og drev frem teknologi og standardisering.

I 1997 henvendte Adalio Sanchez, daværende sjef for IBM ThinkPad produkt R&D, seg til Nils Rydbeck om å samarbeide om å integrere en mobiltelefon i en ThinkPad bærbar PC. De to tildelte ingeniører fra Ericsson og IBM til å studere ideen. Konklusjonen var at strømforbruket på mobiltelefonteknologi på den tiden var for høyt til å muliggjøre levedyktig integrering i en bærbar PC og fortsatt oppnå tilstrekkelig batterilevetid. I stedet ble de to selskapene enige om å integrere Ericssons kortkoblingsteknologi på både en ThinkPad-bærbar PC og en Ericsson-telefon for å nå målet. Siden verken IBM ThinkPad-bærbare datamaskiner eller Ericsson-telefoner var markedsledere på sine respektive markeder på den tiden, ble Adalio Sanchez og Nils Rydbeck enige om å gjøre kortkoblingsteknologien til en åpen bransjestandard for å gi hver spiller maksimal markedsadgang. Ericsson bidro med kortkobling radioteknologi, og IBM bidro med patenter rundt det logiske laget. Adalio Sanchez fra IBM rekrutterte deretter Stephen Nachtsheim fra Intel for å bli med, og deretter rekrutterte Intel også Toshiba og Nokia . I mai 1998 ble Bluetooth SIG lansert med IBM og Ericsson som grunnleggerne og totalt fem medlemmer: Ericsson, Intel, Nokia, Toshiba og IBM.

Den første forbruker-Bluetooth-enheten ble lansert i 1999. Det var et håndfritt mobilhodesett som tjente "Best of show Technology Award" på COMDEX. Den første Bluetooth -mobiltelefonen var Ericsson T36, men det var den reviderte T39 -modellen som faktisk kom i butikkhyller i 2001. Parallelt introduserte IBM IBM ThinkPad A30 i oktober 2001, som var den første bærbare datamaskinen med integrert Bluetooth.

Bluetooths tidlige innlemmelse i forbrukerelektronikkprodukter fortsatte på Vosi Technologies i Costa Mesa, California, USA, opprinnelig overvåket av grunnleggerne Bejan Amini og Tom Davidson. Vosi Technologies hadde blitt opprettet av eiendomsutvikler Ivano Stegmenga, med USAs patent 608507, for kommunikasjon mellom en mobiltelefon og et bils lydsystem. På den tiden hadde Sony/Ericsson bare en mindre markedsandel i mobiltelefonmarkedet, som ble dominert i USA av Nokia og Motorola. På grunn av pågående forhandlinger om en tiltenkt lisensavtale med Motorola som begynte på slutten av 1990 -tallet, kunne Vosi ikke offentliggjøre intensjonen, integrasjonen og den første utviklingen av andre aktiverte enheter som skulle være de første " Smart Home " Internett -tilkoblede enhetene.

Vosi trengte et middel for at systemet skulle kommunisere uten kablet tilkobling fra bilen til de andre enhetene i nettverket. Bluetooth ble valgt, siden WiFi ennå ikke var lett tilgjengelig eller støttet i det offentlige markedet. Vosi hadde begynt å utvikle det integrerte Vosi Cello-kjøretøysystemet og noen andre Internett-tilkoblede enheter, hvorav den ene var ment å være en bordplate-enhet ved navn Vosi Symphony, nettverkert med Bluetooth. Gjennom forhandlingene med Motorola introduserte og avslørte Vosi intensjonen om å integrere Bluetooth i enhetene. På begynnelsen av 2000 -tallet fulgte en juridisk kamp mellom Vosi og Motorola, som på ubestemt tid suspenderte utgivelsen av enhetene. Senere implementerte Motorola det på enhetene sine som startet den betydelige forplantningen av Bluetooth på det offentlige markedet på grunn av den store markedsandelen den gang.

I 2012 ble Jaap Haartsen nominert av European Patent Office for European Inventor Award.

Gjennomføring

Bluetooth opererer med frekvenser mellom 2,402 og 2,480  GHz, eller 2,400 og 2,4835  GHz inkludert beskyttelsesbånd 2  MHz brede i nedre ende og 3,5  MHz brede på toppen. Dette er i det globalt ulisensierte (men ikke uregulerte) industrielle, vitenskapelige og medisinske ( ISM ) 2,4  GHz korte frekvensbåndet. Bluetooth bruker en radioteknologi som kalles frekvenshoppende spredt spektrum . Bluetooth deler overførte data i pakker, og sender hver pakke på en av 79 utpekte Bluetooth -kanaler. Hver kanal har en båndbredde på 1  MHz. Den utfører vanligvis 1600  hopp i sekundet, med adaptiv frekvenshopping (AFH) aktivert. Bluetooth Low Energy bruker 2  MHz avstand, som har plass til 40 kanaler.

Opprinnelig var Gauss-frekvensskift-tasting (GFSK) modulasjon det eneste tilgjengelige modulasjonsskjemaet. Siden introduksjonen av Bluetooth 2.0+EDR, kan π/4- DQPSK (differensial kvadratur faseforskyvningstasting) og 8-DPSK-modulasjon også brukes mellom kompatible enheter. Enheter som fungerer med GFSK sies å fungere i grunnhastighetsmodus (BR), der en øyeblikkelig bithastighet på 1 Mbit/s er mulig. Begrepet Enhanced Data Rate (EDR) brukes til å beskrive π/4-DPSK (EDR2) og 8-DPSK (EDR3) ordninger, som hver gir henholdsvis 2 og 3 Mbit/s. Kombinasjonen av disse (BR og EDR) modusene i Bluetooth radioteknologi er klassifisert som en BR/EDR radio .   

I 2019 publiserte Apple en utvidelse kalt HDR som støtter datahastigheter på 4 (HDR4) og 8 (HDR8) Mbit/s ved bruk av π/4- DQPSK- modulasjon på 4MHz-kanaler med feilkorreksjon (FEC) [1] .

Bluetooth er en pakkebasert protokoll med en master/slave-arkitektur . En mester kan kommunisere med opptil syv slaver i en piconet . Alle enheter innenfor en gitt piconet bruker klokken fra masteren som base for pakkeutveksling. Hovedklokken tikker med en periode på 312,5 μs , to urmerker utgjør deretter et spor på 625 µs, og to spor utgjør et spor på 1250 µs. I det enkle tilfellet med enkeltsporepakker, sender masteren i jevne spor og mottar i oddsspor. Slaven, derimot, mottar i jevne spor og sender i odde spor. Pakker kan være 1, 3 eller 5 spor lange, men i alle tilfeller begynner masterens overføring i jevne plasser og slaven i oddetall.    

Ovennevnte utelukker Bluetooth Low Energy, introdusert i 4.0 -spesifikasjonen, som bruker samme spekter, men noe annerledes .

Kommunikasjon og tilkobling

En master BR/EDR Bluetooth -enhet kan kommunisere med maksimalt syv enheter i en piconet (et ad hoc -datanettverk ved hjelp av Bluetooth -teknologi), men ikke alle enheter når dette maksimumet. Enhetene kan bytte rolle etter avtale, og slaven kan bli mesteren (for eksempel begynner et headset som starter en tilkobling til en telefon nødvendigvis som master - som initiativtaker til tilkoblingen - men kan deretter fungere som slave).

Bluetooth -kjernespesifikasjonen sørger for tilkobling av to eller flere pikonetter for å danne en scatternet , der visse enheter samtidig spiller hovedrollen i en pikonett og slaverollen i en annen.

Til enhver tid kan data overføres mellom masteren og en annen enhet (bortsett fra den lite brukte kringkastingsmodusen). Mesteren velger hvilken slaveenhet som skal adresseres; Vanligvis bytter den raskt fra en enhet til en annen på en round-robin måte. Siden det er mesteren som velger hvilken slave han vil henvende seg til, mens en slave (i teorien) skal lytte i hvert mottaksrom, er det en lettere byrde å være en mester enn å være en slave. Å være en mester på syv slaver er mulig; å være slave av mer enn én mester er mulig. Spesifikasjonen er vag med hensyn til nødvendig oppførsel i scatternets.

Bruker

Rekkevidder av Bluetooth -enheter etter klasse

Klasse	Maks. tillatt kraft		Typ. rekkevidde (m)
	(mW)	( dBm )
1	100	20	~ 100
1.5	10	10	~ 20
2	2.5	4	~ 10
3	1	0	~ 1
4	0,5	-3	~ 0,5
Kilde : BT 5 Vol 6 Part A Sect 3, Bluetooth Technology Website

Bluetooth er en standard tråderstatningskommunikasjonsprotokoll primært konstruert for lavt effektforbruk, med en kort rekkevidde basert på lavkost transceiver mikrobrikker i hver enhet. Fordi enhetene bruker et radiokommunikasjonssystem (kringkasting), trenger de ikke å være i synsfelt for hverandre; en kvasi optisk trådløs bane må imidlertid være levedyktig. Rekkevidden er effektklasseavhengig, men effektive områder varierer i praksis. Se tabellen "Områder for Bluetooth -enheter etter klasse".

Offisielt har radioer i klasse 3 en rekkevidde på opptil 1 meter (3 fot), klasse 2, som oftest finnes på mobile enheter, 10 meter (33 fot) og klasse 1, hovedsakelig for industrielle bruk, 100 meter (300 fot) . Bluetooth Marketing kvalifiserer til at klasse 1 -rekkevidde i de fleste tilfeller er 20–30 meter (66–98 fot), og klasse 2 -rekkevidde 5–10 meter (16–33 fot). Det faktiske området oppnådd med en gitt kobling vil avhenge av enhetens kvaliteter i begge ender av koblingen, samt luftforholdene i mellom, og andre faktorer.

Det effektive området varierer avhengig av formeringsforhold, materialdekning, variasjoner i produksjonsprøver, antennekonfigurasjoner og batteriforhold. De fleste Bluetooth-applikasjoner er for innendørs forhold, der demping av vegger og signalfading på grunn av signalrefleksjoner gjør rekkevidden langt lavere enn spesifiserte siktlinjer for Bluetooth-produktene.

De fleste Bluetooth-applikasjoner er batteridrevne klasse 2-enheter, med liten forskjell i rekkevidde om den andre enden av koblingen er en klasse 1 eller klasse 2-enhet ettersom den lavere drevne enheten har en tendens til å sette rekkevidden. I noen tilfeller kan den effektive rekkevidden til dataforbindelsen utvides når en klasse 2 -enhet kobler til en klasse 1 -mottaker med både høyere følsomhet og overføringseffekt enn en typisk klasse 2 -enhet. For det meste har imidlertid klasse 1 -enhetene en lignende følsomhet som klasse 2 -enheter. Å koble til to Klasse 1 -enheter med både høy følsomhet og høy effekt kan tillate områder som er langt over de typiske 100 meter, avhengig av gjennomstrømningen som programmet krever. Noen slike enheter tillater åpne feltområder på opptil 1 km og utover mellom to lignende enheter uten å overskride lovlige utslippsgrenser.

Bluetooth -kjernespesifikasjonen krever en rekkevidde på ikke mindre enn 10 meter, men det er ingen øvre grense for faktisk rekkevidde. Produsentens implementeringer kan justeres for å gi rekkevidden som trengs for hver sak.

Bluetooth -profil

For å bruke trådløs Bluetooth-teknologi må en enhet kunne tolke visse Bluetooth-profiler, som er definisjoner av mulige applikasjoner og spesifisere generell atferd som Bluetooth-aktiverte enheter bruker for å kommunisere med andre Bluetooth-enheter. Disse profilene inkluderer innstillinger for å parameterisere og kontrollere kommunikasjonen fra starten. Overholdelse av profiler sparer tid for overføring av parametrene på nytt før den toveis koblingen blir effektiv. Det finnes et bredt spekter av Bluetooth -profiler som beskriver mange forskjellige typer applikasjoner eller brukstilfeller for enheter.

Liste over applikasjoner

• Trådløs kontroll og kommunikasjon mellom en mobiltelefon og en håndfri hodesett . Dette var en av de tidligste applikasjonene som ble populær.
• Trådløs kontroll over og kommunikasjon mellom en mobiltelefon og et Bluetooth -kompatibelt bilstereoanlegg (og noen ganger mellom SIM -kortet og biltelefonen ).
• Trådløs kommunikasjon mellom en smarttelefon og en smart lås for opplåsing av dører.
• Trådløs kontroll over og kommunikasjon med iOS- og Android -telefoner, nettbrett og bærbare trådløse høyttalere .
• Trådløst Bluetooth -headset og intercom . Idiomatisk kalles et headset noen ganger "en Bluetooth".
• Trådløs streaming av lyd til hodetelefoner med eller uten kommunikasjon.
• Trådløs streaming av data samlet av Bluetooth-aktiverte treningsenheter til telefon eller PC.
• Trådløst nettverk mellom PC -er i et begrenset rom og hvor liten båndbredde er nødvendig.
• Trådløs kommunikasjon med PC -inngangs- og utgangsenheter, den vanligste er musen , tastaturet og skriveren .
• Overføring av filer, kontaktinformasjon, kalenderavtaler og påminnelser mellom enheter med OBEX og deling av kataloger via FTP .
• Utskifting av tidligere kablet RS-232 seriell kommunikasjon i testutstyr, GPS-mottakere , medisinsk utstyr, strekkodeskannere og trafikkstyringsenheter.
• For kontroller der infrarød ofte ble brukt.
• For applikasjoner med lav båndbredde der høyere USB- båndbredde ikke er nødvendig og kabelfri tilkobling ønskes.
• Sende små annonser fra Bluetooth-aktiverte reklameavfall til andre, oppdagbare Bluetooth-enheter.
• Trådløs bro mellom to Industrial Ethernet (f.eks. PROFINET ) nettverk.
• Syvende og åttende generasjon spillkonsoller som Nintendo 's Wii , og Sony er PlayStation 3 bruk Bluetooth for sine respektive trådløse kontrollere.
• Oppringt internettilgang på personlige datamaskiner eller PDA-er som bruker en datakompatibel mobiltelefon som et trådløst modem.
• Overføringer av helsesensordata fra kort rekkevidde fra medisinsk utstyr til mobiltelefon, set-top-boks eller dedikerte telehelsenheter .
• La en DECT -telefon ringe og svare på anrop på vegne av en mobiltelefon i nærheten.
• Sanntids stedssystemer (RTLS) brukes til å spore og identifisere plasseringen av objekter i sanntid ved hjelp av "Noder" eller "koder" festet til eller innebygd i objektene som spores og "Lesere" som mottar og behandler det trådløse signaler fra disse merkene for å bestemme posisjonene deres.
• Personlig sikkerhetsapplikasjon på mobiltelefoner for å forhindre tyveri eller tap av gjenstander. Det beskyttede elementet har en Bluetooth -markør (f.eks. En tag) som er i konstant kommunikasjon med telefonen. Hvis tilkoblingen er brutt (markøren er utenfor telefonens rekkevidde) blir det alarm. Dette kan også brukes som en mann over bord alarm. Et produkt som bruker denne teknologien har vært tilgjengelig siden 2009.
• Calgary , Alberta , Canadas divisjon for trafikk for veier bruker data samlet inn fra reisende Bluetooth -enheter for å forutsi reisetid og trafikkbelastning for bilister.
• Trådløs overføring av lyd (et mer pålitelig alternativ til FM -sendere )
• Live videostrømming til den visuelle kortikale implantatet av Nabeel Fattah ved Newcastle universitet 2017.
• Tilkobling av bevegelseskontrollere til en PC ved bruk av VR -hodesett

Bluetooth vs Wi-Fi (IEEE 802.11)

Bluetooth og Wi-Fi (Wi-Fi er merkenavnet for produkter som bruker IEEE 802.11- standarder) har noen lignende applikasjoner: konfigurering av nettverk, utskrift eller overføring av filer. Wi-Fi er ment som en erstatning for høyhastighets kabling for generell lokalnetttilgang i arbeidsområder eller hjemme. Denne kategorien applikasjoner kalles noen ganger trådløse lokalnettverk (WLAN). Bluetooth var beregnet på bærbart utstyr og dets applikasjoner. Kategorien applikasjoner er skissert som det trådløse personlige områdets nettverk (WPAN). Bluetooth er en erstatning for kabling i forskjellige personlig bærte applikasjoner i alle omgivelser, og fungerer også for applikasjoner med fast plassering, for eksempel smart energifunksjonalitet i hjemmet (termostater, etc.).

Wi-Fi og Bluetooth er til en viss grad utfyllende i applikasjoner og bruk. Wi-Fi er vanligvis tilgangspunkt-sentrert, med en asymmetrisk klient-server-tilkobling med all trafikk som dirigeres gjennom tilgangspunktet, mens Bluetooth vanligvis er symmetrisk, mellom to Bluetooth-enheter. Bluetooth fungerer godt i enkle applikasjoner der to enheter må koble til med en minimal konfigurasjon som et knappetrykk, som i hodesett og høyttalere.

Enheter

Bluetooth finnes i mange produkter som telefoner, høyttalere , nettbrett, mediespillere, robotsystemer, bærbare datamaskiner og konsollspillutstyr, samt noen HD -headset , modemer , høreapparater og til og med klokker. Gitt rekke enheter som bruker Bluetooth, kombinert med moderne nedgraderingen av hodetelefonkontakter av Apple, Google og andre selskaper, og mangel på regulering av FCC, er teknologien utsatt for forstyrrelser. Ikke desto mindre er Bluetooth nyttig når du overfører informasjon mellom to eller flere enheter som er i nærheten av hverandre i situasjoner med lav båndbredde. Bluetooth brukes ofte til å overføre lyddata med telefoner (dvs. med et Bluetooth-headset) eller byte-data med håndholdte datamaskiner (overføring av filer).

Bluetooth -protokoller forenkler oppdagelsen og oppsettet av tjenester mellom enheter. Bluetooth -enheter kan annonsere alle tjenestene de tilbyr. Dette gjør det enklere å bruke tjenester, fordi mer av sikkerheten, nettverksadressen og tillatelseskonfigurasjonen kan automatiseres enn med mange andre nettverkstyper.

Datakrav

En PC som ikke har innebygd Bluetooth, kan bruke en Bluetooth -adapter som gjør at PC -en kan kommunisere med Bluetooth -enheter. Mens noen stasjonære datamaskiner og de nyeste bærbare datamaskinene har en innebygd Bluetooth-radio, krever andre en ekstern adapter, vanligvis i form av en liten USB- dongle .

I motsetning til forgjengeren IrDA , som krever en separat adapter for hver enhet, lar Bluetooth flere enheter kommunisere med en datamaskin over en enkelt adapter.

Implementering av operativsystem

For Microsoft -plattformer fungerer Windows XP Service Pack 2 og SP3 -versjoner naturlig med Bluetooth v1.1, v2.0 og v2.0+EDR. Tidligere versjoner krevde at brukerne installerte Bluetooth -adapterens egne drivere, som ikke ble støttet direkte av Microsoft. Microsofts egne Bluetooth -dongler (pakket med sine Bluetooth -datamaskinenheter) har ingen eksterne drivere og krever derfor minst Windows XP Service Pack 2. Windows Vista RTM/SP1 med Feature Pack for Wireless eller Windows Vista SP2 fungerer med Bluetooth v2.1+EDR . Windows 7 fungerer med Bluetooth v2.1+EDR og Extended Inquiry Response (EIR). Windows XP og Windows Vista/Windows 7 Bluetooth -stabler støtter følgende Bluetooth -profiler innfødt: PAN, SPP, DUN , HID, HCRP. Windows XP -stakken kan erstattes av en tredjepartsbunke som støtter flere profiler eller nyere Bluetooth -versjoner. Windows Vista/Windows 7 Bluetooth-stakken støtter leverandørleverte tilleggsprofiler uten at Microsoft-stakken må byttes ut. Det anbefales generelt å installere den nyeste leverandørdriveren og tilhørende stabel for å kunne bruke Bluetooth -enheten i sin fulle grad.

Apple -produkter har jobbet med Bluetooth siden Mac OS  X v10.2 , som ble utgitt i 2002.

Linux har to populære Bluetooth -stabler, BlueZ og Fluoride. BlueZ -stakken er inkludert i de fleste Linux -kjerner og ble opprinnelig utviklet av Qualcomm . Fluor, tidligere kjent som Bluedroid, er inkludert i Android OS og ble opprinnelig utviklet av Broadcom . Det er også Affix stack, utviklet av Nokia . Det var en gang populært, men har ikke blitt oppdatert siden 2005.

FreeBSD har inkludert Bluetooth siden v5.0 -utgivelsen, implementert gjennom netgraph .

NetBSD har inkludert Bluetooth siden v4.0 -utgivelsen. Bluetooth -bunken ble også portet til OpenBSD , men OpenBSD fjernet den senere som uopprettholdt.

DragonFly BSD har hatt NetBSDs Bluetooth -implementering siden 1.11 (2008). En netgrafbasert implementering fra FreeBSD har også vært tilgjengelig i treet, muligens deaktivert til 2014-11-15, og kan kreve mer arbeid.

Spesifikasjoner og funksjoner

Spesifikasjonene ble formalisert av Bluetooth Special Interest Group (SIG) og ble formelt kunngjort 20. mai 1998. I dag har den et medlemskap av over 30 000 selskaper over hele verden. Det ble etablert av Ericsson , IBM , Intel , Nokia og Toshiba , og ble senere sluttet av mange andre selskaper.

Alle versjoner av Bluetooth -standardene støtter nedoverkompatibilitet . Det lar den siste standarden dekke alle eldre versjoner.

Bluetooth Core Specification Working Group (CSWG) produserer hovedsakelig fire typer spesifikasjoner:

• Bluetooth Core Specification, utgivelsessyklus er vanligvis noen få år i mellom
• Core Specification Addendum (CSA), utgivelsessyklusen kan være så stram som noen få ganger i året
• Core Specification Supplements (CSS), kan slippes veldig raskt
• Errata (tilgjengelig med en brukerkonto: Errata -pålogging )

Bluetooth 1.0 og 1.0B

Versjon 1.0 og 1.0B hadde mange problemer, og produsenter hadde problemer med å gjøre produktene kompatible. Versjon 1.0 og 1.0B inkluderte også obligatorisk overføring av Bluetooth hardware device address (BD_ADDR) i tilkoblingsprosessen (anonymisering umulig på protokollnivå), som var et stort tilbakeslag for visse tjenester som var planlagt for bruk i Bluetooth -miljøer.

Bluetooth 1.1

• Ratifisert som IEEE Standard 802.15.1–2002
• Mange feil i v1.0B -spesifikasjonene ble løst.
• Lagt til mulighet for ikke-krypterte kanaler.
• Mottatt signalstyrkeindikator ( RSSI ).

Bluetooth 1.2

Store forbedringer inkluderer:

• Raskere tilkobling og oppdagelse
• Adaptivt frekvenshoppende spredt spektrum (AFH) , som forbedrer motstanden mot radiofrekvensforstyrrelser ved å unngå bruk av overfylte frekvenser i hoppesekvensen.
• Høyere overføringshastigheter i praksis enn i v1.1, opptil 721 kbit/s.
• Utvidede synkrone tilkoblinger (eSCO), som forbedrer lydkvaliteten til lydlenker ved å tillate videresendinger av ødelagte pakker, og kan eventuelt øke lydforsinkelsen for å gi bedre samtidig dataoverføring.
• Host Controller Interface (HCI) operasjon med tretråds UART .
• Ratifisert som IEEE Standard 802.15.1–2005
• Introduserte Flow Control og Retransmission Modes for L2CAP.

Bluetooth 2.0 + EDR

Denne versjonen av Bluetooth Core Specification ble utgitt før 2005. Hovedforskjellen er introduksjonen av en forbedret datahastighet (EDR) for raskere dataoverføring . Bithastigheten til EDR er 3  Mbit/s, selv om maksimal dataoverføringshastighet (som tillater tid mellom pakker og kvitteringer) er 2,1  Mbit/s. EDR bruker en kombinasjon av GFSK og faseskift-tastemodulering (PSK) med to varianter, π/4- DQPSK og 8- DPSK . EDR kan gi et lavere strømforbruk gjennom en redusert driftssyklus .

Spesifikasjonen er publisert som Bluetooth v2.0 + EDR , noe som innebærer at EDR er en valgfri funksjon. Bortsett fra EDR inneholder spesifikasjonen v2.0 andre mindre forbedringer, og produkter kan kreve samsvar med "Bluetooth v2.0" uten å støtte den høyere datahastigheten. Minst én kommersiell enhet oppgir "Bluetooth v2.0 uten EDR" på databladet.

Bluetooth 2.1 + EDR

Bluetooth Core Specification Version 2.1 + EDR ble vedtatt av Bluetooth SIG 26. juli 2007.

Overskriftsfunksjonen i v2.1 er sikker enkel sammenkobling (SSP): dette forbedrer paringsopplevelsen for Bluetooth -enheter, samtidig som det øker bruken og styrken på sikkerheten.

Versjon 2.1 tillater forskjellige andre forbedringer, inkludert utvidet henvendelsesrespons (EIR), som gir mer informasjon under forespørslingsprosedyren for å muliggjøre bedre filtrering av enheter før tilkobling; og sniff subrating, noe som reduserer strømforbruket i laveffektmodus.

Bluetooth 3.0 + HS

Versjon 3.0 + HS av Bluetooth Core -spesifikasjonen ble vedtatt av Bluetooth SIG 21. april 2009. Bluetooth v3.0 + HS gir teoretiske dataoverføringshastigheter på opptil 24 Mbit/s, men ikke over selve Bluetooth -koblingen. I stedet brukes Bluetooth -lenken til forhandlinger og etablering, og høy datahastighetstrafikk blir ført over en koblet 802.11 -kobling.

Den viktigste nye funksjonen er AMP (Alternativ MAC/PHY), tillegg av 802.11 som en høyhastighets transport. Høyhastighetsdelen av spesifikasjonen er ikke obligatorisk, og derfor er det bare enheter som viser "+HS" -logoen som faktisk støtter Bluetooth over 802.11 høyhastighets dataoverføring. En Bluetooth v3.0 -enhet uten suffikset "+HS" er bare nødvendig for å støtte funksjoner som er introdusert i Core Specification Version 3.0 eller tidligere Core Specification Addendum 1.

L2CAP Forbedrede moduser

Enhanced Retransmission Mode (ERTM) implementerer pålitelig L2CAP -kanal, mens Streaming Mode (SM) implementerer upålitelig kanal uten videresending eller strømningskontroll. Introdusert i kjernespesifikasjonstillegg 1.

Alternativ MAC/PHY

Gjør det mulig å bruke alternative MAC- og PHY -er for transport av Bluetooth -profildata . Bluetooth -radioen brukes fortsatt for enhetsoppdagelse, første tilkobling og profilkonfigurasjon. Men når store mengder data må sendes, transporterer høyhastighetsalternativet MAC PHY 802.11 (vanligvis assosiert med Wi-Fi) dataene. Dette betyr at Bluetooth bruker påviste modeller for lav strømtilkobling når systemet er inaktiv, og den raskere radioen når det må sende store mengder data. AMP -koblinger krever forbedrede L2CAP -moduser.

Unicast tilkoblingsløse data

Tillater å sende tjenestedata uten å etablere en eksplisitt L2CAP -kanal. Den er beregnet for bruk av applikasjoner som krever lav forsinkelse mellom brukerhandling og tilkobling/overføring av data. Dette er bare egnet for små mengder data.

Forbedret strømkontroll

Oppdaterer effektkontrollfunksjonen for å fjerne den åpne sløyfestrømkontrollen, og også for å avklare uklarheter i effektkontrollen som ble introdusert av de nye moduleringsordningene som ble lagt til for EDR. Forbedret effektkontroll fjerner uklarhetene ved å spesifisere atferden som forventes. Funksjonen legger også til strømkontroll i lukket sløyfe, noe som betyr at RSSI -filtrering kan starte etter hvert som svaret mottas. I tillegg har det blitt innført en "gå rett til maksimal effekt" -forespørsel. Dette forventes å håndtere problemet med tap av headset -lenker som vanligvis observeres når en bruker legger telefonen i en lomme på motsatt side av headsettet.

Ultra-bredbånd

Høyhastighetsfunksjonen (AMP) i Bluetooth v3.0 var opprinnelig beregnet på UWB , men WiMedia Alliance, ansvarlig for smaken av UWB beregnet for Bluetooth, kunngjorde i mars 2009 at den ble oppløst, og til slutt ble UWB utelatt fra Core v3.0 -spesifikasjonen.

16. mars 2009 kunngjorde WiMedia Alliance at de inngikk avtaler om teknologioverføring for spesifikasjonene for WiMedia Ultra-bredbånd (UWB). WiMedia har overført alle nåværende og fremtidige spesifikasjoner, inkludert arbeid med fremtidige høyhastighets- og strømoptimaliserte implementeringer, til Bluetooth Special Interest Group (SIG), Wireless USB Promoter Group og USB Implementers Forum . Etter vellykket gjennomføring av teknologioverføring, markedsføring og relaterte administrative elementer, stoppet WiMedia Alliance driften.

I oktober 2009 suspenderte Bluetooth Special Interest Group utviklingen av UWB som en del av den alternative MAC/PHY, Bluetooth v3.0 + HS -løsningen. Et lite, men betydelig antall tidligere WiMedia -medlemmer hadde ikke og ville ikke signere de nødvendige avtalene for IP -overføring . Fra 2009 var Bluetooth SIG i ferd med å evaluere andre alternativer for det langsiktige veikartet.

Bluetooth 4.0

Bluetooth SIG fullførte Bluetooth Core Specification versjon 4.0 (kalt Bluetooth Smart) og ble vedtatt 30. juni 2010. Den inkluderer klassisk Bluetooth , Bluetooth høyhastighet og Bluetooth Low Energy (BLE) protokoller. Høyhastighets Bluetooth er basert på Wi-Fi, og Classic Bluetooth består av eldre Bluetooth-protokoller.

Bluetooth Low Energy , tidligere kjent som Wibree, er en undersett av Bluetooth v4.0 med en helt ny protokollstak for rask oppbygging av enkle koblinger. Som et alternativ til Bluetooth -standardprotokollene som ble introdusert i Bluetooth v1.0 til v3.0, er den rettet mot applikasjoner med svært lite strøm drevet av en myntcelle . Chip-design gir mulighet for to typer implementering, dual-mode, single-mode og forbedrede tidligere versjoner. De foreløpige navnene Wibree og Bluetooth ULP (Ultra Low Power) ble forlatt, og BLE -navnet ble brukt en stund. På slutten av 2011 ble nye logoer "Bluetooth Smart Ready" for verter og "Bluetooth Smart" for sensorer introdusert som det generelle ansiktet til BLE.

Sammenlignet med klassisk Bluetooth , er Bluetooth Low Energy ment å gi betydelig redusert strømforbruk og kostnad samtidig som det opprettholder et lignende kommunikasjonsområde . Når det gjelder å forlenge batterilevetiden til Bluetooth -enheter, representerer BLE en betydelig progresjon.

• I en enkeltmodusimplementering er bare lavenergiprotokollbunken implementert. Dialog Semiconductor , STMicroelectronics, AMICCOM, CSR , Nordic Semiconductor og Texas Instruments har gitt ut single mode Bluetooth Low Energy -løsninger.
• I en implementering med to moduser er Bluetooth Smart-funksjonalitet integrert i en eksisterende klassisk Bluetooth-kontroller. Fra mars 2011 har følgende halvlederselskaper kunngjort tilgjengeligheten av sjetonger som oppfyller standarden: Qualcomm-Atheros , CSR , Broadcom og Texas Instruments . Den kompatible arkitekturen deler alle Classic Bluetooths eksisterende radio og funksjonalitet, noe som resulterer i en ubetydelig kostnadsøkning sammenlignet med Classic Bluetooth.

Kostnadsreduserte enkeltmodusbrikker, som muliggjør svært integrerte og kompakte enheter, har et lett Link Layer som gir ultralav strøm i hvilemodus, enkel enhetsoppdagelse og pålitelig punkt-til-flerpunkts dataoverføring med avansert strømsparing og sikker krypterte tilkoblinger til lavest mulig kostnad.

Generelle forbedringer i versjon 4.0 inkluderer endringene som er nødvendige for å lette BLE -moduser, samt Generic Attribute Profile (GATT) og Security Manager (SM) -tjenester med AES -kryptering.

Core Specification Addendum 2 ble avduket i desember 2011; den inneholder forbedringer av audio Host Controller -grensesnittet og High Speed ​​(802.11) Protocol Adaptation Layer.

Kjernespesifikasjon Tillegg 3 revisjon 2 har en adopsjonsdato 24. juli 2012.

Kjernespesifikasjon Tillegg 4 har en adopsjonsdato 12. februar 2013.

Bluetooth 4.1

Bluetooth SIG kunngjorde formell adopsjon av Bluetooth v4.1 -spesifikasjonen 4. desember 2013. Denne spesifikasjonen er en trinnvis programvareoppdatering til Bluetooth Specification v4.0, og ikke en maskinvareoppdatering. Oppdateringen inneholder tillegg til Bluetooth Core Specification (CSA 1, 2, 3 & 4) og legger til nye funksjoner som forbedrer brukervennligheten. Disse inkluderer økt sameksistensstøtte for LTE, masseutveksling av data-og hjelper utviklerinnovasjon ved å la enheter støtte flere roller samtidig.

Nye funksjoner i denne spesifikasjonen inkluderer:

• Mobil trådløs tjeneste Sameksistenssignalering
• Tren nudging og generalisert interlaced skanning
• Low Duty Cycle Directed Advertising
• L2CAP-tilkoblingsorienterte og dedikerte kanaler med kredittbasert strømningskontroll
• Dobbel modus og topologi
• LE Link Layer Topology
• 802.11n PAL
• Lydarkitekturoppdateringer for Wide Band Speech
• Rask dataannonseringsintervall
• Begrenset oppdagelsestid

Legg merke til at noen funksjoner allerede var tilgjengelige i et Core Specification Addendum (CSA) før utgivelsen av v4.1.

Bluetooth 4.2

Den ble utgitt 2. desember 2014 og introduserer funksjoner for tingenes internett .

De viktigste forbedringsområdene er:

• Lav energisikker tilkobling med forlengelse av datapakke
• Link Layer Privacy med utvidede policyer for skannerfilter
• Internet Protocol Support Profile (IPSP) versjon 6 klar for Bluetooth Smart ting for å støtte tilkoblet hjem

Eldre Bluetooth -maskinvare kan motta 4,2 funksjoner som Data Packet Length Extension og forbedret personvern via fastvareoppdateringer.

Bluetooth 5

Bluetooth SIG ga ut Bluetooth 5 6. desember 2016. De nye funksjonene er hovedsakelig fokusert på ny Internet of Things -teknologi. Sony var den første som kunngjorde Bluetooth 5.0 -støtte med sin Xperia XZ Premium i februar 2017 under Mobile World Congress 2017. Samsung Galaxy S8 ble lansert med Bluetooth 5 -støtte i april 2017. I september 2017 lanserte iPhone 8 , 8 Plus og iPhone X lansert med Bluetooth 5 -støtte også. Apple integrerte også Bluetooth 5 i det nye HomePod -tilbudet som ble utgitt 9. februar 2018. Markedsføring senker poengnummeret ; slik at det bare er "Bluetooth 5" (i motsetning til Bluetooth 4.0); endringen er for "å forenkle vår markedsføring, kommunisere brukerfordeler mer effektivt og gjøre det lettere å signalisere betydelige teknologioppdateringer til markedet."

Bluetooth 5 gir, for BLE , alternativer som kan doble hastigheten (2  Mbit/s burst) på bekostning av rekkevidde, eller gi opptil fire ganger rekkevidden på bekostning av datahastighet. Økningen i overføringer kan være viktig for Internet of Things -enheter, der mange noder kobles til gjennom et helt hus. Bluetooth 5 øker kapasiteten til forbindelsesfrie tjenester, for eksempel posisjonsrelevant navigering av lavenergi Bluetooth-tilkoblinger.

De viktigste forbedringsområdene er:

• Slot Availability Mask (SAM)
• 2 Mbit/s PHY for LE
• LE Long Range
• High Duty Cycle Non-Connectable Advertising
• LE Annonseutvidelser
• LE kanalvalgalgoritme #2

Funksjoner lagt til i CSA5 - Integrert i v5.0:

• Høyere utgangseffekt

Følgende funksjoner ble fjernet i denne versjonen av spesifikasjonen:

• Park State

Bluetooth 5.1

Bluetooth SIG presenterte Bluetooth 5.1 21. januar 2019.

De viktigste forbedringsområdene er:

• Ankomstvinkel (AoA) og avgangsvinkel (AoD) som brukes til å lokalisere og spore enheter
• Reklame kanalindeks
• GATT Caching
• Mindre forbedringer batch 1:
  • HCI -støtte for feilsøkingsnøkler i LE Secure Connections
  • Oppdateringsmekanisme for søvnklokke -nøyaktighet
  • ADI -felt i skanningsresponsdata
  • Interaksjon mellom QoS og Flow Specification
  • Blokker klassifisering av vertskanaler for sekundærreklame
  • La SID -en vises i skanneresponsrapporter
  • Spesifiser atferden når regler brytes
• Periodisk annonsesynkroniseringsoverføring

Funksjoner lagt til i Core Specification Addendum (CSA) 6 - Integrert i v5.1:

• Modeller
• Mesh-basert modellhierarki

Følgende funksjoner ble fjernet i denne versjonen av spesifikasjonen:

• Enhetsnøkler

Bluetooth 5.2

31. desember 2019 publiserte Bluetooth SIG Bluetooth Core Specification Version 5.2. Den nye spesifikasjonen legger til nye funksjoner:

• Enhanced Attribute Protocol (EATT), en forbedret versjon av Attribute Protocol (ATT)
• LE Power Control
• LE isokrone kanaler
• LE Audio som er bygget på toppen av de nye 5.2 -funksjonene. BT LE Audio ble kunngjort i januar 2020 på CES av Bluetooth SIG . Sammenlignet med vanlig Bluetooth -lyd, gjør Bluetooth Low Energy Audio lavere batteriforbruk mulig og skaper en standardisert måte å overføre lyd over BT LE. Bluetooth LE Audio tillater også en-til-mange og mange-til-en-sendinger, slik at flere mottakere fra en kilde eller en mottaker for flere kilder. Den bruker en ny LC3 -kodek . BLE Audio vil også legge til støtte for høreapparater.

Bluetooth 5.3

Bluetooth SIG publiserte Bluetooth Core Specification Version 5.3 13. juli 2021. Funksjonsforbedringene av Bluetooth 5.3 er:

• Tilkobling Subrating
• Periodisk annonseintervall
• Forbedring av kanalklassifisering
• Forbedringer av krypteringsnøkkelstørrelse

Følgende funksjoner ble fjernet i denne versjonen av spesifikasjonen:

• Alternativ MAC og PHY (AMP) forlengelse

Teknisk informasjon

Arkitektur

Programvare

For å utvide kompatibiliteten til Bluetooth -enheter bruker enhetene som overholder standarden et grensesnitt kalt HCI (Host Controller Interface) mellom vertsenheten (f.eks. Bærbar PC, telefon) og Bluetooth -enheten (f.eks. Trådløst Bluetooth -headset).

Protokoller på høyt nivå som SDP (protokoll som brukes til å finne andre Bluetooth-enheter innenfor kommunikasjonsområdet, også ansvarlig for å oppdage funksjonen til enheter innenfor rekkevidde), RFCOMM (protokoll som brukes til å etterligne serielle portforbindelser) og TCS (telefonkontrollprotokoll) samhandle med basebåndkontrolleren gjennom L2CAP -protokollen (Logical Link Control and Adaptation Protocol). L2CAP -protokollen er ansvarlig for segmentering og montering av pakkene.

Maskinvare

Maskinvaren som utgjør Bluetooth -enheten består, logisk sett, av to deler; som kan være fysisk adskilt eller ikke. En radioenhet, ansvarlig for modulering og overføring av signalet; og en digital kontroller. Den digitale kontrolleren er sannsynligvis en CPU, en av funksjonene er å kjøre en koblingskontroller; og grensesnitt med vertsenheten; men noen funksjoner kan delegeres til maskinvare. Link Controller er ansvarlig for behandlingen av basisbåndet og styringen av ARQ og FEC -protokoller for fysisk lag. I tillegg håndterer den overføringsfunksjonene (både asynkrone og synkrone), lydkoding (f.eks. SBC (kodek) ) og datakryptering. CPUen til enheten er ansvarlig for å følge instruksjonene knyttet til Bluetooth på vertsenheten, for å forenkle driften. For å gjøre dette, kjører CPU -en programvare kalt Link Manager som har funksjonen til å kommunisere med andre enheter gjennom LMP -protokollen.

En Bluetooth-enhet er en trådløs enhet med kort rekkevidde . Bluetooth -enheter er produsert på RF CMOS integrerte kretser ( RF -kretser ).

Bluetooth -protokollstabel

Bluetooth er definert som en lagprotokollarkitektur som består av kjerneprotokoller, kabelutskiftningsprotokoller, telefonkontrollprotokoller og vedtatte protokoller. Obligatoriske protokoller for alle Bluetooth -stabler er LMP, L2CAP og SDP. I tillegg kan enheter som kommuniserer med Bluetooth nesten universelt bruke disse protokollene: HCI og RFCOMM.

Link Manager

Link Manager (LM) er systemet som administrerer tilkoblingen mellom enheter. Den er ansvarlig for etablering, autentisering og konfigurasjon av lenken. Link Manager finner andre ledere og kommuniserer med dem via administrasjonsprotokollen for LMP -lenken. For å utføre sin funksjon som tjenesteleverandør, bruker LM tjenestene som er inkludert i Link Controller (LC). Link Manager -protokollen består i utgangspunktet av flere PDU -er (Protocol Data Units) som sendes fra en enhet til en annen. Følgende er en liste over støttede tjenester:

• Overføring og mottak av data.
• Navneforespørsel
• Forespørsel om lenkeadressene.
• Etablering av forbindelsen.
• Godkjenning.
• Forhandling av koblingsmodus og tilkoblingsetablering.

Vertskontrollgrensesnitt

Vertskontrollergrensesnittet gir et kommandogrensesnitt for kontrolleren og for koblingsbehandling, som gir tilgang til maskinvarestatus og kontrollregistre. Dette grensesnittet gir et tilgangslag for alle Bluetooth -enheter. HCI -laget på maskinen utveksler kommandoer og data med HCI -fastvaren som finnes i Bluetooth -enheten. En av de viktigste HCI -oppgavene som må utføres er automatisk oppdagelse av andre Bluetooth -enheter som er innenfor dekningsradiusen.

Logisk koblingskontroll og tilpasningsprotokoll

Den Logical Link Control Protocol og tilpasning (L2CAP) brukes til å multiplekse flere logiske forbindelser mellom to enheter ved hjelp av forskjellige protokoller på høyere nivå. Gir segmentering og montering av luftpakker.

I grunnleggende modus gir L2CAP pakker med en nyttelast som kan konfigureres opp til 64 kB, med 672 byte som standard MTU , og 48 byte som minimum obligatorisk støttet MTU.

I modusene Retransmission og Flow Control kan L2CAP konfigureres enten for isokron data eller pålitelige data per kanal ved å utføre gjenoverføringer og CRC -sjekker.

Bluetooth Core Specification Addendum 1 legger til to ekstra L2CAP -moduser til kjernespesifikasjonen. Disse modusene avskyr effektivt de opprinnelige modusene for overføring og flytkontroll:

Forbedret overføringsmodus (ERTM)

Denne modusen er en forbedret versjon av den opprinnelige gjenoverføringsmodusen. Denne modusen gir en pålitelig L2CAP -kanal.

Strømmodus (SM)

Dette er en veldig enkel modus, uten videresending eller strømningskontroll. Denne modusen gir en upålitelig L2CAP -kanal.

Pålitelighet i noen av disse modusene er valgfritt og/eller i tillegg garantert av det nedre laget Bluetooth BDR/EDR luftgrensesnitt ved å konfigurere antall gjenoverføringer og spyle timeout (tiden etter som radioen skyller pakker). Ordre-sekvensering er garantert av det nedre laget.

Bare L2CAP -kanaler konfigurert i ERTM eller SM kan betjenes via logiske AMP -koblinger.

Service Discovery Protocol

Den Service Discovery Protocol (SDP) kan en enhet for å finne tjenester som tilbys av andre enheter, og tilhørende parametere. Når du for eksempel bruker en mobiltelefon med et Bluetooth -headset, bruker telefonen SDP til å bestemme hvilke Bluetooth -profiler headsettet kan bruke (Headset Profile, Hands Free Profile (HFP), Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) etc.) og protokollmultiplekserinnstillinger som trengs for at telefonen skal koble seg til headsettet ved å bruke hver av dem. Hver tjeneste er identifisert av en Universally Unique Identifier (UUID), med offisielle tjenester (Bluetooth -profiler) tildelt en UUID i kort form (16 bits i stedet for hele 128).

Radiofrekvenskommunikasjon

Radio Frequency Communications (RFCOMM) er en kabelutskiftingsprotokoll som brukes for å generere en virtuell seriell datastrøm. RFCOMM sørger for binær datatransport og emulerer EIA-232 (tidligere RS-232) kontrollsignaler over Bluetooth-basebåndslaget, det vil si at det er en serieportemulering.

RFCOMM gir en enkel, pålitelig datastrøm til brukeren, lik TCP. Den brukes direkte av mange telefoni -relaterte profiler som bærer for AT -kommandoer, i tillegg til å være et transportlag for OBEX over Bluetooth.

Mange Bluetooth -applikasjoner bruker RFCOMM på grunn av sin utbredte støtte og offentlig tilgjengelige API på de fleste operativsystemer. I tillegg kan programmer som brukte en seriell port for å kommunisere, raskt overføres til bruk av RFCOMM.

Bluetooth Network Encapsulation Protocol

Den Bluetooth-nettverket Innkapsling Protocol (BNEP) brukes for å overføre en annen protokollstakken data via en L2CAP kanal. Hovedformålet er overføring av IP -pakker i Personal Area Networking Profile. BNEP utfører en lignende funksjon som SNAP i trådløst LAN.

Lyd/video kontroll transportprotokoll

Den Audio / Video kontroll Transport Protocol (AVCTP) brukes av fjernkontrollen profilen for å overføre AV / C-kommandoer over en L2CAP kanal. Musikkontrollknappene på et stereohodesett bruker denne protokollen til å kontrollere musikkspilleren.

Transport/protokoll for distribusjon av lyd/video

The Audio / Video Distribution Transport Protocol (AVDTP) brukes av Advanced Audio Distribution ( A2DP ) profil for å streame musikk til stereohodetelefoner over en L2CAP kanal beregnet for videodistribusjon profilen i Bluetooth-overføring.

Telefonkontrollprotokoll

Den Telefoni Control Protocol  - Binær (TCS BIN) er det bit-orientert protokoll som definerer anropsstyresignalering for opprettelse av tale og data anrop mellom Bluetooth-enheter. I tillegg definerer "TCS BIN prosedyrer for mobilitetsstyring for håndtering av grupper av Bluetooth TCS -enheter."

TCS-BIN brukes bare av den trådløse telefoniprofilen, som ikke klarte å tiltrekke seg implementører. Som sådan er det bare av historisk interesse.

Vedtatte protokoller

Vedtatte protokoller er definert av andre standardiserende organisasjoner og innlemmet i Bluetooths protokollstak, slik at Bluetooth bare kan kode protokoller når det er nødvendig. De vedtatte protokollene inkluderer:

Point-to-Point Protocol (PPP)

Internett standardprotokoll for transport av IP-datagrammer over en punkt-til-punkt-lenke.

TCP /IP /UDP

Foundation Protocols for TCP/IP protocol suite

Object Exchange Protocol (OBEX)

Sessionslagsprotokoll for utveksling av objekter, som gir en modell for objekt- og operasjonsrepresentasjon

Trådløst applikasjonsmiljø/Wireless Application Protocol (WAE/WAP)

WAE spesifiserer et applikasjonsrammeverk for trådløse enheter, og WAP er en åpen standard for å gi mobilbrukere tilgang til telefoni- og informasjonstjenester.

Feilrettelse av basisbånd

Avhengig av pakketype kan enkelte pakker være beskyttet av feilretting , enten 1/3 rate forward error correction (FEC) eller 2/3 rate. I tillegg vil pakker med CRC bli sendt på nytt til det blir bekreftet av automatisk gjentagelsesforespørsel (ARQ).

Opprette tilkoblinger

Enhver Bluetooth -enhet i synlig modus overfører følgende informasjon på forespørsel:

• Enhetsnavn
• Enhetsklasse
• Liste over tjenester
• Teknisk informasjon (for eksempel: enhetsfunksjoner, produsent, brukt Bluetooth -spesifikasjon, klokkeforskyvning)

Enhver enhet kan utføre en forespørsel for å finne andre enheter å koble til, og hvilken som helst enhet kan konfigureres til å svare på slike henvendelser. Imidlertid, hvis enheten som prøver å koble til, kjenner adressen til enheten, svarer den alltid på direkte tilkoblingsforespørsler og sender informasjonen vist i listen ovenfor hvis du blir bedt om det. Bruk av en enhets tjenester kan kreve paring eller aksept av eieren, men selve tilkoblingen kan startes av en hvilken som helst enhet og holdes til den går utenfor rekkevidde. Noen enheter kan bare kobles til én enhet om gangen, og tilkobling til dem forhindrer dem i å koble til andre enheter og vises i forespørsler til de kobler seg fra den andre enheten.

Hver enhet har en unik 48-biters adresse . Imidlertid er disse adressene vanligvis ikke vist i henvendelser. I stedet brukes vennlige Bluetooth -navn, som kan angis av brukeren. Dette navnet vises når en annen bruker søker etter enheter og i lister over sammenkoblede enheter.

De fleste mobiltelefoner har Bluetooth -navnet som standard angitt til produsent og telefonmodell. De fleste mobiltelefoner og bærbare datamaskiner viser bare Bluetooth -navnene og spesielle programmer som kreves for å få tilleggsinformasjon om eksterne enheter. Dette kan være forvirrende, for eksempel kan det være flere mobiltelefoner i området som heter T610 (se Bluejacking ).

Sammenkobling og binding

Motivasjon

Mange tjenester som tilbys via Bluetooth kan avsløre private data eller la en tilkoblingspart styre Bluetooth -enheten. Sikkerhetshensyn gjør det nødvendig å gjenkjenne spesifikke enheter, og dermed aktivere kontroll over hvilke enheter som kan koble til en gitt Bluetooth -enhet. Samtidig er det nyttig for Bluetooth -enheter å kunne opprette en tilkobling uten brukerintervensjon (for eksempel så snart som innenfor rekkevidde).

For å løse denne konflikten bruker Bluetooth en prosess som kalles binding , og en binding genereres gjennom en prosess som kalles sammenkobling . Paringsprosessen utløses enten av en bestemt forespørsel fra en bruker om å generere en binding (for eksempel ber brukeren eksplisitt om å "Legg til en Bluetooth -enhet"), eller den utløses automatisk når du kobler til en tjeneste der (for første gang ) identiteten til en enhet er nødvendig for sikkerhetsformål. Disse to tilfellene kalles henholdsvis dedikert binding og generell binding.

Sammenkobling innebærer ofte et visst nivå av brukerinteraksjon. Denne brukerinteraksjonen bekrefter identiteten til enhetene. Når sammenkoblingen er fullført, dannes det en binding mellom de to enhetene, slik at de to enhetene kan koble seg til i fremtiden uten å gjenta paringen for å bekrefte enhetsidentiteter. Når det er ønskelig, kan brukeren fjerne bindingsforholdet.

Gjennomføring

Under sammenkoblingen etablerer de to enhetene et forhold ved å opprette en delt hemmelighet kjent som en lenkenøkkel . Hvis begge enhetene lagrer den samme lenkenøkkelen, sies det at de er paret eller knyttet . En enhet som bare ønsker å kommunisere med en tilknyttet enhet, kan autentisere identiteten til den andre enheten kryptografisk og sikre at den er den samme enheten den tidligere var parret med. Når en lenke er generert, kan en autentisert Asynchronous Connection-Less (ACL) kobling mellom enhetene være kryptert for å beskytte utvekslede data mot avlytting . Brukere kan slette lenketaster fra begge enhetene, noe som fjerner bindingen mellom enhetene - så det er mulig for en enhet å ha en lagret koblingsnøkkel for en enhet den ikke lenger er sammenkoblet med.

Bluetooth -tjenester krever vanligvis enten kryptering eller autentisering, og krever derfor sammenkobling før de lar en ekstern enhet koble seg til. Noen tjenester, for eksempel Object Push-profilen, velger å ikke eksplisitt kreve autentisering eller kryptering, slik at sammenkobling ikke forstyrrer brukeropplevelsen knyttet til brukstilfeller.

Paringsmekanismer

Paringsmekanismer endret seg vesentlig med introduksjonen av Secure Simple Pairing i Bluetooth v2.1. Følgende oppsummerer sammenkoblingsmekanismene:

• Eldre sammenkobling : Dette er den eneste metoden som er tilgjengelig i Bluetooth v2.0 og tidligere. Hver enhet må angi en PIN -kode ; sammenkoblingen er bare vellykket hvis begge enhetene angir samme PIN -kode. Enhver 16-byte UTF-8-streng kan brukes som PIN-kode; Det er imidlertid ikke sikkert at alle enheter kan angi alle mulige PIN -koder.
  • Begrensede inngangsenheter : Det åpenbare eksempelet på denne enhetsklassen er et Bluetooth håndfritt headset, som vanligvis har få innganger. Disse enhetene har vanligvis en fast PIN-kode , for eksempel "0000" eller "1234", som er hardkodet inn i enheten.
  • Numeriske inndataenheter : Mobiltelefoner er klassiske eksempler på disse enhetene. De lar en bruker angi en numerisk verdi på opptil 16 sifre.
  • Alfanumeriske inndataenheter : PCer og smarttelefoner er eksempler på disse enhetene. De lar en bruker skrive inn full UTF-8-tekst som en PIN-kode. Ved sammenkobling med en mindre dyktig enhet må brukeren være oppmerksom på inngangsbegrensningene på den andre enheten; Det er ingen mekanisme tilgjengelig for en dyktig enhet for å avgjøre hvordan den skal begrense den tilgjengelige inngangen en bruker kan bruke.
• Secure Simple Pairing (SSP): Dette kreves av Bluetooth v2.1, selv om en Bluetooth v2.1 -enhet bare kan bruke eldre sammenkobling for å fungere sammen med en v2.0 eller tidligere enhet. Secure Simple Pairing bruker en form for offentlig nøkkelkryptografi , og noen typer kan bidra til å beskytte mot mennesker i midten eller MITM-angrep. SSP har følgende godkjenningsmekanismer:
  • Bare fungerer : Som navnet tilsier, fungerer denne metoden bare, uten brukerinteraksjon. En enhet kan imidlertid be brukeren om å bekrefte sammenkoblingsprosessen. Denne metoden brukes vanligvis av hodesett med minimale IO -muligheter, og er sikrere enn den faste PIN -mekanismen dette begrensede settet med enheter bruker for eldre sammenkobling. Denne metoden gir ingen mann-i-midten (MITM) beskyttelse.
  • Numerisk sammenligning : Hvis begge enhetene har en skjerm, og minst én kan godta en binær ja/nei -brukerinngang, kan de bruke Numeric Comparison. Denne metoden viser en 6-sifret numerisk kode på hver enhet. Brukeren bør sammenligne tallene for å sikre at de er identiske. Hvis sammenligningen lykkes, bør brukeren (e) bekrefte sammenkoblingen på enheten (e) som kan godta en inngang. Denne metoden gir MITM -beskyttelse, forutsatt at brukeren bekrefter på begge enhetene og faktisk utfører sammenligningen på riktig måte.
  • Oppføring av nøkkel : Denne metoden kan brukes mellom en enhet med skjerm og en enhet med numerisk tastaturoppføring (for eksempel et tastatur), eller to enheter med numerisk tastaturoppføring. I det første tilfellet presenterer displayet en 6-sifret numerisk kode til brukeren, som deretter skriver inn koden på tastaturet. I det andre tilfellet angir brukeren av hver enhet det samme 6-sifrede nummeret. Begge disse sakene gir MITM -beskyttelse.
  • Out of band (OOB): Denne metoden benytter et eksternt kommunikasjonsmidler, slik som nær-felt kommunikasjon (NFC) å utveksle informasjon som brukes i sammenkoblingsprosessen. Paringen er fullført med Bluetooth -radioen, men krever informasjon fra OOB -mekanismen. Dette gir bare nivået på MITM -beskyttelse som er tilstede i OOB -mekanismen.

SSP regnes som enkelt av følgende årsaker:

• I de fleste tilfeller krever det ikke at en bruker genererer en nøkkel.
• For brukstilfeller som ikke krever MITM -beskyttelse, kan brukerinteraksjon elimineres.
• For numerisk sammenligning kan MITM -beskyttelse oppnås med en enkel likestillingssammenligning av brukeren.
• Å bruke OOB med NFC muliggjør sammenkobling når enheter bare kommer i nærheten, i stedet for å kreve en lang oppdagelsesprosess.

Sikkerhetshensyn

Før Bluetooth v2.1 er ikke kryptering nødvendig og kan slås av når som helst. Dessuten er krypteringsnøkkelen bare god i omtrent 23,5 timer; Hvis du bruker en enkelt krypteringsnøkkel lenger enn denne gangen, kan enkle XOR -angrep hente krypteringsnøkkelen.

• Slå av kryptering er nødvendig for flere normale operasjoner, så det er problematisk å oppdage om kryptering er deaktivert av en gyldig grunn eller et sikkerhetsangrep.

Bluetooth v2.1 adresserer dette på følgende måter:

• Kryptering er nødvendig for alle tilkoblinger som ikke er SDP (Service Discovery Protocol)
• En ny funksjon for krypteringspause og gjenopptak brukes for alle normale operasjoner som krever at kryptering deaktiveres. Dette gjør det enkelt å identifisere normal drift fra sikkerhetsangrep.
• Krypteringsnøkkelen må oppdateres før den utløper.

Linknøkler kan lagres i enhetsfilsystemet, ikke på selve Bluetooth -brikken. Mange Bluetooth -brikkeprodusenter lar koblingsnøkler lagres på enheten - men hvis enheten er flyttbar, betyr det at lenketasten beveger seg med enheten.

Sikkerhet

Oversikt

Bluetooth implementerer konfidensialitet , autentisering og nøkkelderivasjon med tilpassede algoritmer basert på SAFER+ -blokken . Bluetooth -nøkkelgenerering er vanligvis basert på en Bluetooth -PIN, som må angis på begge enhetene. Denne fremgangsmåten kan endres hvis en av enhetene har en fast PIN -kode (f.eks. For hodesett eller lignende enheter med et begrenset brukergrensesnitt). Under sammenkobling genereres en initialiseringsnøkkel eller hovednøkkel ved bruk av E22 -algoritmen. Den E0 strømkode blir brukt for å kryptere pakkene, gi konfidensialitet, og er basert på en felles kryptografisk hemmelighet, nemlig en på forhånd generert koblingsnøkkel eller hovednøkkel. Disse nøklene, som brukes til påfølgende kryptering av data som sendes via luftgrensesnittet, er avhengige av Bluetooth -PIN -koden, som er lagt inn på en eller begge enhetene.

En oversikt over utnyttelser av Bluetooth -sårbarheter ble utgitt i 2007 av Andreas Becker.

I september 2008 publiserte National Institute of Standards and Technology (NIST) en Guide to Bluetooth Security som en referanse for organisasjoner. Den beskriver Bluetooth -sikkerhetsfunksjoner og hvordan du effektivt sikrer Bluetooth -teknologier. Selv om Bluetooth har sine fordeler, er det utsatt for denial-of-service-angrep, avlytting, mann-i-midten-angrep, meldingsendring og ressursforvridning. Brukere og organisasjoner må vurdere sitt akseptable risikonivå og innlemme sikkerhet i livssyklusen til Bluetooth -enheter. For å redusere risikoen, er det inkludert i NIST -dokumentet sikkerhetskontrollister med retningslinjer og anbefalinger for å opprette og vedlikeholde sikre Bluetooth -pikonetter, hodesett og smartkortlesere.

Bluetooth v2.1 - avsluttet i 2007 med forbrukerenheter som først ble vist i 2009 - gjør betydelige endringer i Bluetooths sikkerhet, inkludert sammenkobling. Se delen om parringsmekanismer for mer om disse endringene.

Bluejacking

Bluejacking er å sende enten et bilde eller en melding fra en bruker til en intetanende bruker gjennom trådløs Bluetooth -teknologi. Vanlige applikasjoner inkluderer korte meldinger, f.eks. "Du har nettopp blitt blåjacket!" Bluejacking innebærer ikke fjerning eller endring av data fra enheten. Bluejacking kan også innebære å ta kontroll over en mobil enhet trådløst og ringe en premium rate line, som eies av bluejacker. Sikkerhetsfremskritt har lettet dette problemet.

Historien om sikkerhetshensyn

2001–2004

I 2001 oppdaget Jakobsson og Wetzel fra Bell Laboratories feil i Bluetooth -paringsprotokollen og pekte også på sårbarheter i krypteringsopplegget. I 2003 oppdaget Ben og Adam Laurie fra AL Digital Ltd. at alvorlige feil ved noen dårlige implementeringer av Bluetooth -sikkerhet kan føre til avsløring av personopplysninger. I et påfølgende eksperiment var Martin Herfurt fra trifinite.group i stand til å gjennomføre en feltforsøk på CeBIT messeområdet, som viste viktigheten av problemet for verden. Et nytt angrep kalt BlueBug ble brukt til dette eksperimentet. I 2004 dukket det første påståtte viruset med Bluetooth for å spre seg blant mobiltelefoner på Symbian OS . Viruset ble først beskrevet av Kaspersky Lab og krever at brukerne bekrefter installasjonen av ukjent programvare før det kan spre seg. Viruset ble skrevet som et proof-of-concept av en gruppe virusforfattere kjent som "29A" og sendt til antivirusgrupper. Dermed bør det betraktes som en potensiell (men ikke reell) sikkerhetstrussel mot Bluetooth -teknologi eller Symbian OS siden viruset aldri har spredd seg utenfor dette systemet. I august 2004 viste et verdensrekordforsøk (se også Bluetooth-sniping ) at rekkevidden til klasse 2 Bluetooth-radioer kan utvides til 1,78 km (1,11 mi) med retningsantenner og signalforsterkere. Dette utgjør en potensiell sikkerhetstrussel fordi det gjør det mulig for angriperne å få tilgang til sårbare Bluetooth -enheter på avstand over all forventning. Angriperen må også kunne motta informasjon fra offeret for å opprette en forbindelse. Ingen angrep kan utføres mot en Bluetooth -enhet med mindre angriperen vet Bluetooth -adressen og hvilke kanaler som skal overføres på, selv om disse kan utledes innen få minutter hvis enheten er i bruk.

2005

I januar 2005 dukket det opp en mobil malware -orm kjent som Lasco. Ormen begynte å målrette mobiltelefoner ved hjelp av Symbian OS ( Series 60 -plattformen ) ved hjelp av Bluetooth -aktiverte enheter for å replikere seg selv og spre seg til andre enheter. Ormen installerer seg selv og begynner når mobilbrukeren godkjenner overføring av filen (Velasco.sis) fra en annen enhet. Når den er installert, begynner ormen å lete etter andre Bluetooth -aktiverte enheter å infisere. I tillegg infiserer ormen andre .SIS  -filer på enheten, slik at replikering til en annen enhet kan gjøres ved bruk av flyttbare medier ( Secure Digital , CompactFlash , etc.). Ormen kan gjøre den mobile enheten ustabil.

I april 2005 publiserte sikkerhetsforskere fra Cambridge University resultater av deres faktiske implementering av passive angrep mot PIN-basert paring mellom kommersielle Bluetooth-enheter. De bekreftet at angrepene er praktisk talt raske, og metoden for etablering av symmetrisk Bluetooth -nøkkel er sårbar. For å rette opp dette sikkerhetsproblemet, designet de en implementering som viste at sterkere, asymmetrisk nøkkelopprettelse er mulig for visse klasser av enheter, for eksempel mobiltelefoner.

I juni 2005 publiserte Yaniv Shaked og Avishai Wool et papir som beskriver både passive og aktive metoder for å skaffe PIN -koden for en Bluetooth -lenke. Det passive angrepet gjør at en egnet utstyrt angriper kan avlytte kommunikasjon og forfalskning hvis angriperen var til stede på tidspunktet for første paring. Den aktive metoden bruker en spesialkonstruert melding som må settes inn på et bestemt punkt i protokollen for å få master og slave til å gjenta paringsprosessen. Etter det kan den første metoden brukes til å knekke PIN -koden. Dette angrepets største svakhet er at det krever at brukeren av enhetene under angrep må angi PIN-koden på nytt under angrepet når enheten ber dem om det. Også dette aktive angrepet krever sannsynligvis tilpasset maskinvare, siden de fleste kommersielt tilgjengelige Bluetooth -enheter ikke er i stand til den nødvendige timingen.

I august 2005 ga politiet i Cambridgeshire , England ut advarsler om tyver som bruker Bluetooth -aktiverte telefoner for å spore andre enheter som er igjen i biler. Politiet råder brukerne til å sørge for at alle mobilnettverkstilkoblinger deaktiveres hvis bærbare datamaskiner og andre enheter forlates på denne måten.

2006

I april 2006 publiserte forskere fra Secure Network og F-Secure en rapport som advarer om det store antallet enheter som er igjen i en synlig tilstand, og ga ut statistikk om spredningen av forskjellige Bluetooth-tjenester og enkel spredning av en eventuell Bluetooth-orm.

I oktober 2006 demonstrerte og lanserte Kevin Finistere og Thierry Zoller på sikkerhetskonferansen Luxemburgish Hack.lu sikkerhetskontroll via Bluetooth på Mac OS X v10.3.9 og v10.4. De demonstrerte også den første Bluetooth PIN og Linkkeys cracker, som er basert på forskningen fra Ull og Shaked.

2017

I april 2017 oppdaget sikkerhetsforskere ved Armis flere utnyttelser i Bluetooth -programvaren på forskjellige plattformer, inkludert Microsoft Windows , Linux , Apple iOS og Google Android . Disse sårbarhetene kalles samlet " BlueBorne ". Bedrifterne lar en angriper koble seg til enheter eller systemer uten autentisering og kan gi dem "praktisk talt full kontroll over enheten". Armis kontaktet utviklere av Google, Microsoft, Apple, Samsung og Linux for å la programvaren lappe før den koordinerte kunngjøringen om sårbarhetene 12. september 2017.

2018

I juli 2018 identifiserte forskere ved Technion - Israel Institute of Technology et sikkerhetsproblem i de siste Bluetooth -sammenkoblingsprosedyrene: Secure Simple Pairing og LE Secure Connections.

I oktober 2018 identifiserte Karim Lounis, en nettverkssikkerhetsforsker ved Queen's University, et sikkerhetsproblem, kalt CDV (Connection Dumping Sårbarhet), på forskjellige Bluetooth -enheter som lar en angriper rive en eksisterende Bluetooth -tilkobling og forårsake deauthentisering og frakobling av de involverte enhetene. Forskeren demonstrerte angrepet på forskjellige enheter i forskjellige kategorier og fra forskjellige produsenter.

2019

I august 2019 oppdaget sikkerhetsforskere ved Singapore University of Technology and Design , Helmholtz Center for Information Security og University of Oxford en sårbarhet i nøkkelforhandlingen som ville "brute tvinge de forhandlede krypteringsnøklene, dekryptere den avlyttede chifferteksten og injisere gyldig krypterte meldinger (i sanntid) ".

Helse bekymringer

Bluetooth bruker radiofrekvensspekteret i området 2,402  GHz til 2,480  GHz, som er ikke-ioniserende stråling, med tilsvarende båndbredde som den som brukes av trådløse og mobiltelefoner. Ingen spesifikk skade er påvist, selv om trådløs overføring har blitt inkludert av IARC i listen over mulige kreftfremkallende stoffer . Maksimal effekt fra en Bluetooth -radio er 100 mW for klasse 1, 2,5 mW for klasse 2 og 1 mW for klasse 3 -enheter. Selv maksimal effekt i klasse 1 er et lavere nivå enn mobiltelefonene med lavest strøm. UMTS og W-CDMA utgang 250 mW, GSM1800/1900 utganger 1000 mW og GSM850/900 utganger 2000 mW.        

Prisprogrammer

Bluetooth Innovation World Cup, et markedsføringsinitiativ fra Bluetooth Special Interest Group (SIG), var en internasjonal konkurranse som oppmuntret til utvikling av innovasjoner for applikasjoner som utnytter Bluetooth -teknologi innen produkter innen sport, fitness og helse. Konkurransen hadde som mål å stimulere til nye markeder.

Bluetooth Innovation World Cup ble til Bluetooth Breakthrough Awards i 2013. Bluetooth SIG lanserte deretter Imagine Blue Award i 2016 på Bluetooth World. Breakthrough Awards Bluetooth-programmet fremhever de mest innovative produktene og applikasjonene som er tilgjengelige i dag, prototyper kommer snart og studentledede prosjekter under utvikling.

Se også

Merknader

Referanser

Eksterne linker

• Offesiell nettside
• Spesifikasjoner på Bluetooth SIG