Draadloze Bluetooth interface

Over de Auteur: Lammert Bies is een vader, echtgenoot en polyglot. Hij ontwikkelt embedded systemen sinds de jaren tachtig. Gebruikte machinaal leren voordat het een naam had. Specialiseert in het verbinden van computers, robots en mensen. Was een Google Mapmaker Advocaat en spreker op verscheidene internationale conferenties voordat in 2017 de stekker uit Mapmaker werd getrokken. Bughunter met Google. Verspreidt op dit moment kunstmatige intelligentie naar de wildste plekken in productieomgevingen. Hij stopt nooit met leren.

• Introductie in Bluetooth
• Bluetooth technologische basisgedachte
• Bluetooth communicatie snelheden
• Bluetooth in de praktijk

Inleiding in Bluetooth

Interfaces met kabels hebben lang de verbindingen tussen computers en randapparatuur gedomineerd. Voor veel typen verbindingen is een draadloze oplossing gemakkelijker om de communicatie met kleiner op batterijen werkende apparatuur te verzorgen, bijvoorbeeld om een mobiele telefoon met een PC te verbinden om de nummerlijst te synchroniseren of voor koptelefoons om naar favoriete muziek te luisteren.

Infrarode seriële communicatie is reeds lang beschikbaar. Het eerste massagebruik van infrarood seriële verbindingen was voor de afstandsbediening van de televisie. Infrarood verbinding zuin uitstekend geschikt voor dit specifieke type van gebruik waar er altij een zichtverbinding is tussen beide apparaten en de benodigde datasnelheid laag is. Voor verbindingen op hogere snelheid—bijvoorbeeld om hoge kwaliteit geluidsopnamen te verzenden—of voor situaties waar er geen directe zichtverbinding is zoals met draagbare koptelefoons is infrarood niet de beste technische oplossing. Met infrarood licht is er ook het probleem dat de communicatie gemakkelijk kan worden opgevangen door andere apparaten, of zelfs kan worden verminkt. Een spelletje dat kinderen graag doen is om buiten te staan met een tweede afstandsbediening en daarmee de televisie binnen te bedienen terwijl mamma en pappa die binnen zitten geen idee hebben wat er met hun televisie aan de hand is. Deze vorm van onderschepping en vijandige overname zou niet mogelijk moeten zijn met een laagvermogen dataoverdracht voor computers. Dit is waarom twee ontwikkelaars van Ericsson Mobile Platforms kwamen met een laagvermogen oplossing die gebruik maakt van radiooverdracht met de naam Bluetooth.

Bluetooth technologische basisgedachte

Om een aantal van de bekende problemen met infrarood communicatie te omzeilen gebruikt Bluetooth frequency-hopping spread spectrum technologie. Met deze technologie wissen de zender en ontvanger continu hun frequentie. Dit maakt het moeilijker om het signaal te onderscheppen en het is bovendien een goed systeem om frequentiebanden te mijden waar het signaal last heeft van inteferentie van andere apparatuur in de omgeving. Radio apparatuur staat in het algemeen ook hogere bandbreedtes toe dan communicatieapparatuur die infrarood gebruikt.

Bluetooth is ontwikkeld met veel verschillende toepassingsgebieden in het achterhoofd, van het uitwisselen van nummerlijsten van mobiele telefoons, audio voor koptelefoons tot positiegegevens van GPS ontvangers. Daarom is het interne protocol dat in Bluetooth systemen gebruikt wordt zeer veelzijdig. Vanwege de vele kleine, geavanceerde en relatief goedkope apparaten waarop Bluetooth wordt gebruikt kun je gemakkelijk spreken van de gadget interface.

Bluetooth is ontwikkeld voor laag vermogen, low-cost situaties waar dataoverdracht noodzakelijk is. De laagvermogen eis heeft twee goede redenen. Ten eersta kunnen met batterijen gevoede apparaten langer met één batterijlading wanneer minder vermogen wordt gebruikt voor de dataoverdracht technologie. Bovendien betekent een laag vermogen een kleinere effectieve straal van het radiosignaal. Als de radius van het signaal kleiner is kunnen meer apparaten in dezelfde frequentiebanden werken met een hogere bandbreedte voor elk individueel apparaat en is de kans dat het signaal door derden onderschept wordt kleiner. Voor bepaalde situaties kan een groter bereik echter noodzakelijk zijn. Om die reden zijn er voor Bluetooth apparaten drie vermogensklassen gedefinieerd.

Apparaten met hoog vermogen kunnen communiceren met laag vermogen apparaten, maar in het algemeen bepaalt het apparaat met het laagste vermogen de maximaal toegestande afstand tussen beide partijen.

Bluetooth communicatie snelheden

Zoals met alle communicatieinterfaces is snel nooit snel genoeg. Daarom valt een geleidelijke snelheidsverhoging te zien met elke nieuwe uitgave van de Bluetooth standaard. Hoewel het systeem nooit ontwikkeld is voor verbindingen van hoge snelheid communiceren tegenwoordige Bluetooth systemen in de megabit per seconde range. De ontwerpsnelheden van een aantal versies van de standaard zijn te zien in de volgende tabel.

Bluetooth in de praktijk

De eerste versie 1.0 van Bluetooth was niet bepaald gebruikersvriendelijk. Hoewel het systeem gebruik maakt van een protocol waarbij kleine pakketten in onafhankelijke tijdslots worden verzonden stond de eerste versie alleen toe dat één randapparaat op enig moment verbonden mocht zijn met een Bluetooth host. In de 1.1 versie is dat aangepast naar 8 apparaten die gelijktijdig met één host mochten communiceren.

Ondanks deze vroege opstartproblemen is Bluetooth nu beschikbaar op een groot aantal apparaten zoals:

• Desktop en laptop computers
• Printers
• Toetsenborden en muizen
• Mobiele telefoons
• Koptelefoons
• GPS ontvangers
• Handsfree sets voor mobiele telefoons
• Pocket radio’s
• MP3 spelers