Сравнение технологий Bluetooth Classic и Bluetooth Low Energy (BLE)

В этой статье мы рассмотрим на основные различия между классическим Bluetooth и Bluetooth Low Energy (BLE).

Технология Bluetooth — это стандарт беспроводной связи, позволяющий устройствам подключаться и обмениваться данными на коротких расстояниях. Она стала популярной технологией в области IoT (Интернет вещей) и широко применяется в различных устройствах, таких как смартфоны, ноутбуки, динамики и многое другое.

Технология Bluetooth может быть разделена на две основные категории: Classic Bluetooth и Bluetooth Low Energy (BLE). Обе технологии используют протокол Bluetooth, но предназначены для разных целей и имеют разные характеристики.

Все статьи на нашем сайте, использующие технологию Bluetooth, вы можете посмотреть по этой ссылке, а технология Bluetooth Low Energy использовалась в следующих проектах:

Классический Bluetooth

Classic Bluetooth — это оригинальная версия технологии Bluetooth, впервые представленная в 1999 году. Она была разработана для приложений с высокой пропускной способностью, таких как потоковое аудио и видео, и поддерживает устройства с более высокими требованиями к мощности. Classic Bluetooth использует диапазон ISM (Industrial, Scientific, and Medical) 2,4 ГГц и имеет максимальную скорость передачи данных 3 Мбит/с.

Радиус действия составляет до 100 метров, что делает его пригодным для использования в помещении и на улице. Классические устройства Bluetooth могут подключаться к другим устройствам с помощью различных протоколов, таких как A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) для потоковой передачи звука и AVRCP (Audio/Video Remote Control Profile) для удаленного управления аудио- и видеоустройствами.

Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE)

Bluetooth Low Energy (BLE) — это новая версия технологии Bluetooth, представленная в 2010 году. BLE, также известная как Bluetooth Smart, предназначена для маломощных приложений, таких как фитнес-трекеры, устройства для умного дома и маяки. BLE использует тот же диапазон ISM 2,4 ГГц, что и классический Bluetooth, но имеет более низкое энергопотребление и меньший радиус действия.

Устройства BLE могут работать от батарейки-таблетки в течение месяцев или даже лет. Максимальная скорость передачи данных BLE составляет 1 Мбит/с, а радиус действия — до 50 метров. Устройства BLE могут подключаться к другим устройствам с помощью различных протоколов, таких как GATT (Generic Attribute Profile) для обмена данными и GAP (Generic Access Profile) для обнаружения и подключения устройств.

Разница между Bluetooth Classic и Bluetooth Low Energy (BLE)

Одним из основных различий между классическим Bluetooth и BLE является их энергопотребление. Классические устройства Bluetooth потребляют больше энергии, чем устройства BLE, что делает их менее подходящими для портативных и работающих от батареек приложений. Устройства BLE разработаны для потребления очень малого количества энергии, что делает их идеальными для приложений, работающих от небольших батареек. Вот почему BLE обычно используется в устройствах IoT, таких как фитнес-трекеры, умные часы и другие носимые устройства.

Еще одно различие между классическим Bluetooth и BLE заключается в радиусе действия их связи. Классический Bluetooth имеет больший радиус действия, чем BLE, что делает его подходящим для приложений, требующих большую зону покрытия. BLE имеет меньший радиус действия, что делает его более подходящим для приложений, требующих меньшую зону покрытия, таких как внутренняя навигация или услуги на основе определения местоположения.

С точки зрения безопасности, как Classic Bluetooth, так и BLE предлагают схожие функции безопасности, такие как шифрование и аутентификация. Однако устройства BLE также могут использовать защищенные соединения, которые обеспечивают дополнительный уровень безопасности, используя защищенный протокол обмена ключами для установления защищенного соединения между устройствами.

№	Характеристика	Bluetooth Classic	Bluetooth Low Energy (BLE)
1	Диапазон частот	Диапазон ISM 2,4 ГГц (используется 2,402 ГГц-2,480 ГГц)	Диапазон ISM 2,4 ГГц (используется 2,402 ГГц-2,480 ГГц)
2	Количество каналов	79 каналов шириной 1 МГц каждый	40 каналов шириной 2 МГц каждый
3	Метод расширения спектра	Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)	Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)
4	Потребляемая мощность	Высокая (приблизительно 1 Вт)	Низкая (приблизительно 0,001 Вт–0,5 Вт)
5	Дальность связи	10м — 30м	10м — 30м
6	Скорость передачи данных	1 Мбит/с для BR 2-3 Мбит/с для EDR	500кбит/с-1Мбит/с
7	Техника модуляции	GFSK для BR 8-DPSK или π/4-DQPSK для EDR	GFSK
8	Направление связи	Двусторонний направленный (Двунаправленный)	Односторонний направленный (однонаправленный)
9	Сопряжение устройств	Необходимо	Не требуется
10	Голосовое управление	Да	Нет
11	Задержка	100 мс	6 мс
12	Варианты использования	Используется для потоковых приложений, таких как потоковая передача аудио, передача файлов и гарнитуры.	Используется для передачи данных с датчиков, управления устройствами и приложений с низкой пропускной способностью.

Как видите, различия между этими технологиями есть, и некоторые из этих различий весьма существенны.

Как работает BLE?

BLE использует ту же технологию скачков по частоте, что и классический Bluetooth. Он передает данные и подключается к нескольким электронным устройствам через частотный диапазон 2,4 ГГц. Он разработан для потребления меньшего количества энергии при медленной передаче данных. Когда два устройства подключены через сеть BLE, связь происходит всего несколько секунд. Это означает, что BLE включает спящий режим или отключает активность между каждым подключением. т. е. устройство BLE может эффективно обмениваться данными и передавать данные, когда это необходимо, и, следовательно, потреблять меньше энергии.

Связь с устройствами BLE может осуществляться двумя способами: с установлением соединения и на основе широковещательной передачи.

Коммуникация, ориентированная на установление соединения

В ориентированной на соединение коммуникации устройство BLE может вести себя как центральное устройство или периферийное устройство. Оно действует как основное устройство и играет роль, которую клиентский компьютер играет в компьютерной сети. Оно отвечает за поиск других устройств в сети, которые могут к нему подключиться. Когда оно находит какое-либо устройство, оно отправляет запрос на подключение и передачу данных.

Это же устройство BLE может также выступать в качестве периферийного устройства. В этом случае оно выступает в качестве сервера. Оно получает запрос на сопряжение, переданный с центрального устройства.

Весь процесс коммуникации происходит в четыре этапа. Это: объявление, инициирование, подключение и обмен данными. На этапе объявления периферийное устройство отправляет синхронизированные пакеты объявления, а центральное устройство сканирует и использует пакеты объявления, чтобы найти периферийное устройство. На этапе инициирования первичное устройство инициирует запрос на подключение. Подключение устанавливается на этапе подключения, и, наконец, на этапе передачи данных происходит передача данных, и передача данных может быть двунаправленной.

Коммуникации на основе вещания

Для функционирования широковещательной связи не требуется подключение. В этой форме связи данные выходят только с одного конца и принимаются любым устройством BLE вокруг вещателя, которое может считывать данные. т. е. устройство BLE транслирует необработанные данные в однонаправленном формате.

Широковещательная связь не обеспечивает безопасность данных для общих документов, поскольку к общим данным может получить доступ любой человек и любое устройство без контроля. Однако у нее есть свое собственное приложение, где безопасность таких общих данных не вызывает беспокойства.

Применение BLE

Bluetooth Low Energy (BLE) применяется в нескольких областях. Некоторые распространенные применения BLE следующие:

Отслеживание местоположения в помещении;
Отслеживание активов и связанных объектов;
Отслеживание контактов и сотрудников;
Умные приборы и фитнес-трекеры или устройства для отслеживания состояния здоровья;
Контроль доступа;
Управление запасами;
Поиск пути и навигация;
Устройства безопасности и домашней автоматизации;
Мобильный платеж;
Аудиоустройства.

Преимущества BLE

Низкое энергопотребление;
Длительное время работы в режиме ожидания;
Низкая стоимость разработки;
Улучшение отслеживания;
Открытый доступ к документации;
Более точная автоматическая инвентаризация;
Распространенность в смартфонах.

Недостатки BLE

Ограниченная зона покрытия;
Не поддерживает связь на большом расстоянии (поддержка до 200 м в зоне прямой видимости);
Невозможно поддерживать более высокую скорость передачи данных, предлагаемую Wi-Fi и сотовой связью (поддержка скорости передачи данных 1 Мбит/с и 2 Мбит/с);
Легко подвергается воздействию окружающих предметов (например, стены, человеческого тела и т. д.).

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что и классический Bluetooth, и BLE — это технологии беспроводной связи, использующие протокол Bluetooth, но они предназначены для разных целей и имеют разные характеристики.

Классический Bluetooth лучше подходит для приложений, требующих высокой скорости передачи данных и доступа к питанию, в то время как BLE лучше подходит для маломощных приложений с низкой скоростью передачи данных, которым необходимо работать от небольших батарей, таких как устройства IoT. Оба имеют свои преимущества и недостатки, и выбор между ними зависит от конкретных требований приложения.