Qual é a diferença entre bluetooth 4.0 e 4.1. O que é Bluetooth

Tecnologias sem fio

Olá.

Em 3 de dezembro de 2014, a Bluetooth SIG anunciou oficialmente a especificação versões bluetooth 4.2.
O comunicado de imprensa identifica três inovações principais:

aumentando a velocidade de recepção e transmissão de dados;
capacidade de se conectar à Internet;
melhorando a privacidade e a segurança.

O ponto principal do comunicado de imprensa: versão 4.2 – ideal para Internet das Coisas (IoT).
Neste artigo quero contar como esses 3 pontos são implementados. Qualquer pessoa interessada é bem-vinda.

Tudo descrito abaixo se aplica apenas ao BLE, vamos lá...

1. Aumentar a velocidade de recepção e transmissão de dados do usuário.

A principal desvantagem do BLE era a baixa velocidade de transferência de dados. Embora não importa como você olhe, o BLE foi originalmente inventado para economizar a energia da fonte que alimenta o dispositivo. E para economizar energia, você precisa entrar em contato de forma intermitente e transferir alguns dados. Porém, mesmo assim, toda a Internet está indignada com a baixa velocidade e questionamentos sobre a possibilidade de aumentá-la, bem como aumentar o tamanho dos dados transmitidos.

E com o advento da versão 4.2, o Bluetooth SIG anunciou um aumento na velocidade de transmissão em 2,5 vezes e no tamanho do pacote transmitido em 10 vezes. Como eles conseguiram isso?

Direi que estes 2 números estão relacionados entre si, a saber: a velocidade aumentou porque o tamanho do pacote transmitido aumentou.

Vejamos a PDU (unidade de dados de protocolo) do canal de dados:

Cada PDU contém um cabeçalho de 16 bits. Portanto, este cabeçalho na versão 4.2 é diferente do cabeçalho na versão 4.1.

Aqui está o cabeçalho da versão 4.1:

E aqui está o cabeçalho da versão 4.2:

Nota: RFU (Reserved for Future Use) - o campo designado por esta abreviatura é reservado para uso futuro e é preenchido com zeros.

Como podemos ver, os últimos 8 bits do cabeçalho são diferentes. O campo Length é a soma dos comprimentos da carga útil e do campo MIC (Message Integrity Check) encontrado na PDU (se este último estiver habilitado).
Se na versão 4.1 o campo “Comprimento” tem tamanho de 5 bits, então na versão 4.2 esse campo tem tamanho de 8 bits.

A partir daqui é fácil calcular que o campo “Comprimento” na versão 4.1 pode conter valores na faixa de 0 a 31, e na versão 4.2 na faixa de 0 a 255. Se subtrairmos o comprimento do campo MIC (4 octetos) a partir dos valores máximos, obtemos que a carga útil pode ser de 27 e 251 octetos para as versões 4.1 e 4.2, respectivamente. Na verdade, a quantidade máxima de dados é ainda menor, porque A carga útil também contém dados de serviço L2CAP (4 octetos) e ATT (3 octetos), mas não consideraremos isso.

Assim, o tamanho dos dados do usuário transmitidos aumentou aproximadamente 10 vezes. Quanto à velocidade, que, por algum motivo, aumentou não 10 vezes, mas apenas 2,5 vezes, então não podemos falar em aumento proporcional, porque tudo depende também da garantia de entrega de dados, porque garantir a entrega de 200 bytes é uma um pouco mais difícil que 20.

2. Possibilidade de ligação à Internet.

Talvez a inovação mais interessante seja o motivo pelo qual a Bluetooth SIG anunciou que a versão 4.2 torna a Internet das Coisas (IoT) melhor graças a esse recurso.

Na versão 4.1, o L2CAP adicionou o modo “LE Credit Based Flow Control Mode”. Este modo permite controlar o fluxo de dados usando o chamado. esquema baseado em crédito. A peculiaridade do esquema é que ele não utiliza pacotes de sinalização para indicar a quantidade de dados que estão sendo transferidos, mas solicita de outro dispositivo um crédito para uma determinada quantidade de dados a serem transferidos, agilizando o processo de transferência. Nesse caso, cada vez que o lado receptor recebe um quadro, ele diminui o contador de quadros e, ao atingir o último quadro, pode interromper a conexão.

3 novos códigos apareceram na lista de comandos L2CAP:
- Solicitação de Conexão Baseada em Crédito LE – solicitação de conexão de acordo com o esquema de crédito;
- Resposta LE Credit Based Connection – resposta a uma ligação baseada num esquema de crédito;
- LE Flow Control Credit – mensagem sobre a possibilidade de recebimento de quadros LE adicionais.

No pacote “Solicitação de Conexão Baseada em Crédito LE”

existe um campo “Créditos Iniciais” com 2 octetos de comprimento, indicando o número de quadros LE que o dispositivo pode enviar no nível L2CAP.

No pacote de resposta “Resposta de conexão baseada em crédito LE”

o mesmo campo indica a quantidade de frames LE que outro dispositivo pode enviar, e o campo “Resultado” também indica o resultado da solicitação de conexão. Um valor 0x0000 indica sucesso, outros valores indicam erro. Especificamente, um valor 0x0004 indica que a conexão foi recusada devido à falta de recursos.

Assim, já na versão 4.1 foi possível transferir uma grande quantidade de dados no nível L2CAP.
E agora, quase simultaneamente ao lançamento da versão 4.2, é publicado o seguinte:

serviço: “Serviço de Suporte IP” (IPSS).
Perfil IPSP (Internet Protocol Support Profile), que define o suporte para transmissão de pacotes IPv6 entre dispositivos que possuem BLE.

O principal requisito do perfil para o nível L2CAP é “LE Credit Based Connection”, que apareceu na versão 4.1, que, por sua vez, permite transmitir pacotes com MTU >= 1280 octetos (espero que a dica da figura seja claro).

O perfil define as seguintes funções:
- função de roteador – usada para dispositivos que podem rotear pacotes IPv6;
- função de nó (Node) – utilizado para dispositivos que só podem receber ou enviar pacotes IPv6; ter funcionalidade de descoberta de serviço e ter um serviço IPSS que permite aos roteadores descobrir este dispositivo;

Dispositivos com a função de roteador que precisam se conectar a outro roteador podem ter a função de host.

Curiosamente, a transmissão de pacotes IPv6 não faz parte da especificação do perfil e é especificada na RFC da IETF “Transmissão de pacotes IPv6 por Bluetooth Low Energy”. Este documento identifica outro ponto interessante, a saber, que na transmissão de pacotes IPv6 é utilizado o padrão 6LoWPAN - este é um padrão para interação utilizando o protocolo IPv6 em redes pessoais sem fio de baixa potência do padrão IEE 802.15.4.

Veja a foto:

O perfil especifica que IPSS, GATT e ATT são usados apenas para descoberta de serviços e GAP é usado apenas para descoberta de dispositivos e estabelecimento de conexão.

Mas o destacado em vermelho significa apenas que a transmissão de pacotes não está incluída na especificação do perfil. Isto permite ao programador escrever sua própria implementação de transmissão de pacotes.

3. Maior privacidade e segurança.

Uma das responsabilidades do gerente de segurança (SM) é emparelhar dois dispositivos. O processo de emparelhamento cria chaves que são então usadas para criptografar as comunicações. O processo de emparelhamento consiste em 3 fases:

troca de informações sobre métodos de pareamento;
geração de chaves de curto prazo (Short Term Key (STK));
troca de chaves.

Na versão 4.2, a fase 2 foi dividida em 2 partes:

geração de chaves de curto prazo (Short Term Key (STK)) denominada “emparelhamento legado LE”
geração de chaves de longo prazo (Long Term Key (LTK)) denominadas “LE Secure Connections”

E a 1ª fase foi adicionada com mais um método de pareamento: “Comparação Numérica” que funciona apenas com a segunda opção da 2ª fase: “LE Secure Connections”.

Neste sentido, além das 3 funções existentes, surgiram mais 5 funções na caixa de ferramentas criptográficas do gestor de segurança, sendo que estas 5 são utilizadas apenas para servir o novo processo de emparelhamento “LE Secure Connections”. Essas funções geram:

LTK e MacKey;
variáveis confirmatórias;
variáveis de verificação de autenticação;
Números de 6 dígitos usados para exibição em dispositivos conectados.

Todas as funções usam o algoritmo de criptografia AES-CMAC com chave de 128 bits.

Assim, se durante o emparelhamento na 2ª fase utilizando o método “LE legacy pairing”, foram geradas 2 chaves:

Chave Temporária (TK): chave temporária de 128 bits usada para gerar STK;
Chave de curto prazo (STK): chave temporária de 128 bits usada para criptografar a conexão

então, usando o método “LE Secure Connections”, 1 chave é gerada:

Chave de longo prazo (LTK): Uma chave de 128 bits usada para criptografar conexões subsequentes.

Como resultado desta inovação obtivemos:

impedindo o rastreamento, porque Agora, graças à “Comparação Numérica”, é possível controlar a capacidade de conexão ao seu dispositivo.
melhorar a eficiência energética, porque não requer mais energia adicional para regenerar chaves em cada conexão.
Criptografia padrão da indústria para garantir dados confidenciais.

Por mais estranho que possa parecer, ao melhorar a segurança melhoramos a eficiência energética.

4. Já é possível tocar?

Sim, eu tenho.
A NORDIC Semiconductor lançou o "nRF51 IoT SDK" que inclui uma pilha, bibliotecas, exemplos e APIs para os dispositivos da série nRF51. Isso inclui:

chips nRF51822 e nRF51422;
nRF51DK;
Dongle nRF51;
nRF51822 EK.

Por

Todos os smartphones modernos estão equipados com Bluetooth de quarta geração – alguns têm a versão 4.0, alguns 4.1 e alguns 4.2. Enquanto isso, foi lançada a quinta versão do “dente azul”. Neste artigo falaremos sobre suas vantagens em relação ao Bluetooth 4.2 e como essas vantagens serão aplicadas na prática.

Duas vezes mais rápido

Dados via Bluetooth de 5ª geração agora serão transmitidos em velocidade máxima6,25 MB/s - anteriormente 3,125 MB/s. Isso ainda é muito menos do que os concorrentes com fio:

Apple Lightning – 60 MB/s
USB 2.0 – 60 MB/s
USB 3.0 – 625 MB/s
USB 3.1 – 1210 MB/s

Mas é por isso que eles estão conectados!

Como resultado, a velocidade de sincronização aumentará relógio inteligente com um smartphone, os elementos da Internet das Coisas entre si e com a base.

Quatro vezes mais

O alcance interno aumentoude 10 a 40 metros, na rua - de 50 a 200 metros.

Será possível correr no estádio sem smartphone no bolso. Deixe-o na mochila, coloque os fones de ouvido Bluetooth e corra - não haverá nada no bolso. Talvez tenha sido o seu telefone que o impediu de correr uma maratona! É verdade, a 42 quilômetros e 195 metros s fones de ouvido sem fio você não pode escapar.

Talvez Fabregas não esteja incluído no elenco porque seus fones de ouvido Bluetooth 4.2 interferem nele

Um maior leque de ações é especialmente importante para organizar a Internet das Coisas. Embora as versões mais antigas do Bluetooth fossem de alguma forma suficientes para apartamentos, em uma casa grande era necessário fazer concessões. Agora você pode facilmente colocar algum elemento IoT no quintal, longe dos demais.

Oito vezes mais dados através de canais de transmissão

Canais de transmissão são necessários para que a Internet das Coisas funcione com dispositivos Bluetooth de terceiros sem conexão prévia. Neste modo, agora você pode transmitir mais informações:255 bytes versus 31 em Bluetooth 4.2.

Explicarei com um exemplo por que os canais de transmissão são necessários. Vamos imaginar um hospital moderno no qual a Internet das Coisas esteja implementada. Uma pessoa chega e imediatamente lhe são enviadas informações via Bluetooth sobre qual escritório ela precisa ir. Ele não consegue mais nada porque não está totalmente conectado à Internet das Coisas do hospital.

O volume dessas informações é de 31 bytes, pois é utilizado Bluetooth 4.2. E com a 5ª versão, a pessoa receberá também o nome do médico, o tempo aproximado de espera e o telefone do médico chefe para reclamações - o tamanho desses dados já é de 255 bytes.

Consome 2,5 vezes menos energia

Parece que com maior velocidade e alcance, o Bluetooth 5 consumirá mais energia. Na verdade, tudo é exatamente o oposto - novo padrão muito mais econômico no consumo de energia. Para smartphones com baterias de 3.000 mAh, o consumo de energia do Bluetooth 4.2 não foi crítico. No caso dos relógios inteligentes, o aumento da autonomia pode ser perceptível, embora, claro, precise ser testado na prática.

Sistema de conexão serial

Dimensionar a Internet das Coisas ficará mais fácil graças ao novo sistema de conexão serial. Anteriormente, cada dispositivo se conectava a um dispositivo base comum, mas agora será suficiente conectar-se a um elemento vizinho.

Vamos lembrar da física!

Talvez algum dia veremos um sistema IoT urbano não dentro de um apartamento ou casa, mas dentro de um distrito inteiro ou mesmo de uma cidade? E será baseado no Bluetooth 5, com baixo consumo de energia e facilmente escalonável.

Por que outro motivo o Bluetooth está conectado à Internet das Coisas? O fato é que os elementos da IoT são muito fragmentados: cada fabricante faz algo (ou tudo) diferente. Bluetooth é uma das coisas que une todos eles. É usado em quase todos os dispositivos: telefones, relógios, laptops, carros e assim por diante.

A propósito, o novo padrão é compatível com protocolos mais antigos.

Quando devemos esperar isso?

Sim, já esperamos. Toda a documentação necessária para o desenvolvimento de dispositivos e softwares com Suporte Bluetooth 5 apareceu no site oficial no início do ano, e outro dia foram lançados os primeiros smartphones com a quinta versão do “dente azul” - .

O Bluetooth 5 não é de forma alguma uma revolução, mas sim um desenvolvimento evolutivo da tecnologia. O novo padrão apenas melhorou o desempenho do anterior, mas não ensinou o “dente azul” a fazer nada de novo. O protocolo 4.2 faz tudo o que o Bluetooth 5 pode fazer, só que várias vezes pior.

Primeira vez sobre como preparar o corpo Mestre mais frio MasterCase H500P Mesh White foi anunciado durante a CES 2018. Agora o novo mecanismo foi apresentado oficialmente e estará à venda hoje com um preço de 159,99 euros.

Pelo valor especificado, você obtém um case bastante elegante e espaçoso feito de uma combinação de aço, plástico e vidro temperado. Os parâmetros do novo produto são 544 x 542 x 242 mm. Cabe dentro facilmente placa-mãe tipos E-ATX, ATX, microATX ou Mini-ITX com o maior número 9 portas de expansão (7 horizontais comuns e 2 para colocação vertical...

A organização EVGA decidiu atualizar a série de fontes de alimentação EVGA SuperNOVA G1, apresentada em 2013, e lançou a linha EVGA SuperNOVA G1+. Inclui quatro opções: EVGA SuperNOVA 650 G1+ (120-GP-0650), EVGA SuperNOVA 750 G1+ (120-GP-0750), EVGA SuperNOVA 850 G1+ (120-GP-0850) e EVGA SuperNOVA 1000 G1+ (120-GP- 1000). O poder de cada um deles é mostrado no nome.

Todos os novos mecanismos usam capacitores japoneses altamente confiáveis, um design completamente modular, uma única linha poderosa de +12 V, conversores DC-DC no circuito de baixa tensão, um cooler durável e de baixa velocidade de 135 mm em um rolamento FDB e uma gama completa de proteções (OCP, OVP, OTP, OOP, SCP, UVP). ...

A Transcend anunciou o lançamento iminente de novos módulos de memória DDR3. O lançamento será apresentado em dois modelos: DIMM registrado DDR3-1333 MHz de 32 GB e DIMM registrado DDR3-1600 MHz de 16 GB de perfil muito baixo. Os módulos de memória são equipados com sensores de temperatura que aprimoram as funções de monitoramento. Ambos os modelos oferecem opções de expansão suficientes para administradores de sistema e dotá-los de diversas funcionalidades, proporcionando frequências máximas de operação e controle do sistema.

O modelo júnior DDR3 de 16 GB é perfeito para uso em servidores blade e...

Um ano após a aprovação das especificações do Bluetooth 4.1, a organizaçãoO Bluetooth Special Interest Group (SIG) apresentou a atualização 4.2. O Bluetooth 4.2 aumentou a velocidade de troca de informações entre Dispositivos Bluetooth Inteligente: o tamanho dos pacotes de dados aumentou 10 vezes e o desempenho aumentou 2,5 vezes.

Um ano após a aprovação das especificações do Bluetooth 4.1, a organização O Bluetooth Special Interest Group (SIG) apresentou a atualização 4.2. No Bluetooth 4.2, a velocidade de troca de informações entre dispositivos Bluetooth Smart foi aumentada: o tamanho dos pacotes de dados foi aumentado em 10 vezes e o desempenho aumentou em 2,5 vezes. Trabalho aprimorado com dispositivos da Internet das Coisas graças a O Perfil de Suporte ao Protocolo da Internet (IPSP) agora oferece suporte à conexão à Internet diretamente por meio do protocolo Gerenciamento de dispositivos inteligentes Ipv6/6LoWPAN e Bluetooth.

Em outras palavras, os dispositivos poderão se conectar diretamente à Internet por meio de um ponto de acesso ou roteador sem conexões e transmissores adicionais. Além disso, prometem alto grau de proteção contra rastreamento via conexão Bluetooth e criptografia de dados. O processo de rastreamento unilateral não é mais possível; é necessária a confirmação da conexão; Claro, eles prometem reduzir o consumo de energia. Os primeiros produtos com Bluetooth 4.2 poderão surgir no primeiro semestre de 2015.

Fonte: Bluetooth

Kirkland, WA - 03 de dezembro de 2014

O Bluetooth Special Interest Group (SIG) adotou oficialmente a versão 4.2 da especificação principal do Bluetooth esta semana. As principais atualizações em 4.2 melhoram a privacidade e aumentam a velocidade, e um perfil a ser ratificado em breve permitirá a conectividade IP. O Bluetooth 4.2 abre novas oportunidades para desenvolvedores, OEMs e a indústria criarem uma melhor experiência de usuário para os consumidores, ao mesmo tempo em que criam casos de uso nunca antes imaginados.

“O objetivo do Bluetooth 4.2 é continuar a tornar o Bluetooth Smart a melhor solução para conectar toda a tecnologia da sua vida - desde sensores pessoais até sua casa conectada. Além das melhorias na própria especificação, um novo perfil conhecido como IPSP permite IPv6 para Bluetooth, abrindo portas inteiramente novas para conectividade de dispositivos”, disse Mark Powell, diretor executivo da Bluetooth SIG. “O Bluetooth Smart é a única tecnologia que pode acompanhar o mercado, fornecer aos desenvolvedores a flexibilidade para inovar e ser a base para a IoT.”

Privacidade e Segurança
O Bluetooth 4.2 introduz configurações de privacidade líderes do setor que reduzem o consumo de energia e se baseiam nos recursos de segurança de nível governamental da especificação Bluetooth. Os novos recursos de privacidade colocam o controle de volta nas mãos do consumidor, tornando difícil para os bisbilhoteiros rastrearem um dispositivo através de sua conexão Bluetooth sem permissão. Por exemplo, ao fazer compras em uma loja de varejo com beacons, a menos que você tenha permitido que o beacon interaja com seu dispositivo, você não poderá ser rastreado.

Velocidade
O Bluetooth 4.2 aumenta a velocidade e a confiabilidade das transferências de dados entre dispositivos Bluetooth Smart. Ao aumentar a capacidade dos pacotes Bluetooth Smart, os dispositivos transferem dados até 2,5 vezes mais rápido do que nas versões anteriores. O aumento da velocidade de transferência de dados e da capacidade de pacotes reduz a oportunidade de ocorrência de erros de transmissão e reduz o consumo da bateria, resultando em uma conexão mais eficiente.

Conectividade com a Internet
Com base nos recursos lançados anteriormente com o Bluetooth 4.1 e nos novos recursos lançados no 4.2, o Perfil de Suporte ao Protocolo de Internet (IPSP) permitirá que os sensores Bluetooth Smart acessem a Internet diretamente via IPv6/6LoWPAN. A conectividade IP torna possível usar a infraestrutura IP existente para gerenciar dispositivos Bluetooth Smart “edge”. Isto é ideal para cenários domésticos conectados que necessitam de controle pessoal e de área ampla. Esse perfil será ratificado até o final do ano.

Olá.

Em 3 de dezembro de 2014, a Bluetooth SIG anunciou oficialmente a versão 4.2 da especificação Bluetooth.
O comunicado de imprensa identifica três inovações principais:

aumentando a velocidade de recepção e transmissão de dados;
capacidade de se conectar à Internet;
melhorando a privacidade e a segurança.

Tudo descrito abaixo se aplica apenas ao BLE, vamos lá...

1. Aumentar a velocidade de recepção e transmissão de dados do usuário.

E com o advento da versão 4.2, o Bluetooth SIG anunciou um aumento na velocidade de transmissão em 2,5 vezes e no tamanho do pacote transmitido em 10 vezes. Como eles conseguiram isso?

Direi que estes 2 números estão relacionados entre si, a saber: a velocidade aumentou porque o tamanho do pacote transmitido aumentou.

Vejamos a PDU (unidade de dados de protocolo) do canal de dados:

Cada PDU contém um cabeçalho de 16 bits. Portanto, este cabeçalho na versão 4.2 é diferente do cabeçalho na versão 4.1.

Como podemos ver, os últimos 8 bits do cabeçalho são diferentes. O campo Lenght é a soma dos comprimentos da carga útil e do campo MIC (Message Integrity Check) encontrado na PDU (se este último estiver habilitado).
Se na versão 4.1 o campo “Lenght” tem tamanho de 5 bits, então na versão 4.2 esse campo tem tamanho de 8 bits.

Assim, o tamanho dos dados do usuário transmitidos aumentou aproximadamente 10 vezes. Quanto à velocidade, que, por algum motivo, aumentou 10 vezes, mas apenas 2,5 vezes, então não podemos falar em aumento proporcional, porque tudo depende também da garantia de entrega de dados, porque garantir a entrega de 200 bytes é uma um pouco mais difícil que 20.