Bluetooth jest rzeczywiście praktyczny, ale ma jedną istotną wadę: szybkość transferu jest zdecydowanie za niska. Dopiero debiutująca na rynku nowa wersja protokołu ma wreszcie zapewnić dużą szybkość. CHIP przedstawia możliwości kolejnej generacji urządzeń Bluetooth.
Szybki transfer: Bluetooth wykorzystuje układy WLAN
Gdy przed około dziesięcioma laty wprowadzano interfejs Bluetooth na rynek, zakładano, że ten standard transmisji stanie się po prostu bezprzewodowym łączem szeregowym. Pierwsza wersja transmitowała dane z szybkością 730 kb/s. Z biegiem czasu doszły liczne zastosowania wymagające znacznie większego przepływu danych: transfer zdjęć z cyfrowej kamery, synchronizacja telefonu komórkowego z pecetem czy wymiana plików MP3 pomiędzy urządzeniami.
O ile już standard Bluetooth 2.0 wyraźnie przyśpieszył (do około 2 Mb/s), to dopiero podczas komunikacji dwóch urządzeń Bluetooth 3.0 naprawdę odczujemy oszczędność czasu: z szybkością transferu danych na poziomie do 24 Mb/s można bez problemu przesyłać nawet duży zbiór plików muzycznych MP3 czy folder z wieloma zdjęciami. Odpowiedzialne za rozwój standardu konsorcjum Bluetooth SIG (Special Interest Group) poszło jednak niecodzienną drogą: zamiast opracowania szybkiego protokołu transferu danych razem z chipem po prostu odkupiło istniejący już sprzęt. W coraz większej liczbie urządzeń kompatybilnych z Bluetooth zamontowany jest bowiem układ odpowiedzialny za komunikację WLAN, który – jak wiemy – zapewnia bardzo szybki transfer danych.
Jednak sieci WLAN posługują się zaawansowanym kodowaniem i skomplikowaną strukturą bezpośredniego połączenia między dwoma urządzeniami, co stanowi zaprzeczenie prostoty obsługi Bluetooth. Dlatego Bluetooth 3.0 wykorzystuje tylko część interfejsu WLAN.
Oto kulisy tej strategii: struktura każdego protokołu komunikacji jest efektem teoretycznej koncepcji – modelu warstwowego OSI (Open Systems Interconnection). Za pomocą tego modelu opisuje się wszystkie poziomy komunikacji: od urządzenia aż po aplikacje (patrz ilustracja).
Z protokołu WLAN, Bluetooth wykorzystuje tylko pierwszą warstwę transmisji bitów (Phisical Layer) i kontrolę dostępu (Media Access Control) będącą częścią drugiej warstwy zabezpieczającej (Data Layer). Nadajnik Bluetooth wciąż jest używany do wykrywania urządzeń, inicjacji połączenia i jego konfiguracji, a gdy zachodzi taka potrzeba, następuje przełączenie się na znacznie szybszy WLAN. Ta technika naywana jest Alternate MAC PHY (AMP).
Istniejący już od wersji Bluetooth 1.0 protokół do bezpośredniego połączenia między dwoma urządzeniami – L2CAP (Logical Link Control & Adaptation Protocol) – zawiera kilka rozszerzeń umożliwiających wykorzystanie AMP. Zmiana jest prosta i zachodzi automatycznie. Gdy tylko kontroler stwierdzi, że zaistniała konieczność transferu dużej ilości danych, sprawdza, czy obydwie strony przystosowane są do Bluetooth Hyperspeed (HS). Gdy odpowiedź jest pozytywna, decyduje o przesłaniu danych przez WLAN. Po zakończeniu transmisji sieć WLAN zamyka kanał w celu oszczędzania prądu.
Największą zaletą takiej współpracy między siecią WLAN i Bluetooth jest to, że producenci urządzeń nie muszą sami instalować nowych anten lub szukać miejsca na większy układ BT. W fazie produkcji trzeba tylko wymienić stary chip na nowy.
Jednak Bluetooth SIG zrezygnował z prawdziwie szybkiego transferu danych i ogranicza go do poziomu 54 Mb/s (standard 802.11g), co daje maksymalną przepustowość 24 Mb/s. W przeciwieństwie do tego układy WLAN w standardzie 802.11n (draft) teoretycznie osiągają już transfery na poziomie 300 Mb/s.
Unicast Connectionless Data: Szybkie czasy reakcji
Kolejną innowacją jest Unicast Connectionless Data. Kto już kiedyś pracował z Bluetoothem, ten wie, że do nawiązania połączenia dochodzi raczej powoli. Najpierw muszą być sprawdzone różne usługi, następnie wymienione klucze i na sam koniec ustanowione bezpośrednie połączenie dwóch urządzeń. Taki rodzaj komunikacji nie nadaje się do niektórych zastosowań, np. do pilotów zdalnego sterowania. W tym przypadku transmisja obejmuje tylko niewiele danych, które w dodatku nie są tajne. Bluetooth 3.0 Unicast Connectionless Data umożliwia stworzenie sprawnej komunikacji bez długotrwałego ustanawiania połączenia i potrzeby tworzenia prawdziwego kanału L2CAP. W ten sposób urządzenia szybko komunikują się ze sobą, a czas odpowiedzi ulega wyraźnemu skróceniu.
Szybkości transferu danych Bluetooth
Od pierwszej wersji możliwy do uzyskania transfer danych wzrósł aż 30-krotnie.
Bluetooth 1.0 – 732 kb/s
Bluetooth 2.0 – 2,1 Mb/s
Bluetooth 3.0 – 24 Mb/s
Tak Bluetooth 3.0 wykorzystuje dostępne urządzenia WLAN
W celu uzyskania dużego transferu danych Bluetooth korzysta z sieci WLAN, ale tylko z jej określonych elementów. Najlepiej widać te powiązania na teoretycznym modelu warstwowym OSI (Open Systems Interconnection). Pierwsze dwie warstwy protokołu WLAN “przenoszone” są na wyższe warstwy Bluetooth, w ten sposób wykorzystuje się dużą szybkość transferu danych sieci WLAN.
Alternate MAC PHY (AMP)
Bluetooth 3.0 wykorzystuje sprzęt zgodny ze standardem 802.11 celem uzyskania szybkiego transferu danych i oszczędzania energii elektrycznej. W celu stworzenia niezauważalnego połączenia Bluetooth używa tylko najbliższych sprzętowi elementów protokołu WLAN.
Tylko dwie warstwy
Stąd też pochodzi niezwykła nazwa tej techniki: alternatywa dla warstwy MAC
i warstwy fizycznej (ang. Physical Layer). Wszystkie inne instancje protokołu Bluetooth 3.0 zostają pominięte. Tylko protokoły umieszczone bezpośrednio na warstwie MAC uzyskują kilka rozszerzeń, takich jak L2CAP i Link Manager Protocol, które są odpowiedzialne za nawiązanie połączenia między dwoma urządzeniami. Zadaniem obydwu protokołów jest to, aby żadna z osadzonych wyżej instancji protokołu nie stwierdziła żadnych zmian i zapewniła tylko szybki przepływ danych.
Podsumowanie
Trzecia wersja standardu Bluetooth nareszcie oferuje rozsądną szybkość transferu danych. Co więcej, przy lepszym wykorzystaniu łącza WLAN możliwe będzie osiągnięcie jeszcze wyższych wartości niż 24 Mb/s. Poza tym zaimplementowanie Bluetooth 3.0 w sprzęcie nie jest kosztowne, a dzięki dobrym parametrom powinna wzrosnąć akceptacja tego protokołu jako standardu połączenia nie tylko dla zestawów słuchawkowych.