В попередньому матеріалі ми розглянули Bluetooth аудіокодеки, які застосовуються для прослуховування музики. Проте кодеки лише невелика частина того «айсбергу» технологій, що потрібні не тільки для відтворення музики користувача. Тому сьогодні розглянемо профілі Bluetooth не тільки без яких ми навіть не чули наших близьких та рідних, а й не змогли бачити дані вашого серцебиття у фітнес трекері.

Що таке Bluetooth профіль?

Bluetooth профіль — це набір функцій, які визначають як саме пристрої Bluetooth взаємодіють між собою. Тобто, як визначається їхнє підключення, сигнали один до одного та передача даних між ними. Всі наведені нижче у відповідному розділі профілі розроблені для виконання різних функцій. Наприклад, для відтворення музики в гарнітури використовується один профіль (A2DP), тоді як для передачі вашого та голосу співрозмовника застосовується абсолютно інший (HSP чи HFP).

Канали зʼєднання між Bluetooth-пристроями

Оскільки два пристрої фізично ніяк з собою не підʼєднані, необхідно забезпечити їхнє зʼєднання між собою. Тому застосовуються два види каналів для передачі:

• ACL або Asynchronous Connection-Less — застосовується для передачі даних без необхідності гарантованого доставлення у реальному часі;
• SCO або Synchronous Connection-Oriented — використання для передачі даних у реальному часі, тобто з мінімальною затримкою.

Для підключення по ACL характерні такі особливості: підтримка двостороннього обміну даними, виправлення потенційних помилок при передачі, непостійні затримки. Застосовується ACL в досить широкому колі інтересів: передача файлів через Bluetooth, потокове аудіо, взаємодія з Bluetooth-клавіатурами та мишами.

На відміну від ACL, зʼєднанню через SCO необхідні чітко визначені часові рамки заради отримання мінімальних затримок при застосуванні профілю. Насамперед це необхідно для передачі голосів при телефонній розмові. Саме тому відсутня функція виправлення помилок у ситуаціях, коли співрозмовнику було погано вас чути.

Грубо кажучи, використання SCO необхідно для швидкої передачі інформації, тоді як ACL — забезпечення якості.

Наведемо коротку порівняльну таблицю обох типів передачі даних. Як можете побачити, все досить зрозуміло коли і як потрібно використовувати той чи інший тип каналу.

	ACL	SCO
Типи даних для передачі	Звичайні файли, аудіо, контроль управління приладами	Голос (телефонні дзвінки)
Синхронізація	Асинхронна	Синхронна (фіксовані часові інтервали)
Повтор передачі	Можливий	Фактично неможливо (заради уникнення затримок)
Затримка	Змінна	Стабільно низька

Механізми обміну даними Bluetooth

Передача даних між пристроями існує у двох схожих варіаціях:

• Bluetooth BR/EDR або Basic Rate / Enhanced Data Rate;
• Bluetooth Low Energy. Часто застосовують абревіатуру BLE або ще як Bluetooth Smart.

Почнемо з BR/EDR та заради більшої зрозумілості зі схеми нижче. Спочатку Пристрій А (смартфон) повинен якось знайти Пристрій B (навушники). Для цього необхідно почати процедуру Виявлення (Inquiry), в якому один з пристроїв ініціює пошук «своїх сусідів» із застосування спеціальних пакетів даних. В нашому випадку роль ініціатора виконує Пристрій А. Після виявлення ініціатор відправляє відповідні Запити (Paging) на підключення та починається процес Парування (Pairing) зі встановленням рівня довіри, коду перевірки, автентифікації та, при необхідності, шифрування. Після виконується Формування звʼязку (Link Establishment) через логічні канали та визначаються ролі пристроїв: Master (головний, ініціатор зʼєднання, Пристрій А) або Slave (другорядний, Пристрій В).

Далі в хід вступають канали передачі даних, про які згадували раніше. А саме, вибирається необхідність між ACL – або SCO-зʼєднанням. Як сказано вище, для різних цілей необхідно застосовувати різні методи: передача аудіо чи файлів (ACL) або голосу під час дзвінків (SCO).

Далі ми побачимо щось схоже на OSI-модель, де застосовуються стеки внутрішніх  Протоколів (Protocols) та Шарів (Layers), серед яких:

• Профілі, що описують логіку взаємодії між пристроями: A2DP, AVRCP, OBEX та інші. В наступному розділі дійдемо до них;
• Сервісний рівень — виявлення та за необхідності емуляція підтримуваних протоколів рівня вище. Наприклад, SDP (Service Discovery Protocol);
• Управління каналами передачі через L2CAP;
• Baseband та Link Manager для управління зʼєднанням, ролями master/slave та потужністю енергоспоживання;
• Фізичний рівень (Physical Layer), який буде передавати все необхідне по радіоканалу.

Потім йде сама Передача даних (Data Transfer) між Пристроями А та В згідно з необхідним протоколом. Якщо необхідно передавати звук треку користувача з Пристрою А, тоді цифрові дані передаються до A2DP (саме тут відбувається кодування та декодування), через стек Bluetooth потрапляють до L2CAP, діляться на частини та надсилаються завдяки ACL по радіоканалу. Пристрій В отримує ці дані у внутрішню програму та починає відтворювати їх у динаміки.

Звісно, після всіх цих дій наступає момент Завершення зʼєднання (Disconnection), яке може ініціювати будь-який з обох пристроїв. В цей момент вимикаються логічні та фізичні канали передачі. Для збільшення подальшої швидкості підключення, вони повинні залишатися спареними (памʼятати один про одного).

Щодо досить нового стандарту Bluetooth Low Energy можна сказати те, що механізми схожі, але використовують різні протоколи та термінологію. Саме через це маємо великий мінус — відсутня сумісність між пристроями обох поколінь. Проте існує великий плюс — зменшення енергоспоживання завдяки новому режиму роботи. Після безпосередньої роботи, все ще підключені пристрої значно зменшують «контакти» між собою, що дозволяє сильно економити батареї обох приладів. Особливо актуальною вона являється для різноманітних розумних годинників, бізнес-трекерів та слухових апаратів (підтримка профілю TMAP).

Профілі Bluetooth

Перейдемо до переліку самих профілів Bluetooth. Кожен з них створений для виконання конкретної цілі. Переглядаючи профілі обраного вами приладу, можна відразу зрозуміти його потенційні функціональні можливості. Про них також скажемо декілька слів.

Профіль A2DP (Advanced Audio Distribution Profile), мабуть, найвідоміший з усіх профілів у світі. Саме завдяки йому людство вже багато років чує музику або подкасти у свої безпровідних навушниках. Підтримує багато стандартних кодеків, такі як SBC, AAC. Однак як ви могли не помічати, працює профіль лише в один бік: від Master (смартфон, на якому запущений трек) до Slave (навушники, в яких звучить трек).

Якщо вам необхідно зупинити пісню, перемкнути на іншу чи збільшити/зменшити гучність, в цей момент профіль AVRCP (Audio/Video Remote Control Profile) вступає за роботу. Судячи з назви, також дозволяє керувати при перегляді відео.

А ось для дзвінків застосовується інший відомий профіль з давніх часів — HFP або Hands-Free Profile. Він застосовується для голосових викликів, набору номера, приймання чи відхилення викликів, перевірки рівень сигналу тощо. Найголовніша з його функцій, передача звуку самого дзвінка.

У 2022 р. на заміну A2DP, HFP та AVRCP був представлений новий профіль, про який згадували вище — TMAP (Telephony and Media Audio Profile). Як можете побачити, він повинен обʼєднати в собі стек профілів, що забезпечить сумісність між пристроями нового покоління з підтримкою Bluetooth LE. Підтримується новий кодек LC3, який також повинен замінити SBC та AAC. Зі збільшеним поширенням цього профілю у світі (необхідна апаратна підтримка Bluetooth версії 5.2 та вище) може статися ситуація, що ваші круті та дорогі навушники (куплені більше 5 років тому) просто не будуть працювати з новим смартфоном. Проте навряд це станеться найближчим часом.

В старі часи ще кнопкових телефонів для передачі контактів адресної книги застосовувався PBP (Phone Book Access Profile). Зараз про нього не забули, тому що він застосовується при безпровідному підключенні смартфона до автомобіля та показу контактів вже на більшому дисплеї.

Наведемо також кілька інших важливих профілів Bluetooth, якими ви користуєтесь навіть не знаючи про їхнє існування.

Якщо HFP застосовується для голосових викликів, то хто ж дозволяє передавати SMS/MMS та показувати сповіщення на розумні годинники чи дисплеї авто? Це робота для MAP (Message Access Profile). Для зʼєднання миші, клавіатури чи гейпадів через Bluetooth також необхідний свій профіль. А саме, HID або Human Interface Profile.

Памʼятаєте як у часи Sony Ericsson K750i та Siemens M65 передавали всіляку музику чи зображення на телефони один одного? Для виконання цієї операції застосовувалися профілі OBEX (Object Exchange) та OPP (Object Push Profile).

Можливо ви стикалися з проблемою різкої необхідності в інтернеті? Ethernet-кабелю чи домашнього WiFi немає. Проте поряд лежить смартфон з мобільним інтернетом. Чому б не створити точку-доступу Bluetooth між двома пристроями? За це відповідає PAN (Personal Area Networking Profile).

При роботі у продуктових мережах часто застосовують прилади для друку етикеток. Ці та інші вироби (POS-термінали, в автомобілебудуванні) застосовують COM-порти у своїй діяльності. Профіль SPP (Serial Port Profile) дозволяє емулювати цей порт по Bluetooth зʼєднанню, тим самим замінюючи кабельне підключення.

Профіль SIM Access Profile (SAP або rSAP) дозволяє вбудованим в авто пристроям з GSM-передавачем, підключатися до SIM-картки в смартфоні з підтримкою Bluetooth. Таким чином зникає необхідність окремої SIM-картки та можна почати використовувати зовнішню антену автомобіля.

Якщо ви носите з собою фітнес-трекери чи інші пристрої для відстежування свого здоров’я, для них також існує свій власний профіль. Точніше, їх кілька: FMP (Fitness Machine Profile), HDP (Heart Device Profile), HRP (Heart Rate Profile) та PAMP (Physical Activity Monitor Profile). Кожен з них необхідний для різних активностей користувача.

Як бачите, існує багато Bluetooth профілів для самих різноманітних завдань користувача. Деяким з них вже багато років (перша версія A2DP офіційно прийнята в травні 2003 року), проте вони досі виконують свою головну функцію — тішити користувачів.

Favbet Tech – це ІТ-компанія зі 100% українською ДНК, що створює досконалі сервіси для iGaming і Betting з використанням передових технологій та надає доступ до них. Favbet Tech розробляє інноваційне програмне забезпечення через складну багатокомпонентну платформу, яка здатна витримувати величезні навантаження та створювати унікальний досвід для гравців.