Когда-то по IrDA Bluetooth пересылали фотографии, музыку и игры — в эпоху расцвета кнопочных телефонов. Несколько мегабайт могли передаваться довольно долго, но это мало кого останавливало. Потом появились более удобные способы обмена файлами, и об этой возможности стали вспоминать реже. Но Bluetooth не стал менее востребованным, ведь гарнитуры, колонки и другая беспроводная периферия никуда не делись.
Разработчики этого вида связи продолжают его совершенствовать, хотя со стороны может казаться, что улучшать там особо нечего. Оказывается, есть, и много! Сейчас дело дошло до почти четырехкратного увеличения скорости — давайте посмотрим, что получится и как это будет работать.
Источник
С чего все начиналось
Первая спецификация Bluetooth вышла в 1999 году. Технологию разрабатывали для беспроводного коннекта находившихся рядом устройств. К компьютеру можно было подключить мышь, к телефону — гарнитуру, а еще перекинуть файл на соседний девайс по воздуху. Все ок, но работало все это не так чтобы быстро.
В 2004-м анонсирована версия 2.0 с Enhanced Data Rate, или EDR, где максимальный битрейт радиоинтерфейса достигал 3 Мбит/с. Эта ветка получила название Bluetooth Classic, или BR/EDR, и до сих пор используется, в частности, для беспроводного звука.
Позже понадобилось подключать электронику, для которой даже маленький аккумулятор — роскошь. Например, датчику температуры незачем постоянно поддерживать активный обмен: измерил, отправил результат и снова отключил радио. Для подобных задач в 2010 году в стандарт добавили Bluetooth Low Energy. Это отдельная ветка прогресса, поэтому старые гарнитуры не превратились в экономичные LE-аксессуары после очередного обновления телефона. Производители просто стали ставить контроллеры с поддержкой обеих систем, выбирая подходящую для конкретного подключения.
Ну а в декабре 2016 года Bluetooth 5 получил режим LE 2M с битрейтом 2 Мбит/с. Одновременно появился LE Coded, где часть пропускной способности отдали ради увеличения дальности и надежности приема. Дальше разработчики занимались позиционированием, звуком и другими возможностями, а верхняя планка скорости передачи данных LE оставалась на прежнем месте. Почти десять лет спустя стало понятно, что для более требовательной электроники этих двух мегабит уже маловато.
Что поменяли в радиоканале
Новое дополнение называется High Data Throughput, сокращенно HDT. Оно увеличивает максимальный битрейт Bluetooth LE до 7,5 Мбит/с — в 3,75 раза. Отсюда и почти четырехкратный прирост, о котором сейчас пишут в новостях. Причем для него не потребовалось переходить на другие частоты: диапазон 2,4 ГГц, ширина и расположение каналов остались прежними. Каким образом удалось это провернуть? В радиосигнал, если так можно выразиться, научились помещать больше информации, изменив способ его модуляции.
Источник
Если немного упростить — в обычных режимах LE каждому символу соответствует один бит. Здесь используются другие способы кодирования: π/4 QPSK, 8PSK и 16QAM. В последнем случае один символ несет уже четыре бита, для чего меняются и фаза, и амплитуда несущей. Приемнику нужно различать больше состояний, поэтому требования к обработке сигнала возрастают. На схеме ниже это хорошо видно: чем больше точек в сигнальном созвездии, тем больше вариантов приходится распознавать.
Сигнальные созвездия для трех способов модуляции HDT. Источник
Во всех режимах HDT передаются два миллиона символов в секунду. С уже упомянутой 16QAM это дает 8 Мбит/с до учета избыточных битов для исправления ошибок. На нее приходится 1/16 общего объема, поэтому для данных остается 7,5 Мбит/с. Другие сочетания модуляции и кодирования дают меньшую скорость — всего в спецификации радиоинтерфейса Bluetooth 7.0 предусмотрено пять режимов:
Режим
Битрейт физического уровня
Модуляция
HDT2
2 Мбит/с
π/4 QPSK
HDT3
3 Мбит/с
π/4 QPSK
HDT4
4 Мбит/с
8PSK
HDT6
6 Мбит/с
16QAM
HDT7.5
7,5 Мбит/с
16QAM
Конечно, это идеальные показатели. На самом деле при копировании файлов скорость будет ниже из-за заголовков, подтверждений, пауз и повторных отправок.
В HDT изменили и работу с пакетами: формат PF1 позволяет объединять несколько порций данных и делить их на блоки. Каждый из них снабжен собственной контрольной суммой, по которой приемник определяет, все ли дошло в целости. Если помеха повредила один фрагмент, достаточно повторно отправить только его. Часть ошибок можно исправить вообще без пересылки — для этого служит FEC, используя добавленные к полезным битам избыточные сведения. Если же качество связи падает, для следующего пакета можно снизить скорость, чтобы повысить вероятность успешного приема.
Структура PF1: полезная нагрузка разделена на блоки со своими CRC, что позволяет повторно отправлять только поврежденные части. Источник
Более быстрый обмен позволяет не только сократить ожидание при отправке файлов, но и передавать больше данных непрерывно. Один из примеров — беспроводной звук, где запись приходится сжимать с учетом возможностей соединения. Несжатое стерео с параметрами 24 бит/96 кГц требует около 4,6 Мбит/с без служебных расходов, поэтому прежнего потолка LE в 2 Мбит/с для него недостаточно. HDT увеличивает доступную пропускную способность и дает разработчикам больше свободы при выборе аудиоформата. Сам HDT уже включен в стандарт Bluetooth 7.0, а спецификации для передачи звука без потерь и высокого разрешения с его использованием Bluetooth SIG ожидает в 2027 году.
Когда ждать новые гаджеты
Bluetooth SIG включила HDT в Bluetooth Core 7.0 4 ноября 2026 года, спецификация уже готова. Производители чипов тоже не сидели без дела: есть, например, FastConnect 8800 от Qualcomm с заявленной поддержкой новой функции. Дальше дело за компаниями, которые будут использовать такие компоненты в своих гаджетах. Обычно производители оборудования оперативно ставят новинки — тогда покупатели отдают свои денежки охотнее.
Но тут есть нюанс. При выборе модели нужно смотреть не только на версию Bluetooth, но и на отдельное упоминание HDT в характеристиках. Производитель может выпустить устройство с Bluetooth 7.0 вообще без этой функции. Если она есть, максимальная скорость, скорее всего, будет различаться: обязательны режимы приема на 2, 3 и 4 Мбит/с, а поддержка 6 и 7,5 Мбит/с остается на усмотрение разработчика. Причем подходящие возможности нужны обоим аппаратам. Например, если телефон умеет передавать данные на 7,5 Мбит/с, а часы — принимать только на 4 Мбит/с, соединение будет ограничено возможностями часов.
Со старым железом, конечно, ускорения не получится. Как объясняет Bluetooth SIG, для HDT нужен новый радиомодуль — одной прошивкой здесь не обойтись. Но уже купленные аксессуары продолжат работать: совместимость с обычным Bluetooth LE сохранили. Сначала гаджеты подключаются привычным способом, а затем переходят на HDT, если оба его поддерживают. То есть старые часы новый смартфон увидит и подхватит, но синхронизация быстрее не станет.
Когда все это доберется до магазинов, пока неясно. Bluetooth SIG рассчитывает, что в 2027 году будут готовы спецификации для передачи звука без потерь и высокого разрешения через HDT. Дальше производителям потребуется собрать подходящее железо, добавить кодеки и наладить поддержку в операционных системах. Так что ждать одновременного появления этой функции во всех новых смартфонах и наушниках не стоит.
Источник: habr.com