Современная электроника №6/2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 23 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2021 LE 5.0 при ошибке во время приёма дан- ных устройство восстанавливает дан- ные, декодируя их вместо того, чтобы запрашивать повторную посылку. Безопасность вBLEобеспечивается сло- ем менеджера безопасности (SM), кото- рый определяет следующиефункции: ● сопряжение – генерация секретных ключей; ● связывание – сохранение ключей на каждой стороне; ● аутентификация – проверка ключей; ● шифрование данных – стандарт AES 128, симметричный алгоритм блочного шифрования; ● обеспечение целостности сообще- ний – подпись данных при переда- че и проверка подписи при приёме. Новая спецификация Bluetooth 5.0 совместима с предыдущими версия- ми 4.0 и 4.1, а в классическом варианте Bluetooth с версиями 2–3. Во всех ран- них версиях Bluetooth LE поддержива- лись две топологии – «звезда» и P2P, что ограничивало области использования технологии. Многие устройства сетей «Умного дома» WLAN могли работать только в меш-сетях. Поэтому рабочая группа IETF IPv6 разработала новую тех- нологию, названную 6BLEMesh, которая регламентирует передачу пакетов IPv6 по сетям BLE, использующим ячеистую топологию [58]. Позднее на базе этой технологии был принят стандарт для BLE меш-сетей. Новая спецификация Bluetooth LE Mesh обеспечивает надёж- ную связь устройств в крупномасштаб- ных сетях с топологией «многие ко мно- гим» (many-to-many, m:m). BluetoothMesh – это отдельный стан- дарт со своей спецификацией [59]. Стан- дарт Bluetooth Mesh поддерживает все версии BLE (начиная с 4.0) и не требует изменений в аппаратномобеспечении. Для работы с меш-сетями BLE нужно загрузить новоеПОсо стекомBluetooth LE Mesh. Детальные инструкции этой процедуры приведенына сайте [60]. Структурно Bluetooth Mesh являет- ся надстройкой BLE. Устройства в сети Bluetooth Mesh соединяются друг с дру- гом несколько иначе, чем классические устройстваBLE. Дляобмена сообщениями в этомстандартеиспользуются advertising и сканирование. Кроме того, поддержи- вается подключённое состояние иGATT для специальныхустройств, получивших название «прокси-устройства». Существует два подхода передачи сообщений по сети. В одном случае используется классическая маршрути- зация меш-сетей. В другом варианте по сети рассылаются сообщения, не содер- жащие рекомендации об оптимальных маршрутах, которыми следует пользо- ваться. В варианте Bluetooth Mesh при- меняется метод управляемого потока, подразумевающий передачу оптими- зированных сообщений всем узлам в пределах видимости. В новом стандарте Bluetooth Mesh устройство может одновременно выполнять роли ведущего и ведомо- го устройства. Технология Bluetooth LE Mesh подходит для многих реше- ний IoT, которые требуют взаимодей- ствия между десятками, сотнями или тысячами устройств. Кроме того, топо- логия m:m позволяет увеличить даль- ность связи и реализовать функцию самовосстановления сети (см. рис. 10). В январе 2020 года альянс Bluetooth SIG представил последнюю версию Bluetooth. Основные изменения, вне- сённые в версию Bluetooth 5.2 [62]: ● изохронные каналы (ISOC); ● LE Power Control (LEPC); ● расширенный протокол атрибутов (EATT). Изохронные каналы (Isochronous Channels, ISOC) – наиболее интерес- ная новая функция, которая позволяет использовать LEAudio в устройствахBLE Bluetooth 5.2. Напомним, что LE Audio – это новый стандарт передачи звука через Bluetooth LE [63]. В контексте BLE термин «изохрон- ные» означает поддержку передачи дан- ных, чувствительных ко времени. Для этого в стандарте введён изохронный физический канал (Isochronous Physical Channel – ISOC), которыйможетисполь- зоватьсяна любомиз уровнейLEPHY: 1M, 2M, CodedPHY. Протокол ISOCподдержи- вает связь как с установлением соедине- ния, так и без установления соединения (широковещательные рассылки). Под термином «широковещание» подразу- мевается система доставки пакетов, при которой копия каждого пакета переда- ётся всемхостам, подключённымк сети. В установленных соединенияхвводится понятие «подключённого изохронного потока» (Connected Isochronous Group – CIS). Когда необходимо синхронизиро- ватьпотоки, например, направляемыена левыйиправыйнаушники, ониконфигу- рируются какчасть единойгруппы(CIG). Этопозволяетизбавитьсяотпотерисвязи водномизBluetooth-наушников, такраз- дражающеймногихпользователей. Про- токол ISOC является крайне полезным в такихприложениях, какпотоковаяпере- дача аудиоданныхпо телевизору, напри- мер, на несколько разных наушников. Для связи без установления соеди- нения (широковещательные переда- чи) ряд синхронизированных пото- ков может быть задействован для передачи данных от одного источни- ка к определённой группе пользова- телей. При этом каждый поток в стан- дарте получил название «изохронный поток широковещательной передачи» (Broadcast Isochronous Stream – BIS). Группа BIS была названа – «изохронная группа широковещательной передачи» (Broadcast Isochronous Group – BIG). Важный параметр, относящийся к ISOC, – это ISO-Interval. Он определяет интервал, с которым происходят собы- тия ISOC. Каждое событие разбито на несколько подсобытий. Интервал ISO составляет от 5 мс до 4 с. После установления соединения в каждом подсобытии ведущее устрой- ство отправляет пакет ведомому, ведо- мое устройство отвечает пакетом. Однако при обмене данными без уста- новления соединения только мастер будет отправлять пакет в каждом вспо- могательном событии. В этом случае Рис. 10. Стандарт Bluetooth LE Mesh идеально подходит для многих решений «Умного дома» [61]