Все знают, что такое Bluetooth: наушники, фитнес трекеры, колонки и так далее… Вроде всё понятно, но! Мало кто знает, что Bluetooth бывает разный.
Бывает старый добрый, классический Bluetooth. А бывает такой Bluetooth, с помощью которого можно неделями, и даже годами не заряжать, например, наушники или другие девайсы! Он же умеет передавать аудио через супер-эффективный кодек, который убьёт всякие aptX HD и AAC вместе взятые. С помощью него даже можно стримить звук на целые кинотеатры! И это великий и ужасный Bluetooth Low Energy Audio! Но обо всём по порядку…
Зачем нужен Bluetooth?
Начнем конечно же с главного вопроса, который волнует всех гиков. Откуда у Bluetooth такое странное название и иконка в виде руны? Тут есть интересная история.
Bluetooth — это один из многих стандартов беспроводной связи, как Wi-Fi, NFC, AirDrop и другие. Каждый из таких стандартов создавался для каких-то целей. Например, Wi-Fi сделали чтобы раздавать интернет без проводов, там где кабель дорого, далеко или просто лень.
Wi-Fi — Wireless Fidelity, «беспроводная точность» по аналогии с Hi-Fi – стандарт на оборудование Wireless LAN. Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11.
NFC сделали, чтобы безопасно обмениваться чувствительной информацией на близком расстоянии: оплачивать покупки, открывать замки и так далее. Поэтому у NFC такой малый радиус действия – всего 10 см.
Near Field Communication, «коммуникация ближнего поля» – система беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия, позволяющая обмениваться данными между устройствами, которые находятся на расстоянии около 10 см.
А вот, Bluetooth сделали для другого. В 90-е годы возникла проблема, появилась куча беспроводных девайсов, которые не умели общаться между собой. Тогда такие компании как Ericsson, Nokia, Intel, Toshiba и другие создали единый стандарт, призванный объединить разные беспроводные устройства в единую сеть. И назвали этот стандарт Bluetooth в честь короля Харальда Синезубого, который объединил разрозненные племена в единую страну – Данию. Вот такой был мужик. На портретах, почему-то не улыбается.
Так, что ребят у Bluetooth еще нормальное название. Вот если бы стандарт придумали в России, его бы назвали в честь Ивана III Великого. А передай мне фотки по Ивану, звучит похуже чем по Bluetooth.
Т.е. Bluetooth, в отличие от Wi-Fi, заточенного на скорость и дальность действия, изначально затачивали на простоту создания пары, энергоэффективность и прочие штуки, способствующие объединению самых разных устройств в единую сеть. С этим разобрались, двигаемся дальше.
Раскол Bluetooth
С момента своего появления 1994 году, Bluetooth пережил пять крупных обновлений, но самая знаковая вещь произошла в 2010 году с появлением версии 4.0.
Тогда Bluetooth, призванный всё и всех объединять, сам разделился на две независимые ветви: классический Bluetooth и Bluetooth с низким энергопотреблением – Low Energy.
Фактически появилось два разных стандарта, отличающихся аппаратно и несовместимых друг с другом.
Это привело к тому, что устройства с поддержкой Bluetooth Classic не могут напрямую связываться с устройствами, использующими BLE. Поэтому смартфоны, начиная с четвертой версии Android, оснащаются обоими протоколами: и Classic, и BLE как и устройства Apple, начиная с iPhone 4.
Гаральд Синезубый такой раскол бы не одобрил. Но для чего тогда понадобилось городить новый стандарт, если мы до этого жили-не-тужили классическим Bluetooth? Ну смотрите.
BLE: Что это?
Обычный Bluetooth Classic используется для потоковой, то есть постоянной передачи данных. Это, к примеру позволяет нам слушать музыку и разговаривать без заиканий и не только. Но у этого есть своя цена: относительно большое энергопотребление — 1 Вт.
И в принципе, с таким энергопотреблением можно жить если это Bluetooth-наушники. Ну сели наушники, зарядил их и всё. А если это какой-нибудь кардиостимулятор, с этим уже в прямом смысле жить нельзя.
Тут, как раз, на сцену и выходит BLE, которы может потребллять в 100 раз меньше энергии!
Что это? Чудо или магия? Ну, на самом деле ни то, ни другое.
Добиться таких результатов получилось за счёт ряда серьезных оптимизаций. Во-первых, если классический синезуб на связи постоянно, то его младший брат устанавливает связь с другим устройством только в те короткие моменты, когда ему нужно скинуть небольшой пакет данных.
Во-вторых, в BLE урезали скорость с 3 МБит/с до 2 МБит/с. А также порезали количество радиоканалов с 79 до 40 и уменьшился радиус передачи. Да, жертвы большие, но, ребят, помним – в 100 раз меньше энергии, оно того стоит.
Система ролей
Справедливости ради, кое-что в Bluetooth LE добавили. Например, систему ролей.
Чтобы экономить энергию по принципу “не посылаю — выключаюсь”, нужна четкая иерархия устройств, которой нет у Bluetooth Classic. В схеме BLE все устройства делятся на периферийные и центральные.
Периферийные устройства – это небольшие устройства с низким энергопотреблением, которые могут подключаться к сложным, более мощным центральным устройствам. Хороший пример: AirTag — периферийное устройство, iPhone — центральное. А еще эти роли могут меняться, но это так не важно. Главное что такая система, позволяет еще больше экономить энергии, за счет более грамотного распределения ресурсов.
В общем, думаю идею вы поняли, все эти “оптимизации” позволили BLE стать идеальной технологией для различных носимых устройств, фитнес-трекеров, умных часов, датчиков умного дома, устройств здравоохранения. Но полностью заменить классический Bluetooth он не смог. Но почему?
А всё потому, что BLE не хватало одной фишки, которая была только у классического блютуза: непрерывной передачи данных. Но всё поменялось в 2020 когда вышел Bluetooth 5.2. Именно тогда был представлен BLE Audio.
Иными словами, экономичный Bluetooth научился беспрерывно передавать данные, прямо как старший брат, но при этом потреблять гораздо меньше энергии.
При помощи новой технологии, в теории ваши беспроводные наушники смогут жить от одного заряда скажем не 6-7 часов, а 6-7 дней! А например такие важные устройства, как слуховые аппараты вообще смогут жить от одной батарейки годами. Но как такое вообще возможно? И нужен ли теперь классический Bluetooth? Давайте обо всё по порядку.
BLE Audio и LC3
Итак, с момента появления первых интегральных схем с низким энергопотреблением в 2010 году главным препятствием мешающим передавать звук была недостаточная пропускная способность стандарта Bluetooth Low Energy.
На преодоление этого препятствия ушло целое десятилетие. И главной технологией, позволившей обойти это ограничение стал новый аудиокодек – Low Complexity Communications Codec или LC3. Он был разработан на замену морально устаревшего SBC. И судя, по официальным данным кодек получился очень эффективным. По результатам тестам прослушивания, во первых кодек LC3 на битрейте 160 Кбит/с практически так же хорош как и на максимальном битрейте 345 Кбит/с.
Во-вторых, он просто уделывает по качеству SBC. Грубо говоря, при вдвое меньшем битрейте, он обеспечивает более высокое качество. И поверьте, это прорыв в мире беспроводного аудио.
Более того, LC3 это еще и кодек с низкими задержками – все 5 мс против 100 мс у SBC, разница в 20 раз! Но самое интересное, что новый суперэффективный кодек – это лишь одна из четырёх главных фишек BLE Audio. Что у нас есть еще?
Фишки BLE Audio
Во-первых, это функция Multi-Stream. Это просто улётная штука.
Фундамент этой фичи изохронные каналы (ISOC). Изохронные — буквально значит “протекающие в одно и то же время”. Она позволит подключать ваши Bluetooth-наушники к нескольким источникам сигнала одновременно. Например, сейчас если вы работаете в наушниках за компом, и у вас звонит телефон, чтобы переключить звук с компа на телефон наушники должны отключиться сначала от одного устройства и подключиться к другому. Работает часто криво и так умеют делать далеко не все наушники.
В будущем же, наушникам вообще не надо будет переключаться между источниками, они просто будет подключены ко всему что захотите одновременно. Это позволит например круто реализовать голосовое управление умным домом.
Обратная сторона функции мультистрим — это функция Broadcast. Она наоборот позволяет стримить звук с одного источника на бесконечное количество устройств. То есть прямо как радио. Например, это позволит в кинотеатре просто подключиться к другой звуковой дорожке и слушать перевод в наушниках или стримить различные аудиогиды в музеях.
Ну и, конечно, новый стандарт — это просто спасение для людей со слуховыми аппаратами. Bluetooth LE Audio позволит не только сэкономить заряд батареи, но и стримить звук на целую комнату людей со слуховыми аппаратами.
В общем, остается лишь один вопрос. Если Bluetooth 5.2 с поддержкой BLE Audio появился в 2020 году и уже есть куча девайсов с последним Bluetooth, где же всё это великолепие?
Ответ простой – не так быстро! Кодек LC3 пока только анонсирован. Первые устройства с его поддержкой нам обещали в 2021-м, но видимо что-то не сошлось. Поэтому пока что ждём выхода реальных девайсов.
