Как всъщност работи Bluetooth?

Откакто Bluetooth беше официално пуснат през 1999 г., той се превърна в незаменима част от ежедневието. В днешно време можете да намерите версия на Bluetooth в смартфони, смарт часовници, безжични високоговорители и преносими джаджи.

Но въпреки популярността си, много хора все още не знаят как работи Bluetooth. От честотата на сигнала и фоновите смущения до кодеците, обхвата и разработките, ето как всъщност работи Bluetooth.

Какво е Bluetooth?

Преди да се впуснете в същността как работи Bluetooth технологията и как новите версии са по-силни и по-добри от предишните, важно е да разберете какво е Bluetooth.

Bluetooth е технология за радиопредаване с малък обхват и ниска мощност. Състои се от нейонизиращи електромагнитни вълни в радиодиапазон между 2,402 GHz и 2,48 GHz. Битие в долния край на обхвата позволява на Bluetooth да бъде с ниска енергия в сравнение с друго радио предаване устройства. Ето защо е лесно да се внедри в малки джаджи и смартфони, без да се притеснявате твърде много за живота на батерията.

Bluetooth може да пътува из открити пространства и през някои бариери без физическа среда. Колко далеч може да пътува даден Bluetooth сигнал зависи преди всичко от неговата сила и дали има са достатъчно дебели бариери или са направени от материали, които изкривяват и влошават сигнала отвъд признание.

Как работи Bluetooth?

Bluetooth сигналът, който телефонът ви изпраща към слушалките, първо се предшества от софтуер. Вашите данни – снимки, аудио и т.н. – не могат да се изпращат, тъй като са чрез Bluetooth. Първо преминава през алгоритъм за компресия, наречен кодек, който превръща данните в отделни пакети.

Кодеците, като aptX, AAC, SBC и LDAC, трябва да съвпадат между устройствата на предавателя и получателя. Различно кодеците са оптимални за различни типове данни, и те влияят на фактори като потребление на енергия, скорост на трансфер, качество на данните и обхват на връзката.

Има 79 определени Bluetooth канала и всички свързани устройства трябва да бъдат настроени към един и същ честотен канал с честотна лента от 1 мегахерц (MHz). В този смисъл Bluetooth каналите са подобни на Wi-Fi канали, които ще намерите на вашия рутер.

Когато две устройства, захранвани с Bluetooth, са в близост, те могат да се свързват и да комуникират с помощта на малки компютърни чипове, вградени в тях. Това е хардуерът, отговорен за излъчването и приемането на Bluetooth радио вълните.

Обхват на сигнала и Bluetooth класове

Като цяло, колкото по-ниска е честотата, толкова по-дълъг е обхватът. Но нискочестотните сигнали носят значително по-малко данни от техните високочестотни аналози. Bluetooth зависи от захранването.

Ако сте готови да отделите достатъчно енергия, можете да предавате високочестотен, богат на данни Bluetooth сигнал на по-дълго разстояние. Всъщност намирането на баланс между консумация на енергия, качество и обхват е начинът, по който се появява нова версия на Bluetooth.

• Bluetooth клас 1 предава при 100 миливата (mW) на 328 фута
• Bluetooth клас 2 предава при 2,5 mW на 33 фута
• Bluetooth клас 3 предава сигнал само с 1 mW с обхват под 30 фута.

За справка, най-новите Bluetooth слушалки, слушалки и телефони са Bluetooth от клас 2, докато някои са от клас 3. Що се отнася до Bluetooth от клас 1, неговите възможности за дълъг обхват изискват много енергия, която обикновено изисква външен източник на захранване, а не само преносима батерия. Можете да намерите Bluetooth устройства от клас 1 в индустриални приложения като IoT устройства и приложения във фабрика или поточна линия.

Фонова интерференция

Може да сте забелязали, че ходенето по улица с висок пешеходен трафик или вземането на натоварен влак на метрото води до статично напрежение във вашите безжични слушалки. Това се дължи на 79-те определени Bluetooth канала, споменати по-горе.

Ако сте в училище, библиотеката или в офиса с вас и всички, които използват Bluetooth устройства с обхват от около 33 фута, тогава 79 канала обикновено са достатъчни. Но когато десетки устройства се конкурират за ограничено пространство, сигналите започват да пречат.

Въпреки че няма да имате достъп до Bluetooth сигнала на някой друг (дори ако настроите устройството си към същия канал, Bluetooth е криптиран), той пак ще се сблъска с вашия сигнал и ще го влоши. Уязвимостта е друга причина защо Bluetooth се използва само за комуникация на къси разстояния. По-лесно е да контролирате среда от 30 до 100 фута вместо дълги разстояния в мили.

Други фактори, които пречат на Bluetooth сигналите включват:

• Физически бариери: Метал, гипс, бетон и дори влажността имат най-голям ефект върху качеството на Bluetooth, като материали като дърво, стъкло и пластмаса са в долната част на списъка.
• Чувствителност на приемника: Разстоянието влошава сигнала. Ако приемникът не е достатъчно чувствителен, може да не успее да го приеме и декодира правилно.
• Мощност на предаване: Колкото по-слаба е основната мощност на сигнала, толкова по-слаб ще бъде той на разстояние и през бариери.

Bluetooth версии

Технологията Bluetooth, която използваме сега, не е същата, която е била в началото на 2000-те. Въпреки че все още следва същите принципи, по-новите версии на Bluetooth могат да направят повече за по-малко. Три неща се променят с разработването на Bluetooth: консумация на енергия, обхват и скорост на трансфер на данни (което влияе аудио латентност).

Bluetooth 1.0 беше енергоемък, но имаше само 33 фута обхват и максимална скорост от 1 Mbps. Докато Bluetooth 2.0 може да прехвърля данни при 3Mbps, това не се сравнява с скока в производителността на Bluetooth 3.0 с 24Mbps. Но използването на 802.11 Protocol Adaption Layer отнема много енергия от Bluetooth 3.0 устройства.

Въпреки това, Bluetooth 1.0 до 3.0 са много по-трудни за намиране в търговските устройства в днешно време. Те са заменени от Bluetooth 4.0 и Bluetooth 5.0. И двата стандарта функционират като Bluetooth Low Energy, с обхват от 800 фута и скорост, която не пада под 2Mbps.

Защо трябва да научите как работи Bluetooth

Bluetooth е наравно с Wi-Fi, GPS и технологии за клетъчни кули. Използва се в почти всяко модерно устройство и се нуждаете от основно ниво на подценяване, за да работите с него.

Познаването на разликата между версиите на Bluetooth и различните кодеци за предаване ви позволява да изберете устройства, които носят нужните ви спецификации. Например, няма нужда от енергоемък Bluetooth с дълъг обхват в безжична клавиатура, но тези функции са много по-важни при безжичните слушалки, с които ще се движите.

Как работи Bluetooth? Използва ли моя план за данни?

Bluetooth свързва вашите устройства, но използва ли вашия Wi-Fi или мобилни данни?

Прочетете Следващото

За автора