Jak faktycznie działa Bluetooth?

Odkąd Bluetooth został oficjalnie wydany w 1999 roku, stał się nieodzowną częścią codziennego życia. W dzisiejszych czasach wersję Bluetooth można znaleźć w smartfonach, smartwatchach, głośnikach bezprzewodowych i przenośnych gadżetach.

Ale pomimo jego popularności, wiele osób wciąż nie wie, jak działa Bluetooth. Tak więc, od częstotliwości sygnału i zakłóceń w tle po kodeki, zasięg i rozwój, oto jak faktycznie działa Bluetooth.

Co to jest Bluetooth?

Zanim przejdziesz do sedna tego, jak działa technologia Bluetooth i jak nowe wersje są silniejsze i lepsze niż poprzednie, ważne jest, aby zrozumieć, czym jest Bluetooth.

Bluetooth to technologia transmisji radiowej krótkiego zasięgu i małej mocy. Składa się z niejonizujących fal elektromagnetycznych w zakresie radiowym od 2,402 GHz do 2,48 GHz. Istnienie na dolnym końcu zakresu pozwala Bluetooth być niskoenergetyczny w porównaniu do innych transmisji radiowych urządzenia. Dlatego łatwo go zaimplementować w małych gadżetach i smartfonach, nie martwiąc się zbytnio o żywotność baterii.

Bluetooth może podróżować po otwartych przestrzeniach i przez niektóre bariery bez fizycznego nośnika. Jak daleko może przebyć dany sygnał Bluetooth, zależy przede wszystkim od jego siły i tego, czy czy bariery są wystarczająco grube lub wykonane z materiałów, które zniekształcają i degradują sygnał poza? uznanie.

Jak działa Bluetooth?

Sygnał Bluetooth wysyłany przez telefon do zestawu słuchawkowego jest poprzedzony oprogramowaniem. Twoje dane — zdjęcia, dźwięk itd. — nie mogą być przesyłane w takiej postaci, w jakiej są, przez Bluetooth. Najpierw przechodzi przez algorytm kompresji zwany kodekiem, który zamienia dane w pojedyncze pakiety.

Kodeki, takie jak aptX, AAC, SBC i LDAC, muszą być zgodne między urządzeniami nadawczymi i odbiorcami. Różny kodeki są optymalne dla różnych typów danychi wpływają na takie czynniki, jak zużycie energii, szybkość transmisji, jakość danych i zasięg połączenia.

Istnieje 79 wyznaczonych kanałów Bluetooth, a wszystkie podłączone urządzenia muszą być dostrojone do tego samego kanału częstotliwości o szerokości pasma 1 megaherca (MHz). W tym sensie kanały Bluetooth są podobne do Kanały Wi-Fi, które znajdziesz na routerze.

Gdy dwa urządzenia zasilane przez Bluetooth znajdują się w pobliżu, mogą łączyć się i komunikować za pomocą wbudowanych w nie małych chipów komputerowych. Jest to sprzęt odpowiedzialny za emitowanie i odbieranie fal radiowych Bluetooth.

Zasięg sygnału i klasy Bluetooth

Ogólnie rzecz biorąc, im niższa częstotliwość, tym większy zasięg. Jednak sygnały o niskiej częstotliwości przenoszą znacznie mniej danych niż ich odpowiedniki o wysokiej częstotliwości. Bluetooth jest zależny od zasilania.

Jeśli chcesz poświęcić wystarczającą ilość energii, możesz przesyłać bogaty w dane sygnał Bluetooth o wysokiej częstotliwości na większą odległość. W rzeczywistości znalezienie równowagi między zużyciem energii, jakością i zasięgiem jest sposobem na pojawienie się nowej wersji Bluetooth.

• Bluetooth klasy 1 transmituje przy 100 miliwatach (mW) na ponad 328 stóp
• Bluetooth klasy 2 transmituje z mocą 2,5 mW na odległość 33 stóp
• Bluetooth klasy 3 przesyła sygnał o mocy zaledwie 1 mW z zasięgiem mniejszym niż 30 stóp.

Dla porównania, najnowsze słuchawki, zestawy słuchawkowe i telefony Bluetooth to Bluetooth klasy 2, a niektóre z nich to klasa 3. Jeśli chodzi o Bluetooth klasy 1, jego możliwości dalekiego zasięgu wymagają dużej ilości energii, która zazwyczaj wymaga zewnętrznego źródła zasilania, a nie tylko przenośnej baterii. Urządzenia Bluetooth klasy 1 można znaleźć w zastosowaniach przemysłowych, takich jak urządzenia i aplikacje IoT w fabryce lub na linii montażowej.

Zakłócenia w tle

Być może zauważyłeś, że chodzenie ulicą o dużym natężeniu ruchu lub podróżowanie ruchliwym pociągiem metra powoduje zakłócenia w słuchawkach bezprzewodowych. Wynika to z 79 wcześniej wyznaczonych kanałów Bluetooth.

Jeśli jesteś w szkole, bibliotece lub w biurze z Tobą i wszystkimi korzystającymi z urządzeń Bluetooth o zasięgu około 33 stóp, zwykle wystarczy 79 kanałów. Ale kiedy dziesiątki urządzeń konkurują o ograniczoną przestrzeń, sygnały zaczynają zakłócać.

Chociaż nie będziesz w stanie uzyskać dostępu do sygnału Bluetooth innej osoby (nawet jeśli dostroisz swoje urządzenie do tego samego kanału, Bluetooth jest szyfrowany), nadal będzie kolidował z sygnałem i degraduje go. Podatność to kolejny powód dlaczego Bluetooth jest używany tylko do komunikacji krótkiego zasięgu. Łatwiej jest kontrolować środowisko o długości od 30 do 100 stóp zamiast długich dystansów na mile.

Inne czynniki, które zakłócają sygnały Bluetooth, obejmują:

• Fizyczne bariery: Metal, gips, beton, a nawet wilgotność mają największy wpływ na jakość Bluetooth, a materiały takie jak drewno, szkło i plastik znajdują się na dole listy.
• Czułość odbiornika: Odległość degraduje sygnał. Jeśli odbiornik nie jest wystarczająco czuły, może nie być w stanie prawidłowo go odebrać i zdekodować.
• Moc transmisji: Im słabsza podstawowa moc sygnału, tym słabszy będzie na odległość i przez bariery.

Wersje Bluetooth

Technologia Bluetooth, której teraz używamy, nie jest tą samą, która istniała na początku 2000 roku. Chociaż nadal działa zgodnie z tymi samymi zasadami, nowsze wersje Bluetooth mogą zrobić więcej za mniej. Wraz z rozwojem Bluetooth zmieniają się trzy rzeczy: zużycie energii, zasięg i prędkość przesyłania danych (co wpływa na: opóźnienie dźwięku).

Bluetooth 1.0 był energochłonny, ale miał zasięg tylko 33 stóp i maksymalną prędkość 1 Mb / s. Chociaż Bluetooth 2.0 może przesyłać dane z szybkością 3 Mb/s, nie można go porównać do skoku wydajności Bluetooth 3.0 z szybkością 24 Mb/s. Jednak korzystanie z warstwy adaptacyjnej protokołu 802.11 pochłania dużo energii z urządzeń Bluetooth 3.0.

Jednak Bluetooth 1.0 do 3.0 są obecnie znacznie trudniejsze do znalezienia w urządzeniach komercyjnych. Zostały zastąpione przez Bluetooth 4.0 i Bluetooth 5.0. Oba standardy działają jako Bluetooth Low Energy, z zasięgiem 800 stóp i prędkością, która nie spada poniżej 2 Mb/s.

Dlaczego musisz dowiedzieć się, jak działa Bluetooth

Bluetooth jest na równi z Wi-Fi, GPS i technologie wież komórkowych. Jest używany w prawie każdym nowoczesnym urządzeniu, a do pracy z nim potrzebny jest podstawowy poziom zrozumienia.

Znajomość różnic między wersjami Bluetooth a różnymi kodekami transmisji pozwala wybrać urządzenia, które posiadają wymagane specyfikacje. Na przykład nie ma potrzeby stosowania energochłonnego, dalekiego zasięgu Bluetooth w klawiaturze bezprzewodowej, ale te funkcje są znacznie ważniejsze w przypadku słuchawek bezprzewodowych, z którymi będziesz się poruszać.

Jak działa Bluetooth? Czy używa mojego planu danych?

Bluetooth łączy Twoje urządzenia, ale czy korzysta z Wi-Fi lub komórkowej transmisji danych?

Czytaj dalej

O autorze