Kaip „Bluetooth“ iš tikrųjų veikia?

Nuo tada, kai „Bluetooth“ pirmą kartą buvo oficialiai išleistas 1999 m., jis tapo nepakeičiama kasdienio gyvenimo dalimi. Šiais laikais „Bluetooth“ versiją galite rasti išmaniuosiuose telefonuose, išmaniuosiuose laikrodžiuose, belaidžiuose garsiakalbiuose ir nešiojamuosiuose įtaisuose.

Tačiau nepaisant populiarumo, daugelis žmonių vis dar nežino, kaip veikia „Bluetooth“. Taigi, nuo signalo dažnio ir fono trukdžių iki kodekų, diapazono ir patobulinimų, štai kaip iš tikrųjų veikia „Bluetooth“.

Kas yra Bluetooth?

Prieš pradedant gilintis į tai, kaip veikia „Bluetooth“ technologija ir kaip naujos versijos yra stipresnės ir geresnės nei ankstesnės, svarbu suprasti, kas yra „Bluetooth“.

„Bluetooth“ yra mažo nuotolio mažos galios radijo perdavimo technologija. Jį sudaro nejonizuojančios elektromagnetinės bangos, kurių radijo dažnis yra nuo 2,402 GHz iki 2,48 GHz. Esamas apatiniame diapazono gale leidžia „Bluetooth“ naudoti mažai energijos, palyginti su kitomis radijo transliacijomis prietaisų. Štai kodėl jį lengva pritaikyti mažo dydžio įtaisuose ir išmaniuosiuose telefonuose per daug nesijaudinant dėl ​​baterijos veikimo laiko.

„Bluetooth“ gali keliauti po atviras erdves ir per kai kurias kliūtis be fizinės laikmenos. Kiek toli gali nukeliauti konkretus „Bluetooth“ signalas, pirmiausia priklauso nuo jo stiprumo ir nuo to, ar jis yra yra pakankamai storos kliūtys arba pagamintos iš medžiagų, kurios iškreipia ir blogina signalą pripažinimas.

Kaip veikia Bluetooth?

Prieš „Bluetooth“ signalą, kurį telefonas siunčia į jūsų ausines, pirmiausia sukuria programinė įranga. Jūsų duomenų (nuotraukų, garso ir kt.) negalima siųsti per „Bluetooth“. Pirmiausia jis eina per glaudinimo algoritmą, vadinamą kodeku, kuris paverčia duomenis į atskirus paketus.

Kodekai, tokie kaip aptX, AAC, SBC ir LDAC, turi atitikti siųstuvo ir gavėjo įrenginius. Skirtingas kodekai yra optimalūs skirtingiems duomenų tipams, ir jie turi įtakos tokiems veiksniams kaip energijos suvartojimas, perdavimo sparta, duomenų kokybė ir ryšio diapazonas.

Yra 79 priskirti „Bluetooth“ kanalai, o visi prijungti įrenginiai turi būti suderinti su tuo pačiu dažnio kanalu, kurio pralaidumas yra 1 megahercas (MHz). Šia prasme „Bluetooth“ kanalai yra panašūs į „Wi-Fi“ kanalai, kuriuos rasite maršrutizatoriuje.

Kai du „Bluetooth“ maitinami įrenginiai yra arti, jie gali prisijungti ir bendrauti naudodami juose įdėtas mažas kompiuterio lustus. Tai aparatinė įranga, atsakinga už „Bluetooth“ radijo bangų skleidimą ir priėmimą.

Signalo diapazonas ir „Bluetooth“ klasės

Apskritai, kuo žemesnis dažnis, tuo didesnis diapazonas. Tačiau žemo dažnio signalai perduoda žymiai mažiau duomenų nei jų aukšto dažnio analogai. „Bluetooth“ priklauso nuo maitinimo.

Jei norite skirti pakankamai energijos, galite perduoti aukšto dažnio, daug duomenų turintį Bluetooth signalą didesniu atstumu. Tiesą sakant, nauja „Bluetooth“ versija atsiranda ieškant pusiausvyros tarp energijos suvartojimo, kokybės ir diapazono.

• 1 klasės Bluetooth perduoda 100 milivatų (mW) 328 pėdų atstumu
• 2 klasės Bluetooth perduoda 2,5 mW 33 pėdų atstumu
• 3 klasės „Bluetooth“ perduoda signalą vos 1 mW greičiu, mažesniu nei 30 pėdų atstumu.

Pažymėtina, kad naujausios „Bluetooth“ ausinės, ausinės ir telefonai yra 2 klasės „Bluetooth“, o kai kurie – 3 klasės. Kalbant apie 1 klasės „Bluetooth“, jo didelio nuotolio galimybės reikalauja daug energijos, kuriai paprastai reikia išorinio maitinimo šaltinio, o ne tik nešiojamos baterijos. Galite rasti 1 klasės „Bluetooth“ įrenginių, naudojamų pramonėje, pvz., „IoT“ įrenginiuose ir gamyklose arba surinkimo linijose.

Fono trukdžiai

Galbūt pastebėjote, kad vaikščiojant intensyvaus eismo gatve arba važiuojant judriu metro traukiniu, belaidės ausinės tampa statinės. Taip yra dėl 79 pirmiau minėtų „Bluetooth“ kanalų.

Jei esate mokykloje, bibliotekoje ar biure su jumis ir visais, kurie naudojasi „Bluetooth“ įrenginiais, kurių nuotolis yra maždaug 33 pėdos, paprastai pakanka 79 kanalų. Tačiau kai dešimtys įrenginių varžosi dėl ribotos erdvės, signalai pradeda trukdyti.

Nors negalėsite pasiekti kieno nors kito „Bluetooth“ signalo (net jei suderinsite savo įrenginį prie to paties kanalo, „Bluetooth“ yra užšifruotas), jis vis tiek susidurs su jūsų signalu ir jį pablogins. Pažeidžiamumas yra dar viena priežastis kodėl „Bluetooth“ naudojamas tik trumpojo nuotolio ryšiui. Lengviau valdyti aplinką nuo 30 iki 100 pėdų, o ne didelius atstumus iki mylių.

Kiti veiksniai, trukdantys „Bluetooth“ signalams, yra šie:

• Fizinės kliūtys: Metalas, tinkas, betonas ir net drėgmė turi didžiausią įtaką „Bluetooth“ kokybei, o tokios medžiagos kaip mediena, stiklas ir plastikas yra sąrašo apačioje.
• Imtuvo jautrumas: Atstumas pablogina signalą. Jei imtuvas nėra pakankamai jautrus, jis gali nesugebėti jo tinkamai priimti ir iššifruoti.
• Perdavimo galia: Kuo silpnesnė signalo bazinė galia, tuo silpnesnis jis bus per atstumą ir per kliūtis.

Bluetooth versijos

„Bluetooth“ technologija, kurią naudojame dabar, nėra ta pati, kuri buvo maždaug 2000-ųjų pradžioje. Nors vis dar vadovaujamasi tais pačiais principais, naujesnės „Bluetooth“ versijos gali padaryti daugiau už mažiau. Su „Bluetooth“ plėtra keičiasi trys dalykai: energijos suvartojimas, diapazonas ir duomenų perdavimo greitis (tai turi įtakos garso delsa).

„Bluetooth 1.0“ sunaudojo daug energijos, tačiau turėjo tik 33 pėdų atstumą ir maksimalų 1 Mbps greitį. Nors „Bluetooth 2.0“ gali perduoti duomenis 3 Mbps greičiu, jis nėra lyginamas su „Bluetooth 3.0“ su 24 Mbps našumo šuoliu. Tačiau naudojant 802.11 protokolo pritaikymo sluoksnį iš Bluetooth 3.0 įrenginių sunaudojama daug energijos.

Tačiau šiais laikais komerciniuose įrenginiuose daug sunkiau rasti „Bluetooth“ 1.0–3.0. Jie buvo pakeisti Bluetooth 4.0 ir Bluetooth 5.0. Abu standartai veikia kaip „Bluetooth Low Energy“, kurių diapazonas yra 800 pėdų, o greitis nenukrenta žemiau 2 Mbps.

Kodėl reikia sužinoti, kaip veikia „Bluetooth“.

„Bluetooth“ prilygsta „Wi-Fi“., GPS ir mobiliojo ryšio bokšto technologijos. Jis naudojamas beveik kiekviename šiuolaikiniame įrenginyje, todėl norint dirbti su juo reikia minimalaus supratimo.

Žinodami skirtumą tarp „Bluetooth“ versijų ir įvairių perdavimo kodekų, galite pasirinkti įrenginius, atitinkančius jums reikalingas specifikacijas. Pavyzdžiui, belaidėje klaviatūroje nereikia daug energijos sunaudojančio ilgo nuotolio „Bluetooth“, bet šios funkcijos yra daug svarbesnės naudojant belaides ausines, su kuriomis ketinate judėti.

Kaip veikia Bluetooth? Ar jis naudoja Mano duomenų planą?

„Bluetooth“ sujungia jūsų įrenginius, bet ar naudoja „Wi-Fi“ ar mobiliojo ryšio duomenis?

Skaitykite toliau

Apie autorių