Niebieskie światło jest włączone, masz połączenie z magią Bluetooth! Ale jak to działa?
Bluetooth jest bezprzewodowy standard technologiczny umożliwiający komunikację urządzeń w krótkim zasięgu (fale radiowe UHF w paśmie ISM od 2.4 do 2.485 GHz) budowanie sieci osobistej (PAN). Jest szeroko stosowany w urządzeniach mobilnych, takich jak zestawy słuchawkowe i głośniki, dając możliwość komunikacji i realizacji szerokiego zakresu zastosowań.
Przyjrzyjmy się historii i technologii stojącej za tym niesamowitym standardem łączności bezprzewodowej.
Zrozumienie technologii Bluetooth
Co to jest Bluetooth?
Bluetooth to standard technologii bezprzewodowej, który umożliwia urządzeniom komunikowanie się ze sobą na krótkim zasięgu, tworząc sieć osobistą (PAN). Jest szeroko stosowany do wymiany danych między urządzeniami stacjonarnymi i mobilnymi, dając im możliwość komunikacji i realizacji szerokiego zakresu zastosowań. Technologia Bluetooth wykorzystuje fale radiowe w częstotliwość pasmo 2.4 GHz, które jest ograniczonym zakresem częstotliwości zarezerwowanym dla zastosowań przemysłowych, naukowych i medycznych (ISM).
Jak działa Bluetooth?
Technologia Bluetooth polega na bezprzewodowym wysyłaniu i odbieraniu danych między urządzeniami za pomocą fal radiowych. Technologia wykorzystuje stały strumień danych, który jest przesyłany w sposób niewidoczny drogą powietrzną. Typowy zasięg urządzeń Bluetooth wynosi około 30 stóp, ale może się różnić w zależności od urządzenia i środowiska.
Gdy dwa urządzenia obsługujące technologię Bluetooth znajdą się w swoim zasięgu, automatycznie rozpoznają się i wybierają w procesie nazywanym parowaniem. Po sparowaniu urządzenia mogą komunikować się ze sobą całkowicie bezprzewodowo.
Jakie są zalety Bluetootha?
Technologia Bluetooth oferuje kilka korzyści, w tym:
- Prostota: technologia Bluetooth jest łatwa w użyciu i umożliwia komunikację między urządzeniami bez użycia przewodów lub kabli.
- Przenośność: technologia Bluetooth została zaprojektowana do bezprzewodowej komunikacji między urządzeniami przenośnymi, dzięki czemu idealnie nadaje się do użytku w podróży.
- Bezpieczeństwo: technologia Bluetooth umożliwia kierowcom rozmawianie przez telefon komórkowy bez użycia rąk, dzięki czemu jazda jest bezpieczniejsza.
- Wygoda: technologia Bluetooth umożliwia użytkownikom pobieranie zdjęć z aparatów cyfrowych lub podłączanie myszy do tabletu bez żadnych przewodów ani kabli.
- Jednoczesne połączenia: technologia Bluetooth umożliwia jednoczesne łączenie wielu urządzeń, dzięki czemu można słuchać muzyki na zestawie słuchawkowym, jednocześnie używając klawiatury i myszy.
Etymologia
Zanglicyzowana wersja skandynawskiego epitetu staronordyckiego
Słowo „Bluetooth” jest zangielszczoną wersją skandynawskiego staronordyckiego epitetu „Blátǫnn”, co oznacza „niebieski ząb”. Nazwę wybrał Jim Kardach, były inżynier Intela, który pracował nad rozwojem technologii Bluetooth. Kardach wybrał tę nazwę, aby sugerować, że technologia Bluetooth w podobny sposób łączy różne urządzenia, tak jak król Harald zjednoczył duńskie plemiona w jedno królestwo w X wieku.
Od szalonego samodziałowego pomysłu do powszechnego użytku
Nazwa „Bluetooth” nie była wynikiem naturalnej ewolucji, a raczej serią zbiegów okoliczności, które doprowadziły do zbudowania marki. Według Kardacha, w wywiadzie oglądał film dokumentalny History Channel o Haraldzie Bluetooth, kiedy wpadł na pomysł nazwania technologii jego imieniem. Nazwa została wprowadzona w czasach, gdy adresy URL były krótkie, a współzałożyciel Robert przyznał, że „Bluetooth” był po prostu fajny.
Od Googola do Bluetooth: brak idealnej nazwy
Założyciele Bluetooth początkowo zaproponowali nazwę „PAN” (Personal Area Networking), ale brakowało jej określonego pierścienia. Rozważali również termin matematyczny „googol”, który jest numerem jeden i 100 zerami, ale uznano go za zbyt rozległy i niewyobrażalny. Obecny dyrektor generalny Bluetooth SIG, Mark Powell, uznał, że nazwa „Bluetooth” jest idealna, ponieważ odzwierciedla ogromne możliwości tej technologii w zakresie indeksowania i tworzenia sieci osobistych.
Przypadkowy błąd ortograficzny, który utknął
Nazwa „Bluetooth” była prawie zapisywana jako „Bluetoo” z powodu braku dostępnych adresów URL, ale pisownia została zmieniona na „Bluetooth”, aby zapewnić bardziej powszechną pisownię. Pisownia była również ukłonem w stronę imienia króla Danii, Haralda Blåtanda, którego nazwisko oznacza „niebieski ząb”. Błędna pisownia była wynikiem magii językowej, która zmasakrowała pierwotną nazwę i zaowocowała nową nazwą, która była chwytliwa i łatwa do zapamiętania. W rezultacie przypadkowy błąd ortograficzny stał się oficjalną nazwą technologii.
Historia Bluetootha
Poszukiwanie połączenia bezprzewodowego
Historia Bluetooth sięga tysiącleci, ale poszukiwanie połączenia bezprzewodowego rozpoczęło się pod koniec lat 1990. W 1994 roku szwedzka firma telekomunikacyjna Ericsson zainicjowała projekt mający na celu określenie modułu bezprzewodowego dla osobistej stacji bazowej (PBA). Według Johana Ullmana, ówczesnego CTO firmy Ericsson Mobile w Szwecji, projekt nazwano „Bluetooth” na cześć Haralda Gormssona, zmarłego króla Danii i Norwegii, który był znany ze swojej zdolności do jednoczenia ludzi.
Narodziny Bluetootha
W 1996 roku Holender o nazwisku Jaap Haartsen, który wówczas pracował dla firmy Ericsson, został wyznaczony do kierowania zespołem inżynierów w celu zbadania wykonalności połączenia bezprzewodowego. Zespół doszedł do wniosku, że możliwe jest osiągnięcie wystarczająco wysokiej szybkości transmisji danych przy odpowiednim zużyciu energii dla telefonu komórkowego. Logicznym krokiem było osiągnięcie tego samego w przypadku notebooków i telefonów na odpowiednich rynkach.
W 1998 roku branża otworzyła się, aby umożliwić maksymalną współpracę i integrację wynalazków, a Ericsson, IBM, Intel, Nokia i Toshiba zostały sygnatariuszami Bluetooth Special Interest Group (SIG), ujawniając w sumie 5 patentów.
Bluetooth dzisiaj
Obecnie technologia Bluetooth napędza branżę bezprzewodową, umożliwiając bezproblemowe i bezprzewodowe łączenie urządzeń. Maksymalne zużycie energii jest niskie, dzięki czemu nadaje się do użytku w szerokiej gamie urządzeń. Włączenie technologii Bluetooth do notebooków i telefonów otworzyło nowe rynki, a branża nadal pozwala na maksymalną współpracę i integrację wynalazków.
Od 2021 roku istnieje ponad 30,000 XNUMX patentów związanych z technologią Bluetooth, a Bluetooth SIG kontynuuje przegląd i aktualizację technologii, aby sprostać potrzebom rynku elektroniki użytkowej.
Połączenia Bluetooth: bezpieczne czy nie?
Bezpieczeństwo Bluetooth: dobre i złe
Technologia Bluetooth zrewolucjonizowała sposób, w jaki łączymy nasze urządzenia. Umożliwia nam bezprzewodową wymianę danych, bez konieczności stosowania kabli czy bezpośrednich połączeń. Ten wynalazek sprawił, że nasze codzienne czynności są niezwykle wygodne, ale ma też przerażający aspekt – niebezpieczeństwo przechwycenia przez złych aktorów naszych sygnałów Bluetooth.
Co możesz zrobić z Bluetoothem?
Bezprzewodowe łączenie urządzeń
Technologia Bluetooth umożliwia bezprzewodowe łączenie różnych urządzeń, eliminując potrzebę stosowania kabli i przewodów. Oznacza to, że możesz korzystać z bardziej płynnego i wygodnego sposobu łączenia urządzeń. Niektóre urządzenia, które można podłączyć przez Bluetooth, to:
- Smartfony
- Komputery
- Drukarki
- Myszy
- klawiatury
- Słuchawki
- Głośniki
- Aparaty
Przesyłanie danych
Technologia Bluetooth umożliwia również bezprzewodowe przesyłanie danych między urządzeniami. Oznacza to, że możesz szybko i łatwo udostępniać dokumenty, zdjęcia i inne pliki bez potrzeby używania kabli lub połączenia internetowego. Niektóre sposoby korzystania z Bluetooth do przesyłania danych obejmują:
- Parowanie telefonu z komputerem w celu przesyłania plików
- Łączenie aparatu z telefonem w celu natychmiastowego udostępniania zdjęć
- Łączenie smartwatcha z telefonem w celu otrzymywania powiadomień i sterowania urządzeniem
Poprawa Twojego stylu życia
Technologia Bluetooth ułatwiła poprawę stylu życia na wiele sposobów. Na przykład:
- Aplikacje zdrowotne i fitness mogą wykorzystywać Bluetooth do śledzenia danych dotyczących ćwiczeń i zdrowia, oferując lepsze zrozumienie ogólnego stanu zdrowia i samopoczucia.
- Inteligentnymi urządzeniami domowymi można sterować przez Bluetooth, co pozwala sterować oświetleniem, termostatem i innymi urządzeniami z telefonu.
- Aparaty słuchowe obsługujące technologię Bluetooth mogą przesyłać strumieniowo dźwięk bezpośrednio z telefonu, poprawiając jakość słuchania.
Utrzymanie kontroli
Technologia Bluetooth umożliwia również zachowanie kontroli nad urządzeniami na wiele sposobów. Na przykład:
- Możesz użyć Bluetooth do zdalnego sterowania migawką aparatu, co pozwala robić zdjęcia z dużej odległości.
- Możesz używać Bluetooth do sterowania telewizorem, co pozwala regulować głośność i zmieniać kanały bez konieczności wstawania z kanapy.
- Możesz użyć Bluetooth do sterowania samochodowym zestawem stereo, umożliwiając strumieniowe przesyłanie muzyki z telefonu bez konieczności dotykania urządzenia.
Ogólnie rzecz biorąc, technologia Bluetooth jest wszechstronnym i użytecznym narzędziem, które można wykorzystać na wiele sposobów, aby poprawić nasze życie. Niezależnie od tego, czy chcesz podłączyć urządzenia, przesyłać dane, czy zachować kontrolę nad swoimi urządzeniami, Bluetooth oferuje dobre rozwiązanie.
Realizacja
Częstotliwość i widmo
Bluetooth działa w nielicencjonowanym paśmie częstotliwości 2.4 GHz, które jest również wspólne dla innych technologii bezprzewodowych, w tym Zigbee i Wi-Fi. To pasmo częstotliwości jest podzielone na 79 wyznaczonych kanałów, każdy o szerokości pasma 1 MHz. Bluetooth wykorzystuje technikę przeskoku częstotliwości w widmie rozproszonym, która dzieli dostępne częstotliwości na kanały o szerokości 1 MHz i wykonuje adaptacyjne przeskakiwanie częstotliwości (AFH), aby uniknąć zakłóceń pochodzących od innych urządzeń pracujących w tym samym paśmie częstotliwości. Bluetooth wykorzystuje również kluczowanie z przesunięciem częstotliwości Gaussa (GFSK) jako schemat modulacji, który jest kombinacją kwadraturowego kluczowania z przesunięciem fazowym (QPSK) i kluczowania z przesunięciem częstotliwości (FSK) i mówi się, że zapewnia natychmiastowe zmiany częstotliwości.
Parowanie i łączenie
Aby nawiązać połączenie Bluetooth między dwoma urządzeniami, należy je najpierw sparować. Parowanie polega na wymianie unikalnego identyfikatora zwanego kluczem łącza między urządzeniami. Ten klucz łącza służy do szyfrowania danych przesyłanych między urządzeniami. Parowanie może zostać zainicjowane przez dowolne urządzenie, ale jedno urządzenie musi działać jako inicjator, a drugie jako odpowiadający. Po sparowaniu urządzenia mogą nawiązać połączenie i utworzyć piconet, który może obejmować do siedmiu aktywnych urządzeń jednocześnie. Inicjator może następnie inicjować połączenia z innymi urządzeniami, tworząc sieć scatternet.
Transfer danych i tryby
Bluetooth może przesyłać dane w trzech trybach: głos, dane i transmisja. Tryb głosowy służy do przesyłania dźwięku między urządzeniami, na przykład podczas korzystania z zestawu słuchawkowego Bluetooth do wykonywania połączeń telefonicznych. Tryb danych służy do przesyłania plików lub innych danych między urządzeniami. Tryb Broadcast służy do wysyłania danych do wszystkich urządzeń znajdujących się w zasięgu. Bluetooth szybko przełącza się między tymi trybami w zależności od rodzaju przesyłanych danych. Bluetooth zapewnia również korekcję błędów w przód (FEC), aby poprawić niezawodność danych.
Zachowanie i niejasność
Urządzenia Bluetooth mają nasłuchiwać i odbierać dane tylko wtedy, gdy jest to konieczne, aby zmniejszyć obciążenie sieci. Jednak zachowanie urządzeń Bluetooth może być nieco niejasne i może się różnić w zależności od urządzenia i jego implementacji. Przeczytanie samouczka na temat implementacji Bluetooth może pomóc w wyjaśnieniu niektórych niejasności. Bluetooth to technologia ad hoc, co oznacza, że nie wymaga scentralizowanej jednostki do działania. Urządzenia Bluetooth mogą łączyć się ze sobą bezpośrednio, bez potrzeby stosowania przełącznika lub routera.
Specyfikacje i funkcje Bluetooth
Interoperacyjność i kompatybilność
- Bluetooth jest zgodny z zestawem specyfikacji technicznych opracowanych przez Bluetooth Special Interest Group (SIG), aby zapewnić interoperacyjność różnych urządzeń.
- Bluetooth jest wstecznie kompatybilny, co oznacza, że nowsze wersje Bluetooth mogą współpracować ze starszymi wersjami Bluetooth.
- Z biegiem czasu Bluetooth przeszedł kilka aktualizacji i ulepszeń, a aktualna wersja to Bluetooth 5.2.
- Bluetooth zapewnia wspólny profil, który umożliwia urządzeniom udostępnianie danych i funkcji, w tym możliwość słuchania dźwięku, monitorowania stanu i uruchamiania aplikacji.
Sieć kratowa i tryb podwójny
- Bluetooth ma oddzielny profil sieci kratowej, który umożliwia współistnienie urządzeń i zapewnia niezawodne połączenie na większym obszarze.
- Tryb podwójny Bluetooth umożliwia urządzeniom jednoczesne działanie zarówno klasycznego Bluetooth, jak i Bluetooth Low Energy (BLE), zapewniając lepszą łączność i niezawodność.
- BLE to udoskonalona wersja Bluetooth, która zapewnia podstawowe funkcje przesyłania danych i jest łatwiejsza w łączeniu się z konsumentami.
Bezpieczeństwo i reklama
- Bluetooth ma przewodnik opracowany przez National Institute of Standards and Technology (NIST) w celu zapewnienia bezpieczeństwa połączeń Bluetooth.
- Bluetooth wykorzystuje technikę zwaną reklamą, aby umożliwić urządzeniom wykrywanie i łączenie się ze sobą.
- Bluetooth wycofał niektóre starsze funkcje, co może mieć wpływ na wycofanie obsługi tych funkcji w przyszłości.
Ogólnie rzecz biorąc, Bluetooth jest szeroko stosowaną technologią bezprzewodową, która z biegiem czasu przeszła wiele aktualizacji i ulepszeń, aby zapewnić lepszą funkcjonalność i niezawodność. Dzięki szerokiej gamie funkcji i specyfikacji Bluetooth nadal jest popularnym wyborem dla wielu praktyków i konsumentów.
Szczegóły techniczne technologii Bluetooth
Architektura Bluetootha
Architektura Bluetooth składa się z rdzenia zdefiniowanego przez Bluetooth SIG (Special Interest Group) i zamiennika dla telefonii przyjętego przez ITU (International Telecommunication Union). Podstawowa architektura składa się ze stosu, który zarządza powszechnie obsługiwanymi usługami, podczas gdy telefonia zastępcza zarządza ustanowieniem, negocjacjami i statusem polecenia.
Sprzęt Bluetooth
Sprzęt Bluetooth jest wytwarzany przy użyciu RF Układy scalone CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Główne interfejsy sprzętu Bluetooth to interfejs RF i interfejs pasma podstawowego.
Usługi Bluetooth
Usługi Bluetooth są zawarte w stosie Bluetooth i są zasadniczo zbiorem jednostek PDU (Protocol Data Units) przesyłanych między urządzeniami. Obsługiwane są następujące usługi:
- Wykrywanie usług
- Nawiązywanie połączenia
- Negocjacje połączenia
- transferu danych
- Stan polecenia
Zgodność z Bluetooth
Technologia Bluetooth jest szeroko stosowana w sieciach osobistych, umożliwiając urządzeniom komunikację bezprzewodową na ograniczone odległości. Urządzenia Bluetooth są zgodne z zestawem specyfikacji i funkcji zapewniających kompatybilność, w tym z wykorzystaniem unikalnego adresu MAC (Media Access Control) i możliwością uruchamiania stosu Bluetooth. Bluetooth obsługuje również asynchroniczny transfer danych i obsługuje korekcję błędów za pomocą ARQ i FEC.
Łączenie się z Bluetooth
Parowanie urządzeń
Łączenie urządzeń przez Bluetooth to wyjątkowy i łatwy sposób bezprzewodowego łączenia urządzeń. Parowanie urządzeń polega na zarejestrowaniu i połączeniu dwóch urządzeń obsługujących technologię Bluetooth, takich jak smartfon i laptop, w celu wymiany danych bez żadnych przewodów. Oto jak sparować urządzenia:
- Włącz Bluetooth na obu urządzeniach.
- Na jednym urządzeniu wybierz drugie urządzenie z wyświetlonej listy dostępnych urządzeń.
- Naciśnij przycisk „Paruj” lub „Połącz”.
- Odrobina kodu jest wymieniana między urządzeniami, aby upewnić się, że są one poprawne.
- Kod pomaga upewnić się, że urządzenia są prawidłowe, a nie czyjeś urządzenie.
- Proces parowania urządzeń może się różnić w zależności od używanego urządzenia. Na przykład parowanie iPada z głośnikiem Bluetooth może obejmować inny proces niż parowanie smartfona z laptopem.
Względy bezpieczeństwa
Technologia Bluetooth jest w miarę bezpieczna i zapobiega przypadkowemu podsłuchiwaniu. Przejście na częstotliwości radiowe uniemożliwia łatwy dostęp do przesyłanych danych. Jednak technologia Bluetooth wiąże się z pewnymi zagrożeniami dla bezpieczeństwa i ważne jest, aby podczas jej używania pamiętać o bezpieczeństwie. Oto kilka kwestii związanych z bezpieczeństwem:
- Ogranicz działania Bluetooth do określonych rodzajów urządzeń i ogranicza dozwolone rodzaje działań.
- Angażuj się w czynności, które są dozwolone i unikaj tych, które nie są.
- Uważaj na hakerów, którzy mogą próbować uzyskać nieautoryzowany dostęp do Twojego urządzenia.
- Wyłącz Bluetooth, gdy nie jest używany.
- Zawsze używaj najnowszej wersji Bluetooth, która oferuje ulepszoną przepustowość i funkcje bezpieczeństwa.
- Należy pamiętać o ryzyku związanym z tetheringiem, który umożliwia udostępnianie połączenia internetowego urządzenia innym urządzeniom.
- Parowanie urządzeń w miejscach publicznych może stanowić zagrożenie, jeśli na liście dostępnych urządzeń pojawi się nieznane urządzenie.
- Technologia Bluetooth może służyć do zasilania inteligentnych urządzeń, takich jak Amazon Echo lub Google Home, które są przenośne i zaprojektowane do użytku w podróży, na przykład na plaży.
Różnice
Bluetooth kontra Rf
W porządku ludzie, zbierzcie się i porozmawiajmy o różnicy między Bluetooth a RF. Teraz wiem, co myślisz: „Co to do cholery jest?” Cóż, powiem ci, że oba sposoby bezprzewodowego łączenia urządzeń elektronicznych, ale mają dość duże różnice.
Po pierwsze, porozmawiajmy o przepustowości. RF lub częstotliwość radiowa ma szerszą przepustowość niż Bluetooth. Pomyśl o tym jak o autostradzie, RF jest jak 10-pasmowa autostrada, podczas gdy Bluetooth jest jak jednopasmowa droga. Oznacza to, że RF może obsłużyć więcej danych jednocześnie, co jest idealne do przesyłania strumieniowego wideo lub muzyki.
Ale tutaj jest haczyk, RF wymaga więcej mocy do działania niż Bluetooth. To jak różnica między Hummerem a Priusem. RF to pochłaniający benzynę Hummer, a Bluetooth to ekologiczny Prius. Bluetooth wymaga mniej energii do działania, co oznacza, że można go zintegrować z mniejszymi urządzeniami, takimi jak słuchawki douszne lub smartwatche.
Porozmawiajmy teraz o tym, jak się łączą. RF wykorzystuje pola elektromagnetyczne do przesyłania danych, podczas gdy Bluetooth wykorzystuje fale radiowe. To jak różnica między magicznym zaklęciem a audycją radiową. RF wymaga do działania dedykowanego nadajnika, podczas gdy Bluetooth może łączyć się bezpośrednio z urządzeniem.
Ale nie odliczaj jeszcze RF, ma asa w rękawie. RF może wykorzystywać technologię podczerwieni (IR) do łączenia urządzeń, co oznacza, że nie potrzebuje dedykowanego nadajnika. To jak tajny uścisk dłoni między urządzeniami.
Na koniec porozmawiajmy o rozmiarze. Bluetooth ma mniejszy rozmiar chipa niż RF, co oznacza, że można go zintegrować z mniejszymi urządzeniami. To jak różnica między gigantycznym SUV-em a samochodem kompaktowym. Bluetooth może być używany w małych słuchawkach dousznych, podczas gdy RF lepiej nadaje się do większych urządzeń, takich jak głośniki.
Więc masz to ludzie, różnica między Bluetooth a RF. Pamiętaj tylko, że RF jest jak Hummer, a Bluetooth jak Prius. Wybierz mądrze.
Wnioski
Tak więc Bluetooth to standard technologii bezprzewodowej, który umożliwia urządzeniom komunikowanie się ze sobą w niewielkiej odległości.
Jest świetny do osobistej sieci komputerowej i możesz go użyć, aby ułatwić sobie życie. Więc nie bój się odkrywać wszystkich możliwości, które oferuje.
Jestem Joost Nusselder, założyciel Neaera i content marketer, tata i uwielbiam wypróbowywać nowy sprzęt z gitarą w sercu mojej pasji, a wraz z moim zespołem tworzę szczegółowe artykuły na blogu od 2020 roku aby pomóc lojalnym czytelnikom z poradami dotyczącymi nagrań i gitar.
