Синий свет горит, вы подключены к волшебству bluetooth! Но как это работает?
Bluetooth — это беспроводной технологический стандарт, который позволяет устройствам обмениваться данными на небольшом расстоянии (радиоволны УВЧ в диапазоне ISM от 2.4 до 2.485 ГГц) построение персональной сети (PAN). Он широко используется для мобильных устройств, таких как гарнитуры и динамики, что дает возможность общаться и реализовывать широкий спектр приложений.
Давайте посмотрим на историю и технологии, лежащие в основе этого удивительного стандарта беспроводной связи.
Понимание технологии Bluetooth
Что такое Bluetooth?
Bluetooth — это стандарт беспроводной технологии, который позволяет устройствам взаимодействовать друг с другом на небольшом расстоянии, создавая личную сеть (PAN). Он широко используется для обмена данными между стационарными и мобильными устройствами, что дает им возможность общаться и реализовывать широкий спектр приложений. Технология Bluetooth использует радиоволны в частота диапазон 2.4 ГГц, который является ограниченным диапазоном частот, зарезервированным для промышленных, научных и медицинских (ISM) приложений.
Как работает Bluetooth?
Технология Bluetooth включает беспроводную передачу и прием данных между устройствами с использованием радиоволн. Технология использует устойчивый поток данных, который незаметно передается по воздуху. Типичный диапазон для устройств Bluetooth составляет около 30 футов, но он может варьироваться в зависимости от устройства и окружающей среды.
Когда два устройства с поддержкой Bluetooth находятся в пределах досягаемости друг друга, они автоматически распознают и выбирают друг друга. Этот процесс называется сопряжением. После сопряжения устройства могут взаимодействовать друг с другом полностью по беспроводной связи.
Каковы преимущества Bluetooth?
Технология Bluetooth предлагает несколько преимуществ, в том числе:
- Простота: технология Bluetooth проста в использовании и позволяет устройствам взаимодействовать друг с другом без использования проводов или кабелей.
- Портативность: технология Bluetooth предназначена для беспроводной связи между портативными устройствами, что делает ее идеальной для использования во время путешествий.
- Безопасность: технология Bluetooth позволяет водителям разговаривать по своим мобильным телефонам без помощи рук, что делает вождение более безопасным.
- Удобство: технология Bluetooth позволяет пользователям загружать фотографии со своих цифровых камер или подключать мышь к планшету без каких-либо проводов или кабелей.
- Одновременные подключения: технология Bluetooth позволяет нескольким устройствам одновременно подключаться друг к другу, позволяя слушать музыку через гарнитуру, а также использовать клавиатуру и мышь.
Этимология
Англизированная версия скандинавского древнескандинавского эпитета
Слово «Bluetooth» представляет собой англизированную версию скандинавского древнескандинавского эпитета «Blátǫnn», что означает «голубозубый». Название было выбрано Джимом Кардачем, бывшим инженером Intel, работавшим над разработкой технологии Bluetooth. Кардач выбрал это название, чтобы показать, что технология Bluetooth аналогичным образом объединяет разрозненные устройства, подобно тому, как король Харальд объединил датские племена в единое королевство в 10 веке.
От безумной самодельной идеи к обычному использованию
Название «Bluetooth» было не результатом естественной эволюции, а скорее чередой случайностей, которые привели к созданию бренда. По словам Кардаха, в интервью он смотрел документальный фильм History Channel о Харальде Bluetooth, когда ему пришла в голову идея назвать технологию в его честь. Название было запущено в то время, когда URL-адреса были короткими, и соучредитель Роберт признал, что «Bluetooth» был просто хорош.
От Google до Bluetooth: отсутствие идеального имени
Основатели Bluetooth первоначально предложили название «PAN» (Personal Area Networking), но в нем не было определенного звучания. Они также рассмотрели математический термин «гугол», который представляет собой число один, за которым следуют 100 нулей, но он был сочтен слишком обширным и невообразимым. Нынешний генеральный директор Bluetooth SIG Марк Пауэлл решил, что «Bluetooth» — идеальное название, потому что оно отражает огромные возможности индексации и личных сетей этой технологии.
Случайная опечатка, которая застряла
Название «Bluetooth» было почти написано «Bluetoo» из-за отсутствия доступных URL-адресов, но написание было изменено на «Bluetooth», чтобы обеспечить более распространенное написание. Написание также было намеком на имя датского короля Харальда Блотанда, чья фамилия означает «синий зуб». Опечатка была результатом лингвистического волшебства, которое уничтожило исходное имя и привело к созданию нового имени, которое было броским и легко запоминающимся. В результате случайная опечатка стала официальным названием технологии.
История Bluetooth
В поисках беспроводного соединения
История Bluetooth насчитывает тысячелетия, но поиск беспроводного соединения начался в конце 1990-х годов. В 1994 году шведская телекоммуникационная компания Ericsson инициировала проект по разработке беспроводного модуля для персональной базовой станции (PBA). По словам Йохана Ульмана, в то время технического директора Ericsson Mobile в Швеции, проект назывался «Bluetooth» в честь Харальда Гормссона, умершего короля Дании и Норвегии, который был известен своей способностью объединять людей.
Рождение Bluetooth
В 1996 году голландец по имени Яап Хаартсен, который в то время работал в Ericsson, был назначен руководителем группы инженеров для изучения возможности беспроводного соединения. Команда пришла к выводу, что можно достичь достаточно высокой скорости передачи данных при адекватном энергопотреблении мобильного телефона. Логичным шагом было сделать то же самое для ноутбуков и телефонов на соответствующих рынках.
В 1998 году отрасль открылась, чтобы обеспечить максимальное сотрудничество и интеграцию изобретений, и Ericsson, IBM, Intel, Nokia и Toshiba стали участниками Bluetooth Special Interest Group (SIG), в общей сложности было раскрыто 5 патентов.
Bluetooth сегодня
Сегодня технология Bluetooth продвинула индустрию беспроводной связи вперед, предоставив возможность беспрепятственного и беспроводного подключения устройств. Максимальное энергопотребление низкое, что делает его жизнеспособным для использования в широком диапазоне устройств. Внедрение технологии Bluetooth в ноутбуки и телефоны открыло новые рынки, и отрасль по-прежнему допускает максимальное сотрудничество и интеграцию изобретений.
По состоянию на 2021 год существует более 30,000 XNUMX патентов, связанных с технологией Bluetooth, и Bluetooth SIG продолжает пересматривать и обновлять эту технологию для удовлетворения потребностей рынка бытовой электроники.
Соединения Bluetooth: безопасные или нет?
Безопасность Bluetooth: хорошие и плохие
Технология Bluetooth произвела революцию в способах подключения наших устройств. Это позволяет нам обмениваться данными по беспроводной сети, без необходимости использования кабелей или прямых подключений. Это изобретение сделало нашу повседневную деятельность чрезвычайно удобной, но у него есть и ужасающий аспект — опасность того, что злоумышленники перехватят наши Bluetooth-сигналы.
Что можно сделать с Bluetooth?
Беспроводное подключение устройств
Технология Bluetooth позволяет подключать различные устройства по беспроводной сети, устраняя необходимость в кабелях и шнурах. Это означает, что вы можете использовать более простой и удобный способ подключения устройств. Некоторые устройства, которые можно подключить через Bluetooth, включают:
- Смартфоны
- компьютеры
- Принтеры
- Мыши
- клавишные
- Наушники
- Динамики
- камеры
Передача данных
Технология Bluetooth также позволяет передавать данные между устройствами по беспроводной сети. Это означает, что вы можете быстро и легко обмениваться документами, фотографиями и другими файлами без необходимости использования кабелей или подключения к Интернету. Вот некоторые способы использования Bluetooth для передачи данных:
- Сопряжение телефона с компьютером для передачи файлов
- Связывание камеры с телефоном для мгновенного обмена фотографиями
- Подключение смарт-часов к телефону для получения уведомлений и управления устройством
Улучшение вашего образа жизни
Технология Bluetooth упростила улучшение вашего образа жизни несколькими способами. Например:
- Приложения для здоровья и фитнеса могут использовать Bluetooth для отслеживания ваших упражнений и данных о здоровье, предлагая вам лучшее понимание вашего общего состояния здоровья и благополучия.
- Умными домашними устройствами можно управлять через Bluetooth, что позволяет управлять освещением, термостатом и другими устройствами с телефона.
- Слуховые аппараты с поддержкой Bluetooth могут передавать звук прямо с вашего телефона, улучшая качество прослушивания.
Поддержание контроля
Технология Bluetooth также позволяет вам контролировать свои устройства несколькими способами. Например:
- Вы можете использовать Bluetooth для дистанционного управления затвором камеры, что позволит вам делать фотографии на расстоянии.
- Вы можете использовать Bluetooth для управления телевизором, позволяя регулировать громкость и переключать каналы, не вставая с дивана.
- Вы можете использовать Bluetooth для управления автомобильной стереосистемой, что позволит вам передавать музыку с телефона, не прикасаясь к устройству.
В целом, технология Bluetooth — это универсальный и полезный инструмент, который можно использовать различными способами для улучшения нашей жизни. Если вы хотите подключать устройства, передавать данные или сохранять контроль над своими устройствами, Bluetooth предлагает хорошее решение.
Реализация
Частота и спектр
Bluetooth работает в нелицензируемой полосе частот 2.4 ГГц, которая также используется другими беспроводными технологиями, включая Zigbee и Wi-Fi. Эта полоса частот разделена на 79 назначенных каналов, каждый с шириной полосы 1 МГц. Bluetooth использует метод скачкообразной перестройки частоты с расширенным спектром, который делит доступные частоты на каналы шириной 1 МГц и выполняет адаптивную скачкообразную перестройку частоты (AFH), чтобы избежать помех от других устройств, работающих в той же полосе частот. Bluetooth также использует гауссову частотную манипуляцию (GFSK) в качестве схемы модуляции, которая представляет собой комбинацию квадратурной фазовой манипуляции (QPSK) и частотной манипуляции (FSK) и, как говорят, обеспечивает мгновенные частотные сдвиги.
Сопряжение и подключение
Чтобы установить Bluetooth-соединение между двумя устройствами, их сначала необходимо спарить. Сопряжение включает в себя обмен уникальным идентификатором, называемым ключом связи, между устройствами. Этот ключ ссылки используется для шифрования данных, передаваемых между устройствами. Сопряжение может быть инициировано любым устройством, но одно устройство должно действовать как инициатор, а другое — как ответчик. После сопряжения устройства могут установить соединение и сформировать пикосеть, которая может включать до семи активных устройств одновременно. Инициатор может впоследствии инициировать соединения с другими устройствами, формируя Scatternet.
Передача данных и режимы
Bluetooth может передавать данные в трех режимах: голос, данные и трансляция. Голосовой режим используется для передачи звука между устройствами, например, при использовании гарнитуры Bluetooth для совершения телефонного звонка. Режим данных используется для передачи файлов или других данных между устройствами. Широковещательный режим используется для отправки данных на все устройства в пределах досягаемости. Bluetooth быстро переключается между этими режимами в зависимости от типа передаваемых данных. Bluetooth также обеспечивает упреждающую коррекцию ошибок (FEC) для повышения надежности данных.
Поведение и неопределенность
Устройства Bluetooth должны прослушивать и получать данные только тогда, когда это необходимо, чтобы уменьшить нагрузку на сеть. Однако поведение устройств Bluetooth может быть несколько расплывчатым и может различаться в зависимости от устройства и его реализации. Чтение учебника по реализации Bluetooth может помочь прояснить некоторые неясности. Bluetooth — это специальная технология, а это означает, что для ее работы не требуется централизованный объект. Устройства Bluetooth могут связываться друг с другом напрямую без коммутатора или маршрутизатора.
Технические характеристики и особенности Bluetooth
Взаимодействие и совместимость
- Bluetooth придерживается набора технических спецификаций, разработанных Bluetooth Special Interest Group (SIG), для обеспечения взаимодействия между различными устройствами.
- Bluetooth имеет обратную совместимость, что означает, что более новые версии Bluetooth могут работать со старыми версиями Bluetooth.
- Bluetooth претерпел несколько обновлений и улучшений с течением времени, текущая версия — Bluetooth 5.2.
- Bluetooth предоставляет общий профиль, который позволяет устройствам обмениваться данными и функциями, включая возможность прослушивания звука, мониторинга работоспособности и запуска приложений.
Ячеистая сеть и двойной режим
- Bluetooth имеет отдельный профиль ячеистой сети, который позволяет устройствам сосуществовать и обеспечивать надежное соединение на большей территории.
- Двойной режим Bluetooth позволяет устройствам одновременно запускать как классический Bluetooth, так и Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), обеспечивая лучшую связь и надежность.
- BLE — это усовершенствованная версия Bluetooth, которая обеспечивает базовые функции передачи данных и упрощает подключение потребителей.
Безопасность и реклама
- Bluetooth имеет руководство, разработанное Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) для обеспечения безопасности соединений Bluetooth.
- Bluetooth использует метод, называемый рекламой, чтобы позволить устройствам обнаруживать друг друга и подключаться друг к другу.
- Некоторые старые функции Bluetooth объявлены устаревшими, что может привести к прекращению поддержки этих функций в будущем.
В целом, Bluetooth — это широко используемая беспроводная технология, которая с течением времени претерпела множество обновлений и улучшений, чтобы обеспечить лучшую функциональность и надежность. Благодаря широкому набору функций и технических характеристик Bluetooth по-прежнему остается популярным выбором для многих практиков и потребителей.
Технические детали технологии Bluetooth
Архитектура Bluetooth
Архитектура Bluetooth состоит из ядра, определенного Bluetooth SIG (Special Interest Group), и замены телефонии, принятой ITU (Международным союзом электросвязи). Базовая архитектура состоит из стека, который управляет универсально поддерживаемыми службами, в то время как замена телефонии управляет созданием, согласованием и статусом команды.
Оборудование Bluetooth
Аппаратное обеспечение Bluetooth изготовлено с использованием RF КМОП (комплементарные металл-оксид-полупроводник) интегральные схемы. Основными интерфейсами оборудования Bluetooth являются радиочастотный интерфейс и интерфейс основной полосы частот.
Услуги Bluetooth
Службы Bluetooth включены в стек Bluetooth и в основном представляют собой набор PDU (модулей данных протокола), передаваемых между устройствами. Поддерживаются следующие сервисы:
- Обнаружение услуг
- Установление соединения
- Согласование соединения
- трафик
- Статус команды
Совместимость Bluetooth
Технология Bluetooth широко используется для персональных сетей, позволяя устройствам осуществлять беспроводную связь на ограниченных расстояниях. Устройства Bluetooth соответствуют набору спецификаций и функций для обеспечения совместимости, включая использование уникального MAC-адреса (управление доступом к среде) и возможность запуска стека Bluetooth. Bluetooth также поддерживает асинхронную передачу данных и исправление ошибок с помощью ARQ и FEC.
Подключение по Bluetooth
Сопрягающие устройства
Подключение устройств с помощью Bluetooth — это уникальный и простой способ беспроводного подключения ваших устройств. Сопряжение устройств включает регистрацию и соединение двух устройств с поддержкой Bluetooth, таких как смартфон и ноутбук, для обмена данными без каких-либо проводов. Вот как выполнить сопряжение устройств:
- Включите Bluetooth на обоих устройствах.
- На одном устройстве выберите другое устройство из появившегося списка доступных устройств.
- Нажмите кнопку «Подключить» или «Подключить».
- Устройства обмениваются небольшим количеством кода, чтобы убедиться, что они являются правильными.
- Код помогает убедиться, что устройства являются правильными, а не чужими.
- Процесс сопряжения устройств может различаться в зависимости от используемого устройства. Например, сопряжение iPad с динамиком Bluetooth может включать другой процесс, чем сопряжение смартфона с ноутбуком.
Соображения безопасности
Технология Bluetooth достаточно безопасна и предотвращает случайное прослушивание. Переход на радиочастоты препятствует легкому доступу к передаваемым данным. Однако технология Bluetooth сопряжена с некоторыми рисками для безопасности, и при ее использовании важно помнить о безопасности. Вот некоторые соображения безопасности:
- Ограничьте действия Bluetooth определенными типами устройств и ограничивайте разрешенные виды действий.
- Занимайтесь разрешенными видами деятельности и избегайте запрещенных.
- Опасайтесь хакеров, которые могут попытаться получить несанкционированный доступ к вашему устройству.
- Отключайте Bluetooth, когда он не используется.
- Всегда используйте новейшую версию Bluetooth, которая предлагает улучшенную пропускную способность и функции безопасности.
- Помните о рисках, связанных с модемом, который позволяет вам совместно использовать интернет-соединение вашего устройства с другими устройствами.
- Сопряжение устройств в общедоступных местах может представлять опасность, если в списке доступных устройств появится неизвестное устройство.
- Технология Bluetooth может использоваться для питания интеллектуальных устройств, таких как Amazon Echo или Google Home, которые являются портативными и предназначены для использования в дороге, например на пляже.
Различия
Bluetooth против РФ
Хорошо, ребята, соберитесь и давайте поговорим о разнице между Bluetooth и RF. Теперь я знаю, о чем вы думаете: «Что, черт возьми, это такое?» Что ж, позвольте мне сказать вам, что это оба способа беспроводного подключения ваших электронных устройств, но у них есть довольно большие различия.
Прежде всего, давайте поговорим о пропускной способности. RF, или радиочастота, имеет более широкую полосу пропускания, чем Bluetooth. Думайте об этом как о шоссе, RF — как шоссе с 10 полосами движения, а Bluetooth — как дорога с одной полосой движения. Это означает, что RF может обрабатывать больше данных одновременно, что отлично подходит для таких вещей, как потоковое видео или музыка.
Но вот в чем загвоздка: для работы RF требуется больше энергии, чем для Bluetooth. Это как разница между Хаммером и Приусом. RF — это пожирающий бензин Hummer, а Bluetooth — экологичный Prius. Для работы Bluetooth требуется меньше энергии, что означает, что его можно интегрировать в небольшие устройства, такие как наушники или смарт-часы.
Теперь поговорим о том, как они соединяются. RF использует электромагнитные поля для передачи данных, а Bluetooth использует радиоволны. Это как разница между магическим заклинанием и радиопередачей. Для работы RF требуется специальный передатчик, а Bluetooth может напрямую подключаться к вашему устройству.
Но пока не сбрасывайте со счетов RF, у него есть козырь в рукаве. RF может использовать инфракрасную (ИК) технологию для подключения устройств, что означает, что ему не нужен специальный передатчик. Это как секретное рукопожатие между устройствами.
Наконец, давайте поговорим о размере. Bluetooth имеет меньший размер чипа, чем RF, что означает, что его можно интегрировать в устройства меньшего размера. Это как разница между гигантским внедорожником и компактным автомобилем. Bluetooth можно использовать в крошечных наушниках, тогда как RF лучше подходит для более крупных устройств, таких как динамики.
Вот вам и разница между Bluetooth и RF. Просто помните, что RF похож на Hummer, а Bluetooth на Prius. Выбирай с умом.
Заключение
Итак, Bluetooth — это стандарт беспроводной технологии, позволяющий устройствам взаимодействовать друг с другом на небольшом расстоянии.
Он отлично подходит для личных сетей, и вы можете использовать его, чтобы облегчить себе жизнь. Так что не бойтесь исследовать все возможности, которые он предлагает.
Меня зовут Йоост Нуссельдер, основатель Neaera и контент-маркетолог, папа, и я люблю пробовать новое оборудование с гитарой, что лежит в основе моей страсти, и вместе со своей командой я пишу подробные статьи в блоге с 2020 года. чтобы помочь преданным читателям советами по записи и игре на гитаре.
