Синє світло горить, ви підключені до магії bluetooth! Але як це працює?
Bluetooth - це a бездротової технологічний стандарт, який дозволяє пристроям спілкуватися на короткій відстані (радіохвилі UHF в діапазоні ISM від 2.4 до 2.485 ГГц) побудова персональної мережі (PAN). Він широко використовується для мобільних пристроїв, таких як гарнітури та динаміки, надаючи можливість спілкуватися та реалізувати широкий спектр програм.
Давайте подивимося на історію та технологію цього дивовижного бездротового стандарту.
Розуміння технології Bluetooth
Що таке Bluetooth?
Bluetooth — це стандарт бездротової технології, який дозволяє пристроям спілкуватися один з одним на невеликій відстані, створюючи персональну мережу (PAN). Він широко використовується для обміну даними між стаціонарними та мобільними пристроями, надаючи їм можливість спілкуватися та реалізовувати широкий спектр програм. Технологія Bluetooth використовує радіохвилі в частота діапазон 2.4 ГГц, який є обмеженим діапазоном частот, зарезервованим для промислових, наукових і медичних (ISM) застосувань.
Як працює Bluetooth?
Технологія Bluetooth передбачає бездротове надсилання та отримання даних між пристроями за допомогою радіохвиль. Технологія використовує постійний потік даних, який непомітно передається по повітрю. Типовий діапазон для пристроїв Bluetooth становить близько 30 футів, але він може змінюватися залежно від пристрою та середовища.
Коли два пристрої з підтримкою Bluetooth знаходяться в радіусі дії один одного, вони автоматично розпізнають і вибирають один одного, цей процес називається створенням пари. Після створення пари пристрої можуть спілкуватися один з одним бездротовим способом.
Які переваги Bluetooth?
Технологія Bluetooth пропонує кілька переваг, зокрема:
- Простота: технологія Bluetooth проста у використанні та дозволяє пристроям спілкуватися один з одним без використання дротів чи кабелів.
- Портативність: технологія Bluetooth розроблена для бездротового зв’язку між портативними пристроями, що робить її ідеальною для використання під час подорожей.
- Безпека: технологія Bluetooth дозволяє водіям розмовляти по мобільному телефону без використання рук, що робить водіння безпечнішим.
- Зручність: технологія Bluetooth дозволяє користувачам завантажувати фотографії зі своїх цифрових камер або підключати мишу до свого планшета без будь-яких проводів чи кабелів.
- Одночасне з’єднання: технологія Bluetooth дозволяє одночасно з’єднуватися декільком пристроям, що дозволяє слухати музику на гарнітурі, використовуючи клавіатуру та мишу.
Етимологія
Англійська версія скандинавського давньоскандинавського епітета
Слово «Bluetooth» є англізованою версією скандинавського давньоскандинавського епітета «Blátǫnn», що означає «синьозубий». Назву вибрав Джим Кардач, колишній інженер Intel, який працював над розробкою технології Bluetooth. Кардах вибрав назву, щоб натякати на те, що технологія Bluetooth подібним чином об’єднує різні пристрої, подібно до того, як король Харальд об’єднав данські племена в єдине королівство в 10 столітті.
Від божевільної домотканої ідеї до звичайного використання
Назва «Bluetooth» стала результатом не природної еволюції, а скоріше серії випадковостей, які призвели до створення бренду. За словами Кардача, в інтерв’ю він дивився документальний фільм History Channel про Гаральда Блютуза, коли йому прийшла в голову ідея назвати технологію на його честь. Назва була запущена в той час, коли URL-адреси були короткими, і співзасновник Роберт визнав, що «Bluetooth» був просто гарним.
Від Googol до Bluetooth: відсутність ідеальної назви
Засновники Bluetooth спочатку запропонували назву «PAN» (Personal Area Networking), але їй бракувало певного кільця. Вони також розглянули математичний термін «гугол», який є номером один, за яким слідують 100 нулів, але він був визнаний занадто великим і немислимим. Нинішній генеральний директор Bluetooth SIG Марк Пауелл вирішив, що «Bluetooth» — ідеальна назва, оскільки вона відображає величезні можливості індексування та персональних мережевих можливостей технології.
Застрягла випадкова орфографічна помилка
Назва «Bluetooth» майже писалася як «Bluetoo» через відсутність доступних URL-адрес, але написання було змінено на «Bluetooth», щоб забезпечити більш поширене написання. Написання також було нахилом до імені датського короля Харальда Блотанда, чиє прізвище означає «синій зуб». Орфографічна помилка була результатом лінгвістичного чаклунства, яке знищило оригінальну назву та створило нову назву, яка була помітною та легкою для запам’ятовування. В результаті випадкова орфографічна помилка стала офіційною назвою технології.
Історія Bluetooth
У пошуках бездротового з’єднання
Історія Bluetooth налічує тисячоліття, але пошуки бездротового з’єднання почалися наприкінці 1990-х років. У 1994 році шведська телекомунікаційна компанія Ericsson ініціювала проект, метою якого було визначення бездротового модуля для персональної базової станції (PBA). За словами Йохана Ульмана, технічного директора компанії Ericsson Mobile у Швеції на той час, проект назвали «Bluetooth» на честь Харальда Гормссона, мертвого короля Данії та Норвегії, який був відомий своєю здатністю об’єднувати людей.
Народження Bluetooth
У 1996 році голландцю Яапу Хаартсену, який на той час працював у Ericsson, було призначено очолити групу інженерів для вивчення можливості бездротового з’єднання. Команда прийшла до висновку, що можна досягти досить високої швидкості передачі даних з адекватним енергоспоживанням для мобільного телефону. Логічним кроком було зробити те ж саме для ноутбуків і телефонів на відповідних ринках.
У 1998 році галузь відкрилася, щоб дозволити максимальну співпрацю та інтеграцію винаходів, і Ericsson, IBM, Intel, Nokia та Toshiba стали підписантами Bluetooth Special Interest Group (SIG), із загалом 5 патентами.
Bluetooth сьогодні
Сьогодні технологія Bluetooth просунула індустрію бездротового зв’язку вперед, завдяки можливості безперебійного та бездротового з’єднання пристроїв. Максимальне споживання електроенергії низьке, що робить його життєздатним для використання в широкому діапазоні пристроїв. Впровадження технології Bluetooth у ноутбуки та телефони відкрило нові ринки, і галузь продовжує допускати максимальну співпрацю та інтеграцію винаходів.
Станом на 2021 рік існує понад 30,000 XNUMX патентів, пов’язаних із технологією Bluetooth, і Bluetooth SIG продовжує переглядати та оновлювати технологію для задоволення потреб ринку побутової електроніки.
З’єднання Bluetooth: безпечно чи ні?
Безпека Bluetooth: добре і погано
Технологія Bluetooth революціонізувала спосіб підключення наших пристроїв. Це дає нам змогу обмінюватися даними бездротовим способом без кабелів чи прямих з’єднань. Цей винахід зробив нашу повсякденну діяльність надзвичайно зручною, але він також має жахливий аспект – небезпека зловмисників перехопити наші сигнали Bluetooth.
Що можна робити за допомогою Bluetooth?
Бездротове підключення пристроїв
Технологія Bluetooth дозволяє з’єднувати різні пристрої без проводів, усуваючи потребу в кабелях і шнурах. Це означає, що ви можете відчути більш плавний і зручний спосіб підключення пристроїв. Деякі пристрої, які можна підключити через Bluetooth, включають:
- смартфони
- комп'ютери
- Принтери
- Миші
- клавішні
- Навушники
- акустичні системи
- Фотокамери
Передача даних
Технологія Bluetooth також дозволяє бездротово передавати дані між пристроями. Це означає, що ви можете швидко та легко ділитися документами, фотографіями та іншими файлами без необхідності використання кабелів чи підключення до Інтернету. Деякі способи використання Bluetooth для передачі даних включають:
- З’єднання телефону з комп’ютером для передачі файлів
- Підключіть камеру до телефону, щоб негайно ділитися фотографіями
- Підключення розумного годинника до телефону для отримання сповіщень і керування пристроєм
Покращення вашого способу життя
Технологія Bluetooth спрощує покращення вашого способу життя багатьма способами. Наприклад:
- Програми для здоров’я та фітнесу можуть використовувати Bluetooth для відстеження даних про фізичні вправи та здоров’я, пропонуючи вам краще зрозуміти ваше загальне здоров’я та самопочуття.
- Розумними домашніми пристроями можна керувати через Bluetooth, що дозволяє керувати світлом, термостатом та іншими пристроями з телефону.
- Слухові апарати з підтримкою Bluetooth можуть передавати аудіо безпосередньо з вашого телефону, покращуючи якість прослуховування.
Підтримка контролю
Технологія Bluetooth також дозволяє підтримувати контроль над своїми пристроями кількома способами. Наприклад:
- Ви можете використовувати Bluetooth для дистанційного керування затвором камери, дозволяючи робити фотографії на відстані.
- Ви можете використовувати Bluetooth для керування телевізором, дозволяючи регулювати гучність і перемикати канали, не встаючи з дивана.
- Ви можете використовувати Bluetooth для керування автомагнітолою, дозволяючи передавати музику з телефону, не торкаючись пристрою.
Загалом технологія Bluetooth є універсальним і корисним інструментом, який можна використовувати різними способами для покращення нашого життя. Незалежно від того, чи хочете ви підключити пристрої, передати дані чи зберегти контроль над своїми пристроями, Bluetooth пропонує хороше рішення.
Реалізація
Частота і спектр
Bluetooth працює в неліцензованому діапазоні частот 2.4 ГГц, який також використовується іншими бездротовими технологіями, включаючи Zigbee і Wi-Fi. Ця смуга частот розділена на 79 визначених каналів, кожен із смугою пропускання 1 МГц. Bluetooth використовує технологію стрибкоподібної зміни частоти з розширеним спектром, яка розділяє доступні частоти на канали по 1 МГц і виконує адаптивне стрибкоподібне перемикання частоти (AFH), щоб уникнути перешкод від інших пристроїв, що працюють у тому ж діапазоні частот. Bluetooth також використовує частотну маніпуляцію Гауса (GFSK) як схему модуляції, яка є комбінацією квадратурної фазової маніпуляції (QPSK) і частотної маніпуляції (FSK) і, як кажуть, забезпечує миттєві зрушення частоти.
Сполучення та підключення
Щоб встановити з’єднання Bluetooth між двома пристроями, їх спочатку потрібно об’єднати в пару. Сполучення передбачає обмін між пристроями унікальним ідентифікатором, який називається ключем зв’язку. Цей ключ зв’язку використовується для шифрування даних, що передаються між пристроями. Сполучення може бути ініційоване будь-яким пристроєм, але один пристрій має діяти як ініціатор, а інший – як відповідач. Після сполучення пристрої можуть встановити з’єднання та сформувати пікомережу, яка може включати до семи активних пристроїв одночасно. Ініціатор може згодом ініціювати з'єднання з іншими пристроями, утворюючи скаттернет.
Передача даних і режими
Bluetooth може передавати дані в трьох режимах: голос, дані та трансляція. Голосовий режим використовується для передачі аудіо між пристроями, наприклад, коли телефонують за допомогою гарнітури Bluetooth. Режим даних використовується для передачі файлів або інших даних між пристроями. Режим трансляції використовується для надсилання даних на всі пристрої в межах досяжності. Bluetooth швидко перемикається між цими режимами залежно від типу даних, що передаються. Bluetooth також забезпечує пряме виправлення помилок (FEC) для підвищення надійності даних.
Поведінка і невиразність
Передбачається, що пристрої Bluetooth прослуховують і отримують дані лише тоді, коли це необхідно для полегшення навантаження на мережу. Однак поведінка пристроїв Bluetooth може бути дещо невизначеною та може відрізнятися залежно від пристрою та його реалізації. Прочитання підручника щодо реалізації Bluetooth може допомогти прояснити деякі невизначеності. Bluetooth — це спеціальна технологія, тобто для її роботи не потрібна централізована організація. Пристрої Bluetooth можуть зв’язуватися один з одним напряму, не потребуючи комутатора чи маршрутизатора.
Технічні характеристики та особливості Bluetooth
Взаємодія та сумісність
- Bluetooth відповідає набору технічних специфікацій, розроблених Bluetooth Special Interest Group (SIG), щоб забезпечити взаємодію між різними пристроями.
- Bluetooth має зворотну сумісність, тобто нові версії Bluetooth можуть працювати зі старими версіями Bluetooth.
- З часом Bluetooth зазнав кількох оновлень і вдосконалень, поточна версія – Bluetooth 5.2.
- Bluetooth забезпечує загальний профіль, який дозволяє пристроям обмінюватися даними та функціями, включаючи можливість чути аудіо, контролювати стан і запускати програми.
Mesh Networking і подвійний режим
- Bluetooth має окремий мережевий профіль, який дозволяє пристроям співіснувати та забезпечувати надійне з’єднання на більшій території.
- Подвійний режим Bluetooth дозволяє пристроям одночасно використовувати як класичний Bluetooth, так і Bluetooth Low Energy (BLE), забезпечуючи кращий зв’язок і надійність.
- BLE — це вдосконалена версія Bluetooth, яка забезпечує базові функції передачі даних і до якої користувачам легше підключатися.
Безпека та реклама
- Bluetooth містить посібник, розроблений Національним інститутом стандартів і технологій (NIST), щоб забезпечити безпеку з’єднань Bluetooth.
- Bluetooth використовує техніку, що називається рекламою, щоб дозволити пристроям виявляти та підключатися один до одного.
- Bluetooth припинив підтримку деяких старіших функцій, що може вплинути на припинення підтримки цих функцій у майбутньому.
Загалом, Bluetooth — це широко використовувана бездротова технологія, яка з часом зазнала багатьох оновлень і вдосконалень, щоб забезпечити кращу функціональність і надійність. Завдяки широкому спектру функцій і технічних характеристик Bluetooth продовжує залишатися популярним вибором для багатьох практиків і споживачів.
Технічні деталі технології Bluetooth
Архітектура Bluetooth
Архітектура Bluetooth складається з ядра, визначеного Bluetooth SIG (Special Interest Group), і заміни телефонії, прийнятої ITU (Міжнародним союзом електрозв’язку). Основна архітектура складається зі стеку, який керує універсально підтримуваними службами, тоді як заміна телефонії керує встановленням, узгодженням і статусом команди.
Апаратне забезпечення Bluetooth
Апаратне забезпечення Bluetooth виготовлено за допомогою RF Інтегральні схеми CMOS (комплементарний метал-оксид-напівпровідник). Основними інтерфейсами апаратного забезпечення Bluetooth є радіочастотний інтерфейс та інтерфейс основної смуги.
Послуги Bluetooth
Служби Bluetooth включені в стек Bluetooth і в основному являють собою набір PDU (протокольних блоків даних), які передаються між пристроями. Підтримуються такі служби:
- Служба виявлення
- Встановлення зв'язку
- Узгодження підключення
- Передача даних
- Статус команди
Сумісність Bluetooth
Технологія Bluetooth широко використовується для персональних мереж, що дозволяє пристроям спілкуватися без проводів на обмежених відстанях. Пристрої Bluetooth відповідають набору специфікацій і функцій для забезпечення сумісності, включаючи використання унікальної MAC-адреси (Media Access Control) і можливість запуску стека Bluetooth. Bluetooth також підтримує асинхронну передачу даних і виправляє помилки за допомогою ARQ і FEC.
Підключення через Bluetooth
Парування пристроїв
Підключення пристроїв за допомогою Bluetooth – це унікальний і простий спосіб бездротового з’єднання пристроїв. Сполучення пристроїв передбачає реєстрацію та з’єднання двох пристроїв із підтримкою Bluetooth, наприклад смартфона та ноутбука, для обміну даними без проводів. Ось як створити пару пристроїв:
- Увімкніть Bluetooth на обох пристроях.
- На одному пристрої виберіть інший зі списку доступних пристроїв, що з’явиться.
- Натисніть кнопку «Пара» або «Підключити».
- Між пристроями обмінюється кодом, щоб переконатися, що вони правильні.
- Код допомагає переконатися, що пристрої правильні, а не чужі.
- Процес сполучення пристроїв може відрізнятися залежно від пристрою, який ви використовуєте. Наприклад, підключення iPad до динаміка Bluetooth може включати інший процес, ніж підключення смартфона до ноутбука.
Міркування щодо безпеки
Технологія Bluetooth є досить безпечною та запобігає випадковому прослуховуванню. Перехід на радіочастоти перешкоджає легкому доступу до даних, що передаються. Однак технологія Bluetooth створює певні ризики для безпеки, тому під час її використання важливо пам’ятати про безпеку. Ось деякі міркування безпеки:
- Обмежити діяльність Bluetooth певними типами пристроїв і обмежити види дозволеної діяльності.
- Займайтеся дозволеними видами діяльності та уникайте тих, які заборонені.
- Слідкуйте за хакерами, які можуть спробувати отримати несанкціонований доступ до вашого пристрою.
- Вимкніть Bluetooth, коли він не використовується.
- Завжди використовуйте найновішу версію Bluetooth, яка пропонує покращену пропускну здатність і функції безпеки.
- Пам’ятайте про ризики в режимі модема, який дозволяє вам спільно використовувати Інтернет-з’єднання вашого пристрою з іншими пристроями.
- Сполучення пристроїв у громадському місці може становити ризик, якщо невідомий пристрій з’явиться у списку доступних пристроїв.
- Технологію Bluetooth можна використовувати для живлення розумних пристроїв, таких як Amazon Echo або Google Home, які є портативними та розробленими для використання в дорозі, наприклад на пляжі.
Відмінності
Bluetooth проти Rf
Гаразд, друзі, збирайтеся та поговоримо про різницю між Bluetooth і RF. Тепер я знаю, що ви думаєте: «Що це, чорт вазьми, таке?» Що ж, дозвольте мені сказати вам, що обидва вони є способами бездротового підключення електронних пристроїв, але вони мають досить великі відмінності.
Спочатку поговоримо про пропускну здатність. РЧ, або радіочастота, має ширшу смугу, ніж Bluetooth. Подумайте про це як про шосе, радіочастота – про шосе з 10 смугами руху, а Bluetooth – про дорогу з однією смугою. Це означає, що RF може обробляти більше даних одночасно, що чудово підходить для таких речей, як потокове відео або музика.
Але тут є заковика: радіочастота потребує більше енергії для роботи, ніж Bluetooth. Це як різниця між Hummer і Prius. RF – це Hummer, що споживає газ, а Bluetooth – це екологічний Prius. Bluetooth потребує менше енергії для роботи, а це означає, що його можна інтегрувати в менші пристрої, такі як навушники або розумні годинники.
Тепер поговоримо про те, як вони з'єднуються. РЧ використовує електромагнітні поля для передачі даних, тоді як Bluetooth використовує радіохвилі. Це як різниця між магічним заклинанням і радіопередачею. Для роботи радіочастот потрібен спеціальний передавач, тоді як Bluetooth може підключатися безпосередньо до вашого пристрою.
Але поки що не враховуйте радіочастоту, у неї є хитрість. Радіочастота може використовувати інфрачервону (ІЧ) технологію для підключення пристроїв, що означає, що їй не потрібен спеціальний передавач. Це як таємне рукостискання між пристроями.
Нарешті, поговоримо про розмір. Bluetooth має менший розмір мікросхеми, ніж RF, що означає, що його можна інтегрувати в менші пристрої. Це як різниця між гігантським позашляховиком і компактним автомобілем. Bluetooth можна використовувати в маленьких навушниках, тоді як радіочастота краще підходить для великих пристроїв, таких як колонки.
Отже, друзі, різниця між Bluetooth і RF. Тільки пам’ятайте, що RF схожий на Hummer, а Bluetooth схожий на Prius. Вибирайте з розумом.
Висновок
Отже, Bluetooth — це стандарт бездротової технології, який дозволяє пристроям спілкуватися один з одним на невеликій відстані.
Це чудово для особистої мережі, і ви можете використовувати його, щоб полегшити собі життя. Тож не бійтеся досліджувати всі можливості, які він пропонує.
Я Йост Нуссельдер, засновник Neaera і маркетолог із контенту, тато, я люблю випробовувати нове обладнання з гітарою в основі моєї пристрасті, і разом зі своєю командою я створюю детальні статті в блозі з 2020 року. щоб допомогти вірним читачам порадами щодо запису та гітари.
