Kuidas Bluetooth tegelikult töötab?

Alates sellest, kui Bluetooth esmakordselt 1999. aastal ametlikult välja anti, on see muutunud igapäevaelu asendamatuks osaks. Tänapäeval leiate Bluetoothi ​​versiooni nutitelefonidest, nutikelladest, juhtmevabadest kõlaritest ja kaasaskantavatest vidinatest.

Kuid vaatamata selle populaarsusele ei tea paljud inimesed ikka veel, kuidas Bluetooth töötab. Nii et alates signaali sagedusest ja taustahäiretest kuni koodekite, ulatuse ja arendusteni – Bluetooth tegelikult töötab.

Mis on Bluetooth?

Enne Bluetooth-tehnoloogia toimimise ja uute versioonide varasematest tugevamate ja paremate asjadega tutvumist on oluline mõista, mis Bluetooth on.

Bluetooth on väikese ulatusega väikese võimsusega raadioedastustehnoloogia. See koosneb mitteioniseerivatest elektromagnetlainetest raadiosagedusalas 2,402 GHz kuni 2,48 GHz. Olemine vahemiku alumine ots võimaldab Bluetoothil olla madala energiatarbega võrreldes muu raadioedastusega seadmeid. Seetõttu on seda lihtne rakendada väikestesse vidinatesse ja nutitelefonidesse, ilma et peaksite aku tööea pärast liiga palju muretsema.

Bluetooth võib liikuda avatud ruumides ja läbi teatud tõkete ilma füüsilise kandjata. Kui kaugele konkreetne Bluetoothi ​​signaal võib ulatuda, sõltub eelkõige selle tugevusest ja sellest, kas see on olemas on tõkked piisavalt paksud või valmistatud materjalidest, mis moonutavad ja halvendavad signaali tunnustust.

Kuidas Bluetooth töötab?

Bluetooth-signaalile, mille telefon peakomplekti saadab, eelneb esmalt tarkvara. Teie andmeid (pilte, heli ja nii edasi) ei saa Bluetoothi ​​kaudu saata. Esmalt läbib see pakkimisalgoritmi, mida nimetatakse koodekiks, mis muudab andmed üksikuteks pakettideks.

Koodekid, nagu aptX, AAC, SBC ja LDAC, peavad saatja ja vastuvõtja seadmete vahel ühtima. Erinevad kodekid on erinevate andmetüüpide jaoks optimaalsedja need mõjutavad selliseid tegureid nagu energiakasutus, edastuskiirus, andmekvaliteet ja ühenduse ulatus.

Määratud on 79 Bluetoothi ​​kanalit ja kõik ühendatud seadmed peavad olema häälestatud samale sageduskanalile ribalaiusega 1 megaherts (MHz). Selles mõttes on Bluetoothi ​​kanalid sarnased WiFi-kanalid, mille leiate oma ruuterist.

Kui kaks Bluetooth-toega seadet on läheduses, saavad nad ühendust luua ja suhelda väikeste arvutikiipide abil. See riistvara vastutab Bluetoothi ​​raadiolainete saatmise ja vastuvõtmise eest.

Signaalivahemik ja Bluetoothi ​​klassid

Üldiselt, mida madalam on sagedus, seda pikem on vahemik. Kuid madala sagedusega signaalid edastavad oluliselt vähem andmeid kui nende kõrgsageduslikud analoogid. Bluetooth on võimsusest sõltuv.

Kui olete valmis pühendama piisavalt energiat, saate edastada kõrgsageduslikku andmerikast Bluetooth-signaali pikema vahemaa jooksul. Tegelikult tekibki Bluetoothi ​​uus versioon tasakaalu leidmisel energiatarbimise, kvaliteedi ja ulatuse vahel.

• Klass 1 Bluetooth edastab 100 millivatti (mW) üle 328 jala
• Klass 2 Bluetooth edastab 2,5 mW üle 33 jala
• Klass 3 Bluetooth edastab signaali vaid 1 mW raadiusega alla 30 jala.

Võrdluseks võib öelda, et kõige uuemad Bluetooth-kõrvaklapid, peakomplektid ja telefonid on klassi 2 Bluetooth, mõned aga klassi 3. Mis puutub 1. klassi Bluetoothi, siis selle pikamaa võimekus nõuab palju energiat, mis nõuab tavaliselt välist toiteallikat, mitte ainult kaasaskantavat akut. Klassi 1 Bluetoothi ​​seadmeid leiate tööstuslikest rakendustest, nagu IoT-seadmed ja rakendused tehases või koosteliinis.

Taustahäired

Võib-olla olete märganud, et tiheda liiklusega tänaval kõndimine või tiheda metroorongiga sõitmine põhjustab teie juhtmeta kõrvaklappides elektrit. Selle põhjuseks on 79 ülalmainitud Bluetoothi ​​kanalit.

Kui olete koolis, raamatukogus või kontoris koos teiega ja kõigiga, kes kasutavad umbes 33 jala kaugusel asuvaid Bluetooth-seadmeid, piisab tavaliselt 79 kanalist. Kuid kui kümned seadmed võistlevad piiratud ruumi pärast, hakkavad signaalid segama.

Kuigi te ei pääse juurde kellegi teise Bluetoothi ​​signaalile (isegi kui häälestate oma seadme samale kanalile, on Bluetooth krüpteeritud), põrkab see ikkagi teie signaaliga kokku ja halvendab seda. Veel üks põhjus on haavatavus miks Bluetoothi ​​kasutatakse ainult lähiside jaoks. Lihtsam on juhtida 30–100 jala keskkonda, mitte pikki vahemaid miilidesse.

Muud Bluetoothi ​​signaale segavad tegurid on järgmised:

• Füüsilised tõkked: Metall, krohv, betoon ja isegi niiskus mõjutavad Bluetoothi ​​kvaliteeti kõige rohkem, loendi lõpus on sellised materjalid nagu puit, klaas ja plast.
• Vastuvõtja tundlikkus: Kaugus halvendab signaali. Kui vastuvõtja ei ole piisavalt tundlik, ei pruugi see olla võimeline seda õigesti vastu võtma ja dekodeerima.
• Edastamise võimsus: Mida nõrgem on signaali baasvõimsus, seda nõrgem on see vahemaa tagant ja läbi tõkete.

Bluetoothi ​​versioonid

Praegu kasutatav Bluetooth-tehnoloogia ei ole sama, mis 2000. aastate alguses. Kuigi see järgib endiselt samu põhimõtteid, saavad uuemad Bluetoothi ​​versioonid teha vähemaga rohkem. Bluetoothi ​​arendamisega muutub kolm asja: energiatarve, ulatus ja andmeedastuskiirus (mis mõjutab heli latentsus).

Bluetooth 1.0 oli energiamahukas, kuid selle ulatus oli vaid 33 jalga ja maksimaalne kiirus 1 Mbps. Kuigi Bluetooth 2.0 suudab andmeid edastada kiirusega 3Mbps, ei saa seda võrrelda 24Mbps Bluetooth 3.0 hüppega. Kuid 802.11 protokolli kohandamise kihi kasutamine võtab Bluetooth 3.0 seadmetelt palju energiat.

Kuid Bluetooth 1.0 kuni 3.0 on tänapäeval kaubanduslikes seadmetes palju raskem leida. Need on asendatud Bluetooth 4.0 ja Bluetooth 5.0. Mõlemad standardid on funktsionaalsed kui Bluetooth Low Energy, ulatusega 800 jalga ja kiirusega, mis ei lange alla 2 Mbps.

Miks peate õppima, kuidas Bluetooth töötab?

Bluetooth on võrdne Wi-Fi-ga, GPS-i ja mobiilitornide tehnoloogiad. Seda kasutatakse peaaegu kõigis kaasaegsetes seadmetes ja sellega töötamiseks on vaja elementaarset alahinnangut.

Teades erinevust Bluetoothi ​​versioonide ja erinevate edastuskoodekite vahel, saate valida seadmed, millel on vajalikud spetsifikatsioonid. Näiteks pole juhtmevabas klaviatuuris vaja energiamahukat pikamaa Bluetoothi, kuid need funktsioonid on palju olulisemad juhtmevabade kõrvaklappide puhul, millega kavatsete ringi liikuda.

Kuidas Bluetooth töötab? Kas see kasutab minu andmeplaani?

Bluetooth ühendab teie seadmed, kuid kas see kasutab teie WiFi-t või mobiilset andmesidet?

Loe edasi

Autori kohta