Kā Bluetooth patiesībā darbojas?

Kopš Bluetooth pirmo reizi oficiāli tika izlaists 1999. gadā, tas ir kļuvis par neatņemamu ikdienas sastāvdaļu. Mūsdienās Bluetooth versiju var atrast viedtālruņos, viedpulksteņos, bezvadu skaļruņos un pārnēsājamos sīkrīkos.

Taču, neskatoties uz tā popularitāti, daudzi cilvēki joprojām nezina, kā Bluetooth darbojas. Tātad, sākot no signāla frekvences un fona traucējumiem līdz kodekiem, diapazonam un attīstībai, lūk, kā patiesībā darbojas Bluetooth.

Kas ir Bluetooth?

Pirms iedziļināties Bluetooth tehnoloģijas darbībā un to, kā jaunās versijas ir spēcīgākas un labākas par iepriekšējām, ir svarīgi saprast, kas ir Bluetooth.

Bluetooth ir maza darbības rādiusa, mazjaudas radio pārraides tehnoloģija. Tas sastāv no nejonizējošiem elektromagnētiskiem viļņiem radiofrekvenču diapazonā no 2,402 GHz līdz 2,48 GHz. Būt diapazona apakšējā galā ļauj Bluetooth būt zema enerģijas patēriņam salīdzinājumā ar citu radio pārraidi ierīces. Tāpēc to ir viegli ieviest maza izmēra sīkrīkos un viedtālruņos, pārāk neuztraucoties par akumulatora darbības laiku.

Bluetooth var pārvietoties pa atklātām vietām un cauri dažām barjerām bez fiziskas informācijas nesēja. Tas, cik tālu konkrēts Bluetooth signāls var pārvietoties, galvenokārt ir atkarīgs no tā stipruma un tā, vai tas ir ir pietiekami biezas barjeras vai izgatavotas no materiāliem, kas izkropļo un pasliktina signālu atzīšanu.

Kā darbojas Bluetooth?

Pirms Bluetooth signāla, ko tālrunis nosūta uz austiņām, vispirms ievada programmatūra. Jūsu datus — attēlus, audio un citus datus — nevar nosūtīt, izmantojot Bluetooth. Vispirms tas iziet cauri saspiešanas algoritmam, ko sauc par kodeku, kas pārvērš datus atsevišķās paketēs.

Kodekiem, piemēram, aptX, AAC, SBC un LDAC, ir jāsakrīt starp raidītāja un saņēmēja ierīcēm. Savādāk kodeki ir optimāli dažādiem datu tipiem, un tie ietekmē tādus faktorus kā enerģijas patēriņš, pārsūtīšanas ātrums, datu kvalitāte un savienojuma diapazons.

Ir 79 noteikti Bluetooth kanāli, un visām pievienotajām ierīcēm jābūt noregulētām uz vienu un to pašu frekvenču kanālu ar 1 megahercu (MHz) joslas platumu. Šajā ziņā Bluetooth kanāli ir līdzīgi Wi-Fi kanāli, ko atradīsit maršrutētājā.

Ja tuvumā atrodas divas ar Bluetooth darbināmas ierīces, tās var izveidot savienojumu un sazināties, izmantojot tajās iestrādātas mazas datora mikroshēmas. Šī ir aparatūra, kas ir atbildīga par Bluetooth radioviļņu izstarošanu un uztveršanu.

Signāla diapazons un Bluetooth klases

Kopumā, jo zemāka frekvence, jo garāks diapazons. Taču zemfrekvences signāli pārraida ievērojami mazāk datu nekā to augstfrekvences analogi. Bluetooth ir atkarīgs no jaudas.

Ja vēlaties veltīt pietiekami daudz enerģijas, varat pārraidīt augstfrekvences, ar datiem bagātu Bluetooth signālu lielākā attālumā. Faktiski, atrodot līdzsvaru starp enerģijas patēriņu, kvalitāti un diapazonu, rodas jauna Bluetooth versija.

• 1. klases Bluetooth pārraida ar 100 milivatiem (mW) 328 pēdu attālumā
• 2. klases Bluetooth pārraida ar 2,5 mW 33 pēdu attālumā
• 3. klases Bluetooth pārraida signālu ar jaudu tikai 1 mW ar darbības rādiusu, kas mazāks par 30 pēdām.

Jaunākās Bluetooth austiņas, austiņas un tālruņi ir 2. klases Bluetooth, bet daži — 3. klase. Kas attiecas uz 1. klases Bluetooth, tā liela diapazona iespējām ir nepieciešams daudz enerģijas, kam parasti ir nepieciešams ārējs barošanas avots, nevis tikai pārnēsājams akumulators. 1. klases Bluetooth ierīces var atrast rūpnieciskās ieviesumos, piemēram, IoT ierīcēs un lietojumprogrammās rūpnīcā vai montāžas līnijā.

Fona traucējumi

Jūs, iespējams, pamanījāt, ka, ejot pa intensīvas satiksmes ielu vai braucot ar aizņemtu metro vilcienu, bezvadu austiņās rodas statiska elektrība. Tas ir saistīts ar 79 iepriekšminētajiem Bluetooth kanāliem.

Ja atrodaties skolā, bibliotēkā vai birojā kopā ar jums un visiem, kas izmanto Bluetooth ierīces, kuru darbības rādiuss ir aptuveni 33 pēdas, parasti pietiek ar 79 kanāliem. Bet, kad desmitiem ierīču sacenšas par ierobežotu vietu, signāli sāk traucēt.

Lai gan jūs nevarēsit piekļūt kāda cita Bluetooth signālam (pat ja noskaņojat ierīci uz to pašu kanālu, Bluetooth tiek šifrēts), tas joprojām saduras ar jūsu signālu un pasliktinās to. Vēl viens iemesls ir neaizsargātība kāpēc Bluetooth tiek izmantots tikai neliela attāluma saziņai. Vieglāk ir kontrolēt vidi no 30 līdz 100 pēdām, nevis veikt lielus attālumus līdz jūdzēm.

Citi faktori, kas traucē Bluetooth signāliem, ir:

• Fiziskās barjeras: Metāls, ģipsis, betons un pat mitrums visvairāk ietekmē Bluetooth kvalitāti, un tādi materiāli kā koks, stikls un plastmasa atrodas saraksta beigās.
• Uztvērēja jutība: attālums pasliktina signālu. Ja uztvērējs nav pietiekami jutīgs, iespējams, tas nevarēs to pareizi uztvert un atšifrēt.
• Pārraides jauda: Jo vājāka ir signāla bāzes jauda, ​​jo vājāks tas būs attālumā un caur šķēršļiem.

Bluetooth versijas

Pašlaik izmantojamā Bluetooth tehnoloģija nav tā pati, kas bija 2000. gadu sākumā. Lai gan tas joprojām atbilst tiem pašiem principiem, jaunākās Bluetooth versijas var darīt vairāk par mazāku cenu. Līdz ar Bluetooth attīstību mainās trīs lietas: enerģijas patēriņš, diapazons un datu pārsūtīšanas ātrums (kas ietekmē audio latentums).

Bluetooth 1.0 bija energoietilpīgs, taču tā darbības rādiuss bija tikai 33 pēdas un maksimālais ātrums bija 1 Mbps. Lai gan Bluetooth 2.0 var pārsūtīt datus ar ātrumu 3Mbps, tas nav salīdzināms ar Bluetooth 3.0 veiktspējas lēcienu ar 24Mbps. Taču, izmantojot 802.11 protokola adaptācijas slāni, Bluetooth 3.0 ierīces patērē daudz enerģijas.

Tomēr Bluetooth 1.0 līdz 3.0 mūsdienās ir daudz grūtāk atrast komerciālās ierīcēs. Tie ir aizstāti ar Bluetooth 4.0 un Bluetooth 5.0. Abi standarti darbojas kā Bluetooth Low Energy ar 800 pēdu diapazonu un ātrumu, kas nav mazāks par 2Mbps.

Kāpēc jums jāiemācās, kā darbojas Bluetooth

Bluetooth ir līdzvērtīgs Wi-Fi, GPS un mobilo sakaru torņu tehnoloģijas. To izmanto gandrīz visās modernajās ierīcēs, un, lai strādātu ar to, jums ir nepieciešams pamatprasmes līmenis.

Zinot atšķirību starp Bluetooth versijām un dažādiem pārraides kodekiem, varat izvēlēties ierīces, kurām ir nepieciešamās specifikācijas. Piemēram, bezvadu tastatūrā nav nepieciešams intensīvs, liela attāluma Bluetooth savienojums, taču šīs funkcijas ir daudz svarīgākas ar bezvadu austiņām, ar kurām jūs pārvietojaties.

Kā darbojas Bluetooth? Vai tas izmanto manu datu plānu?

Bluetooth savieno jūsu ierīces, bet vai tas izmanto jūsu Wi-Fi vai mobilos datus?

Lasiet Tālāk

Par autoru