Kuinka Bluetooth itse asiassa toimii?

Siitä lähtien, kun Bluetooth julkaistiin ensimmäisen kerran virallisesti vuonna 1999, siitä on tullut välttämätön osa jokapäiväistä elämää. Nykyään voit löytää Bluetooth-version älypuhelimista, älykelloista, langattomista kaiuttimista ja kannettavista laitteista.

Mutta sen suosiosta huolimatta monet ihmiset eivät vieläkään tiedä, miten Bluetooth toimii. Joten signaalitaajuudesta ja taustahäiriöistä koodekkeihin, kantamaan ja kehitykseen, tässä on, kuinka Bluetooth itse asiassa toimii.

Mikä on Bluetooth?

Ennen kuin alat perehtyä Bluetooth-tekniikan toimintaan ja siihen, kuinka uudet versiot ovat vahvempia ja parempia kuin aiemmat, on tärkeää ymmärtää, mitä Bluetooth on.

Bluetooth on lyhyen kantaman, vähätehoinen radiolähetystekniikka. Se koostuu ionisoimattomista sähkömagneettisista aalloista radioalueella 2,402 GHz - 2,48 GHz. Oleminen alueen alapäässä mahdollistaa Bluetoothin olevan vähän energiaa muihin radiolähetyksiin verrattuna laitteet. Siksi se on helppo sisällyttää pienikokoisiin vempaimiin ja älypuhelimiin ilman, että sinun tarvitsee huolehtia liikaa akun kestosta.

Bluetooth voi kulkea avoimissa tiloissa ja joidenkin esteiden läpi ilman fyysistä välinettä. Tietyn Bluetooth-signaalin etäisyys riippuu ensisijaisesti sen voimakkuudesta ja siitä, onko se siellä ovat riittävän paksut esteet tai ne on valmistettu materiaaleista, jotka vääristävät ja heikentävät signaalia tunnustaminen.

Miten Bluetooth toimii?

Puhelimesi kuulokkeisiin lähettämää Bluetooth-signaalia edeltää ensin ohjelmisto. Tietojasi – kuvia, ääntä ja niin edelleen – ei voi lähettää sellaisenaan Bluetoothin kautta. Se käy ensin läpi pakkausalgoritmin, jota kutsutaan koodekiksi, joka muuttaa tiedot yksittäisiksi paketeiksi.

Koodekkien, kuten aptX, AAC, SBC ja LDAC, on sovittava yhteen lähettimen ja vastaanottajan laitteet. Eri koodekit ovat optimaalisia eri tietotyypeille, ja ne vaikuttavat tekijöihin, kuten virrankäyttöön, siirtonopeuteen, tiedon laatuun ja yhteysetäisyyteen.

Bluetooth-kanavia on 79, ja kaikki liitetyt laitteet on viritettävä samalle taajuuskanavalle 1 megahertsin (MHz) kaistanleveydellä. Siinä mielessä Bluetooth-kanavat ovat samanlaisia Wi-Fi-kanavat, jotka löydät reitittimestäsi.

Kun kaksi Bluetooth-käyttöistä laitetta on lähellä, ne voivat muodostaa yhteyden ja viestiä niihin upotettujen pienten tietokonepiirien avulla. Tämä laitteisto vastaa Bluetooth-radioaaltojen lähettämisestä ja vastaanottamisesta.

Signaalialue ja Bluetooth-luokat

Yleensä mitä pienempi taajuus, sitä pidempi kantama. Mutta matalataajuiset signaalit kuljettavat huomattavasti vähemmän tietoa kuin korkeataajuiset vastineensa. Bluetooth on virtariippuvainen.

Jos olet valmis käyttämään tarpeeksi energiaa, voit lähettää korkeataajuista, runsaasti dataa sisältävää Bluetooth-signaalia pidemmälle. Itse asiassa Bluetoothin uusi versio syntyy tasapainon löytäminen virrankulutuksen, laadun ja kantaman välillä.

• Luokan 1 Bluetooth lähettää 100 milliwattia (mW) 328 jalan alueella
• Luokan 2 Bluetooth lähettää 2,5 mW 33 jalan yli
• Luokan 3 Bluetooth lähettää signaalin vain 1 mW: n etäisyydellä alle 30 jalkaa.

Viitteeksi viimeisimmät Bluetooth-kuulokkeet, kuulokkeet ja puhelimet ovat luokan 2 Bluetoothia, kun taas jotkut ovat luokan 3 Bluetoothia. Mitä tulee Class 1 Bluetoothiin, sen pitkän kantaman ominaisuudet vaativat paljon energiaa, mikä vaatii yleensä ulkoista virtalähdettä, ei vain kannettavaa akkua. Voit löytää luokan 1 Bluetooth-laitteita teollisissa toteutuksissa, kuten IoT-laitteissa ja sovelluksissa tehtaalta tai kokoonpanolinjalta.

Taustahäiriöt

Olet ehkä huomannut, että käveleminen vilkkaalla liikenteellä olevalla kadulla tai vilkkaassa metrojunassa aiheuttaa staattista sähköä langattomissa kuulokkeissasi. Tämä johtuu edellä mainituista 79 nimetystä Bluetooth-kanavasta.

Jos olet koulussa, kirjastossa tai toimistossa kanssasi ja kaikkien kanssa, jotka käyttävät Bluetooth-laitteita, joiden kantama on noin 33 jalkaa, 79 kanavaa riittää yleensä. Mutta kun kymmenet laitteet kilpailevat rajallisesta tilasta, signaalit alkavat häiritä.

Vaikka et voi käyttää jonkun toisen Bluetooth-signaalia (vaikka virität laitteesi samalle kanavalle, Bluetooth on salattu), se silti törmää signaaliisi ja heikentää sitä. Haavoittuvuus on toinen syy miksi Bluetoothia käytetään vain lyhyen kantaman viestintään. On helpompi hallita 30–100 jalan ympäristöä pitkien kilometrien sijaan.

Muita Bluetooth-signaaleja häiritseviä tekijöitä ovat:

• Fyysiset esteet: Metalli, kipsi, betoni ja jopa kosteus vaikuttavat eniten Bluetoothin laatuun, ja materiaalit, kuten puu, lasi ja muovi, ovat luettelon lopussa.
• Vastaanottimen herkkyys: Etäisyys heikentää signaalia. Jos vastaanotin ei ole tarpeeksi herkkä, se ei ehkä pysty vastaanottamaan ja purkamaan sitä oikein.
• Lähetysteho: Mitä heikompi signaalin perusteho on, sitä heikompi se on etäisyyden ja esteiden yli.

Bluetooth-versiot

Nykyään käyttämämme Bluetooth-tekniikka ei ole sama kuin 2000-luvun alussa. Vaikka se noudattaa edelleen samoja periaatteita, uudemmat Bluetooth-versiot voivat tehdä enemmän halvemmalla. Kolme asiaa muuttuu Bluetooth-kehityksen myötä: virrankulutus, kantama ja tiedonsiirtonopeus (mikä vaikuttaa äänen latenssi).

Bluetooth 1.0 kulutti paljon virtaa, mutta sillä oli vain 33 jalkaa kantama ja maksiminopeus 1 Mbps. Vaikka Bluetooth 2.0 voisi siirtää dataa nopeudella 3 Mbps, se ei ole verrattavissa Bluetooth 3.0:n suorituskyvyn harppaukseen 24 Mbps: lla. Mutta 802.11 Protocol Adaption Layerin käyttäminen vie paljon energiaa Bluetooth 3.0 -laitteista.

Kuitenkin Bluetooth 1.0 - 3.0 on nykyään paljon vaikeampi löytää kaupallisista laitteista. Ne on korvattu Bluetooth 4.0:lla ja Bluetooth 5.0. Molemmat standardit toimivat Bluetooth Low Energyna, kantama 800 jalkaa ja nopeus, joka ei putoa alle 2 Mbps: n.

Miksi sinun on opittava Bluetoothin toiminta

Bluetooth on Wi-Fi: n tasolla, GPS- ja solutorniteknologiat. Sitä käytetään melkein jokaisessa nykyaikaisessa laitteessa, ja tarvitset perustason aliarvioimista toimiaksesi sen kanssa.

Kun tiedät eron Bluetooth-versioiden ja erilaisten lähetyskoodekkien välillä, voit valita laitteita, jotka täyttävät tarvitsemasi tekniset tiedot. Esimerkiksi langattomassa näppäimistössä ei tarvita paljon virtaa kuluttavaa pitkän kantaman Bluetoothia, mutta nämä ominaisuudet ovat paljon tärkeämpiä langattomien kuulokkeiden kanssa, joiden kanssa aiot liikkua.

Miten Bluetooth toimii? Käyttääkö se My Data Plania?

Bluetooth yhdistää laitteesi, mutta käyttääkö se Wi-Fiäsi tai mobiilidataasi?

Lue Seuraava

Kirjailijasta