Jak Bluetooth vlastně funguje?

Od té doby, co byl Bluetooth poprvé oficiálně uveden na trh v roce 1999, se stal nepostradatelnou součástí každodenního života. V dnešní době najdete verzi Bluetooth v chytrých telefonech, chytrých hodinkách, bezdrátových reproduktorech a přenosných gadgetech.

Ale navzdory jeho popularitě mnoho lidí stále neví, jak Bluetooth funguje. Takže od frekvence signálu a rušení na pozadí po kodeky, dosah a vývoj, zde je návod, jak Bluetooth skutečně funguje.

Co je Bluetooth?

Než se pustíme do toho, jak technologie Bluetooth funguje a jak jsou nové verze silnější a lepší než ty předchozí, je důležité pochopit, co je Bluetooth.

Bluetooth je technologie rádiového přenosu s krátkým dosahem a nízkou spotřebou. Skládá se z neionizujících elektromagnetických vln v rádiovém rozsahu mezi 2,402 GHz a 2,48 GHz. Bytost na spodním konci rozsahu umožňuje Bluetooth, aby byl nízkoenergetický ve srovnání s jiným rádiovým přenosem zařízení. To je důvod, proč je snadné jej implementovat do malých gadgetů a smartphonů, aniž byste se museli příliš starat o výdrž baterie.

Bluetooth může cestovat po otevřených prostorech a přes některé bariéry bez fyzického média. Jak daleko může konkrétní signál Bluetooth cestovat, závisí především na jeho síle a na tom, zda existuje jsou bariéry dostatečně silné nebo vyrobené z materiálů, které zkreslují a zhoršují signál dále uznání.

Jak Bluetooth funguje?

Signálu Bluetooth, který váš telefon vysílá do náhlavní soupravy, nejprve předchází software. Vaše data – obrázky, zvuk a tak dále – nelze odesílat tak, jak jsou, přes Bluetooth. Nejprve prochází kompresním algoritmem zvaným kodek, který mění data na jednotlivé pakety.

Kodeky, jako jsou aptX, AAC, SBC a LDAC, se musí shodovat mezi zařízeními vysílače a příjemce. Odlišný kodeky jsou optimální pro různé datové typya ovlivňují faktory, jako je spotřeba energie, přenosová rychlost, kvalita dat a dosah připojení.

K dispozici je 79 určených kanálů Bluetooth a všechna připojená zařízení musí být naladěna na stejný frekvenční kanál s šířkou pásma 1 megahertz (MHz). V tomto smyslu jsou kanály Bluetooth podobné jako Kanály Wi-Fi, které najdete na svém routeru.

Když jsou dvě zařízení s technologií Bluetooth v blízkosti, mohou se připojit a komunikovat pomocí malých počítačových čipů, které jsou v nich vložené. Toto je hardware zodpovědný za vysílání a příjem rádiových vln Bluetooth.

Dosah signálu a třídy Bluetooth

Obecně platí, že čím nižší frekvence, tím delší dosah. Nízkofrekvenční signály však přenášejí podstatně méně dat než jejich vysokofrekvenční protějšky. Bluetooth je závislý na napájení.

Pokud jste ochotni věnovat dostatek energie, můžete vysílat vysokofrekvenční, datově bohatý Bluetooth signál na delší vzdálenost. Hledání rovnováhy mezi spotřebou energie, kvalitou a dosahem je ve skutečnosti způsob, jakým se objevuje nová verze Bluetooth.

• Bluetooth třídy 1 přenáší na vzdálenost 100 miliwattů (mW) na vzdálenost 328 stop
• Bluetooth třídy 2 přenáší 2,5 mW na vzdálenost 33 stop
• Bluetooth třídy 3 přenáší signál s výkonem pouhých 1 mW s dosahem menším než 30 stop.

Pro srovnání, nejnovější Bluetooth sluchátka, náhlavní soupravy a telefony jsou Bluetooth třídy 2, zatímco některé jsou třídy 3. Pokud jde o Bluetooth třídy 1, jeho schopnosti dlouhého dosahu vyžadují hodně energie, která obvykle vyžaduje externí zdroj energie, nejen přenosnou baterii. Zařízení Bluetooth třídy 1 najdete v průmyslových implementacích, jako jsou zařízení a aplikace IoT v továrně nebo na montážní lince.

Rušení pozadí

Možná jste si všimli, že chůze po pěší ulici nebo jízda rušným vlakem metra má za následek statickou elektřinu ve vašich bezdrátových sluchátkách. Důvodem je výše zmíněných 79 určených kanálů Bluetooth.

Pokud jste ve škole, v knihovně nebo v kanceláři s vámi a všemi, kteří používají zařízení Bluetooth s dosahem přibližně 33 stop, pak obvykle stačí 79 kanálů. Když ale desítky zařízení soutěží o omezený prostor, signály začnou rušit.

I když nebudete mít přístup k signálu Bluetooth někoho jiného (i když naladíte své zařízení na stejný kanál, Bluetooth je šifrovaný), bude stále kolidovat s vaším signálem a zhoršit jej. Dalším důvodem je zranitelnost proč se Bluetooth používá pouze pro komunikaci na krátkou vzdálenost. Je snazší ovládat prostředí 30 až 100 stop namísto dlouhých vzdáleností na míle.

Mezi další faktory, které ruší signály Bluetooth, patří:

• Fyzické bariéry: Kov, omítka, beton a dokonce i vlhkost mají největší vliv na kvalitu Bluetooth, přičemž materiály jako dřevo, sklo a plast jsou na konci seznamu.
• Citlivost přijímače: Vzdálenost degraduje signál. Pokud přijímač není dostatečně citlivý, nemusí být schopen jej správně přijímat a dekódovat.
• Vysílací výkon: Čím slabší je základní výkon signálu, tím slabší bude na vzdálenost a přes bariéry.

Verze Bluetooth

Technologie Bluetooth, kterou nyní používáme, není stejná jako na počátku 2000. I když se stále řídí stejnými principy, novější verze Bluetooth umí více za méně. S vývojem Bluetooth se mění tři věci: spotřeba energie, dosah a rychlost přenosu dat (což ovlivňuje latence zvuku).

Bluetooth 1.0 byl energeticky náročný, ale měl dosah pouze 33 stop a maximální rychlost 1 Mbps. Zatímco Bluetooth 2.0 mohl přenášet data rychlostí 3 Mbps, nelze to srovnávat se skokem ve výkonu Bluetooth 3.0 s 24 Mbps. Ale použití 802.11 Protocol Adaptation Layer ubírá zařízením Bluetooth 3.0 hodně energie.

Bluetooth 1.0 až 3.0 je však v dnešní době mnohem těžší najít v komerčních zařízeních. Byly nahrazeny Bluetooth 4.0 a Bluetooth 5.0. Oba standardy jsou funkční jako Bluetooth Low Energy s dosahem 800 stop a rychlostí, která neklesá pod 2 Mbps.

Proč se musíte naučit, jak Bluetooth funguje

Bluetooth je na stejné úrovni jako Wi-Fi, GPS a technologie mobilních věží. Používá se téměř v každém moderním zařízení a k práci s ním potřebujete základní úroveň porozumění.

Znalost rozdílu mezi verzemi Bluetooth a různými přenosovými kodeky vám umožňuje vybrat zařízení, která nesou specifikace, které potřebujete. Například v bezdrátové klávesnici není potřeba energeticky náročný Bluetooth s dlouhým dosahem, ale tyto funkce jsou mnohem důležitější u bezdrátových sluchátek, se kterými se budete pohybovat.

Jak Bluetooth funguje? Využívá můj datový tarif?

Bluetooth spojuje vaše zařízení, ale využívá vaše Wi-Fi nebo mobilní data?

Přečtěte si další

O autorovi