Jak działa Bluetooth

W miarę jak nasz świat stawał się coraz bardziej połączony, zastosowaliśmy wiele technologii, które pomagają nam pozostawać w kontakcie z naszymi przyjaciółmi i rodziną. Jedną z najpopularniejszych jest technologia Bluetooth, którą można znaleźć w wielu urządzeniach, z których korzystamy na co dzień. Technologia bezprzewodowa łączy myszy i klawiatury do naszych komputerów. To łączy nasze telefony do naszych samochodów , aby nadrobić zaległości na najnowszych podcastów podczas naszych porannych dojazdów i łączy nasze smartwatches i śledzenia aktywności naszych smartfonów.

Kiedy dowolne dwa urządzenia muszą się ze sobą komunikować, przed rozpoczęciem rozmowy muszą uzgodnić kilka punktów. Pierwszy punkt zgodności ma charakter fizyczny: czy będą rozmawiać przez przewody, czy sygnały bezprzewodowe? Jeśli używają przewodów, ile jest potrzebnych - jeden, dwa, osiem czy 25? Po ustaleniu atrybutów fizycznych pojawia się kilka dodatkowych pytań:

Bez fizycznego połączenia, Bluetooth Special Interest Group (SIG) tworzy standardy technologii bezprzewodowej, z których mogą korzystać producenci sprzętu podczas tworzenia nowych urządzeń. Wraz z rozwojem technologii zmienia się również technologia komunikacji bezprzewodowej. W chwili pisania tego tekstu istnieją dwa standardy technologii Bluetooth, których programiści używają do utrzymywania łączności. Chociaż podobne, istnieją subtelne różnice, które sprawiają, że są one przydatne w różnych zastosowaniach. Poniżej dowiemy się o dwóch typach technologii Bluetooth.

1. Połączenia Bluetooth
2. Jak działa technologia Bluetooth
3. Zasięg Bluetooth
4. Bezpieczeństwo Bluetooth

Komunikacja bezprzewodowa jest obecnie powszechnym zjawiskiem. Wielu z nas ma połączenia internetowe Wi-Fi w naszych biurach i domach. Jednak urządzenia Bluetooth komunikują się ze sobą bezpośrednio, zamiast wysyłać ruch przez urządzenie pośrednie, takie jak router bezprzewodowy. To sprawia, że ​​życie jest bardzo wygodne i utrzymuje bardzo niskie zużycie energii, poprawiając żywotność baterii .

Urządzenia Bluetooth komunikują się za pomocą fal radiowych małej mocy w paśmie częstotliwości od 2,400 GHz do 2,483,5 GHz [źródło: Bluetooth Special Interest Group (SIG) ]. Jest to jeden z nielicznych pasm, które zostały wyodrębnione na mocy międzynarodowego porozumienia w sprawie stosowania urządzeń przemysłowych, naukowych i medycznych (ISM).

Wiele urządzeń, z których możesz już korzystać, korzysta z tego samego pasma częstotliwości radiowych, w tym elektroniczne nianie , otwieracze do drzwi garażowych i najnowsza generacja telefonów bezprzewodowych . Konieczne jest upewnienie się, że urządzenia Bluetooth i inne technologie komunikacji bezprzewodowej nie kolidują ze sobą.

Od 2020 r. Istnieją dwa typy technologii Bluetooth: Bluetooth Low Energy (LE) i Bluetooth Classic (bardziej formalnie znane jako Bluetooth Basic Rate / Enhanced Data Rate lub BR / EDR) [źródło: Bluetooth SIG ]. Oba działają w tym samym paśmie częstotliwości, ale Bluetooth LE jest zdecydowanie bardziej popularną opcją. Wymaga znacznie mniej energii do działania i może być również używany w sieciach rozgłoszeniowych lub kratowych, a także umożliwia komunikację za pośrednictwem połączeń punkt-punkt między dwoma urządzeniami.

Klasyczna technologia Bluetooth może zapewnić nieco wyższą szybkość transmisji danych niż Bluetooth LE (3 Mbs w porównaniu do 1Mbs lub 2 Mbs), ale może być używana tylko do komunikacji bezpośrednio między dwoma urządzeniami za pomocą połączeń punkt-punkt. Każdy z dwóch typów technologii Bluetooth ma swoje szczególne mocne strony i producenci przyjmują wersję, która najlepiej odpowiada potrzebom ich produktu.

Dlaczego nazywa się to Bluetooth?

Harald Bluetooth był królem Danii pod koniec lat 900. Udało mu się zjednoczyć Danię i część Norwegii w jedno królestwo, a następnie wprowadził chrześcijaństwo do Danii. Pozostawił duży pomnik, kamień runiczny Jelling, ku pamięci swoich rodziców. Zginął w 986 roku podczas bitwy ze swoim synem, Svendem Widłobrodym. Wybór tej nazwy dla standardu wskazuje, jak ważne dla branży komunikacyjnej są firmy z regionu skandynawskiego (kraje takie jak Dania, Szwecja, Norwegia i Finlandia), nawet jeśli niewiele mówi o sposobie działania technologii.

Urządzenia Bluetooth BR / EDR muszą być zawsze sparowane, a ta procedura powoduje, że każde z dwóch urządzeń ufa sobie nawzajem i jest w stanie wymieniać dane w bezpieczny sposób z wykorzystaniem szyfrowania.

Gdy urządzenia Bluetooth BR / EDR znajdą się w swoim zasięgu, odbywa się elektroniczna rozmowa w celu ustalenia, czy ufają sobie nawzajem i czy mają dane do udostępnienia. Zwykle użytkownik nie musi naciskać przycisku ani wydawać polecenia - rozmowa elektroniczna odbywa się automatycznie. Po rozmowie urządzenia - niezależnie od tego, czy są częścią systemu komputerowego, czy zestawu stereo - tworzą sieć.

Bluetooth LE działa inaczej. Urządzenia mogą być również sparowane, aby utworzyć między nimi zaufaną relację, ale nie wszystkie typy produktów tego wymagają. Urządzenie Bluetooth LE, które chce zostać wykryte, wysyła specjalne komunikaty (zwane pakietami) w procesie zwanym reklamą. Pakiety reklamowe zawierają przydatne informacje o urządzeniu reklamowym. Inne odpowiednie urządzenie znajdzie urządzenie reklamowe, skanując (nasłuchując) pakietów reklamowych i wybierając te, które pochodzą z odpowiednich urządzeń. Zwykle skanowanie ma miejsce tylko wtedy, gdy użytkownik uruchomi je, powiedzmy, naciskając przycisk w aplikacji na smartfony. Zwykle następnie użytkownikowi przedstawia się szczegółowe informacje o odpowiednich wykrytych urządzeniach, a następnie wybiera jedno z nich, z którym ma się połączyć.

Urządzenia peryferyjne Bluetooth (np. Monitor aktywności i smartwatch), które są podłączone do tego samego urządzenia centralnego (np. Smartfona) tworzą sieć osobistą (PAN) lub piconetktóre mogą wypełniać cały budynek lub obejmować odległość nie większą niż odległość między smartfonem w kieszeni a zegarkiem na nadgarstku. Po utworzeniu sieci piconet jej członkowie zgodnie przeskakują częstotliwości radiowe, aby pozostawać ze sobą w kontakcie i unikać zakłócania innych pikosieci Bluetooth, które mogą działać w tym samym pomieszczeniu lub urządzeń wykorzystujących inne technologie bezprzewodowe, takie jak WiFi. Technologia Bluetooth uczy się nawet, które kanały radiowe działają dobrze, a które doświadczają zakłóceń, dzięki czemu może dynamicznie unikać złych kanałów i po prostu używać kanałów wolnych od zakłóceń. Ten proces, zwany adaptacyjnym przeskakiwaniem częstotliwości, pozwala urządzeniom Bluetooth działać naprawdę dobrze, nawet w środowiskach, w których działa bardzo duża liczba urządzeń bezprzewodowych.

Chociaż wielu myśli o Bluetooth przede wszystkim jako o technologii bliskiego zasięgu, można go również używać do łączenia urządzeń oddalonych od siebie o ponad kilometr [źródło: Bluetooth SIG ]. W rzeczywistości wiele rodzajów produktów, takich jak słuchawki bezprzewodowe, wymaga, aby zasięg komunikacji urządzeń był bardzo krótki. Ale ponieważ technologia Bluetooth jest bardzo elastyczna i może być konfigurowana do potrzeb aplikacji, producenci mogą dostosować ustawienia Bluetooth na swoich urządzeniach, aby osiągnąć wymagany zasięg, jednocześnie maksymalizując żywotność baterii i osiągając najlepszą jakość sygnału.

Na zasięg urządzeń Bluetooth wpływa kilka czynników:

Jedna z ostatnich aktualizacji technologii Bluetooth wprowadziła technikę zwaną korekcją błędów do przodu (FEC ) w celu poprawy czułości odbiornika. FEC koryguje błędy danych, które są wykrywane po stronie odbiorczej i poprawia efektywny zasięg urządzenia czterokrotnie lub więcej bez konieczności wykorzystywania większej mocy nadawania. Oznacza to, że urządzenie może z powodzeniem odbierać dane, gdy znajduje się w znacznie większym zasięgu od nadajnika, gdzie sygnał będzie znacznie słabszy [źródło: Bluetooth SIG ].

Technologia Bluetooth obejmuje szereg środków bezpieczeństwa, które mogą spełnić nawet najbardziej rygorystyczne wymagania dotyczące bezpieczeństwa, takie jak te zawarte w federalnych standardach przetwarzania informacji (FIPS).

Podczas konfigurowania nowego urządzenia użytkownicy zwykle przechodzą przez proces zwany parowaniem . Parowanie wyposaża każde urządzenie w specjalne klucze bezpieczeństwa i powoduje, że ufają sobie nawzajem. Urządzenie wymagające parowania nie łączy się z innym urządzeniem, z którym nie zostało sparowane.

Te klucze bezpieczeństwa pozwalają technologii Bluetooth chronić dane i użytkowników na wiele sposobów. Na przykład dane wymieniane między urządzeniami mogą być zaszyfrowane, aby nie mogły być odczytane przez inne urządzenia. Może również umożliwić ukrywanie i zmienianie adresu, który działa jako tożsamość urządzenia i który jest zawarty w bezprzewodowej wymianie danych, co kilka minut. Chroni to użytkowników przed ryzykiem śledzenia za pomocą danych przesyłanych przez ich osobiste urządzenia elektroniczne.

Jeśli posiadasz urządzenia obsługujące technologię Bluetooth, przekonałeś się o tym na własnej skórze. Na przykład, jeśli kupujesz mysz bezprzewodową, przy pierwszym włączeniu należy ją sparować z urządzeniem, z którym planujesz jej używać. Możesz włączyć mysz, a następnie przejść do ustawień Bluetooth na komputerze, aby sparować urządzenie, gdy zobaczysz jego nazwę na liście pobliskich akcesoriów Bluetooth. Komputer może obsługiwać wiele połączeń Bluetooth jednocześnie. Możesz użyć bezprzewodowej myszy, klawiatury i słuchawek.

Twórcy tych akcesoriów zamierzają jednak ograniczyć połączenia do jednego na raz. Chcesz, aby klawiatura pisała tylko na komputerze, a słuchawki do słuchania telefonu. Niektóre pozwalają użytkownikowi sparować urządzenie z wieloma komputerami, tabletami lub telefonami, ale mogą łączyć się tylko z jednym naraz. Wszystko zależy od tego, co producent uznał za rozsądne dla swojego produktu.

Niektóre urządzenia wymagają podania kodu bezpieczeństwa podczas parowania z innym urządzeniem. To jest przykład uwierzytelnieniai zapewnia, że ​​urządzenie, z którym konfigurujesz tę zaufaną relację, jest tym, o którym myślisz, że jest, a nie innym urządzeniem w innym miejscu w środowisku. Na przykład wiele samochodów umożliwia odbieranie połączeń bez odrywania rąk od kierownicy. Gdy po raz pierwszy zechcesz skorzystać z tej funkcji, będziesz musiał sparować telefon i samochodowy system audio za pomocą wyświetlacza samochodowego i smartfona. Samochód poda Ci numer do wpisania. Twój telefon poinformuje Cię, że urządzenie chce się sparować, używając kodu numerycznego. Kod należy wprowadzić z poziomu wyświetlacza, aby potwierdzić, że jest to autoryzowane parowanie. Następnie możesz korzystać z zestawu głośnomówiącego bez konieczności ponownego parowania.

Użytkownik ma również kontrolę nad widocznością urządzenia dla innych urządzeń Bluetooth. Na przykład na komputerze lub smartfonie możesz po prostu przełączyć tryb Bluetooth urządzenia na „niewykrywalny” lub po prostu wyłączyć Bluetooth do czasu, gdy będziesz go ponownie potrzebować.

Pierwotnie opublikowano: 11 listopada 2019 r

Jaka jest różnica między Wi-Fi a Bluetooth?

Co to jest sterownik Bluetooth?

Jakie urządzenia używają technologii Bluetooth?

Kto reguluje technologię Bluetooth?

Jaka jest najnowsza wersja Bluetooth?

Jak dodać Bluetooth do komputera?

Powiązane artykuły

Więcej świetnych linków

Źródła