По мере того, как наш мир становится все более взаимосвязанным, мы внедряем множество технологий, помогающих нам оставаться на связи с нашими друзьями и семьей. Одной из самых популярных является технология Bluetooth, которую можно найти во многих устройствах, которыми мы пользуемся каждый день. С помощью беспроводной технологии мыши и клавиатуры подключаются к нашим компьютерам. Он подключает наши телефоны к автомобилям, чтобы узнавать о последних подкастах во время утренних поездок на работу, а также подключает наши умные часы и трекеры активности к нашим смартфонам.
Когда любым двум устройствам необходимо связаться друг с другом, они должны согласовать ряд моментов, прежде чем можно будет начать разговор. Первый пункт соглашения физический: будут ли они обмениваться данными по проводам или беспроводными сигналами? Если они используют провода, сколько их требуется — один, два, восемь или 25? После определения физических характеристик возникает еще несколько вопросов:
- Сколько данных будет отправляться одновременно? Например, последовательные порты отправляют данные по 1 биту за раз, в то время как параллельные порты отправляют сразу несколько битов.
- Как они будут общаться друг с другом? Все участники электронного обсуждения должны знать, что означают биты и совпадает ли полученное ими сообщение с отправленным. Это означает разработку набора команд и ответов, известного как протокол.
Поскольку физическое подключение не требуется, Группа специальных интересов Bluetooth (SIG) создает стандарты беспроводной технологии, которые производители оборудования могут использовать при создании новых устройств. По мере развития технологий развивается и технология беспроводной связи. На момент написания этой статьи существовало два стандарта технологии Bluetooth, которые разработчики использовали для поддержания связи. Несмотря на схожесть, существуют небольшие различия, которые делают их полезными для разных приложений. Ниже мы узнаем о двух типах технологии Bluetooth.
Подключения по Bluetooth
Беспроводная связь в настоящее время является обычным явлением. У многих из нас в офисах и дома есть подключение к Интернету по Wi-Fi. Но устройства Bluetooth взаимодействуют друг с другом напрямую, а не отправляют трафик через промежуточное устройство, такое как беспроводной маршрутизатор. Это делает жизнь очень удобной и обеспечивает предельно низкое энергопотребление, увеличивая срок службы аккумулятора.
Устройства Bluetooth обмениваются данными с помощью маломощных радиоволн в полосе частот от 2.400 ГГц до 2.483.5 ГГц. Это один из немногих диапазонов, выделенных международным соглашением об использовании промышленных, научных и медицинских устройств (ISM).
Многие устройства, которыми вы, возможно, уже пользуетесь, используют этот же диапазон радиочастот, включая радионяни, устройства для открывания гаражных ворот и беспроводные телефоны новейшего поколения. Важно убедиться, что устройства Bluetooth и другие технологии беспроводной связи не мешают друг другу.
По состоянию на 2020 год существует два типа технологии Bluetooth: Bluetooth с низким энергопотреблением (LE) и Bluetooth Classic (более официально известный как базовая скорость Bluetooth / улучшенная скорость передачи данных, или BR / EDR). Оба работают в одном и том же диапазоне частот, но Bluetooth LE, безусловно, является более популярным вариантом. Для работы требуется гораздо меньше энергии, и его также можно использовать для широковещательных или ячеистых сетей в дополнение к обеспечению связи по двухточечным соединениям между двумя устройствами.
Классическая технология Bluetooth может обеспечивать несколько более высокую скорость передачи данных, чем Bluetooth LE (3 Мбит / с по сравнению с 1 Мбит / с или 2 Мбит / с), но может использоваться только для связи напрямую между двумя устройствами с использованием соединений "точка-точка". Каждый из двух типов технологии Bluetooth имеет свои особые преимущества, и производители выбирают версию, которая наилучшим образом соответствует потребностям их продукта.
Как работает технология Bluetooth
Устройства Bluetooth BR / EDR всегда должны быть сопряжены, и эта процедура приводит к тому, что каждое из двух устройств доверяет другому и может обмениваться данными безопасным способом с использованием шифрования.
Когда устройства Bluetooth BR / EDR оказываются в пределах досягаемости друг друга, происходит электронный диалог, чтобы определить, доверяют ли они друг другу или нет, и есть ли у них данные для обмена. Пользователю обычно не нужно нажимать кнопку или отдавать команду — электронный диалог происходит автоматически. Как только разговор состоялся, устройства — будь то часть компьютерной системы или стереосистема — образуют сеть.
Bluetooth LE работает по-разному. Устройства также могут быть сопряжены для формирования доверительных отношений между ними, но не для всех типов продуктов это требуется. Устройство Bluetooth LE, которое хочет, чтобы его обнаружили, передает специальные сообщения (известные как пакеты) в процессе, называемом рекламой. Рекламные пакеты содержат полезную информацию о рекламном устройстве. Другое подходящее устройство найдет рекламное устройство путем сканирования (прослушивания) рекламных пакетов и выбора тех, которые принадлежат соответствующим устройствам. Обычно сканирование происходит только тогда, когда пользователь запускает его, скажем, нажатием кнопки в приложении для смартфона. Обычно пользователю затем предоставляют подробную информацию о соответствующих обнаруженных устройствах, а затем он выбирает одно из них для подключения.
Периферийные устройства Bluetooth (например, трекер активности и умные часы), подключенные к одному центральному устройству (например, смартфону), образуют персональную сеть (PAN) или пикосеть, которая может занимать все здание или может охватывать расстояние, не превышающее расстояние между смартфоном в вашем кармане и часами на запястье. После создания пикосети ее участники синхронно переключают радиочастоты, чтобы оставаться на связи друг с другом и не создавать помех другим пикосетям Bluetooth, которые могут работать в той же комнате, или устройствам, использующим другие беспроводные технологии, такие как Wi-Fi. Технология Bluetooth даже определяет, какие радиоканалы работают хорошо, а какие испытывают помехи, так что она может динамически избегать плохих каналов и просто использовать каналы, свободные от помех. Этот процесс, называемый адаптивной перестройкой частоты, позволяет устройствам Bluetooth работать действительно хорошо даже в средах, где работает очень большое количество беспроводных устройств.
Диапазон действия Bluetooth
Хотя многие думают о Bluetooth в первую очередь как о технологии ближнего действия, ее также можно использовать для подключения устройств, находящихся на расстоянии более километра друг от друга. На самом деле, многие типы устройств, такие как беспроводные наушники, требуют, чтобы дальность связи устройств была очень короткой. Но поскольку технология Bluetooth очень гибкая и может быть настроена в соответствии с потребностями приложения, производители могут настраивать настройки Bluetooth на своих устройствах для достижения необходимого диапазона, в то же время увеличивая время автономной работы и добиваясь наилучшего качества сигнала.
Несколько факторов влияют на диапазон устройств Bluetooth:
- Радиочастотный спектр: диапазон частот технологии Bluetooth делает ее хорошим выбором для беспроводной связи.
- Физический уровень (PHY): Он определяет некоторые ключевые аспекты использования радиоприемника для передачи и приема данных, такие как скорость передачи данных, способы обнаружения и исправления ошибок, защита от помех и другие методы, влияющие на четкость сигнала в различных диапазонах.
- Чувствительность приемника: мера минимальной мощности сигнала, при которой приемник все еще может принимать и корректно декодировать данные.
- Мощность передачи: Как и следовало ожидать, чем выше мощность передаваемого сигнала, тем большей дальности можно достичь. Но увеличение мощности передачи также приведет к более быстрому разряду аккумулятора.
- Усиление антенны: По сути, это преобразование электрических сигналов от передатчика в радиоволны и обратно на приемный конец.
- Потеря сигнала на пути: Несколько факторов могут ослабить сигнал, включая расстояние, влажность и среду, через которую он проходит (например, дерево, бетон или металл).
В одном из последних обновлений технологии Bluetooth был представлен метод, называемый прямой коррекцией ошибок (FEC), для повышения чувствительности приемника. FEC исправляет ошибки в данных, обнаруживаемые на принимающей стороне, и увеличивает эффективную дальность действия устройства в четыре или более раз без необходимости использования большей мощности передачи. Это означает, что устройство может успешно принимать данные, когда оно находится на гораздо большем расстоянии от передатчика, где сигнал будет намного слабее.
Безопасность Bluetooth
Технология Bluetooth включает в себя ряд мер безопасности, которые могут удовлетворить даже самые строгие требования безопасности, такие как те, которые включены в Федеральные стандарты обработки информации (FIPS).
При настройке нового устройства пользователи обычно проходят процесс, называемый сопряжением. Сопряжение обеспечивает каждое устройство специальными ключами безопасности и заставляет их доверять друг другу. Устройство, требующее сопряжения, не будет подключаться к другому устройству, с которым оно не было сопряжено.
Эти ключи безопасности позволяют технологии Bluetooth защищать данные и пользователей несколькими способами. Например, данные, которыми обмениваются устройства, могут быть зашифрованы так, чтобы они не могли быть прочитаны другими устройствами. Он также может позволять маскировать и изменять адрес, который служит идентификатором устройства и который включен в беспроводной обмен данными каждые несколько минут. Это защищает пользователей от риска отслеживания с помощью данных, передаваемых их персональными электронными устройствами.
Если у вас есть устройства с поддержкой Bluetooth, вы испытали это на себе. Например, если вы покупаете беспроводную мышь, при первом включении вы выполняете сопряжение с устройством, с которым планируете ее использовать. Вы можете включить мышь, затем перейти к настройкам Bluetooth на вашем компьютере, чтобы выполнить сопряжение с устройством, как только увидите его название в списке ближайших аксессуаров Bluetooth. Компьютер может обрабатывать множество подключений Bluetooth одновременно по своей конструкции. Возможно, вам захочется использовать беспроводную мышь, клавиатуру и наушники.
Однако производители этих аксессуаров собираются ограничить количество подключений по одному за раз. Вы хотите, чтобы клавиатура печатала только на вашем компьютере, а наушники - специально для прослушивания вашего телефона. Некоторые из них позволяют пользователю выполнять сопряжение устройства с несколькими компьютерами, планшетами или телефонами, но им может быть разрешено подключаться только к одному одновременно. Все зависит от того, что производитель счел целесообразным для своего продукта.
Некоторым устройствам требуется код безопасности при сопряжении с другим устройством. Это пример аутентификации, который гарантирует, что устройство, с которым вы устанавливаете доверительные отношения, является тем, о котором вы думаете, а не другим устройством где-то еще в среде. Например, многие автомобили позволяют принимать звонки, не отрывая рук от руля. В первый раз, когда вы захотите воспользоваться этим средством, вам нужно будет выполнить сопряжение вашего телефона и аудиосистемы автомобиля, используя развлекательный дисплей автомобиля и ваш смартфон вместе. Машина выдаст вам номер для ввода. Ваш телефон сообщает вам, что устройство хочет выполнить сопряжение, используя цифровой код. Вы вводите код на развлекательном дисплее, чтобы подтвердить, что это авторизованное сопряжение. После этого вы можете использовать телефонную систему громкой связи без необходимости повторного сопряжения.
Пользователь также может контролировать видимость устройства для других устройств Bluetooth. Например, на компьютере или смартфоне вы также можете просто переключить режим Bluetooth устройства в "неразличимый" или просто отключить Bluetooth до тех пор, пока он вам снова не понадобится.
Часто ЗАДАВАЕМЫЕ вопросы по Bluetooth
В чем разница между WiFi и Bluetooth?
Wi-Fi и Bluetooth - это беспроводные технологии для подключения устройств, но в то время как Wi-Fi в основном используется для подключения устройств к Интернету, Bluetooth используется для передачи данных между электронными устройствами на короткие расстояния.
Что такое драйвер Bluetooth?
Драйвер Bluetooth обеспечивает беспроводную связь между ноутбуком, настольным компьютером или планшетом с поддержкой Bluetooth и другими устройствами с поддержкой Bluetooth, такими как мышь, клавиатура и наушники. Обычно он может работать в паре со многими устройствами Bluetooth одновременно.
Какие устройства используют Bluetooth?
Bluetooth был изобретен как беспроводная альтернатива проводным клавиатурам, наушникам и динамикам. Сейчас Bluetooth широко используется для подключения телефонов к автомобилям, наушников к телефонам и в устройствах безопасности "умного дома".
Кто регулирует технологию Bluetooth?
Группа по особым интересам Bluetooth (SIG) разрабатывает стандарты беспроводной технологии, которые производители оборудования могут использовать при создании новых устройств.
Какая последняя версия Bluetooth?
Bluetooth 5.2 - это последняя версия стандарта беспроводной связи Bluetooth. Кроме того, в январе 2020 года SIG анонсировала новый стандарт Bluetooth для аудио под названием LE (Low Energy). Аудио.
Как добавить Bluetooth на ПК?
Большинство ПК уже имеют встроенный Bluetooth, поэтому дважды проверьте, действительно ли на вашем его нет, прежде чем что-либо покупать. Если вам нужно добавить Bluetooth, вам понадобится свободный USB-порт. Приобретите USB-адаптер Bluetooth или электронный ключ и подключите его к порту, затем загрузите драйверы с веб-сайта производителя адаптера (или он может предложить вам сделать это самостоятельно). После этого вы сможете выполнить сопряжение своих устройств Bluetooth и начать их использовать.
Не стесняйтесь делиться своим мнением в комментариях! Если вам понравился этот пост, не забудьте поставить лайк и поддержать подпиской на наш канал, чтобы не пропустить новые интересные статьи.
P.S. автору будет приятно:)