Популярное слово
Все, у кого есть компьютер или мобильный телефон – а у кого их сейчас нет? – наверняка знают слово «Bluetooth». С английского языка это слово переводится, как «синий зуб». Этот перевод ничего не проясняет. Что за зуб? Почему синий? Поэтому это слово на русский и не переводят.
Bluetooth — это технология беспроводной связи, позволяющая устройствам обмениваться данными на коротких расстояниях. Она широко используется в наушниках, колонках, клавиатурах, автомобилях и многих других устройствах. В этой статье мы разберем, как работает Bluetooth, какие принципы лежат в его основе и как он справляется с возможными помехами.
История Bluetooth
Технология Bluetooth была разработана в 1994 году инженером Яапом Хаартсеном (Jaap Haartsen), работавшим в шведской телефонной компании Ericsson. Первоначально Bluetooth создавался как замена проводных соединений между мобильными телефонами и их аксессуарами, например, наушниками. В 1998 году была создана группа Bluetooth Special Interest Group (SIG), в которую вошли такие компании, как Ericsson, IBM, Intel, Nokia и Toshiba. Первый коммерческий стандарт Bluetooth 1.0 был выпущен в 1999 году, что дало старт широкому распространению технологии.
Почему технология называется Bluetooth?
Странное название «Bluetooth», как уже говорилось, означает «Синий зуб». Таким было имя короля Харальда I Синезубого (Harald Blåtand), жившего в 10-м веке, приблизительно с 958 по 986 годы. Харальд объединил Данию и Норвегию в одно королевство. Кроме того, приблизительно в 965 году он принял христианство и крестил жителей датского королевства.
Какая связь этой давней истории с современной технологией? Прямая. Технология Bluetooth объединяет различные устройства, ранее несовместимые, воедино и обеспечивает их беспроводное взаимодействие.
Идея названия принадлежала инженеру компании Intel Джиму Кардаху (Jim Kardach), который предложил его как временный вариант, но оно прижилось и стало официальным названием стандарта.
Почему Джим Кардах припомнил Харальда Синезубого? Потому что именно в это время он читал книгу по истории викингов историка Гвина Джонса (Gwyn Jones). В этой книге, опубликованной в 1968 году, описывается правление Харальда, произведенное им объединение Дании и Норвегии и христианизация датчан.
Не только историческая книга вдохновила Кардаха. В то же время он читал исторический роман о молодом викинге Рыжем Орме «The Long Ships» (в оригинале «Röde Orm») шведского писателя Франса Г. Бенгтссона (Frans G. Bengtsson). Этот исторический роман о викингах написан совсем не скучно и был переведен на русский язык. Роман полон увлекательных приключений, в нём упоминается Харальд Синезубый. Одним словом — чтение лёгкое и полезное.
Почему символ Bluetooth имеет такую странную форму?
Символ Bluetooth представляет собой наложение рун ᚼ (Хагалаз) и ᛒ (Беркана), которые являются инициалами короля Харальда I Синезубого (Harald Blåtand) в древнескандинавском языке. Объединение двух рун в один знак был символизирует объединение технологий беспроводной связи, подобно тому, как король Харальд объединил разрозненные территории Скандинавии.
Как работает Bluetooth — простое объяснение
Bluetooth — это способ, с помощью которого устройства вроде телефонов, наушников, ноутбуков или умных часов могут «разговаривать» друг с другом без проводов. Вместо проводов они используют радиоволны, но на своей специальной частоте — примерно 2,4 ГГц. Это свободный диапазон, пользоваться им можно без лицензии.
Главная сложность при этом — сделать так, чтобы десятки устройств, находящиеся рядом, не мешали друг другу и не «забивали» эфир. И вот тут Bluetooth показывает, на что он способен.
Маленькая радиостанция
Любое Bluetooth-устройство — это одновременно маленький передатчик и приёмник, работающий в диапазоне от 2,400 до 2,4835 ГГц. Это 83,5 МГц свободной полосы.
В этом диапазоне выделено 79 узких каналов по 1 МГц. Но передача не идёт по одному каналу: устройства 1600 раз в секунду синхронно прыгают с частоты на частоту по заданному алгоритму. Это называется frequency hopping — скачкообразное перестраивание частоты. Благодаря этому даже рядом расположенные устройства не мешают друг другу.
Цифровое радио
Bluetooth передаёт цифровые данные — то есть длинную цепочку из нулей и единиц. Эти данные разбиваются на небольшие пакеты, которые передаются по очереди. Если какой-то пакет потерялся — он просто пересылается заново.
Как кодируются нули и единицы
Сами биты кодируются с помощью модуляции — изменения характеристик сигнала. В Bluetooth используются два основных способа:
FSK — частотная манипуляция (Frequency Shift Keying)
- Бит 0 передаётся на одной частоте, а бит 1 — на соседней.
- Это просто и надёжно. Применяется, например, в классическом Bluetooth.
PSK — фазовая манипуляция (Phase Shift Keying)
- Частота не меняется, меняется фаза (сдвиг) сигнала.
- Пример — QPSK, где сигнал может принимать четыре фазы: 0°, 90°, 180°, 270°.
Каждой фазе соответствует пара битов: 00, 01, 10, 11.
То есть передаётся два бита за раз, а не один — это быстрее.
Фазовая манипуляция сложнее, но позволяет быстрее передавать данные. Используется, например, в Bluetooth Low Energy.
Дальность передачи Bluetooth
Bluetooth-устройства передают на разные расстояния — в зависимости от мощности передатчика:
- до 1 метра — для самых слабых
- до 10 метров — у обычных наушников и телефонов
- до 100 метров — у промышленных передатчиков
При этом устройства умеют автоматически снижать мощность, если «видят», что собеседник рядом. Это помогает экономить заряд.
Достоинства без недостатков
Итак, Bluetooth работает потому, что:
- Умело прыгает по частотам, не создавая помех
- Передаёт данные в цифровом виде с возможностью повторов
- Использует разные методы модуляции для скорости и надёжности
- Адаптирует мощность сигнала под ситуацию
И всё это — в пределах шаговой досягаемости, без проводов, паролей и лишних усилий