Что такое Bluetooth, и как он работает

Сегодня многие из пользователей беспроводных технологий не только не утруждают себя задачей понять, как работает Блютуз (или хотя бы узнать принцип работы этой быстрой связи), но и вообще слабо представляют, что означает название Bluetooth, не знают, кто такой датский король Harald Blatand, объединивший враждовавшие скандинавские племена, давший имя этой технологии, а также как включить Блютуз, если он автоматически не работает.

При этом гарнитурой, колонкой или Блютус мышкой многие пользователи вполне удовлетворены до тех пор, пока не возникают неполадки. Хорошо, если речь идет о замене элемента питания, но бывают проблемы и посерьезнее. Например, выход из строя главного Блютуз адаптера в ноутбуке или стационарном персональном компьютере, PCMCIA, ExpressCard или PCI. Если Bluetooth не работает, вопросов возникает множество: где найти радио антенну, кнопку включения, какие драйверы следует обновить, где скачать Блютуз для Виндовс 10 / 11, 8 / 8.1, 7, XP (64-бит и 32-бит) на русском языке, если неисправность возникла в результате системного сбоя? Начнем с самого начала, разберемся, что такое Bluetooth, как он работает, как по максимуму использовать этот бесплатный канал безопасной передачи и приема цифровой информации и аудиосигнала.

Что такое Блютуз

Bluetooth легко соединяет между собой любые интеллектуальные устройства без использования проводов. Слово «любые» в предыдущем предложении не является преувеличением. Технология настолько функциональна, надежна, удобна, недорога, энергоэффективна, безопасна, что сегодня практически каждое интеллектуальное устройство имеет встроенный узел Bluetooth (высокочастотный приемопередатчик).

Энергопотребление работающего модуля Блутуз часто составляет менее 30 мВт, самые эконом-режимы ограничивают потребление узла до 1 мВт. И по стоимости интеграции в любые устройства чип Bluetooth, либо Wi-Fi / Bluetooth микросхема существенно выигрывает у всех конкурентов. Быстрая беспроводная связь позволяет легко осуществить сопряжение, подключить присоединяемое устройство, осуществить передачу сигнала, файла, документа, фотографии, видеофрагмента, музыки, создать Wireless networks, как одноранговую сеть, так и с выделенным сервером, организовать точку доступа в Интернет с шифрованием и имеет множество других функций.

Что означает название Bluetooth

Слово Bluetooth состоит из двух компонентов: blue - синий и tooth - зуб. Родилось это слово в далеких девяностых двадцатого века, когда маркетологи компании Ericsson задумал брендировать свою экономичную технологию передачи данных и звука. Праобразом выступил правящий в Дании с 940 по 980-е годы король Харальд Блатанд (Harald Blatand), наследник правителей Дании и Англии, возглавивший мирное слияние Дании и Норвегии в 950-е года. Он имел один зуб синеватого цвета, за что получил прозвище Blatand, что на английский язык с датского переводится как Сине-зубый, или Blue Tooth. Классический логотип Bluetooth содержит инициалы Harald Blatand и руны Hagall. Подразумевается, что Блютуз-технология объединяет протоколы беспроводной связи в универсальный стандарт, как это сделал Харальд Блатанд в X веке со своими и соседними землями и народами.

Как велась работа над этой беспроводной технологией

Швеция в 1994 году вошла в историю: корпороция Ericsson воздвигла символический камень во славу Блутуса. К развитию этой технологии в 1998 году приобщились еще четыре фирмы: Intel, IBM, Toshiba и Nokia, которые сформировали Special Interest Group - Блютус СИГ.

На сегодня Bluetooth SIG насчитывает несколько десятков тысяч участников, среди которых присутствуют такие корпорации, как: Intel, Microsoft, Hewlett-Packard, Sony, Samsung, Lenovo, Asus, Motorola, Xiaomi, Realtek, Logitech и множество других именитых компаний. Лучшие инженеры работают над унифицированием и внедрением инноваций беспроводных технологий связи во множество разнообразных интеллектуальных устройств.

Какие устройства используют Блютуз

Технология замены проводов и кабелей позволяет по единому каналу взаимодействовать множеству телекоммуникационных устройств различного уровня интелектуальности. На одной стороне может находиться современный персональный компьютер или мощный игровой смартфон, а на другой - простейший датчик температуры или дверной замок. Более того, управление соединением между устройствами и сценарии взаимодействия могут быть сколь угодно сложными.

Данный стандарт простой, экономичной и надежной ближней радио связи позволяет устройствам спецификации Bluetooth 5.0 и выше взаимодействовать, создавая беспроводные соединения и сети в радиусе до 1,5 км (и до 100 метров в спецификациях от 2 до 4). По Блютузу обмениваются разнообразной информацией такие устройства, как десктопы, лептопы, планшеты, смартфоны, сканеры, принтеры, многофункциональные устройства, фото и экшн камеры, мышки, клавиатуры, микрофоны, гарнитуры, портативные колонки, мощные акустические системы, датчики внешней среды, умные дверные замки и множество других устройств. Существуют Bluetooth Serial Port Adapter для оборудования с последовательным портом, адаптеры для Compact Flash и Sony Memory Stick, серверы локальной сети и Интернета. Следует заметить, что для Android и iOS что-либо загружать из Apple App Store и Google Play необходимости нет, а вот скачать Блютуз для Windows XP, 7, 8.1, 10, 11 бесплатно с сайта на русском языке https://www.bluetooth.today может потребоваться, или рекомендуется обновить.

Поскольку множество уже существующих устройств оснащены аппаратным Блютуз-модулем, то эта фактически бесплатная радио связь ближнего радиуса действия доступна везде.

Два вида связи

Вluetooth имеет два вида связи: SCO (Synchronous Connection Oriented) и ACL (Аsynchronous Connectionless). Первый синхронный вид связи, SCO, создает симметричное соединение «точка - точка». Второй, асинхронный, ACL, занимается пакетной передачей данных, поддерживая симметричные и асимметричные соединения типа «точка - много точек». Модули взаимодействуют тактами по 625 мкс. Каждый модуль в такте получает определенную частоту и право передачи либо приема.

Классы Bluetooth

Мощность (соответственно, и дальность) зависит от класса Bluetooth. Первый класс обладает 100 мВт, что при отсутствии стен и других препятствий обеспечивает дальность передачи данных порядка 100 метров. Второй класс 10 мВт обеспечивает дальность передачи данных порядка 50 метров. Третий класс при 1 мВт обеспечивает дальность передачи данных порядка 10 метров.

Как работает Блютуз

При активации Блютуз в устройстве включается радиопередатчик и приемник радиосигнала. Технология Блутуз базируется на радиоволнах спектра ISM в диапазоне радиочастот от 2,402 до 2,480 ГГц. Радиопередатчик периодически посылает свои координаты и коды, а приемник отслеживает все сигналы в данном диапазоне, исходящие от совместимых устройств, находящихся поблизости. Другие Блютус-устройства делают то же самое. Если устройства обнаруживают друг друга, появляется возможность взаимодействия.

Синхронное SCO соединение point-to-point отвечает за передачу речи. Передачей пакетов данных при соединении point-to-multipoint занимается ACL соединение на скоростях более 700 Кбит/с. Если недалеко друг от друга по Bluetooth общаются несколько независимых интеллектуальных устройств, они не мешают соседям, поскольку частоты и алгоритмы переключения между ними известны только тем устройствам, которым это разрешено. Остальные Блутус устройства доступа к этим частотам и алгоритмам не имеют по соображениям безопасности, надежности работы и сопротивляемости помехам.

Передача информации происходит по псевдо-случайному алгоритму, сохраняющему конфиденциальность. Специальный алгоритм FHSS обеспечивает скачкообразную смену несущей частоты сигнала 1,6 тысяч раз каждую секунду. Частоты и последовательность смены каждого Bluetooth соединения доступны только передатчику и приемнику, это обеспечивает высокую безопасность, надежность работы и сопротивляемость помехам. Несколько рядом работающих пар устройств не пересекаются друг с другом на радиоволнах. При утере отдельных пакетов данных осуществляется повторная передача, потери аудиосигнала возможны.

Блютус-сети: Пикосеть и Скаттернет

Соединение происходит с созданием Блютуз-сети с названием Пикосеть. Одно Блютус-устройство выполняет роль ведущего и генерирует синхросигналы. Другие устройства становятся ведомыми. В Пикосеть могут объединиться ведущее устройство и до семи ведомых. До десяти независимых Пикосетей способны объединиться в Блутуз-сеть Скаттернет, при этом в Piconet должно иметься минимум одно устройство, ведущее в одной и ведомое в другой Пикосети. В Scatternet может связаться 71 активное устройство, либо 256 временно отключенных резервных устройств (Passive Member Adres).