Hvordan virker Bluetooth egentlig?

Lige siden Bluetooth først blev officielt udgivet i 1999, er det blevet en uundværlig del af hverdagen. I dag kan du finde en version af Bluetooth i smartphones, smartwatches, trådløse højttalere og bærbare gadgets.

Men på trods af dens popularitet ved mange mennesker stadig ikke, hvordan Bluetooth fungerer. Så fra signalfrekvens og baggrundsinterferens til codecs, rækkevidde og udviklinger, her er hvordan Bluetooth faktisk fungerer.

Hvad er Bluetooth?

Inden du går ind i det småting af, hvordan Bluetooth-teknologi fungerer, og hvordan nye versioner er stærkere og bedre end de tidligere, er det vigtigt at forstå, hvad Bluetooth er.

Bluetooth er en kortrækkende radiotransmissionsteknologi med lav effekt. Den består af ikke-ioniserende elektromagnetiske bølger i radioområdet mellem 2,402 GHz og 2,48 GHz. Væren i den nederste ende af rækkevidden tillader Bluetooth at være lavenergi sammenlignet med anden radiotransmission enheder. Det er derfor, det er nemt at implementere i små gadgets og smartphones uden at bekymre dig for meget om batterilevetiden.

Bluetooth kan rejse rundt i åbne rum og gennem nogle barrierer uden et fysisk medie. Hvor langt et bestemt Bluetooth-signal kan rejse afhænger primært af dets styrke og om det er der er barrierer tykke nok eller lavet af materialer, der forvrænger og forringer signalet udover anerkendelse.

Hvordan virker Bluetooth?

Det Bluetooth-signal, som din telefon sender til dit headset, indledes først med software. Dine data – billeder, lyd og så videre – kan ikke sendes som de er via Bluetooth. Det går først igennem en komprimeringsalgoritme kaldet et codec, der omdanner data til individuelle pakker.

Codecs, som aptX, AAC, SBC og LDAC, skal matche mellem sender- og modtagerenhederne. Forskellige codecs er optimale til forskellige datatyper, og de påvirker faktorer som strømforbrug, overførselshastighed, datakvalitet og forbindelsesrækkevidde.

Der er 79 udpegede Bluetooth-kanaler, og alle tilsluttede enheder skal indstilles til den samme frekvenskanal med en båndbredde på 1 megahertz (MHz). I den forstand ligner Bluetooth-kanalerne Wi-Fi-kanaler, du finder på din router.

Når to Bluetooth-drevne enheder er i nærheden, kan de forbinde og kommunikere ved hjælp af små computerchips indlejret i dem. Dette er den hardware, der er ansvarlig for at udsende og modtage Bluetooth-radiobølgerne.

Signalrækkevidde og Bluetooth-klasser

Generelt gælder det, at jo lavere frekvens, jo længere rækkevidde. Men lavfrekvente signaler bærer betydeligt færre data end deres højfrekvente modstykker. Bluetooth er strømafhængig.

Hvis du er villig til at dedikere nok energi, kan du sende et højfrekvent, datarigt Bluetooth-signal over en længere afstand. Faktisk er det at finde balancen mellem strømforbrug, kvalitet og rækkevidde, hvordan en ny version af Bluetooth opstår.

• Klasse 1 Bluetooth transmitterer med 100 milliwatt (mW) over 328 fod
• Klasse 2 Bluetooth sender med 2,5 mW over 33 fod
• Klasse 3 Bluetooth sender et signal på kun 1mW med en rækkevidde på mindre end 30 fod.

Til reference er de seneste Bluetooth-hovedtelefoner, -headset og -telefoner klasse 2 Bluetooth, mens nogle er klasse 3. Hvad angår klasse 1 Bluetooth, kræver dens lang rækkevidde en masse energi, der typisk kræver en ekstern strømkilde, ikke kun et bærbart batteri. Du kan finde klasse 1 Bluetooth-enheder i industrielle implementeringer som IoT-enheder og applikationer på en fabrik eller samlebånd.

Baggrundsinterferens

Du har måske bemærket, at det at gå ned ad en gade med høj trafik eller tage et travlt metrotog resulterer i statisk elektricitet i dine trådløse hovedtelefoner. Dette er på grund af de 79 udpegede Bluetooth-kanaler førnævnte.

Hvis du er i skolen, på biblioteket eller på kontoret med dig og alle andre, der bruger Bluetooth-enheder med en rækkevidde på omkring 33 fod, så er 79 kanaler normalt nok. Men når dusinvis af enheder konkurrerer om en begrænset plads, begynder signalerne at forstyrre.

Selvom du ikke vil være i stand til at få adgang til en andens Bluetooth-signal (selvom du indstiller din enhed til den samme kanal, er Bluetooth krypteret), vil det stadig kollidere med dit signal og forringe det. Sårbarhed er en anden årsag hvorfor Bluetooth kun bruges til kortdistancekommunikation. Det er nemmere at kontrollere et miljø på 30 til 100 fod i stedet for lange afstande ind i miles.

Andre faktorer, der forstyrrer Bluetooth-signaler, omfatter:

• Fysiske barrierer: Metal, gips, beton og endda fugt har størst effekt på Bluetooth-kvaliteten, med materialer som træ, glas og plastik nederst på listen.
• Modtager følsomhed: Afstand forringer signalet. Hvis modtageren ikke er følsom nok, er den muligvis ikke i stand til at modtage og afkode den korrekt.
• Transmissionseffekt: Jo svagere signalets basisstyrke er, jo svagere vil det være over afstand og gennem barrierer.

Bluetooth-versioner

Den Bluetooth-teknologi, vi bruger nu, er ikke den samme, som fandtes i begyndelsen af ​​2000'erne. Selvom det stadig følger de samme principper, kan nyere Bluetooth-versioner gøre mere for mindre. Tre ting ændrer sig med Bluetooth-udvikling: strømforbrug, rækkevidde og dataoverførselshastighed (som påvirker lydforsinkelse).

Bluetooth 1.0 var strømkrævende, men havde kun en rækkevidde på 33 fod og en maksimal hastighed på 1 Mbps. Selvom Bluetooth 2.0 kunne overføre data med 3 Mbps, kan det ikke sammenlignes med springet i ydeevne af Bluetooth 3.0 med 24 Mbps. Men at bruge 802.11 Protocol Adaption Layer tager meget energi ud af Bluetooth 3.0-enheder.

Men Bluetooth 1.0 til 3.0 er meget sværere at finde i kommercielle enheder i dag. De er blevet erstattet af Bluetooth 4.0 og Bluetooth 5.0. Begge standarder er funktionelle som Bluetooth Low Energy, med en rækkevidde på 800 fod og en hastighed, der ikke dykker under 2 Mbps.

Hvorfor du skal lære, hvordan Bluetooth fungerer

Bluetooth er på niveau med Wi-Fi, GPS og mobiltårnsteknologier. Det bruges i næsten alle moderne enheder, og du har brug for et grundlæggende niveau af underdrivelse for at arbejde med det.

At kende forskellen mellem Bluetooth-versioner og de forskellige transmissionscodecs giver dig mulighed for at vælge enheder, der bærer de specifikationer, du har brug for. For eksempel er der ikke behov for et strømkrævende, langtrækkende Bluetooth i et trådløst tastatur, men disse funktioner er meget vigtigere med trådløse hovedtelefoner, du skal bevæge dig rundt med.

Hvordan virker Bluetooth? Bruger det min dataplan?

Bluetooth forbinder dine enheder, men bruger den din Wi-Fi eller mobildata?

Læs Næste

Om forfatteren