شما همیشه از آن استفاده می کنید. این ابزاری برای اتصال بلندگوها و تلفن های هوشمند است. اما در واقع چگونه کار می کند؟
از زمانی که بلوتوث برای اولین بار به طور رسمی در سال 1999 منتشر شد، به بخشی ضروری از زندگی روزمره تبدیل شده است. امروزه می‌توانید نسخه‌ای از بلوتوث را در گوشی‌های هوشمند، ساعت‌های هوشمند، بلندگوهای بی‌سیم و گجت‌های قابل حمل پیدا کنید.
اما با وجود محبوبیت آن، بسیاری از مردم هنوز نمی دانند بلوتوث چگونه کار می کند. بنابراین، از فرکانس سیگنال و تداخل پس‌زمینه گرفته تا کدک‌ها، محدوده، و پیشرفت‌ها، در اینجا نحوه عملکرد بلوتوث در عمل آمده است.
بلوتوث چیست؟
قبل از پرداختن به نحوه عملکرد فناوری بلوتوث و اینکه چگونه نسخه های جدید قوی تر و بهتر از نسخه های قبلی هستند، مهم است که بفهمیم بلوتوث چیست.
بلوتوث یک فناوری انتقال رادیویی با برد کوتاه و کم مصرف است. این شامل امواج الکترومغناطیسی غیر یونیزه در محدوده رادیویی بین 2.402 گیگاهرتز و 2.48 گیگاهرتز است. قرار گرفتن در انتهای محدوده باعث می شود بلوتوث در مقایسه با سایر دستگاه های انتقال رادیویی کم انرژی باشد. به همین دلیل است که به راحتی می توان آن را در گجت ها و گوشی های هوشمند با اندازه کوچک بدون نگرانی زیاد در مورد عمر باتری پیاده سازی کرد.
بلوتوث می تواند در فضاهای باز و از میان برخی موانع بدون واسطه فیزیکی حرکت کند. اینکه یک سیگنال بلوتوث خاص تا چه اندازه می تواند حرکت کند، در درجه اول به قدرت آن بستگی دارد و اینکه آیا موانعی به اندازه کافی ضخیم هستند یا از موادی ساخته شده اند که سیگنال را غیرقابل تشخیص مخدوش و تخریب می کنند.
بلوتوث چگونه کار می کند؟
سیگنال بلوتوثی که تلفن شما به هدست شما ارسال می کند ابتدا توسط نرم افزار ارائه می شود. داده‌های شما – تصاویر، صدا و غیره – نمی‌توانند آن‌طور که هست از طریق بلوتوث ارسال شوند. ابتدا از طریق یک الگوریتم فشرده سازی به نام کدک می گذرد که داده ها را به بسته های جداگانه تبدیل می کند.
کدک‌ها مانند aptX، AAC، SBC و LDAC باید بین دستگاه‌های فرستنده و گیرنده مطابقت داشته باشند. کدک‌های مختلف برای انواع داده‌های مختلف بهینه هستند و بر عواملی مانند مصرف انرژی، نرخ انتقال، کیفیت داده و محدوده اتصال تأثیر می‌گذارند.
79 کانال بلوتوث تعیین شده وجود دارد، و همه دستگاه‌های متصل باید با یک کانال فرکانس با پهنای باند 1 مگاهرتز (MHz) هماهنگ شوند. از این نظر، کانال‌های بلوتوث مشابه کانال‌های Wi-Fi هستند که در روتر خود پیدا می‌کنید.
هنگامی که دو دستگاه مجهز به بلوتوث در مجاورت یکدیگر قرار دارند، می توانند با استفاده از تراشه های کامپیوتری کوچکی که درون آنها تعبیه شده است، به هم متصل شده و ارتباط برقرار کنند. این سخت افزار مسئول انتشار و دریافت امواج رادیویی بلوتوث است.
محدوده سیگنال و کلاس های بلوتوث
به طور کلی، هرچه فرکانس کمتر باشد، محدوده طولانی تر است. اما سیگنال های فرکانس پایین به طور قابل توجهی داده های کمتری نسبت به همتایان فرکانس بالا خود دارند. بلوتوث به برق وابسته است.
اگر می‌خواهید انرژی کافی را اختصاص دهید، می‌توانید سیگنال بلوتوث با فرکانس بالا و غنی از داده را برای مسافت طولانی‌تری ارسال کنید. در واقع، یافتن تعادل بین مصرف انرژی، کیفیت و برد، نحوه ظهور نسخه جدیدی از بلوتوث است.
- بلوتوث کلاس 1 با 100 میلی‌وات (mW) بیش از 328 فوت انتقال می‌دهد.
- بلوتوث کلاس 2 با 2.5 مگاوات در 33 فوت ارسال می کند
- بلوتوث کلاس 3 سیگنالی را تنها با 1 میلی وات با برد کمتر از 30 فوت ارسال می کند.
برای مرجع، جدیدترین هدفون‌ها، هدست‌ها و تلفن‌های بلوتوث دارای بلوتوث کلاس 2 هستند، در حالی که برخی از آنها کلاس 3 هستند. در مورد بلوتوث کلاس 1، قابلیت‌های برد طولانی آن به انرژی زیادی نیاز دارد که معمولاً به یک منبع تغذیه خارجی نیاز دارد، نه فقط یک منبع تغذیه قابل حمل. باتری می‌توانید دستگاه‌های بلوتوث کلاس 1 را در پیاده‌سازی‌های صنعتی مانند دستگاه‌های IoT و برنامه‌های کاربردی در کارخانه یا خط مونتاژ پیدا کنید.
تداخل پس زمینه
ممکن است متوجه شده باشید که راه رفتن در یک خیابان پرترافیک یا سوار شدن به قطار مترو شلوغ باعث ایستا شدن هدفون بی‌سیم شما می‌شود. این به دلیل وجود 79 کانال بلوتوث تعیین شده در بالا است.
اگر در مدرسه، کتابخانه، یا در دفتر با شما و همه افرادی که از دستگاه‌های بلوتوث با برد حدود 33 فوت استفاده می‌کنند هستید، معمولاً 79 کانال کافی است. اما وقتی ده‌ها دستگاه برای یک فضای محدود رقابت می‌کنند، سیگنال‌ها شروع به تداخل می‌کنند.
در حالی که نمی‌توانید به سیگنال بلوتوث شخص دیگری دسترسی داشته باشید (حتی اگر دستگاه خود را روی همان کانال تنظیم کنید، بلوتوث رمزگذاری شده است)، همچنان با سیگنال شما برخورد می‌کند و آن را کاهش می‌دهد. آسیب پذیری یکی دیگر از دلایل استفاده از بلوتوث فقط برای ارتباطات کوتاه برد است. کنترل یک محیط 30 تا 100 فوتی به جای مسافت های طولانی تا مایل آسان تر است.
عوامل دیگری که با سیگنال های بلوتوث تداخل دارند عبارتند از:
- موانع فیزیکی: فلز، گچ، بتن و حتی رطوبت بیشترین تأثیر را بر کیفیت بلوتوث دارند و موادی مانند چوب، شیشه و پلاستیک در انتهای لیست قرار دارند.
- حساسیت گیرنده: فاصله سیگنال را کاهش می دهد. اگر گیرنده به اندازه کافی حساس نباشد، ممکن است نتواند آن را به درستی دریافت و رمزگشایی کند.
- قدرت انتقال: هرچه قدرت پایه سیگنال ضعیف تر باشد، در مسافت و از طریق موانع ضعیف تر خواهد بود.
نسخه های بلوتوث
فناوری بلوتوثی که اکنون از آن استفاده می کنیم، همان فناوری در اوایل دهه 2000 نیست. در حالی که هنوز از همان اصول پیروی می کند، نسخه های جدید بلوتوث می توانند کارهای بیشتری را با هزینه کمتر انجام دهند. سه چیز با توسعه بلوتوث تغییر می کند: مصرف انرژی، برد و سرعت انتقال داده (که بر تأخیر صدا تأثیر می گذارد).
بلوتوث 1.0 انرژی زیادی داشت اما برد آن فقط 33 فوت و حداکثر سرعت 1 مگابیت بر ثانیه بود. در حالی که بلوتوث 2.0 می‌توانست داده‌ها را با سرعت 3 مگابیت در ثانیه انتقال دهد، اما با جهش عملکرد بلوتوث 3.0 با سرعت 24 مگابیت در ثانیه قابل مقایسه نیست. اما استفاده از لایه انطباق پروتکل 802.11 انرژی زیادی را از دستگاه های بلوتوث 3.0 می گیرد.
با این حال، امروزه یافتن بلوتوث 1.0 تا 3.0 در دستگاه های تجاری بسیار سخت تر است. آنها با بلوتوث 4.0 و بلوتوث 5.0 جایگزین شده اند. هر دو استاندارد به عنوان بلوتوث کم انرژی، با برد 800 فوت و سرعتی که کمتر از 2 مگابیت در ثانیه پایین نمی آید، کاربردی هستند.
چرا باید نحوه عملکرد بلوتوث را بیاموزید؟
بلوتوث با فناوری‌های Wi-Fi، GPS و برج‌های تلفن همراه برابری می‌کند. تقریباً در همه دستگاه‌های مدرن استفاده می‌شود، و برای کار با آن به یک سطح اولیه درک نیاز دارید.
دانستن تفاوت بین نسخه‌های بلوتوث و کدک‌های انتقال مختلف به شما امکان می‌دهد دستگاه‌هایی را انتخاب کنید که دارای مشخصات مورد نیاز شما هستند. به عنوان مثال، نیازی به بلوتوث پر مصرف و دوربرد در صفحه کلید بی سیم نیست، اما این ویژگی ها در مورد هدفون های بی سیمی که قرار است با آن ها حرکت کنید بسیار مهم تر هستند.