{"id":2469,"date":"2020-03-06T12:20:03","date_gmt":"2020-03-06T11:20:03","guid":{"rendered":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/?p=2469"},"modified":"2025-01-15T09:28:35","modified_gmt":"2025-01-15T08:28:35","slug":"bluetooth-jak-to-dziala","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/bluetooth-jak-to-dziala\/","title":{"rendered":"Bluetooth – Jak to dzia\u0142a?"},"content":{"rendered":"Czas czytania:<\/span> 9<\/span> min.<\/span><\/span>\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n

Technologia \u0142\u0105czno\u015bci Bluetooth<\/strong> jest og\u00f3lno\u015bwiatowym standardem przesy\u0142u danych metod\u0105 bezprzewodow\u0105 na niewielkie odleg\u0142o\u015bci<\/strong>. Takie modu\u0142y \u0142\u0105czno\u015bci stosuje si\u0119 na przyk\u0142ad w telefonach kom\u00f3rkowych, zestawach s\u0142uchawkowych i g\u0142o\u015bnom\u00f3wi\u0105cych, tabletach, modemach, samochodach, urz\u0105dzeniach wskazuj\u0105cych (na przyk\u0142ad mysz lub klawiatura komputerowa) lub w g\u0142o\u015bnikach bezprzewodowych, a tak\u017ce wielu innych urz\u0105dzeniach.<\/p>\n

Jak dzia\u0142a Bluetooth<\/strong>? Bluetooth wykorzystuje fale radiowe do komunikacji mi\u0119dzy urz\u0105dzeniami. Ka\u017cde urz\u0105dzenie Bluetooth ma chip, kt\u00f3ry umo\u017cliwia nadawanie i odbieranie sygna\u0142\u00f3w radiowych w okre\u015blonym zakresie cz\u0119stotliwo\u015bci.<\/div>\n
\"\"
Przyk\u0142adowe modu\u0142y bluetooth<\/figcaption><\/figure>\n\n

Bluetooth \u2013 co to jest?<\/h2>\n

Modu\u0142 Bluetooth<\/strong>, kt\u00f3ry cz\u0119sto mo\u017cemy zobaczy\u0107 w sklepach z cz\u0119\u015bciami elektronicznymi, to niewielki element (uk\u0142ad scalony na p\u0142ytce drukowanej z odpowiednimi wyprowadzeniami) spe\u0142niaj\u0105cy rol\u0119 nadajnika i odbiornika<\/strong>. Po odpowiednim po\u0142\u0105czeniu z urz\u0105dzeniem, zapewnia dwustronn\u0105 \u0142\u0105czno\u015b\u0107 z innym modu\u0142em Bluetooth<\/strong>. Dzi\u0119ki niemu na niewielkich odleg\u0142o\u015bciach (ale bez przewodu) mo\u017cna w obie strony mo\u017cna przesy\u0142a\u0107 dane z urz\u0105dzenia na urz\u0105dzenie. Tego typu wyposa\u017cenie znajduje si\u0119 obecnie w wi\u0119kszo\u015bci produkowanych telefon\u00f3w kom\u00f3rkowych (smartfon\u00f3w), laptop\u00f3w i wielu innych urz\u0105dze\u0144. Standard Bluetooth jest wykorzystywany na przyk\u0142ad do przesy\u0142u plik\u00f3w multimedialnych z telefonu na komputer, do \u0142\u0105czno\u015bci z zestawem g\u0142o\u015bnego m\u00f3wienia w aucie, ze s\u0142uchawkami bezprzewodowymi czy do \u0142\u0105czno\u015bci komputera z mysz\u0105 lub klawiatur\u0105. Zasi\u0119g Bluetooth<\/strong> to zazwyczaj od kilku do oko\u0142o 100 metr\u00f3w<\/strong> (licz\u0105c w linii prostej bez przeszk\u00f3d utrudniaj\u0105cych odebranie sygna\u0142u). Zasi\u0119g mo\u017ce zmienia\u0107 si\u0119 w zale\u017cno\u015bci od mocy nadajnika oraz odbiornika, przeszk\u00f3d napotkanych mi\u0119dzy nimi lub innych zak\u0142\u00f3ce\u0144. W mieszkaniu lub innych budynkach u\u017cytkowych taki zasi\u0119g wynosi zazwyczaj do 10 m. Mog\u0142oby si\u0119 wydawa\u0107, \u017ce stosunkowo niewielki zasi\u0119g jest wad\u0105 tego standardu \u0142\u0105czno\u015bci, jednak w rzeczywisto\u015bci jest to po prostu cecha tego rozwi\u0105zania, kt\u00f3ra z powodzeniem jest wykorzystywana. Takie modu\u0142y stosuje si\u0119 jedynie w urz\u0105dzeniach, kt\u00f3rych funkcje obs\u0142ugiwane przez Bluetooth nie wymagaj\u0105 sta\u0142ej \u0142\u0105czno\u015bci bezprzewodowej na wi\u0119kszych odleg\u0142o\u015bciach. Przyk\u0142adowo, bezprzewodowe s\u0142uchawki zosta\u0142y stworzone po to, aby wyeliminowa\u0107 okablowanie mi\u0119dzy torebk\u0105, kieszeni\u0105 spodni czy plecakiem, a uszami s\u0142uchacza. Dzi\u0119ki niedu\u017cemu zasi\u0119gowi, nawet w obszarach, w kt\u00f3rych nagromadzenie urz\u0105dze\u0144 Bluetooth b\u0119dzie wysokie, nie b\u0119d\u0105 si\u0119 one wzajemnie zak\u0142\u00f3ca\u0142y. W samochodach, w kt\u00f3rych \u0142\u0105czno\u015b\u0107 Bluetooth jest nawi\u0105zywana automatycznie, po wyj\u015bciu z kabiny jest r\u00f3wnie\u017c zrywana automatycznie \u2013 w\u0142a\u015bnie dzi\u0119ki niskiemu poziomowi \u0142\u0105czno\u015bci.<\/p>\n

Czym jest fala elektromagnetyczna?<\/h2>\n

Aby zrozumie\u0107, jak dzia\u0142a Bluetooth, dobrze jest zna\u0107 mniej wi\u0119cej zasad\u0119 dzia\u0142ania radia.<\/p>\n

Bluetooth to technologia przesy\u0142u danych, kt\u00f3ra dzia\u0142a na podobnej zasadzie jak radio. Wykorzystuje do tego celu promieniowanie elektromagnetyczne<\/strong>, a konkretniej jego odmian\u0119, kt\u00f3r\u0105 s\u0105 fale radiowe<\/strong>. Dzisiejsza nauka doprowadzi\u0142a do stanu wiedzy, dzi\u0119ki kt\u00f3remu wiadomym jest, \u017ce oddzia\u0142ywanie elektromagnetyczne jest jednym z czterech podstawowych oddzia\u0142ywa\u0144 w naturze. Do technologii Bluetooth zosta\u0142y dobrane cz\u0119stotliwo\u015bci, na kt\u00f3rych nie pracuje wi\u0119kszo\u015b\u0107 innych urz\u0105dze\u0144. Fale elektromagnetyczne nas otaczaj\u0105 od zawsze \u2013 to dzi\u0119ki nim dzia\u0142aj\u0105 takie urz\u0105dzenia jak mikrofal\u00f3wka, lub telefony kom\u00f3rkowe, ale nale\u017cy r\u00f3wnie\u017c pami\u0119ta\u0107, \u017ce na przyk\u0142ad \u015bwiat\u0142o jest fal\u0105 elektromagnetyczn\u0105. To po prostu fala o d\u0142ugo\u015bci widzialnej dla ludzkich oczu. \u015awiat\u0142o widzialne promieniowanie elektromagnetyczne z falami o d\u0142ugo\u015bciach w zakresie od 4\u00d710-7 m do oko\u0142o 7\u00d710-7 m (400 nm \u2013 700 nm). Fale radiowe to fale elektromagnetyczne o d\u0142ugo\u015bci wi\u0119kszej ni\u017c 10-4 m (0,1 mm), o cz\u0119stotliwo\u015bci z zakresu od 3 kHz do 3 THz. W przypadku Bluetooth cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 dzia\u0142ania obserwuje si\u0119 w pa\u015bmie 2,4 GHz.<\/strong> By\u0142o to kiedy\u015b pasmo radiowe przeznaczone jedynie do zastosowa\u0144 przemys\u0142owych, medycznych oraz naukowych. Zar\u00f3wno nadajniki radiowe, jaki nadajniki Bluetooth opieraj\u0105 swoje dzia\u0142anie na podobnej zasadzie. Dzi\u0119ki przy\u0142o\u017ceniu zasilania do anteny, zaczynaj\u0105 porusza\u0107 si\u0119 w niej elektrony, w skutek czego w jej pobli\u017cu powstaje pole elektromagnetyczne na okre\u015blonym obszarze. Je\u017celi znajdzie si\u0119 w nim antena \u2013 pole elektromagnetyczne spowoduje, \u017ce w niej r\u00f3wnie\u017c zacznie p\u0142yn\u0105\u0107 taki pr\u0105d (sygna\u0142). Dzi\u0119ki odpowiedniej modulacji generowanej fali (zmienianiu amplitudy lub cz\u0119stotliwo\u015bci) mo\u017cna przesy\u0142a\u0107 informacje \u2013 sygna\u0142 z zapisan\u0105 informacj\u0105.<\/p>\n

Jak Bluetooth korzysta z fali elektromagnetycznej?<\/h2>\n

Modu\u0142y Bluetooth to urz\u0105dzenia, dzi\u0119ki kt\u00f3rym u\u017cytkownik mo\u017ce przesy\u0142a\u0107 i odbiera\u0107 dane. Dzia\u0142aj\u0105 jednocze\u015bnie jako odbiorniki i nadajniki sygna\u0142u.<\/strong> Umo\u017cliwiaj\u0105 komunikacj\u0119 jednostronn\u0105 (na zasadzie kr\u00f3tkofal\u00f3wki \u2013 w momencie, kiedy jedno urz\u0105dzenie nadaje, nie mo\u017ce odbiera\u0107, i odwrotnie) oraz dwustronn\u0105 (urz\u0105dzenie mo\u017ce w tym samym czasie odbiera\u0107 i nadawa\u0107 \u2013 jak podczas rozmowy telefonicznej). Podczas pojedynczego przesy\u0142u danych urz\u0105dzenia korzystaj\u0105 z kilkudziesi\u0119ciu cz\u0119stotliwo\u015bci. \u0141\u0105cz\u0105c si\u0119 z drugim urz\u0105dzeniem, tworz\u0105 osobn\u0105, unikaln\u0105 sie\u0107, przeznaczon\u0105 tylko na potrzeby tych dw\u00f3ch urz\u0105dze\u0144. W momencie, kiedy w tym samym miejscu powstanie nowe po\u0142\u0105czenie kolejnych modu\u0142\u00f3w, powstanie druga sie\u0107. Takie minisieci nosz\u0105 nazwy tak zwanych piconet\u00f3w<\/em><\/strong>. Urz\u0105dzenia podczas po\u0142\u0105czenia z bardzo du\u017c\u0105 pr\u0119dko\u015bci\u0105 wykonuj\u0105 synchroniczne skoki mi\u0119dzy cz\u0119stotliwo\u015bciami. W ci\u0105gu jednej minuty wykonuj\u0105 a\u017c 100 000 przeskok\u00f3w. Informacje (na przyk\u0142ad pliki) o du\u017cych pojemno\u015bciach s\u0105 dzielone, a nast\u0119pnie przesy\u0142ane w bardzo niewielkich cz\u0119\u015bciach. Podczas przesy\u0142u w jednym obszarze mo\u017ce funkcjonowa\u0107 wiele pikosieci (minisieci) jednocze\u015bnie. Powstaje wtedy ryzyko, \u017ce dwie sieci trafi\u0105 w jednym momencie na t\u0119 sam\u0105 cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 \u2013 szansa na takie zdarzenie jest bardzo niska, ale je\u017celi dosz\u0142oby do takiej sytuacji prawdopodobnie, nic si\u0119 nie zdarzy. Zak\u0142\u00f3cenie by\u0142oby tak kr\u00f3tkie, \u017ce w \u017caden istotny spos\u00f3b nie mog\u0142oby wp\u0142yn\u0105\u0107 na czas przesy\u0142u. Aby sieci dzia\u0142a\u0142y mo\u017cliwie najlepiej (bez zak\u0142\u00f3ce\u0144), do jednego urz\u0105dzenia mo\u017cna pod\u0142\u0105czy\u0107 maksymalnie siedem innych. Po w\u0142\u0105czeniu urz\u0105dzenia z modu\u0142em Bluetooth wysy\u0142a sygna\u0142 w ramach powi\u0105zanego pikosie\u0107. Pozosta\u0142e modu\u0142y powi\u0105zane z sieci\u0105 natychmiast wychwyc\u0105 sygna\u0142 i odpowiedz\u0105 \u2013 nie ma konieczno\u015bci uruchamiania ich. Na takiej zasadzie dzia\u0142aj\u0105 na przyk\u0142ad wbudowane systemy g\u0142o\u015bnom\u00f3wi\u0105ce w nowych samochodach. Samoch\u00f3d po wej\u015bciu do \u015brodka i uruchomieniu automatycznie wykrywa obecno\u015b\u0107 po\u0142\u0105czonego z nim modu\u0142u Bluetooth w telefonie w\u0142o\u017conym do kieszeni i \u0142\u0105czy si\u0119 z nim, dzi\u0119ki czemu kierowca mo\u017ce p\u00f3\u017aniej bezpiecznie rozmawia\u0107 przez telefon w trakcie jazdy. Po wyj\u015bciu z pojazdu urz\u0105dzenia po utracie zasi\u0119gu natychmiast samoczynnie si\u0119 roz\u0142\u0105czaj\u0105.<\/p>\n

Zalety standardu Bluetooth<\/h2>\n

Podstawow\u0105 i prawdopodobnie najwa\u017cniejsz\u0105 zalet\u0105 standardu Bluetooth, poza brakiem przewod\u00f3w, jest niskie zu\u017cycie energii<\/strong>. W\u0142a\u015bnie dlatego jest r\u00f3wnie\u017c nacechowany niskim zasi\u0119giem. Niewielki zasi\u0119g pozwala na u\u017cywanie bardzo niewielkich mocy, aby go nadawa\u0107. To z kolei przek\u0142ada si\u0119 pozytywnie na koszty zu\u017cycia energii, kt\u00f3re maj\u0105 bardzo du\u017ce znaczenie, szczeg\u00f3lnie w przypadku urz\u0105dze\u0144 mobilnych. W\u0142a\u015bnie dlatego telefony \u0142\u0105cz\u0105 si\u0119 przy pomocy tego standardu z przeno\u015bnymi g\u0142o\u015bniczkami czy ze s\u0142uchawkami. Dla obu urz\u0105dze\u0144 wysok\u0105 warto\u015bci\u0105 jest mo\u017cliwie najni\u017csze zu\u017cycie energii, przy jak najlepszej jako\u015bci wykonywanego zadania (gdzie jednym z kryteri\u00f3w wp\u0142ywaj\u0105cych jest pr\u0119dko\u015b\u0107 przesy\u0142u). Mi\u0119dzy innymi dlatego stosuje si\u0119 w\u0142a\u015bnie technologi\u0119 Bluetooth do \u0142\u0105czenia niewielkich s\u0142uchawek dokana\u0142owych (kt\u00f3re aby by\u0142y atrakcyjne dla klient\u00f3w, powinny pracowa\u0107 kilka godzin na jednym \u0142adowaniu) oraz telefonu (jednocze\u015bnie dawkuj\u0105cego energi\u0119 do pracy systemu operacyjnego, ekranu, programu odtwarzaj\u0105cego muzyk\u0119, sta\u0142ego po\u0142\u0105czenia z sieci\u0105 GSM i najcz\u0119\u015bciej r\u00f3wnie\u017c wielu uruchomionych program\u00f3w w tle).<\/p>\n

Zasi\u0119g Bluetooth – do ilu metr\u00f3w dzia\u0142a Bluetooth<\/strong>?<\/h2>\n

Niewielki zasi\u0119g Bluetooth to jego oczywista cecha, o kt\u00f3rej mo\u017cna przeczyta\u0107 powy\u017cej. Warto jednak zwr\u00f3ci\u0107 uwag\u0119, \u017ce w zale\u017cno\u015bci od urz\u0105dzenia mo\u017ce by\u0107 w nim zastosowana jedna z trzech klas, od kt\u00f3rych b\u0119dzie on zale\u017ca\u0142. Zasi\u0119g determinowany jest przez ilo\u015b\u0107 u\u017cytej mocy \u2013 klasa pierwsza<\/strong> zapewnia zasi\u0119g do 100 metr\u00f3w<\/strong>, przy czym do jego nadania u\u017cywana jest moc o warto\u015bci 100 mW. Jaki zasi\u0119g ma Bluetooth klasy drugiej?<\/strong> Ta najcz\u0119\u015bciej stosowana wersja pozwala na po\u0142\u0105czenie z urz\u0105dzeniami oddalonymi do 10 metr\u00f3w<\/strong> \u2013 w takiej konfiguracji moc potrzebna do wygenerowania sygna\u0142u r\u00f3wna jest ju\u017c 2,5 mW. Bardzo rzadko stosowana w wyj\u0105tkowych przypadkach jest klasa trzecia<\/strong> \u2013 urz\u0105dzenia \u0142\u0105cz\u0105ce si\u0119 przy pomocy standardu Bluetooth mog\u0105 by\u0107 od siebie oddalone maksymalnie w granicy jednego metra<\/strong>, ale korzy\u015bci\u0105 jest wtedy zaledwie 1 mW mocy konieczny do wygenerowania sygna\u0142u. Jednak co w\u00f3wczas, kiedy takie odleg\u0142o\u015bci nam nie odpowiadaj\u0105? Jak zwi\u0119kszy\u0107 zasi\u0119g Bluetooth<\/strong>? W tym celu stosuje si\u0119 specjalne anteny kierunkowe, kt\u00f3re radz\u0105 sobie z tym problemem znakomicie.<\/p>\n

Wersje Bluetooth<\/strong> – standardy<\/h2>\n

Ka\u017cda technologia, kt\u00f3ra odnios\u0142a sukces i sta\u0142a si\u0119 popularna w\u015br\u00f3d u\u017cytkownik\u00f3w, jest p\u00f3\u017aniej ulepszana i aktualizowana. Mo\u017cna by\u0142o to obserwowa\u0107 na wielu przypadkach \u2013 dobrym przyk\u0142adem jest komputerowe z\u0142\u0105cze USB, kt\u00f3re mo\u017cemy spotka\u0107 teraz w prawie ka\u017cdym nowoczesnym urz\u0105dzeniu. Obecnie najcz\u0119\u015bciej stosuje si\u0119 ju\u017c trzeci\u0105 generacj\u0119 tego standardu. Specyfikacja USB 1.0 pojawi\u0142a si\u0119 1998 roku \u2013 maksymalna przepustowo\u015b\u0107 przez takie gniazdo jest okre\u015blona na zaledwie 1,5 MB\/s. Dzisiejsze USB w wersji 3.2 oferuje do 2,5 GB\/s, czyli oko\u0142o 1700 razy wi\u0119ksz\u0105 pr\u0119dko\u015b\u0107 w stosunku do USB 1.0. W 2002 roku standard IEEE 802.15.1<\/strong> zosta\u0142 oficjalnie zatwierdzony \u2013 chodzi oczywi\u015bcie o Bluetooth<\/strong>. By\u0142a to pierwsza wersja: Bluetooth 1.0<\/strong> \u2013 transmisja osi\u0105ga\u0142a pr\u0119dko\u015b\u0107 do 21 kb\/s. Kolejnym etapem by\u0142 Bluetooth 1.2<\/strong> (transmisja \u2013 328 kb\/s), nast\u0119pnie pojawi\u0142o si\u0119 Bluetooth 2.0 + EDR <\/em><\/strong>(Enhanced Data Rate) \u2013 transfer wzr\u00f3s\u0142 do 2,1 Mb\/s. Druga generacja r\u00f3wnie\u017c zosta\u0142a ulepszona \u2013 Bluetooth 2.1 + EDR<\/strong> zaoferowa\u0142 u\u017cytkownikom prostszy proces parowania urz\u0105dze\u0144 i przede wszystkim transmisja potrzebowa\u0142a mniejszego zu\u017cycia energii. Bluetooth 3.0 + HS<\/strong> (High Speed) przyspieszy\u0142o do a\u017c 24 Mb\/s, wersja Bluetooth 3.1 + HS<\/strong> prawie podwoi\u0142a pr\u0119dko\u015b\u0107 do \u2013 40 Mb\/s. Bluetooth 4.0 + LE<\/strong> (Low Energy) \u2013 zapewnia u\u017cytkownikowi transmisj\u0119 na poziomie 1 Mb\/s, co pomog\u0142o znacz\u0105co ograniczy\u0107 ilo\u015b\u0107 zu\u017cywanej energii i pozwoli\u0142o na zwi\u0119kszenie zasi\u0119gu do oko\u0142o 100 m. Uaktualniona wersja zosta\u0142a stworzona do zastosowania urz\u0105dze\u0144 z modu\u0142em Bluetooth 4.1<\/strong> ze sprz\u0119tem wpisuj\u0105cym si\u0119 w koncepcj\u0119 internetu rzeczy (z angielskiego Internet Of Things). Nast\u0119pnie pojawi\u0142 si\u0119 Bluetooth 4.2<\/strong> (szybszy transfer, lepsze bezpiecze\u0144stwo i prostsze nawi\u0105zanie \u0142\u0105czno\u015bci z przedmiotami. Bluetooth 5.0<\/strong> to dzisiejsza ujednolicona wersja z transferem na poziomie 2 Mb\/s dla urz\u0105dze\u0144 typu \u201ewearables\u201d oraz a\u017c 50 Mb\/s do reszty sprz\u0119t\u00f3w. W przypadku Bluetooth 5.0 zasi\u0119g <\/strong>dzia\u0142ania si\u0119ga 140 m w otwartej przestrzeni.<\/p>\n

Podsumowuj\u0105c, standard Bluetooth<\/strong> prezentuje si\u0119 nast\u0119puj\u0105co:<\/p>\n