В далеких 2000-х годах, когда телефоны были кнопочными, а интернет еще не стал настолько доступным, для беспроводной передачи данных использовали технологию «ИК-порт». Если вы были достаточно взрослыми в то время, то наверняка успели обменяться с друзьями картинками и рингтонами с ее помощью. Нужно было держать телефоны рядом, а пальцы скрещенными, чтобы все прошло успешно, — совсем не так легко, как отправить мем сегодня. Сейчас ИК-порт не используется, ему на смену пришел Bluetooth: рассказываем, что это такое и как его применяют.
Что такое Bluetooth
Bluetooth — это технология беспроводной связи, которая основана на использовании ультракоротких радиоволн. С ее помощью устройства обмениваются информацией в ISM-диапазоне — спектре частот, зарезервированном на международном уровне для безлицензионного использования в промышленных, научных и медицинских целях. В разных странах он может немного отличаться: например, в России и большей части Европы его частоты колеблются от 2.412 до 2.472 ГГц, а в Японии — от 2.412 до 2.484 ГГц.
Как блютус используется в повседневной жизни:
- чтобы послушать музыку или подкаст, к смартфону можно подключить беспроводные наушники;
- чтобы сделать работу за компьютером удобной — подключить беспроводные мышь и клавиатуру;
- чтобы включить любимые песни в машине — больше не нужно скачивать их на флешку, достаточно подключить смартфон к аудиосистеме через Bluetooth;
- чтобы передать информацию о количестве проделанных шагов, пульсе, сожженных калориях с фитнес-браслета на смартфон.
Как создали и развивали технологию Bluetooth
История блютуза началась в 1994 году: сотрудники компании Ericsson, занимающейся производством телекоммуникационного оборудования, начали искать способ передачи данных без использования кабелей. Через четыре года сформировалась специальная группа инженеров — Bluetooth SIG. В нее вошли специалисты не только из Ericsson, но и из других заинтересованных в технологии компаний: IBM, Intel, Toshiba и Nokia. Вместе они создали первую версию блютуз — она вышла в 1998 году.
Свое необычное название, которое в переводе с английского означает «синий зуб», новая технология получила в честь датского и норвежского короля, правившего в X веке. Главная заслуга Харальда I — объединение разрозненных и враждующих племен в единое королевство. Но прозвище он получил благодаря темному цвету зубов: в истории он остался Синезубым. Технология объединяет разные устройства, обеспечивает связь между ними, как когда-то король викингов объединил разные племена. Название для нового способа беспроводной связи предложил сотрудник компании Intel Джим Кардаш.
После 1998 года Bluetooth продолжил развиваться, менялись технологии, связь становилась лучше. В таблице собрали основную информацию о том, чем отличаются версии блютуз от 1.0 до 5.4.
Как работает Bluetooth
Для подключения двух устройств друг к другу необходимо, чтобы они были оснащены датчиками и находились в пределах действия сигнала. То, на каком расстоянии работает bluetooth, зависит от класса датчиков:
- I класс: радиус действия 100–200 метров. Такие датчики вы не встретите в наушниках или беспроводной клавиатуре — бытовым устройствам не нужен такой охват. Зато для промышленного оборудования он подходит лучше.
- II класс: радиус действия 10–20 метров. Этот вариант устанавливают в мобильных устройствах — смартфонах, планшетах. Если вы подключите к телефону наушники и отойдете на 10 метров — звук все еще будет передаваться.
- III класс: радиус действия менее 5 метров. Небольшая мощность, малый размер, подходят для носимых устройств. Вряд ли вам понадобится подключать умные часы к другому устройству, которое находится более чем в пяти метрах от них, а вот к смартфону в вашей руке они подключатся быстро и легко. Также эти датчики не расходуют большое количество энергии, поэтому часто подзаряжать устройство не придется.
При передаче данных по блютуз дальность действия находится в обратной зависимости от скорости. Чем дальше устройства находятся друг от друга, тем медленнее происходит обмен информацией. Поэтому, чтобы передать объемный файл, лучше держать гаджеты близко друг к другу.
Перестройка частоты в Bluetooth
Чтобы передача информации по Bluetooth была более эффективной и безопасной, используют скачкообразную перестройку частоты. Один раз в 625 микросекунд передатчик и приемник сигнала одновременно перестраиваются и происходит скачок, меняющий частоту несущего сигнала. Всего в секунду совершается 1600 таких резких смен частоты, и переключение между частотами происходит по псевдослучайной схеме. Это значит, что сложный алгоритм смены задан заранее, а не формируется во время передачи сигнала. Сопряженные устройства изначально «знают», как будет меняться частота, поэтому работают синхронно и не разрывают соединение.
Благодаря использованию этой технологии, которая называется FHSS, несколько работающих рядом пар из приемников и передатчиков не создают помехи друг для друга, соединение не прерывается. Также метод расширения спектра — один из гарантов конфиденциальности передаваемых данных.
Соединение точка-многоточка в Bluetooth
С помощью Bluetooth можно объединить не только два устройства одновременно. Кроме соединения «точка-точка» технология также поддерживает и вариант «точка-многоточка» — point-to-point и point-to-multipoint. Второй тип сопряжения позволяет одновременно подключить устройство к разным источникам сигнала. Например, беспроводные наушники вы можете объединить с ноутбуком и смартфоном. Это удобно: если во время просмотра сериала на компьютере вам позвонят, не нужно будет тратить время на переподключение наушников или снимать их — для ответа достаточно нажать кнопку приема вызова. Аналогично можно подключить к смартфону одновременно несколько устройств: например, умные часы и наушники. В этом случае смартфон будет ведущим устройством, а все остальные — периферийными, ведомыми.
Чем Bluetooth отличается от других видов беспроводной связи
В повседневном обиходе мы используем разные виды связи: Bluetooth, Wi-Fi, NFC. В таблице сравниваем их особенности и задачи.
В системах интернета вещей, «умного дома», используются и Wi-Fi, и Bluetooth. Сказать, какая из технологий подходит лучше, невозможно: у каждой свои задачи. Так, благодаря Wi-Fi можно управлять устройствами на большем расстоянии — например, включить чайник или выключить свет, находясь в подъезде, если смартфон «ловит» домашнюю сеть.
В промышленных цехах, где нужно собирать и передавать небольшие пакеты данных от множества датчиков между устройствами, Wi-Fi — слишком затратное решение: понадобится дорогостоящее мощное оборудование. Для бесперебойной работы оборудования достаточно обмена информацией по Bluetooth.
Безопасно ли пользоваться Bluetooth
Поздние версии стандарта Bluetooth используют систему шифрования и обеспечивают конфиденциальность передаваемой информации. Но способы взломать технологию все же есть: например, если человек задастся целью перехватить пакет данных, он может собрать весь трафик и вычислить защитный код. Но если преступник упустит хотя бы малую часть данных при подключении, то вычислить PIN с помощью перебора будет невозможно.
Вопрос безопасности решается в зависимости от того, насколько важную и ценную информацию вы собираетесь передавать. С большой вероятностью, данные от фитнес-браслета или музыка в ваших наушниках не представляют никакого интереса для злоумышленников. Если же вы собираетесь передать конфиденциальную информацию, на всякий случай удостоверьтесь, что в радиусе 20 метров от вас нет других устройств.
Что ждет Bluetooth в будущем
Чтобы получить ответ на этот вопрос, мы обратились к эксперту в области физики и IT.
Технология свою нишу заняла: это хорошее средство соединения точка-точка на относительно коротких расстояниях. Ее развитие идет скорее «вширь»: улучшаются скорость, качество связи, безопасность и шифрование. Конечно, все еще остается возможность на базе уже существующей технологии разрабатывать более высокоуровневые средства. Например, строить распределенную сеть для обмена информацией без непосредственной связи отправителя и получателя, как в интернете. В принципе, такое уже реализовывали, но актуальность таких решений зависит скорее от самой необходимости искать альтернативу интернету.
Коротко о том, как работает Bluetooth
Bluetooth — это технология, которая позволяет объединять устройства в сети с помощью ультракоротких радиоволн. Bluetooth хорошо подходит для обмена небольшими файлами на малые расстояния. Он экономичен и не затрачивает много энергии. При этом, благодаря скачкообразному переключению частот по псевдослучайному алгоритму, информация остается в безопасности.
В любом современном смартфоне есть датчик для подключения устройств по этому протоколу — наушников, колонок, часов, стереосистемы автомобиля. Бытовым использованием Bluetooth не ограничивается: его применяют также в промышленности для обмена данными между оборудованием, в медицине для сбора информации от датчиков на теле пациента.
С 1998 года вышло пять версий протокола Bluetooth: разработчики повысили надежность технологии, увеличили радиус действия, скорость передачи, снизили энергопотребление, настроили взаимодействие с другими технологиями беспроводной связи, например с LTE. В связи с развитием интернета вещей сфера применения блютуза будет только расти. Со временем обмен данными с помощью «синего зуба» будет становиться еще быстрее и безопаснее.
