Почти во всей нашей технике есть модуль, без которого современная жизнь была бы невозможной.

Bluetooth установлен не только в смартфонах, часах и наушниках. Он есть в мышках, клавиатурах, холодильниках, колонках, дверях, телевизорах, принтерах, весах и так далее.

Все они используют небольшой короткий диапазон электромагнитных волн, ещё и таких же, как Wi-FI. И не смотря на наличие сразу нескольких пар девайсов в одной комнате, мы слушаем музыку по Bluetooth-наушникам и управляем беспроводной мышкой без помех!

Ниже разбираемся:

▪︎ Как работает передача данных Bluetooth
▪︎ Как на одной и той же технологии может работать сразу несколько гаджетов в одной комнате
▪︎ Как передачу данных сделали безопасной.

А начнём с самого очевидного. Почему технология так называется и имеет такой символ.

Откуда взялись название и логотип

Изначально Bluetooth разрабатывали в 1990-ых годах как единый стандарт беспроводной связи на коротком расстоянии три технологичных гиганта: Intel, Ericsson и Nokia.

Одному из инженеров Intel на тот момент понравилась история о скандинавском короле викингов Харальде I, который за время правления объединил враждовавшие датские племена в единое королевство.

Один из передних зубов короля был в плохом состоянии, за что тот получил прозвище Синезубый или Blåtand. В английском оно так и переводится, Bluetooth.

Инженеру так понравилось прозвище этого короля, что для технологии, объединяющей несколько платформ, решено было использовать именно его.

В качестве логотипа соединили две руны по первым буквам имени Harald Blåtand: H от хагалаза (ᚼ) и B от беркана (ᛒ).

А теперь давайте посмотрим, за счёт чего Bluetooth работает.

Как физически устройства передают информацию по Bluetooth

Для простоты посмотрим на связку вашего смартфона с беспроводным наушниками.

Устройства общаются между собой с помощью электромагнитных импульсов. Такого же характера, как тех, которые создают свет. Но мы эти импульсы не видим.

Помните, что мы видим лишь небольшой спектр всего излучения, которое окружает нас. Мы называем его светом.

Оттенок зависит от длины его волны. Если волна короткая, свет фиолетовый (400 нм), а если длинная, то красный (700 нм).

❗️ Если волна длиннее, чем 700 нм, то мы её увидеть не сможем.

А вот антенны модулей Bluetooth могут. Они рассчитаны на приём излучения в диапазоне радиоволн от 121 мм до 124 мм или на частоте 2,4 ГГц.

Дальность работы до 150 метров между устройствами обеспечивается тем, что радиоволны умет проходить сквозь стены точно так же, как это делает обычный свет через стекло.

За счёт того, что радиоволны длиннее, им проще проникать через более плотные объекты.

Смартфон генерирует около одного миллиона радиоволн в секунду – по одной волне на каждый ноль и единицу, которые нужно передать наушникам.

Но как тогда несколько пар смартфонов и наушников в одной комнате не путаются и не читают сигналы друг друга, если все работают в одном диапазоне?

Почему несколько Bluetooth-пар гаджетов не мешают друг другу

Поскольку Bluetooth работает именно в диапазоне волн длиной от 121 мм до 124 мм, то он занимает сразу 79 частот в диапазоне от 2,48 ГГц до 2,402 ГГц.

Смартфон отправляет на ваши наушники информацию 1600 раз в секунду и при каждой передаче меняет частоту на одну из этих 79 частот.

Каждая из этих 79-ти частот имеет две волны: та, что длиннее, отправляется и считывается как ноль 0, а та, что короче, как единица 1.

Таким образом вероятность наложения сигналов резко снижается. Но даже если окажется, что в какой-то момент конкретная частота занята, наушники отправят сообщение об ошибке смартфону и тот отправит данные повторно – это заложено на уровне стандарта Bluetooth.

❗️ Связь между главным устройством (смартфон) и ведомым (наушники) по Bluetooth или другим радиоволновым методом называется Piconet.

Чтобы оба гаджета знали, в каком диапазоне отправлять и принимать очередной пакет информации, главное устройство отправляет зависимому последовательность частот, в которых они будут взаимодействовать.

Однако это не убирает вопроса о том, почему такое соединение остаётся безопасным.

Каким образом соединение по Bluetooth сделали защищённым

Чтобы чужие телефоны не подбирали вашу музыку или телефонные разговоры с наушников и не отправляли свои на ваши, в протоколе Bluetooth есть два решения.

Сначала смартфон и наушники создают пару с помощью заводских идентификторов.

После того, как вы в ручном режиме впервые соединили устройства, далее они автоматически будут принимать только те сигналы, которые будут содержать данный идентификатор. Остальные они просто игнорируют.

А чтобы нечестные люди не смогли перехватить данные, даже узнав ваши идентификаторы, в роль вступает шифровка.

Затем все пакеты данных отправляются в зашифрованном виде:

1. Сначала устройства обмениваются идентификторами.

2. При той же первичной настройке ваши наушники отправляют первый ключ для расшифровки смартфону.

3. После этого вместе с первым пакетом данных смартфон отправляет данные, которые можно расшифровать первым ключом.

4. Сразу после наушники меняют ключ и отправляют на смартфон второй, новый. Так происходит 1600 раз в секунду.

Поэтому даже если ваши наушники совпали частотами с другим смартфоном, они получат данные в зашифрованном виде и не смогут их считать.

По тому же принципу в iPhone работает AirDrop.

Почему такая нагрузка не разряжает гаджеты моментально

Небольшой чип Bluetooth в AirPods Pro

Встроенные в наши телефоны, планшеты, ноутбуки, часы, наушники и другие устройства чипы Bluetooth более сложные, чем простые дешифраторы сигналов.

Например, Bluetooth-чипы в наших устройствах:

‣ Постоянно отсекают лишние частоты
‣ Каждому пакету данных приписывают адрес и характер содержимого в пакете данных
‣ Распознают ошибки и моментально шлют отчёты для их такого же моментального исправления
‣ Координируют смены частот и так далее.

Только благодаря развитию техпроцесса в несколько нанометров при производстве чипов смартфоны и наушники способны генерировать по одному миллиону радиоволн в секунду без ощутимой потери в автономности.

А если вам это покажется много, то просто вспомните, что смартфону кроме этого нужно по 120 раз в секунду обновлять информацию на каждом из почти четырёх миллионов вполне себе видимых и очень ярких пикселей в iPhone 16 Pro Max.

Тут-то все вопросы к автономности и отпадают.

• До ←

  В Дубае построят Therme Dubai. Это самый высокий курорт в мире с тройным водопадом, спрятанным под стеклом

• После →

  Тестирую первый в мире смартфон-трикладушку Huawei Mate XT Ultimate Design. Айфону пока, восторг просто нереальный