Bluetooth: как работает и зачем нужен

Bluetooth: как работает и зачем нужен

Чтобы подключать наушники и другие устройства

Если у вас есть беспроводные наушники, смарт-часы или свежий автомобиль со встроенным компьютером, с большой вероятностью всё это связывается с вашим телефоном по протоколу Bluetooth. В этой статье — как работает стандарт, что позволяет делать и что интересного с ним можете сделать вы. 

Что такое Bluetooth

Bluetooth — это стандарт беспроводной связи. Беспроводной — то есть с помощью электромагнитного излучения (как радио или вайфай). Стандарт — то есть все устройства, которые поддерживают Bluetooth, соблюдают определённый порядок работы: вещают на определённой частоте, шифруют сигналы определённым образом и т. д. 

Bluetooth используют в бытовых приборах, умной электронике, умном доме и похожих штуках. Иногда его используют в промышленности и корпоративной среде, но чаще для этих целей используют другие стандарты. 

Зачем нужен стандарт Bluetooth

С самого начала блютус задумывался как стандарт радиосвязи между персональными устройствами, которые находятся рядом друг с другом. Рядом — потому что используются маломощные передатчики: они должны не слишком быстро высаживать батарею смартфона.

Какая бывает мощность передатчика

У блютуса есть три вида класса мощности передатчика:

  1. Первый класс — самый мощный, 100 милливатт. Его хватает для устойчивой связи на расстоянии 100–200 метров, но такие передатчики встречаются очень редко. 
  2. Второй класс работает с мощностью 2,5 милливатта и уверенно держит связь на 10–20 метров. 
  3. Третий класс самый слабый по мощности, всего 1 милливатт, он позволяет устройствам передавать данные без потерь только на расстояние до 5–7 метров. 

Раньше был ещё четвёртый класс мощности, но там дальность передачи была такая маленькая, что от него быстро отказались.

Чаще всего в телефоны и ноутбуки ставят модули второго и третьего класса, чтобы снизить расход аккумулятора. А ещё чем меньше класс, тем меньше нужна антенна для приёма и передачи сигнала.

Bluetooth: как работает и зачем нужен
Блютус-адаптер первого класса — большой и мощный. Фото — Ситилинк
Bluetooth: как работает и зачем нужен
Производитель говорит, что здесь тоже стоит первый класс мощности, но из-за антенны небольшого размера дальность связи будет не более 15 метров. Фото — Ситилинк

Скорость и дальность

Эти два параметра связаны между собой: чем больше дальность, тем меньше скорость и наоборот. Чтобы лучше понять, как это работает, нам понадобится аналогия про силача и ядро.

Представим, что у нас есть силач (блютус-передатчик) и ядро (данные). Если силач будет брать большие ядра и кидать их, то они недалеко улетят, зато масса перекидываемых ядер будет максимальной. А если он будет брать маленькие и лёгкие ядра, то и кидать он их сможет дальше, но чтобы перекинуть ту же самую массу, что и в первом случае, кидать ядра придётся долго.

С блютусом то же самое: мы можем либо быстро передавать данные на короткие расстояния, либо медленно — на более длинную дистанцию.

Версии и модификации

Самая первая версия в 1998 году умела только соединять устройства и передавать данные на скорости примерно 200 килобайт в секунду. Защиты как таковой не было, поддержки нескольких одновременных подключений — тоже. 

Дальше в версиях добавляли всевозможные протоколы защиты, шифрования, коррекции сигнала и поддержку более высоких скоростей. 

Самая актуальная версия на момент выхода этой статьи — 5.3. В ней добавлена устойчивость к помехам и более гибкое управление ключами шифрования. Стандартная скорость передачи данных — до 40 мегабит в секунду.

Параллельно с основным Bluetooth создаются модификации. Одна из наиболее полезных — Bluetooth LE, что означает Low Energy. Это протокол с пониженным энергопотреблением: благодаря ему передатчики могут работать годами от одной батарейки и передавать что-то другим устройствам. Пример устройств с Bluetooth LE — нагрудные пульсометры и гибридные смарт-часы.

Bluetooth: как работает и зачем нужен
Гибридные часы Skagen: внешне это обычные часы со стрелками, но внутри у них передатчик Bluetooth Low Energy, который отправляет на смартфон данные о пульсе и шагах, принимает уведомления и т. д. Заряжается раз в неделю

Чем блютус отличается от вайфая

С точки зрения физики и то и другое — электромагнитные излучения. Разница в протоколах и способах обработки этого излучения. 

И блютус, и вайфай работают на одной и той же частоте — 2,4 гигагерца — и используют похожие алгоритмы связи. Именно поэтому блютус или вайфай могут работать неустойчиво или отваливаться, если пользоваться одновременно обоими протоколами — они мешают друг другу и забивают один и тот же канал. Решение здесь простое — использовать более современную версию вайфая, который работает на частоте 5 гигагерц и ничему не мешает.

А ещё блютус умеет выяснить, есть ли у соседнего устройства вайфай, и если есть — может попросить его соединиться со своим устройством по более быстрому вайфаю. 

Безопасность связи в Bluetooth

Хотя блютус и считается защищённым протоколом, у него есть одно слабое место — если злоумышленник во время поиска и сопряжения устройств будет подслушивать весь трафик, он сможет вычислить защитный код. А зная его, можно подключиться к любому устройству. Если вам нужно полностью безопасное блютус-соединение, нужно убедиться, что в радиусе 20 метров нет других электронных устройств. Например, выехать в лес.

Bluetooth и интернет вещей

Благодаря поддержке стандарта пониженного энергопотребления (LE), блютус стал отличным протоколом для работы интернета вещей. Его преимущество перед остальными в том, что:

  • блютус — это стандартный протокол передачи данных, который может подключиться почти к любому устройству с блютусом;
  • низкое энергопотребление позволяет работать передатчику несколько лет подряд, регулярно передавая небольшие пакеты данных.

Bluetooth: как работает и зачем нужен
Из недавнего — на Bluetooth LE работают маячки для поиска предметов. Благодаря низкому энергопотреблению эти маячки не нужно заряжать каждый день

Опасен ли Bluetooth для здоровья? 

В целом блютус безопасен. Это неионизирующее излучение, оно имеет очень низкую степень поглощения человеческим телом и настолько низкую мощность, что учёные не могут найти связи между блютусом и какими-либо заболеваниями. 

Но, как всегда в медицине, опасность не в самом излучении, а в его дозе. Не исключено, что если 30 лет сидеть в комнате, обклеенной тысячей блютус-передатчиков первого класса, то может произойти что-нибудь плохое.

Правильнее сказать так: риски, связанные с Bluetooth, для обычных людей настолько малы, что ими можно пренебречь. 

Текст:

Михаил Полянин

Редактор:

Максим Ильяхов

Художник:

Даня Берковский

Корректор:

Ирина Михеева

Вёрстка:

Кирилл Климентьев

Соцсети:

Алины Грызлова

Получите ИТ-профессию
В «Яндекс Практикуме» можно стать разработчиком, тестировщиком, аналитиком и менеджером цифровых продуктов. Первая часть обучения всегда бесплатная, чтобы попробовать и найти то, что вам по душе. Дальше — программы трудоустройства.
Начать карьеру в ИТ
Получите ИТ-профессию Получите ИТ-профессию Получите ИТ-профессию Получите ИТ-профессию
Еще по теме
10 главных конструкций языка Go
10 главных конструкций языка Go

На самом деле 12, но 10 — красиво.

easy
Ну что ж, переходим на Linux. С чего начать?
Ну что ж, переходим на Linux. С чего начать?

Краткое пособие по импортозамещению

easy
Node.js
Почему Node.js — это гуд

Краткое введение в платформу, на которой JavaScript покоряет мир.

medium
Что такое Linux (и другие вопросы)
Что такое Linux (и другие вопросы)

Быстрое знакомство с самой многогранной операционной системой

medium
Вместо офиса: как отказаться от решений Google и Microsoft на случай сами знаете чего

Продолжение саги про цифровой суверенитет

easy
Как устроен интернет: адреса

Вторая часть рассказа об устройстве интернета. Читайте, пока не заблокировали!

easy
Биотех-стартапы: что они делают и что в них интересного
Биотех-стартапы: что они делают и что в них интересного

Краткий конспект подкаста

easy
Линтер — это чистый код для ленивых

Зачем нужен и как работает расчёсывальщик кода.

easy
Убери руку с мышки!
Убери руку с мышки!

Как работать в три — пять раз быстрее с помощью горячих клавиш.

easy
Selectel: как работает российский провайдер инфраструктуры и облаков
Selectel: как работает российский провайдер инфраструктуры и облаков

Чем занимается инфраструктурный провайдер, можно ли в него устроиться и как там с импортозамещением

easy
medium