Jak to działa? Cz. 9: Bluetooth

Bluetooth to technologia bezprzewodowego przesyłu danych na krótki zasięg – do 10 m w linii prostej. Wykorzystywana jest przede wszystkim do komunikacji pomiędzy urządzeniami na niewielkim odległościach, np. w naszych domach. Za pomocą Bluetootha można porozumiewać się innymi urządzeniami, przesyłając dane (np. pliki wideo czy audio, a także treści rozmów telefonicznych) czy kontrolując sprzęty. Jak działa ten sposób komunikacji, czym różni się od wi-fi i po co właściwie powstał?

Bluetooth to technologia bezprzewodowego przesyłu danych za pomocą fal radiowych, umożliwiająca łatwą komunikację między różnymi sprzętami. Powstała po to, aby uprościć wymianę danych i umożliwić prowadzenie jej bez ciągłego nadzoru użytkownika. W praktyce Bluetooth umożliwił m.in. wkroczenie na kolejny etap ewolucji pilotów do telewizorów. W ich przypadku przez długie lata trzeba było celować w ekran, a przesłonięcie nadajnika dłonią uniemożliwiało zmianę kanału. Aby usprawnić komunikację między sprzętami, trzeba było nowego, prostego rozwiązania - innego niż wi-fi, które jest kosztowniejsze i wymaga zastosowania routera.

Technologia wykorzystuje fale radiowe, czyli promieniowanie elektromagnetyczne – spoza częstotliwości, na której operuje większość urządzeń. O tym, czym jest takie promieniowanie, mówiliśmy już w odcinkach o radiu i oświetleniu, więc jeśli chcecie dowiedzieć się więcej, zapraszamy do lektury. Tutaj ograniczymy się do stwierdzenia, że fale radiowe przenikają przez ściany, dzięki czemu Bluetooth umożliwia kontrolę urządzeń w całym domu, bez konieczności wycelowania w odbiornik.

Urządzenia przesyłające dane przez Bluetooth działają w ciekawy sposób. Są jednocześnie nadajnikami i odbiornikami, i mogą komunikować się jednostronnie (nadawać czy odbierać) lub dwustronnie (wykonując obie czynności naraz). Przesyłając dane, nie ustawiają się na jednej częstotliwości, ale obsługują ich aż kilkadziesiąt.

Załóżmy, że w jednym domu łączymy telefon z laptopem na potrzeby pracy, a także – w celach rozrywkowych – drugi telefon z telewizorem, odtwarzaczem Blu-ray i cyfrową kamerą. Dwie grupy urządzeń tworzą dwie minisieci, tzw. piconety.

Urządzenia w ramach jednej sieci synchronicznie skaczą z częstotliwości na częstotliwość. Robią to niezwykle często, bo niemal 100 tys. (!) razy na minutę. Każda większa informacja jest wysyłana w malutkich cząstkach, dzięki czemu na małym obszarze może działać kilka minisieci jednocześnie. Ryzyko, że nasze dwa przykładowe piconety spotkają się na tej samej częstotliwości, jest minimalne. Nawet jeśli już do tego dojdzie… prawdopodobnie nic się nie stanie. Dzięki błyskawicznej zmianie częstotliwości zakłócenie będzie tak krótkie, że nie wpłynie na pracę sieci w zauważalny sposób.

Włączamy więc urządzenie, z którego chcemy skorzystać, a ono wysyła sygnał w ramach swojego piconetu. Przypisane do sieci urządzenia, które go wychwytują, automatycznie odpowiadają – nie musimy więc ręcznie ich włączać. Aby zapewnić niezakłócone działanie sieci, ustalono następujący limit: do jednego urządzenia Bluetooth można podłączyć maksymalnie siedem innych.

Sygnał Bluetooth jest wyjątkowy także dlatego, że jest bardzo słaby. To ta jego cecha sprawia, że rozchodzi się w promieniu ok. 10 metrów. Ograniczenie jest jednak celowe i ma dwie ogromne zalety. Po pierwsze: dzięki niemu Bluetooth działa bez zakłóceń (bo kilkanaście czy kilkadziesiąt piconetów działających we wspólnym zasięgu mogłoby stanowić problem), a po drugie: technologia jest niezwykle energooszczędna i tania.

Wi-fi jest pod wieloma względami rozwiązaniem podobnym do Bluetooth. Wykorzystuje nawet taką samą częstotliwość (choć działa również na innych). Przede wszystkim jednak Wi-fi może objąć zasięgiem wielokrotnie większy obszar i ma większą przepustowość, tzn. przesyła większe ilości danych w takim samym czasie. Jednocześnie wymaga routera – czego nie potrzebujemy w przypadku korzystania z Bluetooth.

Wi-fi jest technologią potężniejszą i o większym zasięgu, ale też wymagającą skomplikowanej konfiguracji, kosztowniejszą i pobierającą znacznie większe ilości energii. W rezultacie jest wykorzystywana do innych celów niż Bluetooth.

Na koniec ciekawostka: tajemnicza nazwa „Bluetooth” nie ma nic wspólnego z technologią. Komunikacja nie wykorzystuje bowiem żadnych niebieskich promieni, ani tym bardziej zębów.

„Niebieski ząb” pochodzi od przydomku duńskiego króla Haralda, którego panowanie przypadło na drugą połowę X wieku. Harald Blatand, czyli Harald Bluetooth, czyli Harald Sinozęby wprowadził na swoje ziemie chrześcijaństwo i zjednoczył Danię z częścią Norwegii. Nazwanie technologii na jego cześć ma podkreślić jej skandynawskie korzenie – bowiem opracowano ją w Szwecji, a konkretnie w mieście Lund.

Nad wynalazkiem pracowało wiele osób, ale za jego ojca uznaje się naukowca Svena Mattissona. Warto przy tym dodać, że Bluetooth nie jest po prostu nazwą pewnej gałęzi technologii, tak jak Wi-fi, lecz marką z zastrzeżonym znakiem towarowym. Opiekuje się nią organizacja Bluetooth SIG.

Swoją drogą, towarzysząca marce błękitna kolorystyka jest średnio trafiona, biorąc pod uwagę, że Bluetooth oznaczał Sinozębego, zaś przydomek Sinozęby – jak twierdzą niektórzy historycy – władca zyskał ze względu na sczerniały, ciemny ząb („siny” rozumiano niegdyś jako „ciemny”). Jesteśmy jednak gotowi przymknąć na to oko. Zgniły ząb w logo technologicznego koncernu nie robiłby zbyt dobrego wrażenia. Zamiast niego mamy więc inicjały runiczne "HB" na niebieskim tle.

Ciekawe, co powiedziałby Harald Blatand, gdyby ktoś powiedział mu, że po tysiącu lat jego imieniem zostanie nazwana jedna z zaawansowanych technologii. Kto wie - może w roku 3000 ludzkość będzie korzystać z komunikatorów Obama?