Spis treści:
- 1 Jak funguje Bluetooth - dosah, rozdíly
- 2 Bluetooth - bezdrátový komunikační protokol
- 3 Co je to Bluetooth?
- 4 Odkud se vzal název Bluetooth?
- 5 Bluetooth - první generace (1999)
- 6 Bluetooth - druhá generace (2005)
- 7 Bluetooth - třetí generace (2009)
- 8 Bluetooth - čtvrtá generace (2010)
- 9 Bluetooth - pátá generace (2016)
- 10 Bluetooth - zpětná kompatibilita
- 11 Provozní profily komunikace Bluetooth
- 12 Bluetooth - výkonové třídy
- 13 Bluetooth - princip fungování
- 14 Párování zařízení - jak používat Bluetooth?
- 15 Bluetooth a Wi-Fi - rozdíly
- 16 Jaká zařízení používají Bluetooth?
Jak funguje Bluetooth - dosah, rozdíly
Než spárujete svůj chytrý telefon s novými sluchátky, vyplatí se zjistit, co to obnáší! Podívejte se tedy, jak Bluetooth funguje!
Bluetooth - bezdrátový komunikační protokol
V tomto článku jsou uvedeny základní informace o Bluetooth, populárním protokolu pro bezdrátový přenos dat na krátké vzdálenosti, který se používá ve spotřební i profesionální elektronice. Text se zabývá parametry různých generací technologie Bluetooth a jejich výkonovými třídami.
Co je to Bluetooth?
Než přejdeme k popisu principu Bluetooth, uvedeme obecný přehled této technologie. Bluetooth je bezdrátový komunikační protokol s nízkou spotřebou energie, který pracuje na rádiových vlnách ve frekvenčním rozsahu 2400 MHz až 2485 MHz. V současné době je Bluetooth standardní součástí většiny zařízení spotřební elektroniky na trhu. Komunikace Bluetooth se používá také v mobilních telefonech – pro poslech hudby ve sluchátkách nebo externích reproduktorech lze zvuk přenášet bezdrátově, aniž by bylo nutné sahat po audiokabelu s případnými adaptéry.
Odkud se vzal název Bluetooth?
Na první pohled není název “Bluetooth” spojen s elektronikou – stejně jako názvy populárních minipočítačů, jako je “Raspberry Pi” nebo “Arduino” (mimochodem, některé modely také využívají technologii Bluetooth). Tyto názvy však nevznikly náhodou a za každým z nich se skrývá nějaký příběh. Název “Bluetooth” pochází z přezdívky dlouholetého krále Dánska a později také Norska a Skåne (dnešní jižní Švédsko) Haralda Gormssona, známého také jako Harald Modrozubý (staroseversky Haraldr Blátǫnnn Gormsson), který žil v letech 911-986. Králova přezdívka vznikla díky tomu, že jeden z jeho zubů byl modrý, což byl následek zranění utrpěného v potyčce. Zajímavé je, že tuto přezdívku dostal král Gormsson až posmrtně. Král se proslavil přijetím křtu Dánskem v roce 965 (přesně rok před křtem Polska) a mírovým sjednocením Norska. Tím to však nekončí! Logo Bluetooth je také inspirováno vládou krále Haralda Bluetooth – odkazuje na staroseverské písmo, tedy runy na skále. Vzniklo spojením písmen haglaz (ᚼ) a berkanan (ᛒ), která odkazují na písmena latinské abecedy, v tomto pořadí: “H” a “B”. Dá se říci, že král Harald Bluetooth vedl ke sjednocení Dánska a Norska a jeho odkaz nese mnoho lidí po celém světě tím, že si každý den spárují sluchátka s chytrým telefonem!
Bluetooth - první generace (1999)
Původně bylo rozhraní Bluetooth vyvinuto jako náhrada sériového portu RS-232, který v počítačích PC umožňoval připojení externích zařízení, jako jsou modemy nebo tiskárny. Další vývoj první verze Bluetooth vedl k vývoji verze 1.2, která se dostala do konstrukce zařízení, jako jsou bezdrátová sluchátka, mobilní telefony, notebooky, hands-free sady do automobilů a také digitální fotoaparáty. Verze 1.0a a 1.0b umožňovaly přenos dat rychlostí až přibližně 732 kb/s s maximálním dosahem až 3 m. Verze 1.2 naopak zvýšila propustnost dat na 1 Mb/s a zkrátila dobu detekce a párování zařízení podporujících tuto verzi Bluetooth. Kromě toho byl vylepšen rozptyl spektra signálu (snížení vlivu rušení elektromagnetickými vlnami z jiných zařízení v okolí) a byla zavedena technologie eSCO, která zlepšuje kvalitu přenosu zvuku při hlasových hovorech. Bohužel kvalita zvuku z hlediska poslechu hudby byla v té době nedostatečná – to je dáno tím, že první generace Bluetooth byla vyvinuta především pro uskutečňování hlasových hovorů.
Bluetooth - druhá generace (2005)
Ve druhé generaci Bluetooth došlo k obrovskému skoku v kvalitě. To bylo mimo jiné způsobeno požadavkem trhu se spotřební elektronikou na zavedení Bluetooth jako standardu vybavení různých zařízení, mezi něž tehdy patřila i bezdrátová stereofonní sluchátka. Významným ukazatelem vývoje technologie Bluetooth je zvýšení rychlosti přenosu dat na 3 Mb/s a zvýšení dosahu na 30 m. Technologie Bluetooth 2.0 byla také optimalizována z hlediska úspory energie a systému párování SSP. Kvalita zvuku, ačkoli byla lepší než u předchozí generace, stále zůstávala na pováženou, a to především kvůli hardwarovým omezením kodeku SBC.
Bluetooth - třetí generace (2009)
Bluetooth 3.0, známý také jako Bluetooth 3.0+HS, již umožňoval připojení Wi-Fi a rychlost přenosu dat byla zvýšena až na 24 Mb/s, což prospělo kvalitě přenosu zvukových souborů a zajistilo dostatečně kvalitní přenos videosouborů. V této generaci byla také zavedena podpora protokolu L2CAP. Bohužel byla věnována příliš malá pozornost úspoře energie – zařízení Bluetooth 3.0+HS vyžadovala velmi rychlé nabíjení baterie.
Bluetooth - čtvrtá generace (2010)
Pouhý rok po vydání třetí generace Bluetooth přišla její čtvrtá iterace, známá jako Bluetooth Smart Ready a Bluetooth Low Energy (BLE). Oproti předchozí generaci se vývojáři přiklonili k řešení problému rychlého vybíjení baterie v zařízeních. Technologie Bluetooth Smart Ready umožnila rozšířit funkčnost přenosu dat mezi zařízeními, jako jsou notebooky, tablety a chytré telefony, a umožnila nejen přenos zvuku, ale například i řídicích zpráv pro zařízení internetu věcí. Díky novému kodeku aptX se zlepšila také kvalita přenosu zvuku a fyzický dosah se zvýšil na 60 m. Podpora technologie Bluetooth Smart Ready je však poskytována pouze v případě, že ji mají implementovanou obě zařízení Bluetooth.
Bluetooth - pátá generace (2016)
Stále lepší a lepší z generace na generaci! Pátá verze Bluetooth spatřila světlo světa v roce 2016. Tentokrát oddělení výzkumu a vývoje Bluetooth SIG kladlo zvláštní důraz na efektivitu interakce s hardwarovými aplikacemi internetu věcí. Zvýšil se také dosah v otevřeném prostoru – až na 240 m. Vývojáři implementovali nový kodek LC3, který zajišťuje, že přenos zvukových souborů s nízkým bitovým rozlišením není na úkor zhoršení výsledné kvality zvuku. Ve čtvrté a páté generaci byla díky technologii SAM zlepšena také odolnost proti rušení ze sítí LTE. Bluetooth 5.0 také umožňuje paralelní připojení ke dvěma zvukovým zařízením současně.
Bluetooth - zpětná kompatibilita
Při výběru zařízení podporujících technologii Bluetooth je vhodné věnovat pozornost tomu, jakou technologii podporují. Například zařízení Bluetooth 5.0 jsou zpětně kompatibilní se zařízeními Bluetooth 4.0. To znamená, že sluchátka vybavená připojením Bluetooth 4.2 mohou bez problémů fungovat s telefonem podporujícím Bluetooth 5.0. Bohužel některá vylepšení, která byla provedena v Bluetooth 5.0, nebudou fungovat se zařízeními Bluetooth 4.2, například funkce Dual Audio, která byla implementována až v Bluetooth 5.0. Pokud chcete, aby vaše zařízení byla vzájemně plně kompatibilní, je nejlepší vybírat modely vybavené stejnou verzí Bluetooth.
Provozní profily komunikace Bluetooth
Profily Bluetooth jsou souborem specifikací nebo pravidel, které definují způsob používání zařízení. Dnešní konstrukce bezdrátových sluchátek Bluetooth jsou víceúčelové. Některá z nich uskutečňují a přijímají hovory nebo ovládají přehrávání hudby. Tyto úlohy vyžadují ke správnému fungování specifické profily Bluetooth, mezi nimiž rozlišujeme:
- HFP (Hands-Free Profile) – umožňuje sluchátkům uskutečňovat hovory a přistupovat k funkcím telefonu, jako je opakované vytáčení, čekající hovor a hlasové vytáčení;
- HSP (Headset Profile) – umožňuje uživateli uskutečňovat a přijímat hovory, odpojovat a nastavovat hlasitost pomocí sluchátek;
- A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) – umožňuje uživateli streamovat zvuk z jednoho zařízení do druhého, např. ze smartphonu do náhlavní soupravy, ze smartphonu do autorádia nebo z mikrofonu do počítače;
- AVRCP (profil dálkového ovládání audia/videa) – umožňuje uživateli používat sluchátka jako dálkový ovladač pro přehrávání médií; pomocí tohoto profilu můžete pozastavit, přehrávat a zastavit přehrávání hudby a přeskakovat skladby;
- PBAB (profil přístupu k telefonnímu seznamu) – umožňuje sluchátkům přístup k telefonním kontaktům uživatele v rámci funkce upozornění na volajícího.
Bluetooth - výkonové třídy
Výkonové třídy Bluetooth udávají výstupní výkon a bezdrátový dosah zařízení Bluetooth. Čím vyšší je výstupní výkon, tím vyšší je dosah. Mezi zařízení Bluetooth třídy 1 a 2 obvykle patří notebooky a stolní počítače, zatímco ostatní menší mobilní zařízení spadají do třídy 3. Rozdělení podle výkonové třídy a dosahu Bluetooth je následující:
- Třída 1 – Maximální výkon: 100 mW (20 dBm), maximální dosah: 100 m;
- Třída 2 – maximální výkon: 2,5 mW (4 dBm), maximální dosah: 10 m;
- Třída 3 – maximální výkon: 1 mW (0 dBm), maximální dosah: 1 m.
Pokud tedy chcete při poslechu hudby plně využít dosah 100 m, pak musí být přehrávač MP3 i sluchátka zařízeními třídy 1. Pokud je naopak přehrávač MP3 třídy 1 a sluchátka třídy 2, pak bude maximální dosah připojení pod širým nebem 10 m, a to z důvodu nižší výkonové třídy jednoho z obou zařízení – v tomto případě sluchátek.
Bluetooth - princip fungování
Bluetooth funguje tak, že rádiový modul pomocí přeskakování frekvencí s rozprostřením spektra přenáší data mezi desítkami kanálů pracujících v pásmu VHF. Tento způsob komunikace snižuje problémy s rušením a zvyšuje jistotu správného přenosu signálu Bluetooth. V závislosti na použitém standardu Bluetooth se mohou jednotlivá zařízení lišit ve způsobu komunikace – kvůli použitým kodekům a jejich příslušnému kódovacímu algoritmu. Kódování Bluetooth zahrnuje přenos dat ve formě paketů. Jednotlivé kodeky se liší parametry, jako je spotřeba energie, datová propustnost, kvalita zvuku a maximální garantovaný stabilní dosah spojení. Jediným kodekem, který musí být použit ve všech zařízeních Bluetooth, je SBC neboli kódování dílčích pásem. Všechny ostatní možnosti, ať už jsou zaměřeny na zvuk s vysokým rozlišením nebo na co nejkratší dobu odezvy na pohyb tlačítka nebo joysticku na herní konzoli, jsou integrovány podle uvážení výrobce konkrétního hardwaru.
Párování zařízení - jak používat Bluetooth?
Ve většině případů, kdy chcete spárovat například chytrý telefon nebo tablet se zařízením Bluetooth, jako jsou reproduktory, se tento proces provádí ručně – v nastavení mobilního zařízení je třeba zapnout Bluetooth. Tím se smartphone stane viditelným pro ostatní zařízení Bluetooth. Nyní stačí vybrat zařízení, které vás zajímá, a spárovat je s telefonem. Při přepínání na reproduktory Bluetooth se obvykle automaticky vypne vestavěný reproduktor telefonu.
Bluetooth a Wi-Fi - rozdíly
Přestože Bluetooth i Wi-Fi využívají k bezdrátové komunikaci rádiové vlny, tyto technologie se velmi liší. U Wi-Fi je obvykle k dispozici výkonný hotspot, přes který se mohou připojovat externí zařízení a přenášet mezi sebou velké množství dat. Kromě toho připojení Wi-Fi poskytuje vyšší datovou propustnost, je bezpečnější, má větší fyzický dosah a může podporovat více uživatelů současně. Připojení Bluetooth naproti tomu vykazuje nižší spotřebu energie – řádově ve zlomcích wattu. Jsou pomalejší a používají se spíše pro rychlé, jednoduché a přímé párování zařízení než pro aplikace s pevným umístěním.
Jaká zařízení používají Bluetooth?
Bluetooth je dnes technologie, kterou lze nalézt téměř ve všech typech zařízení spotřební elektroniky, ale nejen v nich. Bluetooth najdeme v chytrých telefonech, tabletech, počítačích, klávesnicích, myších, sluchátkách, gamepadech, tiskárnách, diagnostických rozhraních OBD pro automobily a dokonce i v elektrických zubních kartáčcích – legenda o starosvětském králi žije dál!
