Come funziona effettivamente il Bluetooth?

Da quando il Bluetooth è stato rilasciato ufficialmente per la prima volta nel 1999, è diventato una parte indispensabile della vita di tutti i giorni. Al giorno d'oggi, puoi trovare una versione di Bluetooth in smartphone, smartwatch, altoparlanti wireless e gadget portatili.

Ma nonostante la sua popolarità, molte persone non sanno ancora come funziona il Bluetooth. Quindi, dalla frequenza del segnale e dalle interferenze di fondo ai codec, alla portata e agli sviluppi, ecco come funziona effettivamente il Bluetooth.

Cos'è il Bluetooth?

Prima di entrare nel merito di come funziona la tecnologia Bluetooth e di come le nuove versioni siano più forti e migliori delle precedenti, è importante capire cos'è il Bluetooth.

Bluetooth è una tecnologia di trasmissione radio a corto raggio e bassa potenza. È costituito da onde elettromagnetiche non ionizzanti nella gamma radio compresa tra 2,402 GHz e 2,48 GHz. Essendo all'estremità inferiore della gamma consente al Bluetooth di essere a basso consumo energetico rispetto ad altre trasmissioni radio dispositivi. Ecco perché è facile da implementare in gadget e smartphone di piccole dimensioni senza preoccuparsi troppo della durata della batteria.

Il Bluetooth può viaggiare in spazi aperti e attraverso alcune barriere senza un supporto fisico. La distanza che può viaggiare un particolare segnale Bluetooth dipende principalmente dalla sua potenza e dalla sua presenza sono barriere sufficientemente spesse o realizzate con materiali che distorcono e degradano il segnale al di là riconoscimento.

Come funziona il Bluetooth?

Il segnale Bluetooth che il telefono invia all'auricolare viene prima preceduto dal software. I tuoi dati (immagini, audio e così via) non possono essere inviati così come sono tramite Bluetooth. Per prima cosa passa attraverso un algoritmo di compressione chiamato codec che trasforma i dati in singoli pacchetti.

I codec, come aptX, AAC, SBC e LDAC, devono corrispondere tra i dispositivi trasmittenti e riceventi. Diverso i codec sono ottimali per diversi tipi di datie influiscono su fattori come il consumo energetico, la velocità di trasferimento, la qualità dei dati e l'intervallo di connessione.

Ci sono 79 canali Bluetooth designati e tutti i dispositivi collegati devono essere sintonizzati sullo stesso canale di frequenza con una larghezza di banda di 1 megahertz (MHz). In questo senso, i canali Bluetooth sono simili a Canali Wi-Fi che troverai sul tuo router.

Quando due dispositivi alimentati tramite Bluetooth sono nelle vicinanze, possono connettersi e comunicare utilizzando piccoli chip per computer incorporati al loro interno. Questo è l'hardware responsabile dell'emissione e della ricezione delle onde radio Bluetooth.

Portata del segnale e classi Bluetooth

In generale, più bassa è la frequenza, più lunga è la gamma. Ma i segnali a bassa frequenza trasportano significativamente meno dati rispetto alle loro controparti ad alta frequenza. Il Bluetooth dipende dalla potenza.

Se sei disposto a dedicare abbastanza energia, puoi trasmettere un segnale Bluetooth ad alta frequenza e ricco di dati per una distanza maggiore. In effetti, trovare l'equilibrio tra consumo energetico, qualità e portata è il modo in cui emerge una nuova versione di Bluetooth.

• Il Bluetooth di classe 1 trasmette a 100 milliwatt (mW) su 328 piedi
• Il Bluetooth di classe 2 trasmette a 2,5 mW su 33 piedi
• Il Bluetooth di classe 3 trasmette un segnale a solo 1 mW con una portata inferiore a 30 piedi.

Per riferimento, le cuffie, le cuffie e i telefoni Bluetooth più recenti sono Bluetooth di Classe 2, mentre alcuni sono di Classe 3. Per quanto riguarda il Bluetooth di Classe 1, le sue capacità a lungo raggio richiedono molta energia che in genere richiede una fonte di alimentazione esterna, non solo una batteria portatile. Puoi trovare dispositivi Bluetooth di Classe 1 in implementazioni industriali come dispositivi IoT e applicazioni in una fabbrica o in una catena di montaggio.

Interferenza di fondo

Potresti aver notato che camminare lungo una strada molto trafficata o prendere un treno della metropolitana affollato provoca elettricità statica nelle tue cuffie wireless. Ciò è dovuto ai 79 canali Bluetooth designati di cui sopra.

Se sei a scuola, in biblioteca o in ufficio con te e tutti coloro che utilizzano dispositivi Bluetooth con una portata di circa 10 metri, in genere 79 canali sono sufficienti. Ma quando dozzine di dispositivi competono per uno spazio limitato, i segnali iniziano a interferire.

Anche se non sarai in grado di accedere al segnale Bluetooth di qualcun altro (anche se sintonizzi il tuo dispositivo sullo stesso canale, il Bluetooth è crittografato), entrerà comunque in collisione con il tuo segnale e lo degraderà. La vulnerabilità è un altro motivo perché il Bluetooth viene utilizzato solo per comunicazioni a corto raggio. È più facile controllare un ambiente da 30 a 100 piedi invece di lunghe distanze nelle miglia.

Altri fattori che interferiscono con i segnali Bluetooth includono:

• Barriere fisiche: Metallo, gesso, cemento e persino l'umidità hanno l'effetto maggiore sulla qualità Bluetooth, con materiali come legno, vetro e plastica in fondo all'elenco.
• Sensibilità del ricevitore: La distanza degrada il segnale. Se il ricevitore non è abbastanza sensibile, potrebbe non essere in grado di riceverlo e decodificarlo correttamente.
• Potenza di trasmissione: Più debole è la potenza di base del segnale, più debole sarà sulla distanza e attraverso le barriere.

Versioni Bluetooth

La tecnologia Bluetooth che utilizziamo ora non è la stessa che esisteva nei primi anni 2000. Sebbene segua ancora gli stessi principi, le versioni Bluetooth più recenti possono fare di più con meno. Tre cose cambiano con lo sviluppo del Bluetooth: consumo energetico, portata e velocità di trasferimento dei dati (che influisce su latenza audio).

Bluetooth 1.0 era ad alta intensità energetica ma aveva solo una portata di 33 piedi e una velocità massima di 1 Mbps. Sebbene Bluetooth 2.0 possa trasferire dati a 3 Mbps, non è paragonabile al salto di prestazioni di Bluetooth 3.0 con 24 Mbps. Ma l'utilizzo dello strato di adattamento del protocollo 802.11 sottrae molta energia ai dispositivi Bluetooth 3.0.

Tuttavia, i Bluetooth da 1.0 a 3.0 sono molto più difficili da trovare nei dispositivi commerciali al giorno d'oggi. Sono stati sostituiti da Bluetooth 4.0 e Bluetooth 5.0. Entrambi gli standard funzionano come Bluetooth Low Energy, con una portata di 800 piedi e una velocità che non scende al di sotto di 2Mbps.

Perché è necessario imparare come funziona il Bluetooth

Il Bluetooth è alla pari con il Wi-Fi, GPS e ripetitori cellulari. È utilizzato in quasi tutti i dispositivi moderni e per utilizzarlo è necessario un livello di comprensione di base.

Conoscere la differenza tra le versioni Bluetooth e i vari codec di trasmissione ti consente di scegliere i dispositivi con le specifiche di cui hai bisogno. Ad esempio, non è necessario un Bluetooth a lungo raggio ad alta intensità energetica in una tastiera wireless, ma queste caratteristiche sono molto più importanti con le cuffie wireless con cui ti sposterai.

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