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什么是蓝牙?蓝牙的工作原理?

来源:
2023-01-05
类别:基础知识
eye 55
文章创建人 拍明芯城

  还有比电线更糟糕的吗?如果您曾经连接过计算机和六个外围设备(附加组件),则数字 电视和DVD播放机,或自己运行 电话分机穿过房子,你会知道所有这些电缆是多么痛苦。如果有办法带来电子产品不是很好吗 在一起,这样他们就可以分享他们需要的任何信号,而无需任何信号 电线吗?进入 蓝牙!这是手机的简单方法, 打印机、PC、数码相机和其他小工具可以链接在一起 使用无线(无线电波)在相对较短的距离内 科技。这个奇怪的名字来自丹麦人Harald Bluetooth 在 10 世纪统一斯堪的纳维亚人的国王。将蓝牙 以同样的方式统一电子世界?让我们仔细看看!

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  照片:简而言之,蓝牙:它非常适合将小型设备连接到附近的其他设备,避免了笨拙和危险的电线。因此,您可以使用它将笔记本电脑连接到无线鼠标或平板电脑,或者将耳机连接到其中任何一个,而无需刺激性的下垂电线妨碍!

  什么是蓝牙?

  我们现在都习惯了无线通信,即使我们不习惯 总是意识到这一点。 收音机 接收器和 电视 套装拾取 在无线电波中发射的节目数百(甚至数千)个 公里/英里通过空中。无绳 电话 使用类似的技术 将电话从听筒传送到家中某处的基站。如果您使用 Wi-Fi (无线上网),您的计算机发送和 接收稳定的流 互联网 进出路由器的数据 可能直接连接到网络。所有这些技术都涉及 来回发送信息不沿 铜 电缆但在 无线电波在空气中无形地嗡嗡作响。

  

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  照片:蓝牙的典型用途:将全尺寸键盘连接到平板电脑或智能手机。 当您使用便携式小工具时,例如在火车上,像这样的无线连接特别有用 或者一架飞机,电缆真的会妨碍。

  蓝牙是一种类似的无线电波技术,但它主要是 设计用于在小于 10m 的短距离内进行通信 或 30 英尺。[1] 通常,您可以使用它从 数码相机 到 a 个人电脑,以连接无线 鼠 到笔记本电脑,到 将免提耳机连接到您的 手机 所以你可以说话和 同时安全驾驶,依此类推。 电子的 小工具 以这种方式工作有内置收音机 天线 (发射器和 接收器),因此它们可以同时发送和接收无线 向其他蓝牙小工具发出信号。较旧的小工具可以转换为 使用插件使用蓝牙 适配器 (以 U 盘、PCMCIA 笔记本电脑卡等)。变送器的功率 控制蓝牙设备可以运行的范围, 通常,设备分为三类之一:类 1 个是最强大的,可在 100 米(330 英尺)内运行,2 级 (最常见的类型)可操作长达 10 米(33 英尺),3 级是 功率最小,不超过1米(3.3英尺)。

  蓝牙如何工作?

  

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  照片:使用蓝牙连接本身就很简单。只需在两台设备上启用蓝牙,将它们合理地放在彼此附近,它们就会相互识别并发出“配对请求”。 在每个设备上选择“配对”,它们就会连接。这些设备可以是完全不同的东西:在这里,我将LG智能手机(左)与Apple iPod Touch(右)配对。

  蓝牙在 79 个不同的频段中发送和接收无线电波 频率 (渠道) 以 2.45 GHz 为中心,与 收音机 电视和手机,并保留供工业使用, 科学和医疗小工具。别担心:你不会 使用蓝牙干扰某人的生命维持机器 您的家,因为发射器的低功率无法携带 你的信号那么远!蓝牙的短程发射器是其中之一 它最大的优点。它们几乎不使用任何电力,而且因为 它们不会走得很远,理论上比无线更安全 在更长范围内运行的网络,例如 Wi-Fi。(在实践中, 存在一些安全问题。

  蓝牙设备自动检测并相互连接 其中最多八个可以在任何一个进行通信 时间。它们不会相互干扰,因为每对 设备使用 79 个可用通道中的不同通道。如果两个 设备想要通话,他们随机选择一个频道,如果是的话。 已经采取,随机切换到其他之一(一种已知的技术 如 扩频跳频).将风险降至最低 来自其他电器的干扰(以及改善 安全性),成对的设备不断改变它们的频率 每秒使用数千次。

  当一组两个或多个蓝牙设备共享时 信息结合在一起,它们形成了一种临时的、迷你的 计算机网络 称为 微微网.其他设备可以加入或离开 随时存在微微网。一个设备(称为主设备)起作用 作为网络的整体控制器,而其他(称为 奴隶)服从其指示。两个或多个独立的微微网也可以 加入并共享信息,形成所谓的 散射网.

  什么是扩频?

  

鱼雷从军舰甲板发射


  扩频设计用于战时,以阻止军舰与其发射的鱼雷之间的无线电信号干扰。摄影:John L. Beeman 提供 美国海军.

  假设您正在与朋友交谈 步话机 或带有 CB(公民乐队)收音机,但 还有其他人使用相同的频率,您的谈话不断被打断。你能做什么? 大多数有经验的无线电用户都知道答案:你们都换成不同的频率(频段)并继续通话 那里。你可以继续切换频段,直到你找到一个可以愉快地交谈而不会被打扰的地方。理论上,您可以使用 秘密通信的相同技术:如果您通过无线电交谈并且有人在窃听,您可以 给你的朋友一个暗语,然后匆忙切换到另一个预先安排的频段,窃听者不会找到你 (尽管他们迟早仍会接收到您的信号)。

  收音机是聪明的电子产品,那么为什么它们不能为自己做这个巧妙的把戏呢?为什么他们不能简单地切换到另一个频率 自动防止干扰和窃听?这是一种称为 扩频跳频,其中信号在广泛的不同频率范围内快速随机切换,以提高安全性和可靠性 的无线通信。

  谁发明了它?

  众多发明家为扩频的发明做出了贡献,包括电力先驱 尼古拉·特斯拉 (1856–1943) 和美国女演员 海蒂·拉玛 (1913-2000),他在乔治·安泰尔的帮助下,在第二次世界大战期间为美军开发了一个实用的系统。虽然现代扩频系统是电子控制的,但拉玛的扩频系统(如下图所示)是基于最初用于 演奏钢琴.发送方和接收方各自具有相同的 精确同步的机器 电动机 那慢慢地将长长的纸带拉过它们。两盘磁带上打有匹配的孔图案,指示发送方和接收方在任何特定时间应使用88种不同无线电频率中的哪一个进行通信。当磁带穿过机器时,通信从一个频率切换到另一个频率,以一种外部观察者完全无法预测的方式。由于无线电传输通常是转向鱼雷的极其简短的信号,因此敌人很可能根本不会发现它们,或者即使他们知道它们的含义。

  

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  艺术作品:海蒂·拉玛(Hedy Lamarr)设想的秘密扩频通信。我已经着色并简化了它,以使其更容易理解。一段纸带(蓝色)上打有孔,这些孔编码了一个秘密的频率列表。像演奏钢琴探测器(红色)这样的机器读取孔的模式,并将相应的电信号发送到无线电调谐系统(绿色),该系统从88个可能的频率中选择一个,使用标准无线电发射器(橙色)将信号发射到接收器。接收器具有类似的设备,并同时切换到相同的频率。艺术品来自 美国专利2,292,387:秘密通信系统 由美国专利商标局提供。

  延伸阅读

  美国专利2,292,387:秘密通信系统 海蒂·基斯勒·马基和乔治·安泰尔,1942 年 8 月 11 日。海蒂·拉玛(Hedy Lamarr)最初的战时扩频专利(马基是她在申请专利时的已婚名字)。

  蓝牙安全吗?

  无线总是不如有线通信安全。还记得曾经如何展示秘密特工的旧间谍电影 窃听电话线偷听人们的谈话? 破解有线通信相对困难。窃听 在无线上显然要容易得多,因为 信息在露天来回传播。所有你 所要做的就是在无线发射器的范围内拾取其 信号。 无线上网 网络是 加密 (使用加扰 通信)来解决这个问题。

  蓝牙的安全性如何?与Wi-Fi一样,通信也是加密的,并且还有许多其他安全功能。您可以 限制某些设备,以便它们只能与某些其他设备通信, 受信任的设备 - 例如,允许操作您的手机 只有您的蓝牙免提耳机,没有其他人的。这是 叫 设备级安全性.你也可以限制事情 不同的蓝牙小工具可以使用其他设备执行的操作 什么叫 服务级别安全性.

  犯罪分子越来越老练;你可能听说过 蓝虫 (人们在您不知情的情况下接管您的蓝牙设备), 蓝劫持 (人们向其他人的设备发送消息,通常用于广告目的),以及 布鲁斯纳芬 (使用蓝牙连接从他人的设备下载信息) 毫无疑问,还有更多入侵蓝牙网络的方法即将到来。 但是,一般来说,如果您采取合理和明智的预防措施,如果您 在公共场所使用蓝牙设备,安全不应该让您太担心。

  

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  照片:使用蓝牙将无线电话连接到无线扬声器。

  蓝牙比 Wi-Fi 好还是差?

  人们经常对蓝牙和Wi-Fi感到困惑,因为乍一看, 他们似乎做类似的事情。事实上,它们非常不同。蓝牙是 主要用于临时连接计算机和电子设备 在很短的距离内,通常只是短暂或偶尔 使用相对少量数据的通信。这是相对的 安全,耗电少,自动连接。Wi-Fi 旨在穿梭很多东西 计算机和互联网之间的大量数据,通常通过 更远的距离。它可能涉及更复杂的安全性,并且 通常使用更高的功率。蓝牙和无线网络是 互补 技术,而不是竞争对手,您可以轻松使用 两者结合在一起,使您的电子产品更方便地工作 给你的!

  蓝牙是如何发展的?

  蓝牙通常使用起来非常棘手:像任何无线技术一样,它是另一个电池消耗器 移动设备;您经常会超出范围,使沟通不稳定或不可能;甚至得到两个 首先,蓝牙设备相互通信并不总是像应该的那样简单。随着我们走向所谓的 物联网 (各种日常物品都联网)——蓝牙必须不断发展才能跟上。认识到需要更快、更安全地连接越来越多的设备,蓝牙的开发人员定期提出改进版本。首先,有蓝牙BR / EDR(基本速率/增强数据速率,技术上是蓝牙版本2.1),提供更简单的设备之间的连接和更好的安全性。接下来是蓝牙高速(蓝牙版本3.0),它提供了更快的通信和更低的功耗。最近,我们有智能蓝牙或低功耗蓝牙(技术上称为蓝牙版本 4.0+);正如这些名称所暗示的那样,此版本更适合连接更广泛的更简单的设备,使用更少的功率, 并且更容易集成到移动(iOS 和 Android)应用程序中。 最新版本, 蓝牙 5,在速度、范围和带宽方面提供了另一个提升。


责任编辑:David

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