Como o Bluetooth realmente funciona?

Você usa isso o tempo todo. É um gênio para conectar alto-falantes e smartphones. Mas como isso realmente funciona?

Desde que o Bluetooth foi lançado oficialmente em 1999, tornou-se uma parte indispensável da vida cotidiana. Hoje em dia, você pode encontrar uma versão do Bluetooth em smartphones, smartwatches, alto-falantes sem fio e gadgets portáteis.

Mas apesar de sua popularidade, muitas pessoas ainda não sabem como o Bluetooth funciona. Então, desde a frequência do sinal e interferência de fundo até codecs, alcance e desenvolvimentos, veja como o Bluetooth realmente funciona.

O que é Bluetooth?

Antes de entrar no âmago da questão de como a tecnologia Bluetooth funciona e como as novas versões são mais fortes e melhores que as anteriores, é importante entender o que é o Bluetooth.

Bluetooth é uma tecnologia de transmissão de rádio de curto alcance e baixa potência. Consiste em ondas eletromagnéticas não ionizantes na faixa de rádio entre 2,402 GHz e 2,48 GHz. Estar na extremidade inferior do alcance permite que o Bluetooth seja de baixo consumo de energia em comparação com outros dispositivos de transmissão de rádio. É por isso que é fácil de implementar em gadgets e smartphones de pequeno porte sem se preocupar muito com a duração da bateria.

O Bluetooth pode viajar em espaços abertos e através de algumas barreiras sem um meio físico. A distância que um determinado sinal Bluetooth pode percorrer depende principalmente de sua força e se existem barreiras suficientemente grossas ou feitas de materiais que distorcem e degradam o sinal além do reconhecimento.

Como funciona o Bluetooth?

O sinal Bluetooth que o telefone envia para o fone de ouvido é precedido primeiro pelo software. Seus dados — fotos, áudio e assim por diante — não podem ser enviados como estão por Bluetooth. Primeiro, ele passa por um algoritmo de compactação chamado codec que transforma os dados em pacotes individuais.

Codecs, como aptX, AAC, SBC e LDAC, precisam corresponder entre os dispositivos transmissor e destinatário. Codecs diferentes são ideais para diferentes tipos de dados e afetam fatores como uso de energia, taxa de transferência, qualidade de dados e alcance de conexão.

Existem 79 canais Bluetooth designados e todos os dispositivos conectados precisam estar sintonizados no mesmo canal de frequência com uma largura de banda de 1 megahertz (MHz). Nesse sentido, os canais Bluetooth são semelhantes aos canais Wi-Fi que você encontrará no seu roteador .

Quando dois dispositivos com tecnologia Bluetooth estão próximos, eles podem se conectar e se comunicar usando pequenos chips de computador embutidos neles. Este é o hardware responsável por emitir e receber as ondas de rádio Bluetooth.

Faixa de sinal e classes de Bluetooth

Em geral, quanto menor a frequência, maior o alcance. Mas os sinais de baixa frequência carregam significativamente menos dados do que os de alta frequência. O Bluetooth depende da energia.

Se você estiver disposto a dedicar energia suficiente, poderá transmitir um sinal Bluetooth de alta frequência e rico em dados para uma distância maior. De fato, encontrar o equilíbrio entre consumo de energia, qualidade e alcance é como surge uma nova versão do Bluetooth.

• Classe 1 Bluetooth transmite a 100 miliwatts (mW) em 328 pés
• Classe 2 Bluetooth transmite a 2,5 mW em 33 pés
• Classe 3 Bluetooth transmite um sinal a apenas 1mW com um alcance inferior a 30 pés.

Para referência, os fones de ouvido, fones de ouvido e telefones Bluetooth mais recentes são Bluetooth Classe 2, enquanto alguns são Classe 3. Quanto ao Bluetooth Classe 1, seus recursos de longo alcance requerem muita energia que normalmente requer uma fonte de alimentação externa, não apenas um portátil bateria. Você pode encontrar dispositivos Bluetooth Classe 1 em implementações industriais, como dispositivos e aplicativos IoT em uma fábrica ou linha de montagem.

Interferência de fundo

Você deve ter notado que caminhar por uma rua de tráfego intenso ou pegar um trem de metrô movimentado resulta em estática em seus fones de ouvido sem fio. Isso ocorre por causa dos 79 canais Bluetooth designados acima.

Se você estiver na escola, na biblioteca ou no escritório com você e todos usando dispositivos Bluetooth com um alcance de cerca de 33 pés, 79 canais geralmente são suficientes. Mas quando dezenas de dispositivos competem por um espaço limitado, os sinais começam a interferir.

Embora você não consiga acessar o sinal Bluetooth de outra pessoa (mesmo se você sintonizar seu dispositivo no mesmo canal, o Bluetooth é criptografado), ele ainda colidirá com seu sinal e o degradará. A vulnerabilidade é outra razão pela qual o Bluetooth é usado apenas para comunicação de curto alcance. É mais fácil controlar um ambiente de 30 a 100 pés em vez de longas distâncias em milhas.

Outros fatores que interferem nos sinais Bluetooth incluem:

• Barreiras físicas : Metal, gesso, concreto e até umidade têm o maior efeito na qualidade do Bluetooth, com materiais como madeira, vidro e plástico no final da lista.
• Sensibilidade do receptor : A distância degrada o sinal. Se o receptor não for sensível o suficiente, pode não ser capaz de recebê-lo e decodificá-lo corretamente.
• Potência de transmissão : Quanto mais fraca for a potência base do sinal, mais fraca será a distância e através de barreiras.

Versões Bluetooth

A tecnologia Bluetooth que usamos agora não é a mesma que existia no início dos anos 2000. Embora ainda siga os mesmos princípios, as versões mais recentes do Bluetooth podem fazer mais por menos. Três coisas mudam com o desenvolvimento do Bluetooth: consumo de energia, alcance e velocidade de transferência de dados (que afeta a latência do áudio ).

O Bluetooth 1.0 consumia muita energia, mas tinha apenas um alcance de 33 pés e uma velocidade máxima de 1Mbps. Embora o Bluetooth 2.0 possa transferir dados a 3Mbps, ele não se compara ao salto no desempenho do Bluetooth 3.0 com 24Mbps. Mas usar a camada de adaptação de protocolo 802.11 consome muita energia dos dispositivos Bluetooth 3.0.

No entanto, Bluetooth 1.0 a 3.0 são muito mais difíceis de encontrar em dispositivos comerciais hoje em dia. Eles foram substituídos por Bluetooth 4.0 e Bluetooth 5.0 . Ambos os padrões são funcionais como Bluetooth Low Energy, com alcance de 800 pés e uma velocidade que não cai abaixo de 2Mbps.

Por que você precisa aprender como o Bluetooth funciona

O Bluetooth está no mesmo nível das tecnologias Wi-Fi , GPS e torre de celular. Ele é usado em quase todos os dispositivos modernos e você precisa de um nível básico de compreensão para trabalhar com ele.

Saber a diferença entre as versões Bluetooth e os vários codecs de transmissão permite que você escolha os dispositivos que carregam as especificações que você precisa. Por exemplo, não há necessidade de um Bluetooth de longo alcance e com uso intensivo de energia em um teclado sem fio, mas esses recursos são muito mais importantes com fones de ouvido sem fio com os quais você se moverá.