Bluetooth – trådlöst protokoll för kortdistansanslutning av enheter

Bluetooth — säker trådlös kortdistansanslutning för mobil, dator och kringutrustning. Upptäck standarder, räckvidd, hastighet och praktiska användningsområden.

Bluetooth är ett protokoll för trådlös kommunikation över korta avstånd. Det utvecklades på 1990-talet för att minska antalet kablar. Enheter som mobiltelefoner, bärbara datorer, datorer, skrivare, digitalkameror och spelkonsoler kan ansluta till varandra och utbyta information. Detta sker med hjälp av radiovågor. Det kan ske på ett säkert sätt. Bluetooth används endast på relativt korta avstånd, till exempel några meter.

Det finns olika standarder. Datahastigheterna varierar. För närvarande ligger de på 1–3 MBit per sekund för klassisk Bluetooth (BR/EDR), medan Bluetooth Low Energy (BLE) använder andra PHY-alternativ där 1 Mbit/s och 2 Mbit/s är vanliga för nyare versioner. Typiska Bluetooth-tillämpningar är att ansluta ett headset till en mobiltelefon eller att ansluta en datormus, ett tangentbord eller en skrivare.

Tekniska fakta

Bluetooth använder ISM-bandet runt 2,4 GHz. Detta kan användas över hela världen utan att man behöver betala licensavgifter, men många andra enheter, som DECT-telefoner (trådlösa telefoner), smarta RFID-taggar och barntelefoner, använder det också. Bluetooth använder samma band som vissa WLAN:s, men modulationstekniken är annorlunda. Bluetooth använder sig av frekvenshoppspridningsspektrum.

Frekvens och kanaler: Klassisk Bluetooth (BR/EDR) arbetar normalt över 79 stycken 1 MHz-kanaler och använder frekvenshoppning för att undvika interferens. BLE använder 40 kanaler med 2 MHz bandbredd för snabbare och mer energieffektiv överföring.

Räckvidd och effektklasser: Räckvidden varierar mycket beroende på sändarens effektklass och omgivning. Typiska klasser är:

• Class 1: upp till ~100 meter (20 dBm)
• Class 2: upp till ~10 meter (0 dBm) — vanlig i mobiltelefoner
• Class 3: ~1 meter (-20 dBm)

Versioner och utveckling

Bluetooth har utvecklats genom många versioner. Några viktiga milstolpar:

• Bluetooth Classic (BR/EDR): grundläggande trådlös anslutning för ljud och data, med EDR (Enhanced Data Rate) upp till ~3 Mbit/s.
• Bluetooth Low Energy (BLE), introducerat i Bluetooth 4.0: optimerat för mycket låg energiförbrukning — vanligt i sensorer och IoT-enheter.
• Bluetooth 5.x: ökade möjligheter för BLE, bland annat högre överföringshastigheter (2 Mbit/s), förbättrad räckvidd och bättre annonseringskapacitet. Nya tillägg som riktbestämning (direction finding) och LE Audio (med LC3-codec) har också införts i senare revisioner.

Användningsområden

Bluetooth används i en mängd olika scenarier, till exempel:

• Audio: headset, högtalare och bilstereo (A2DP, HFP)
• Inmatningsenheter: mus, tangentbord (HID)
• Skrivare och andra kringutrustningar
• IoT och sensornätverk: BLE-sensorer, beacons och smarta hem-enheter
• Hälsoteknik: pulsmätare, aktivitetsarmband och medicinska sensorer
• Mesh-nätverk för smart belysning och sensornät (Bluetooth Mesh för många-till-många-kommunikation)

Säkerhet

Bluetooth har flera säkerhetslager: parning, autentisering och kryptering. Parningstyper kan vara "Just Works", PIN-kod, numerisk jämförelse eller out-of-band; nyare implementationer använder ”Secure Connections” (elliptiska kurvor) för bättre skydd mot avlyssning.

Säkerhetsrisker och tips:

• Oöm samma sårbarheter som alla trådlösa protokoll — risk för avlyssning, spoofing och MITM (man-in-the-middle) om felaktiga parningsmetoder används.
• Håll enheters firmware uppdaterad för att få säkerhetsfixar.
• Stäng av "discoverable" läge när du inte parar enheter.
• Använd starka parningsmetoder när tillgängligt och kontrollera koden vid numerisk jämförelse.

Interferens och samverkan med Wi‑Fi

Eftersom Bluetooth delar 2,4 GHz-bandet med WLAN och andra system kan det uppstå interferens. För att hantera detta använder Bluetooth tekniker som frekvenshoppsspridning och adaptive frequency hopping (AFH) som försöker undvika upptagna kanaler och därmed minska kollisioner.

Nätverkstopologi, profiler och tjänster

Bluetooth-enheter organiseras i piconet (en master och upp till sju aktiva slaves för klassisk Bluetooth) eller i BLE-termer som central och peripheral. Profiler definierar hur enheter använder protokollet för specifika tillämpningar — exempel är A2DP (audio), HFP (handsfree), HID (inmatning) och GATT (BLE:s struktur för tjänster och egenskaper).

Praktiska råd

• Om du behöver lång batteritid och periodiska mätningar, välj BLE-enheter.
• För högkvalitativ ljudströmning kan klassisk Bluetooth med codecs som aptX eller moderna LE Audio (LC3) vara relevanta.
• Vid problem med räckvidd, kontrollera effektklass och omgivande hinder; uppgradera till enheter med bättre antenndesign eller Class 1 om möjligt.
• Vid drift i miljöer med mycket trådlös trafik, överväg att konfigurera Wi‑Fi på 5 GHz där det är möjligt för att minska 2,4 GHz-interferens.

Sammanfattningsvis är Bluetooth ett flexibelt och utbrett protokoll för kortdistanskommunikation med många varianter anpassade för ljud, periferienheter och energieffektiva IoT-lösningar. Tekniken fortsätter att utvecklas med förbättringar i prestanda, räckvidd och energiförbrukning.

Jämförelse mellan Bluetooth och trådlöst LAN

Det finns många situationer idag där antingen Bluetooth eller trådlöst LAN kan användas. Exempelvis kan man inrätta nätverk, skriva ut eller överföra filer och data från en handdator till en dator. Båda är versioner av trådlös teknik utan licens. WLAN kan täcka större avstånd och erbjuder högre genomströmning. Bluetooth kräver ingen dyr hårdvara. Den behöver också mindre ström för att fungera. ^[]

Båda använder samma radiofrekvensområde, men deras moduleringstekniker är olika. Båda har utvecklats för att ersätta kablage. Bluetooth ville bli av med kablarna till kringutrustning, WLAN ville bli av med de kablar som behövs för att inrätta ett LAN. ^[]

Bluetooth-enheter

Bluetooth finns i många produkter, t.ex. telefoner, Wii och PlayStation 3. Det har nyligen byggts in i vissa elektroniska klockor, modem och headsets. Tekniken är användbar när man överför information mellan två eller flera enheter som befinner sig nära varandra i situationer med låg bandbredd. Bluetooth används ofta för att överföra ljuddata med telefoner (t.ex. med ett Bluetooth-headset) eller byte-data med handdatorer (filöverföring).

Bluetooth använder protokoll som gör det enkelt att upptäcka enheter som finns i närheten och att upprätta en anslutning mellan dessa enheter. Bluetooth-enheter kan annonsera alla de tjänster de erbjuder. Det blir lättare att använda tjänsterna, eftersom en stor del av inställningarna för säkerhet, nätverk och behörigheter sker automatiskt.

Trådlöst LAN

WLAN är mer likt traditionella LAN. Det krävs mer konfiguration för att konfigurera nätverket och för att göra resurser tillgängliga för andra enheter i nätverket. WLAN-enheter förbrukar också mer ström än Bluetooth-enheter. Ibland kallas WLAN för trådlöst Ethernet. WLAN behöver mer resurser för att konfigureras, men erbjuder också högre överföringshastigheter. Säkerheten är också bättre än den som erbjuds av Bluetooth.

En Bluetooth USB-dongel med en räckvidd på 100 meter.

Frågor och svar

F: Vad är Bluetooth?

F: Hur långt kan en Bluetooth-signal nå?

F: Vilka är några typiska tillämpningar av Bluetooth?

F: Vilket frekvensband använder Bluetooth?

F: Hur står det sig i jämförelse med WLAN?

F: Finns det några andra enheter som också använder detta frekvensband?

F: Vilka datahastigheter finns för närvarande tillgängliga med Bluetooth?

Sök med bokstav