Как появился Bluetooth и при чем тут викинги?

Величие маленького мобильного телефона состоит ещё и в том, что он изменил и наш характер, и наше восприятие мира. Назначая встречу, можно позволить себе быть не слишком дотошным. И не слишком пунктуальным. Ведь всегда можно созвониться и спросить: «Ты где?» Теперь не получится, как в старинной песенке времён бабушек и дедушек:

Мы были оба.
Я — у аптеки!
А я в кино искала вас!
Так, значит, завтра
На том же месте, в тот же час!

Нетерпение и скука ожидания тоже куда-то исчезли. На остановке общественного транспорта или в поездке некогда скучать. Никто не разглядывает попутчиков или попутчиц. Каждый занят делом, уткнувшись в маленький экран: кто читает книжку, кто просматривает новости в Фейсбуке, кто кино смотрит… Каждому — по потребностям.

Мобильный телефон изменил характер пользователей, но еще сильнее изменил он технические устройства. Оторвав хвост кабеля, телефон отправился в свободный полет и позвал за собой всю домашнюю технику. Долой кабели! Даешь свободу передвижения!

История изобретения началась с задумки о создании нового стандарта беспроводной технологии, который позволил бы мобильным устройствам обмениваться информацией друг с другом на небольших расстояниях. Изобретатели шведской компании Ericsson начали работу в этом направлении в 1989 году.

Компания производила мобильные телефоны и хотела выпускать для них беспроводные наушники. Идея состояла в том, чтобы использовать для этого радиочастотный диапазон от 2.4 до 2.485 Гигагерц. Этот диапазон радиочастот был предусмотрен международными соглашениями для использования не в радиовещательных целях. Поэтому он называется ISM -диапазоном (ISM — это сокращение трех английских слов: Industry, Science, Medicine — Промышленность, Наука, Медицина).

Например, на этой частоте работают микроволновые нагревательные устройства — как бытовые, так промышленные и медицинские. Очевидно, если бы какая-нибудь радиостанция вела передачу на этой волне, мощное излучение работающей микроволновой печи заглушило бы ее без всяких сомнений. Другое дело, что ни одна коммерческая радиостанция на такой частоте вещать не будет. Это — диапазон сантиметровых волн, которые распространяются в пределах прямой видимости и легко затухают, если на их пути появляется любое препятствие, например, гипсовая, кирпичная или бетонная стена. Но на небольших расстояниях, в пределах 10 метров, такая радиосвязь была бы идеальной, хотя бы потому, что она не требует больших затрат энергии.

Однако если в этом довольно узком частотном диапазоне будут работать рядом несколько передатчиков, они станут мешать друг другу. Владелец одного мобильного телефона не услышит «свою» передачу, зато может подслушать разговор того, кто сидит с ним рядом. Как бороться с этим? И возможно ли?

Оказалось, возможно. Идея состояла в том, чтобы узкий участок частот, доступных для передачи, разбить на несколько подчастот. Ширина разрешенного диапазона 2.485−2.4=0.085 Гигагерц или 85 Мегагерц. В этом интервале были выделены 79 рабочих частот, каждая шириной в 1 Мегагерц. Передача на каждой рабочей частоте длится 625 микросекунд. После чего приемник и передатчик одновременно перестраиваются на другую частоту. Частота эта выбирается случайным образом по определенному алгоритму.

Таким образом, несколько приемников и передатчиков, работающих рядом, мешать друг другу не будут. При этом каждая пара «приемник-передатчик» шифрует передаваемый сигнал по своей схеме. Поэтому даже если «чужой» приемник уловит сигнал от «чужого» передатчика, расшифровать его он не сможет.

Если же передаваемые данные были по какой-то причине потеряны, они повторятся при следующем сеансе связи, но уже на другой частоте и в другой кодировке. Попытка прослушать передачу ни к чему не приведет: будет слышен шум, частота которого окажется равномерно «размазанной» по всей ширине используемого диапазона 2.4−2.4835 ГГц.

Перед началом передачи приемник и передатчик синхронизируют свою работу. Они как бы договариваются, по какому алгоритму будут менять частоты передачи и схемы шифровки сигнала. Дальше они работают по отдельности, но синхронно.

Такой метод радиосвязи называется методом расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (по-английски Frequency Hopping Spread Spectrum) и обозначается сокращением FHSS. Метод FHSS позволил организовать процесс передачи информации по радио на небольшие (до 10 метров) расстояния. При этом сам канал передачи защищен от помех и допускает пользование им нескольким клиентам одновременно. К тому же, такой способ беспроводной передачи информации оказался прост в реализации и не потреблял много энергии.

Технология FHSS, протокол передачи информации и требования, которым должны удовлетворять такие устройства, были разработаны пятью шведскими инженерами: Нильсом Рюдбеком (Nils Rydbeck), Йоханом Ульманом (Johan Ullman), Тордом Вингреном (Tord Wingren), Яаапом Хаартсеном (Jaap Haartsen) и Свеном Маттиссоном (Sven Mattisson).

Красивое же название для этой технологии, Bluetooth, придумал в 1998 году американец Джим Кардач (Jim Kardach). Как это произошло?

Несколько лет, прошедших с момента создания беспроводных технологий на основе радиосвязи показали их удобство и надежность. Стало ясно, что если их интегрировать в ноутбуки, функциональность последних значительно возрастет. Сейчас это кажется почти очевидным. Но в 1996 году в этом следовало убеждать даже специалистов.

Для совместной работы была создана специальная группа заинтересованных лиц (Special Interest Group, SIG). В эту группу вошли представители компаний Ericsson, Nokia, Toshiba and IBM. Названные компании тогда контролировали более 60% мирового выпуска мобильных телефонов и ноутбуков. Группа SIG должна была выработать требования к создаваемой универсальной дешевой безопасной беспроводной системе радиосвязи. Группу возглавил сотрудник компании Intel Джим Кардач.

Все члены этой группы имели свои интересы и зачастую конкурировали. Поэтому Кардач оказался в положении третейского судьи. А еще лучше сказать, короля, объединителя враждующих кланов и посредника между ними, с тем чтобы получившийся союз оказался плодотворным, боеспособным и успешным.

Подобная метафора пришла на ум Джиму Кардачу, потому что как раз в это время он читал исторический роман известного шведского писателя Франца Гуннара Бенгтссона (Frans Gunnar Bengtsson; 1894 — 1954) о приключениях викингов. Роман был написан увлекательно, с юмором и без особого пиетета к героическим и разбойным деяниям предков.

Герой романа, рыжеволосый викинг по имени Орм, помотался по свету, как это случалось с викингами в Х веке. Его захватили в плен и продали мусульманам. Он был рабом у правителя Кордовы, а потом попал гребцом на галеры, принял христианство и, в конце концов, был освобожден. Мало того, Орм женился на дочери конунга (то есть короля) Харальда Синезубого, а значит, стал — ни много ни мало — принцем. В конце книги он даже разбогател, потому что в сакральном месте, у днепровских порогов, отыскал спрятанный клад.

Роман этот был переведен на русский язык, и его стоит почитать хотя бы для того, чтобы получить удовольствие. Ну, и про викингов кое-что новое узнать.

Кардач, например, узнал о конунге Харальде Синезубом (Harald Blåtand; 930—986?). Этот свирепый викинг объединил под своей рукой несколько ранее независимых кланов и стал первым королем Дании и Норвегии. Мало того, он принес в свое королевство закон и порядок, поскольку принял христианство. За эту заслугу его впоследствии даже канонизировали.

Джим Кардач, по его оценке, оказался в такой же ситуации. Ему приходилось смирять и объединять представителей независимых и могучих компаний, а также наводить закон и порядок, вырабатывая общие спецификации для грядущего продукта. Не страдая манией величия, он отнесся к своему «королевскому» положению с юмором.

В тот момент участники совместной группы не могли выработать единое название для общего проекта. В каждой из фирм-участников имелась собственная разработка для обеспечения радиосвязи между мобильным телефоном и ноутбуком, и эти разработки назывались по-разному. Пользуясь своими правами руководителя, Джим Кардач предложил в качестве временного названия проекта прозвище воинственного Харальда — Синий Зуб, по-английски «Bluetooth».

Нет ничего более постоянного, чем временное. Участники группы так и не придумали нового названия для проекта, над которым работали. Более того, когда пришла пора писать результирующую документацию, оказалось, что все уже сроднились с дурацким, в общем-то, названием «Синий Зуб» и решили его не менять. Более того, логотип межкомпьютерной связи составили из двух рун — Хагалаз (ᚼ) и Беркана (ᛒ), с которых начиналось имя и прозвище короля викингов. Так Харальд Синезубый въехал в XXI век.

Можно сказать, что его канонизировали во второй раз. Кто о нем, синезубом, сейчас бы вспоминал. А Bluetooth знают все!