블루투스 이어폰 작동원리가 궁금합니다

Question

예전에는 전선이 연결되어 있는 이어폰을 사용했었는데 요즘에는 과학의 발달로 블루투스 이어폰으로 거의 사용하는데 작동원리가 궁금합니다

Answer 1

무선 이어폰은 블루투스 방식으로 동작합니다.

블루투스는 마스터 - 슬레이브 방식으로 구성됩니다.

예를 들어 차에서 음악을 듣는다면, 스마트폰이 마스터이고 자동차의 스피커가 슬레이브 입니다.

근거리에서 두 기기간의 주파수를 호핑하면서 데이터를 주고 받는 것입니다.

호핑이란, 데이터 전송 시 채널 하나를 독점해서 빠르게 데이터를 전송하는 방식입니다.

이 데이터를 재생해주면 이어폰으로 음악을 들을 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

블루투스의 원리는 무선통신과 크게 다르지 않습니다. 다만 주파수 대역이 높아 근거리 통신망으로 주로 사용됩니다.

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노이즈 캔슬링은 이어폰에서 외부 소음의 위상을 파악하여 그와 정반대의 위상을 출력시켜 감쇄시키는 원리입니다.

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블루투스는 전자기 유도와는 관련이 없습니다. 전자기 유도를 사용하려면 운동하는 자석이 필요한데 이어폰이 움직일 때만 소리가 난다면 불편하겠죠? 원래 이어폰에는 자석이 있습니다. 블루투스 이어폰이라 자석이 있는 것은 아닙니다.

Answer 3

안녕하세요. 전영재 과학전문가입니다.

블루투스란?

블루투스는 무선연결의 일종으로 한 장치에서 다른 장치로 신호를 주고 받을 수 있는 기술이라고 할 수 있습니다. 블루투스는 1989년에 개발되었고 공식적으로 1999년에 발명되었지만, 2001년까지 사용되지 않다가 그 이후로 발전을 거듭해 최근에는 버젼 5.0 이상에 이르렀습니다.

블루투스 이어폰 또는 헤드셋은 어떻게 작동할까요?

간단히 말해, 블루투스는 두 장치간에 데이터를 주고 받기 위해서 단거리 라디오파를 사용합니다. 신호의 단거리 속성이 다른 신호와의 지속적인 간섭을 막아줍니다.

좀 더 구체적으로, 블루투스 기술은 데이터 무선 송수신을 위해서 2.402 GHz 에서 2.480 GHz 범위의 라디오 주파수를 사용(와이파이와 동일)합니다.

또한, 장치가 휴대폰에 페어링이 되면, 효과적으로 오디오 신호를 주고 받기 위해서 피코넷이라는 네트워크를 생성하는데, 이렇게 피코넷이 생성되면 페어링된 장치들은 주파수 도약(frequency hopping) 방법으로 시간에 따라 주파수를 껑충껑충 도약 이동하면서 바꿔가면서 통신을 합니다.

그러면, 같은 방에 있는 다른 장치들이나 같은 주파수를 쓰는 와이파이장치와 발생할 수 있는 간섭은 피하면서 페어링된 장치와는 계속 연결을 유지 할 수 있습니다.

심지어 블루투스 기술은 어떤 라디오 주파수 채널이 잘 작동하는지, 간섭을 일으키는지 동적으로 알아차려서 나쁜 채널은 피하고 간섭으로부터 자유로운 채널을 선택해서 사용합니다.

정리하자면, 블루투스 이어폰이 가능한 이유는 단거리 무선통신과 주파수 호핑을 통한 장치간 신호의 간섭방지라고 할 수 있겠습니다.

참고:

[1] https://www.culturasonora.es/en/blog/bluetooth-headsets-how-they-work/

[2] https://electronics.howstuffworks.com/bluetooth.htm

Answer 4

안녕하세요. 이영훈 과학전문가입니다.

Bluetooth 기술은 일반적으로 10미터 이내의 짧은 거리에서 장치가 서로 연결하고 통신할 수 있도록 하는 무선 통신 표준입니다.

첫 번째 단계는 이어폰을 소스 장치와 페어링하는 것입니다. 이것은 일반적으로 이어폰을 페어링 모드로 전환한 다음 소스 장치에서 사용 가능한 장치를 검색하여 수행됩니다. 이어폰을 찾으면 사용자는 이어폰을 선택하고 코드(필요한 경우)를 입력하여 연결을 설정할 수 있습니

이어폰이 소스 기기와 페어링되면 연결할 수 있습니다. 이어폰과 소스 장치를 켠 다음 서로의 범위 내에 있는지 확인하면 됩니다. 이어폰이 켜져 있고 범위 내에 있을 때 소스 장치에 자동으로 연결되어야 합니다.

이어폰이 소스 장치에 연결되면 오디오를 이어폰으로 스트리밍할 수 있습니다. 소스 장치는 블루투스를 통해 오디오를 이어폰으로 보내고 이어폰의 스피커를 통해 오디오를 재생합니다.

많은 Bluetooth 이어폰에는 사용자가 볼륨을 제어하고, 트랙을 건너뛰고, 재생/일시 중지하고, 심지어 Siri 또는 Google Assistant와 같은 가상 도우미를 활성화할 수 있는 원격 제어 기능이 있습니다.