بلوتوث (Bluetooth)

بلوتوث یک فناوری پیچیده و پر کاربرد است. به نوعی می‌توان گفت که هر وسیلهٔ الکترونیکی، که در آن رد پایی از انتقال اطلاعات دیده می‌شود می‌تواند به این فناوری مجهز شود. حال این اطلاعات ممکن است یک متن چند صفحه‌ای یا یک عدد باشد. بولوتوث از این لحاظ خوب است که نیاز به کابل وسیم را بر طرف نموده و به جای آن از امواج رادیویی استفاده می‌کند.

تاریخچه

تاریخچهٔ علمی بولوتوث چندان هم طولانی نیست و ایده اصلی ایجاد آن به سال ۱۹۹۴ میلادی باز می‌گردد. ایده اصلی ایجاد این طرح توسط شرکت Sony Ericsson مطرح شد. اصطلاح بولوتوث برداشتی آزاد از نام یک پادشاه دانمارکی به نام Harald blatand است که بین سال‌های ۹۴۰ تا ۹۸۱ پس از میلاد می‌زیسته‌است. وی در طی حکومت خود توانست دانمارک، نروژ و سوئد جنوبی را متحد سازد و با این کار شهرت فراوانی کسب کرد. به همین خاطر شرکت اریکسون نام بولوتوث را برای این فناوری انتخاب نموده ، زیرا قصد داشت به طور صلح آمیز محصولات الکترونیکی شرکت‌های مختلف را با هم متحد سازد. فکر اولیهٔ بولوتوث در شرکت موبایل اریکسون سوئد شکل گرفت. اریکسون آن زمان در حال ساخت یک ارتباط رادیویی کم هزینه بین تلفن‌های همراه و یک گوشی بی سیم بود.

کار مهندسی در سال ۱۹۹۵ آغاز شد و فکر اولیه به فراتر از تلفن همراه توسعه یافت تا شامل همهٔ وسایل همراه شود. اریکسون پس از مدتی متوجه شد که به تنهایی قادر به ایجاد این فناوری نیست و به همراهی و همفکری شرکت‌های دیگر نیاز دارد. به همین منظور در سال ۱۹۹۸ ، یک موافقت نامه با شرکت‌های معروفی هم چون Intel , Nokia , Microsoft و IBM امضا کرد و گروه (Special Interests Group (SIG، را به وجود آورد. بعد از آن، به مرور زمان حدود ۲۰۰۰ کمپانی دیگر به این سازمان پیوستند. سرانجام در سال ۲۰۰۰ میلادی بولوتوث وارد بازار شد.

بولوتوث چگونه کار می‌کند؟

راههای زیادی برای برقراری ارتباط بین وسایل الکترونیکی وجود دارد اما به طور کلی تمامی این راهها را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: ۱. با سیم ۲. بی سیم موج رادیویی به طور کلی هر وسیله ایی که از کابل یا سیم برای انتقال اطلاعات استفاده نمی‌کند برای این کار از موج رادیویی بهره می‌برد. موج رادیویی انواع مختلفی دارد و هرموج رادیویی با محدودهٔ فرکانسی خودش شناخته می‌شود. بولوتوث هم یک نوع از انواع موج رادیویی است ولی با برد کوتاه که از محدوده‌ی فرکانسی ۲٫۴۰ تا ۲٫۴۸ گیگا هرتز استفاده می‌کند. این محدوده در باند رایگان ISM است که شامل ۷۹ کانال است. البته در برخی از کشورها مانند ژاپن این محدوده بین ۲٫۴۷ تا ۲٫۴۹ است و فقط شامل ۲۳ کانال است و از مابقی کانال‌ها استفاده‌های دیگری می‌شود.

تکنیک Spread Spectrom Frequency

این روش به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد که در یک محدودهٔ فرکانسی مشخص شده به طور خودکار تغییر فرکانس داشته باشند. در واقع در این فناوری، یابنده ۱۶۰۰ بار در ثانیه ۷۹ (یا ۲۳) کانال ارتباطی را بررسی می‌کند تا از کانال‌های اشغال شده با خبر باشد و درصورت برقراری ارتباط جدید یک کانال آزاد در اختیار آن قرار دهد. به عنوان مثال اگر در یک اتاق یک دستگاه رایانه در حال ارتباط با چاپگر از طریق فرکانس 2.47GHZ باشد و در همین زمان موبایل قصد ارتباط با اسکنر را داشته باشد، با استفاده از این تکنیک، به طور خودکار فرکانس اشغال شده توسط رایانه و چاپگر شناسایی شده و ارتباط موبایل و اسکنر بر روی یک فرکانس جدید برقرار می‌شود.

موج رادیویی

فضای اطراف ما آکنده از امواج رادیویی است که در تمام جهات در حال انتشار و عبور و مرور می‌باشند. امواج رادیویی، امواج الکترومغناطیسی‌ای هستند که توسط یک فرستنده (transmitter) در فضا پخش می‌شوند و می‌توانند هر نوع اطلاعات از جمله صوت و تصویر را منتقل کنند. همان طور که قبلاً اشاره شد، هر موج رادیویی با محدودهٔ فرکانسی خود شناخته می‌شود. در ادامه به برخی از این موج‌ها اشاره شده‌است . VLF امواج ده هزار متری (۳ تا ۳۰ KH)، LF امواج کیلومتری (۳۰ تا ۳۰۰ KH)، FM امواج هکتا متری (۳۰۰ تا ۳۰۰۰ KH)، VHF امواج متری (۳۰ تا ۳۰۰ MH) و........

مزایای بولوتوث

مهمترین امتیارات بلوتوث بدون سیم بودن، کم هزینه و ارزان بودن و اتوماتیک بودن آن است. راههای دیگری مانند ارتباط از طریق اشعه مادون قرمز(اینفرا رد) هم برای ارتباط بدون سیم وجود دارد. اینفرا رد (Infra Red) عبارت است از امواج نوری که فرکانس آنها از فرکانس قابل دیده شدن و فهم توسط چشم انسان پایین تر است. اکثر دستگاه‌های کنترل از راه دوری که همراه وسایل صوتی و تصویری عرضه می‌شوند برای ارسال اطلاعات از این روش استفاده می‌کنند. ارتباط و انتقال اطلاعات بر پایه مادون قرمز (فروسرخ) یک روش قابل اعتماد و امن است و در ضمن استفاده از آن هزینه زیادی ندارد اما دو محدودیت در استفاده از آن وجود دارد اول اینکه : اشعه فروسرخ فقط در مسیر مستقیم منتشر می‌شود، بطور حتم شما در هنگام استفاده از دستگاه کنترل از راه دور این را تجربه کرده‌اید که حتماً باید دستگاه را مستقیماً به سمت وسیله مورد نظرتان بگیرید تا آن وسیله بتواند دستور دلخواه شما را دریافت و اجرا کند. محدودیت دیگری که وجود دارد اینست که فناوری مادون قرمز یک فناوری یک به یک است. یعنی اینکه در آن واحد فقط بین دو وسیله می‌تواند ارتباط برقرارکند. به عنوان مثال می توان توسط آن اطلاعاتی را از رایانه کیفی(لپ تاپ) به تلفن همراه منتقل کرد اما نمی‌توان همزمان آن اطلاعات را به PDA شخص دیگری هم منتقل کرد. از دیگر مزیت‌های بولوتوث که شاید مهمترین مزیت بولوتوث نیز باشد، ایجاد یک استاندارد یا پروتکل مشخص و واحد جهت برقراری ارتباط بین وسایل مختلف الکترونیکی می‌باشد. پیش از ایجاد بولوتوث، نبود چنین استاندارد واحدی، به یکی از دغدغه‌های کارشناسان بخش ارتباط تبدیل شده بود. مسئلهٔ مهم دیگری که وجود داشت محدودیت در انتقال اطلاعات از طریق سیم بود. در انتقال اطلاعات از طریق سیم، پورت‌ها(درگاه‌ها) نقش مهمی در سرعت انتقال اطلاعات دارند. به طور کلی ۳ نوع درگاه وجود دارد که عبارتند از درگاه‌های سریال، موازی و نوع جدیدتر که USB نام دارد. درگاه سریال اطلاعات را بیت به بیت منتقل می‌کند و درگاه موازی اطلاعات را ۸ بیت ۸ بیت مبادله می‌کند. درگاه USB که جدیدترین نوع درگاه محسوب می‌شود اطلاعات را ۱۶ بیت ۱۶ بیت مبادله می‌کند. همان طور که می‌دانیم این مقادیر در دنیای پر سرعت امروزی که عصر ارتباطات نیز نامگذاری شده‌است مقادیر ناچیزی محسوب می‌شود. این در حالی است که سرعت بولوتوث چیزی در حدود ۷۲۳ کیلو بایت در ثانیه‌است که به مراتب بیش تر از ارقام بالاست. مورد دیگر قیمت مناسب بولوتوث می‌باشد که امروزه در بازارهای جهانی بین ۱۰ تا ۱۵ دلار قیمت دارد.

انواع بولوتوث

اولین نسخه‌های بلوتوث مشکلات و کاستیهایی داشتند نسخه ۱٫۰ و B۱٫۰ از اولین سری تکنولوژی بلوتوث هستند که اکثر شرکتهای تولید کننده محصولات الکترونیکی استفاده کننده این تکنولوژی در برقراری ارتباط محصولاتشان با یکدیگر با مشکل مواجه می‌شدند. این دستگاه‌ها برای ایجاد ارتباط مجبور بودند آدرس سخت افزاری دستگاه (BD-ADDR) را در فرآیند اتصال دو دستگاه فاش کنند که در نتیجه اصل پنهان نگه داشتن هویت دستگاه نقض می‌شد.

نسخه ۱٫۱

بسیاری از خطاهای موجود در دو نسخه قبلی را پوشاند و قابلیت پشتیبانی از کانالهای بدون رمزگذاری به آن اضافه شد و به سیستم Received Signal Strength Indication) RSSI) یا همان نمایشگر قدرت سیگنال دریافتی مجهز شد.

نسخه ۱٫۲

تغییرات عمدهای را در این نسخه شاهد بوده‌ایم: برقراری سریعتر ارتباط بین دستگاهها، استفاده از AFH) Adaptive frequency-hopping spread spectrum) برای جلوگیری از تداخل فرکانسهای رادیویی، افزایش سرعت انتقال تا ۷۲۱ کیلوبیت در ثانیه، ارتباط گسترده همزمان: Extended Synchronous Connections) ESCO) استفاده از این تکنیک و بهبود کیفیت صدای بسته‌های آسیب دیده و ارسال مجدد آنها را در بر می‌گیرد. پشتیبانی رابط کنترل میزبان HCI) Host Controller Interface) برای three-wire UART

نسخه ۲٫۰

این نسخه از دهم نوامبر سال ۲۰۰۴ مورد استفاده قرار گرفته‌است پشتیبانی از نسخه ۱٫۱ و بالابردن سرعت ارزیابی و انتقال داده تا سه برابر و در شرایطی خاص تا ده برابر، کارآیی بهینه بین هر دستگاه و بالاتر رفتن پهنای باند از مشخصات این نسخه هستند.

نسخه ۲٫۱

از جولای سال ۲۰۰۷ استفاده از این نسخه مرسوم شد این نسخه سازگاری کامل با نسخههای ۱٫۱ و ۲٫۰ را داراست.

بهینه سازی در اتصال به دستگاههای مختلف و ایجاد لیست از دستگاههای یافته شده در زمان جست وجو از مشخصه‌های جدید است. ساخت تونل ارتباطی رمزگذاری شده برای حفظ امینت و جلوگیری از دزدیده شدن اطلاعات در حال ارسال توسط دیگران.

نسخه ۳٫۰

در حال حاضر آخرین نسخه و سریعترین نسخه از این تکنولوژی است که با بهرهگیری از باند گسترده رادیویی (UWB) Ultra-Wideband سرعت انتقال آن در ثانیه به ۴۸۰ مگابیت می‌رسد و انرژی مصرفی آن فوقالعاده کم است. عدم تداخل بین دستگاههای در حال ارتباط با یکدیگر نیز از خصوصیتهای نسخه ۳٫۰ بشمار می‌رود، این تکنولوژی را SSFH مینامند. بلوتوث یک استاندارد رادیویی و پروتکل ارتباطی برای ارتباط بین وسایل الکترونیکی است و برد کوتاهی دارد (۱متر تا ۱۰۰ متر). دستگاههایی که در حدفاصل مجاز از یکدیگر قرار دارند می‌توانند با استفاده از تکنولوژی بلوتوث با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. از آنجایی که این دستگاه‌ها از یک سیستم ارتباطی رادیویی استفاده می‌کنند احتیاجی به خط دید مستقیم بین آنها نیست و حتی با وجود موانع نیز می‌توانند ارتباط را برقرار کنند، اما در نهایت باید در محدوده یکی از سه کلاس موجود قرار داشته باشند: ▪ Class ۱ ۱۰۰ mW (۲۰ dBm) ~۱۰۰ meters ▪ Class ۲ ۲٫۵ mW (۴ dBm) ~۱۰ meters ▪ Class ۳ ۱ mW (۰ dBm) ~۱ meter