آشنایی با فناوری بلوتوث (قسمت اول)

صنعت IT در جهان از سال 2000 به بعد تحولات بسیاری را به خود دیده است. هر روزه مردم با یک تکنولوژی جدید روبه رو می شوند و دنیای پیچیده و پیشرفته امروزی مردم را وادار به حرکت می کند. اما سرعت این حرکت به قدری زیاد است که حتی متخصصین IT را هم به تعجب واداشته است. با ایجاد هر تکنولوژی مردم مشتاق شده تا با آن آشنا شوند ولی بلافاصله تکنولوژی پیشرفته دیگری متولد می شود.
یکی از این تکنولوژی ها، Bluetooth است که به ارتباط بی سیم با برد کوتاه مربوط می شود. این تکنولوژی در تمام قطعات، وسائل الکترونیکی و ارتباطی کاربرد دارد و استفاده از آن تنها به شبکه ها و اینترنت مربوط نمی شود، به طوری که امروزه حتی موس و کی بورد Bluetooth هم به بازار آمده است.

اکثر کارشناسان و متخصصین کامپیوتر و شبکه اعتقاد دارند که اقبال عمومی این تکنولوژی روز به روز فزونی میابد. فرض کنید در منزلتان از تکنولوژی Bluetooth استفاده می کنید و در حال چک کردن E mailهای خود از طریق تلفن همراه هستید، در همان حال نامه ای از دوست خود دریافت می کنید شما هم نامه او را از طریق Bluetooth به پرینتر که به این سیستم مجهز است ارسال کرده و یک پرینت از آن تهیه می کنید.
در همین زمان تلویزیون هم مشغول پخش برنامه ای است که بلافاصله تصویر را به مانیتور انتقال داده و توسط CD Writer که به تکنولوژی Bluetooth مجهز است تصاویر را روی CD ذخیره می کند. اینها تنها برخی از موارد استفاده تکنولوژی Bluetooth در زندگی امروز است. تجهیزات مجهز به این تکنولوژی در کنار هم شبکه ای خانگی به نام PAN (Personal Area Network) را ایجاد می کنند.
Bluetooth یک فناوری بی سیم کوتاه برد است که به تلفنهای همراه ، PDA ، کامپیوترها ، دستگاههای ضبط و پخش استریو ، لوازم خانگی ، اتومبیلها و همه وسایل دیگری که می توانید ارتباط آنها را با یکدیگر فکر کنید امکان ارتباط می دهد .

بلوتوث یک رشتـه خصوصیت بی سیم است که ارتباطات کوتاه برد بین وسایل مجهز به تراشه های کوچک و اختصاصی بلوتوث را تعریف می کند ، بلوتوث یک زبان مشترک بین وسایل مختلف می سازد که به آنها امکان می دهد که به آسانی با هم ارتباط برقرار کنند و بهم وصل شوند.
وسایل مجهز به تراشه های بلوتوث حدود 10 متر برد دارند و می توانند داده ها در سرعت 720 کیلوبایت در ثانیه از طریق دیوار ها ، کیف ها و پوشاک انتقال دهند.
هیجان انگیزتر آنکه اتصال دادن بین وسایل بلوتوث می تواند بدون دخالت مستقیم ما انجام بگیرد. وقتی دو وسیله مجهز به تراشه های بلوتوث نزدیک یکدیگر می رسند ، نرم افزار نهاده شده در تراشه های فرستنده / گیرنده (Server / Client)بلوتوث به طور خودکار یک ارتباط را برقرار می سازد و داده ها را نقل و انتقال می دهد.

با این همه برد کوتاه و سرعت محدود بلوتوث باعث شده است که برای شبکه های محلی (LAN) بی سیم کمتر مرسوم باشد، چون این شبکه های کامپیوتری معمولا بیش از 10 متری بلوتوث فاصله دارند و برد سرعتی آنها 10 تا 100 متر مگابایت در ثانیه است.
این استاندارد هم چنین یک برد متوسط 100 متری را تعریف کرده است ، اما به ندرت به کار می رود ، چون به توان التریکی و هزینه بیشتری نیاز دارد.
هر وسیله بلوتوث حاوی یک تراشه فرستنده / گیرنده مربعی 4 سانتیمتری است که در باند فرکانس رادیویی ISM (Industrial Scientific Medical) یا صنعتی ، علمی ، پزشکی از 40/2 گیگاهرتز تا 48/2 گیگاهرتز عمل می کند. سازندگان و طراحان این فرکانس را بدین لحاظ انتخاب کردند که در سراسر جهان به رایگان در دسترس است و محدودیتهای داشتن مجوز را ندارند.

● شاید جالب باشد تا از تاریخچه نام bluetooth هم اطلاع داشته باشیم:
این نام از نام یک پادشاه دانمارکی به نام Harald Blaatand گرفته شده است. کلمه Blaatand پس از انتقال به زبان انگلیسی به شکل Bluetooth تلفظ شد که به معنی دندان آبی است.
این پادشاه که بین سال های 940 تا 986 می زیست، توانست دانمارک و نروژ را که در جنگ های مذهبی با هم مشکل پیدا کرده بودند متحد کند و از آن پس شهرت زیادی کسب کرد. در واقع تکنولوژی Bluetooth هم بر پایه اتحاد یکپارچه سیستم های کامپیوتر در قالبی بدون سیستم تاکید دارد که نماد کار و تلاش پادشاه دانمارکی است.

ایده اصلی ایجاد این سیستم در سال 1994 توسط شرکت موبایل Ericsson ارائه شد. این شرکت به همراه چند شرکت دیگر به دنبال یک سیستم ارتباطی بین وسایل الکترونیکی مختلف بودند تا قادر به هماهنگی و سازگاری با هم باشند.
امروزه بسیاری از وسایل ارتباطی مانند PC، PDA، موبایل، پرینتر و... از پروتکل های متفاوت و ناسازگار با یکدیگر استفاده می کنند و همین امر باعث عدم ارتباط مناسب بین آنها خواهد شد. بنابراین شرکت های مربوطه تصمیم به ایجاد یک استاندارد مشترک برای انواع وسایل ارتباطی گرفتند تا ارتباط میان آنها تحت یک پروتکل ثابت و مشخص برقرار شود. در حال حاضر Ericsson، Intel، Nokia، IBM و Toshiba از پدیدآورندگان و توسعه دهندگان این تکنولوژی هستند. این شرکت ها با تشکیل گروهی به نامBluetooth (Special Interest Group)SIG موفق شدند استاندارد مورد نظر را ایجاد کنند.
هر وسیله ای که از سیم برای انتقال اطلاعات خوداستفاده نمی کند از امواج رادیویی بهره می گیرد درواقع امواج رادیویی سیگنال هایی هستند که توسط فرستنده در هوا پخش می شود. امواج رادیویی قادر به انتقال صدا، تصویر و هر نوع Data هستند.

تلفن های بی سیم، موبایل، ماهواره ها، اداره تلویزیون و غیره جزء وسایلی هستند که ارتباط خود را از طریق این امواج فراهم می کنند. حتی دزدگیر اتومبیل شما هم از طریق امواج رادیویی کنترل می شود
. Bluetooth نوعی از ارتباطات امواج رادیویی ولی با برد کوتاه است و از پروتکل خاصی برای ارسال اطلاعات خود استفاده می کند و به همین دلیل است که شرکت های معتبر سازنده دستگاه های ارتباطی و کامپیوتری علاقه زیادی دارند تا در این پروژه شرکت کنند. در واقع تمام دستگاه هایی که بر پایه Bluetooth ایجاد می شود باید با استاندارد مشخصی سازگاری داشته باشند.
همان طور که می دانید فرکانس های امواج رادیویی با استفاده از واحد هرتز محاسبه می شوند. فرستنده این فرکانس ها که Transmitter نام دارد امواج مورد نظر را در یک فرکانس خاص ارسال می کند و دستگاه گیرنده در همان طول موج اقدام به دریافت اطلاعات می کند و دامنه آن GHZ2.40 تا GHZ2.48 است.

آشنایی با فناوری بلوتوث (قسمت دوم)

● مزایای Bluetooth:
عوامل بسیاری موجب شده تا شرکت ها و موسسات ارتباطی به دنبال استفاده از Bluetooth باشند. یکی از این عوامل محدودیت در انتقال Data از طریق سیم است. دستگاه هایی که با سیم کار می کنند از طریق رابط های سریال یا پارلل و یا USB به کامپیوتر متصل می شوند. اگر از ارتباط سریال استفاده شود در هر سیکل زمانی یک بیت ارسال می شود و ارتباط پارلل در هر سیکل 8 تا 16 بیت را ارسال می نماید. این مقادیر در دنیای ارتباطات پرسرعت امروزی بسیار کم است. تا چندی پیش در مقام کشورهای پیشرفته برای ارتباط اینترنت به طور کامل از ارتباطات سیمی و تکنولوژی هایی چون ISON و DSL استفاده می شد. البته این سیستم ها هنوز هم جزء پرطرفدارترین و کاربردی ترین وسایل ارتباطی در جهان هستند. بگذریم که در کشور ما هنوز به طور کامل از این سیستم ها استفاده نمی شود و همچنان سیستم قدیمی و بسیار ضعیف Dial up مورد استفاده قرار می گیرد.

به لطف تکنولوژی جدید Bluetooth کشورهایی چون آمریکا و برخی کشورهای اروپایی که در زمینه تکنولوژی حرف اول را در دنیا می زنند به سمت استفاده از ارتباطات بی سیم بین شبکه ها و اینترنت حرکت می کنند که علاوه بر سرعت زیاد، کیفیت بسیار خوبی را در اختیار کاربرانش قرار می دهد.
از دیگر مشکلاتی که متخصصین بخش ارتباط با آن سروکار داشتند عدم وجود یک استاندارد مشخص و ثابت برای ارتباط دستگاه های مختلف با یکدیگربود. تا پیش از این هر شرکت دستگاه های خود را براساس استانداردهای ارتباطی خود تولید می کرد و به همین خاطر اغلب آنها برای ارتباط با دستگاه هایی از همان نوع ولی متعلق به یک کمپانی دیگر دچار مشکل می شدند زیرا پروتکل ثابتی وجود نداشت. حال این مشکل توسط استاندارد Bluetooth به راحتی قابل حل است. قبل از مطرح شدن مسئله استفاده از Bluetooth متخصصان اعتقاد داشتند که در ارتباطات نزدیک از اشعه مادون قرمز استفاده شود.

مثلا در کنترل از راه دور تلویزیون از این سیستم استفاده می شود. تکنولوژی مادون قرمز IrDA نام دارد و مخفف Infrared Data Association است. در عمل ثابت شده که استفاده از این استاندارد قابل اطمینان است و هزینه بسیار کمی به خود اختصاص می دهد. ولی با این وجود معایبی نیز دارد. اولین مشکل حرکت نور در خط راست است. فرستنده مادون قرمز و گیرنده آن می بایست در مقابل هم قرار بگیرند تا ارسال اطلاعات صورت گیرد، در غیر این صورت و وجود داشتن مانعی در بین راه، انتقال اطلاعات به درستی صورت نمی گیرد.
یکی دیگر از مشکلات مادون قرمز اصطلاح «یک به یک» است. به این معنی که شما فقط می توانید اطلاعات را از یک دستگاه تنها به یک دستگاه دیگر ارسال کنید و در یک لحظه قادر به ارسال اطلاعات از یک دستگاه به چند دستگاه نخواهید بود اما هر دو مشکل IrDA از طریق Bluetooth قابل رفع است. یکی دیگر از دلایل استفاده از تراشه های Bluetooth قیمت بسیار مناسب آن است.
قیمت این تراشه ها عملا 15 تا 30 دلار است که با توجه به کارایی بسیار خوب، این قیمت کاملا مناسب به نظر می رسد.

همان طور که اشاره شد این تکنولوژی از محدوده فرکانس 40/2 تا 48/2 گیگا هرتز که محدوده ای رایگان است استفاده می کند که 79 کانال ارتباطی را شامل می شود. البته این محدوده در اروپا و آمریکا مورد استفاده قرار می گیرد ولی در ژاپن این محدوده بین 47/2 تا 49/2 گیگا هرتز است و 23 کانال ارتباطی را شامل می شود.
هر کدام از این کانال های ارتباطی قابلیت ارسال یک مگابایت اطلاعات را دارد و برد موثر آن 10متر ذکر شده که شرکت های ارائه کننده این سیستم ها تا برد 7 متر را ضمانت می کنند و بیشتر از آن به فضای اتاقی بستگی دارد که دستگاه ها در آن قرار دارند و همچنین به میزان وجود دیگر امواج رادیویی هم وابسته است. سرعت انتقال اطلاعات در استاندارد Bluetooth بستگی به نوع سیستم ارتباطی دارد. مثلا اگر از ارتباط همزمان یا Synchronous استفاده شود نرخ انتقال اطلاعات 423 کیلوبایت در ثانیه خواهد بود.
در این نوع ارتباط دستگاه فرستنده و گیرنده به طور همزمان قادر به دریافت و ارسال اطلاعات هستند. در نوع دیگر ارتباط که ارتباط غیرهمزمان یا Asynchronous نام دارد نرخ انتقال اطلاعات 721 کیلوبایت در ثانیه خواهد بود. البته با وجود سرعت بیشتر این ارتباط نسبت به ارتباط همزمان، قابلیت ارسال و دریافت در یک زمان را ندارد. البته تکنولوژی های مانند Wi Fi که بر پایه Bluetooth است برد موثر و نرخ انتقال اطلاعات بیشتر می شود.
Bluetooth از سیستم بسیار حساسی نیز برخوردار است و از این لحاظ با استفاده از آن احتمال تداخل بین دستگاه های مجهز به امواج رادیویی به حداقل خود می رسد و حتی در صورت بروز تداخل در ارتباط بلافاصله اطلاعات از بین رفته مجددا به طور خودکار برای دستگاه گیرنده ارسال خواهد شد. حال این تصور به وجود می آید که با وجود چندین دستگاه مجهز به این تکنولوژی در یک اتاق چگونه آنها روی یک فرکانس مشخص و بدون تداخل با یکدیگر به تبادل اطلاعات می پردازند.

برای جلوگیری از تداخل اطلاعات Bluetooth از تکنیکی به نام Spread Spectrum Frequency استفاده می کند و این تکنیک به دستگاه ها اجازه می دهد که در یک محدوده فرکانسی مشخص شده به صورت خودکار تغییر فرکانس داشته باشند. در واقع در این تکنولوژی یابنده کانال آزاد بیش از 1500 بار در ثانیه کانال های ارتباطی را چک می کند تا از کانال های اشغال شده با خبر باشد و در صورت ایجاد یک ارتباط جدید یک کانال آزاد را به آن ارتباط اختصاص دهد.
مثلا یک دستگاه کامپیوتر در حال ارتباط با پرینتر از طریق فرکانس GHZ2.47 باشد در همین زمان موبایل قصد ارتباط با اسکنر را دارد. با استفاده از تکنیکی که ذکر شد به طور خودکار فرکانس اشغال شده توسط کامپیوتر و پرینتر شناسایی شده و ارتباط موبایل و اسکنر به روی یک فرکانس جدید برقرار می شود.
همانطورکه گفته شدBLUETOOTHیک توسعه ی استاندارداست که توسط یک گروه ازسازندگان وسایل الکترونیکی ساخته شده وگسترش یافته است وازهرنوع وسیله ی الکترونیکی ازجمله کامپیوتروموبایل گرفته تاصفه کلید وهدفون را پشتیبانی می کند تا انها را بدون استفاده ازکابل وسیم کشی باهم مرتبط سازد.

تکنولوژی بلوتوث برای انجام دوکاراساسی طراحی شده است:

1) ایجاد سازگاری بالایه ی فیزیکی: چون یک فرکانس رادیوئی استاندارد است میتواند برای لایه ی فیزیکی بسیارانعطاف پذیرباشد.

2) همچنین درلایه ی پیوند داده ها نیزشرایط مناسبی را فراهم کرده است مثلا درقسمتی که بایتها فرستاده میشوند و باید توسط لایه کنترل شود برای اطمینان ازاینکه پیغام فرستاده شده باپیغام دریافت شده تفاوتی ندارد باید مشخص شود که دریک زمان چه مقدار بایت درپیغام وجود دارد با استفاده ازاین تکنولوژی به راحتی بایتها کنترل خواهند شد.امروزه شرکتهای که ازسیستم بلوتوث استفاده میکنند وتعداد انها بیش ازهزارعدداست قصد دارند که ارتباطات رادیویی بلوتوث رابه جای ابزارالاتی که برای اتصالات کامپیوتری وتلفنی ودیگراتصالات مهم به کارمیروند جایگزین نمایند.

● فرکانس BLUETOOTH :
ارتباطات بلوتوث در فرکانس 245 مگاهرتزبرقرارمیشوند که ازان درکاربردهای بین المللی صنعتی وعلمی و وسایل پزشکی تحت عنوانISM استفاده میشود.
شمار زیادی ازسیستمهایی که ما ممکن است به کارببریم ازاین فرکانس رادیویی بهره می برند.
مانند مانیتورهای کنترل کننده ی کوچک وکنترل هایی که مخصوص بازکردن درگاراژ میباشند ونسل جدید تلفنهای بیسیمی ازفرکانس های باند(ISM) استفاده می کنند.
یکی ازراه هایی که بلوتوث ازایجاداختلال سیستمهای دیگرپیشگیری میکند توسط فرستادن سیگنالهای خیلی ضعیف باقدرت1میلی وات است درمقایسه باان اکثرموبایل های قدرتمند توان ارسال سیگنال تا3 وات رادارند.

این امکان ندارد که چندین سیستم دریک زمان تحت یک فرکانس کاملا شبیه بهم باشند زیرابلوتوث ازتکنولوژی پیشرفته ای با نام(طیف فرکانس های توسعه یافته)استفاده میکنددراین تکنیک یک سیستم میتوانداز79مدل فرکانس هایی که از محدوده ی فرکانسی طراحی شده به طورتصادفی انتخاب شده وتحت یک قاعده ی منظم به یکدیگرتبدیل شده انداستفاده کند.اززمانی که هرانتقال دهنده ی تحت بلوتوث ازتکنولوژی انتقال اتوماتیک فرکانس های توسعه یافته استفاده میکند محال است که دوانتقال دهنده دریک زمان مشخص یک فرکانس مشابه داشته باشند.
واززمانیکه ایجاداختلال روی یک فرکانس مخصوص تنها درچند صدم ثانیه طول می کشد این تکنیک خطرات اسیب پذیری تلفن های استفاده کننده ازپورت ومانیتورهای کوچک را به طورچشمگیری کاهش داده است.این سیستم ها یک شبکه ی شخصی ایجاد میکنند(PAN)یایک(PICONET)که ممکن است چندین اتاق رابهم متصل کنند یاممکن است یک فاصله ی بسیارکوتاه بین تلفن بین موبایل روی کمربند باهدفون روی گوش شما را جهت یابی نماید.