معرفي فناوري Bluetooth

يا دندان آبي

تاريخچه Bluetooth

Bluetooth‏ از نام يك پادشاه دانماركي به نام ‏Harald Blaatand‏ گرفته شده ‏است. كلمه ‏Blaatand‏ پس از انتقال به زبان انگليسي به شكل ‏Bluetooth‏ ‏تلفظ شد كه به معني دندان آبي است. اين پادشاه كه بين سالهاي ‏‏940 تا 986 مي زيست، توانست دانمارك و نروژ را كه در جنگ هاي ‏مذهبي با هم مشكل پيدا كرده بودند متحد كند و از آن پس شهرت زيادي ‏كسب كرد. در واقع تكنولوژي ‏Bluetooth‏ هم بر پايه اتحاد يكپارچه ‏سيستمهاي كامپيوتر در قالبي بدون سيستم تاكيد دارد كه نماد كار و ‏تلاش پادشاه دانماركي است.

ايده اصلي ايجاد اين سيستم در سال ‏‏1994 توسط شركت موبايل ‏Ericsson‏  ارائه شد. اين شركت به همراه چند ‏شركت ديگر به دنبال يك سيستم ارتباطي بين وسايل الكترونيكي مختلف ‏بودند تا قادر به هماهنگي و سازگاري با هم باشند.
امروزه بسياري از وسايل ارتباطي مانند ‏PC ‎ و ‏PDA‏ ، موبايل، پرينتر و ... از ‏پروتكلهاي متفاوت و ناسازگار با يكديگر استفاده ميكنند و همين امر ‏باعث عدم ارتباط مناسب بين آنها خواهد شد. بنابراين شركتهاي ‏مربوطه تصميم به ايجاد يك استاندارد مشترك براي انواع وسايل ارتباطي ‏گرفتند تا ارتباط ميان آنها تحت يك پروتكل ثابت و مشخص برقرار شود.

در ‏حال حاضر ‏Ericsson ‎، ‏Intel ‎، ‏Nokia ‎، ‏IBM‏ و ‏Toshiba‏ از پديد آورندگان و ‏توسعه دهندگان اين تكنولوژي هستند. در سال 1998 اين شركتها با تشكيل گروهي ‏به نام ‏Bluetooth (Special Interest Group)‏ ‏ SIG‏ موفق شدند استاندارد ‏مورد نظر را ايجاد كنند. در حال حاضر تعداد شركتها يمشاركت كننده در اين گروه بيش از 2000 كمپاني و شركت مي باشند.

معرفي Bluetooth

فناوري Bluetooth استانداردي براي امواج راديويي است كه كه براي ارتباطات بي سيم كامپيوترهاي قابل حمل و نقل (مانند lap top ها) و تلفن هاي همراه و وسايل الكترونيكي رايج استفاده مي شوند در واقع امواج راديويي سيگنال هايي هستند كه توسط فرستنده در هوا پخش ميشود. امواج راديويي قادر به انتقال ‏صدا، تصوير و هر نوع ‏Data‏ هستند. تلفن هاي بي سيم، موبايل، ‏ماهواره ها، تلويزيون و غيره جزء وسايلي هستند كه ارتباط خود را از ‏طريق اين امواج فراهم مي كنند. حتي دزدگير اتومبيل  از طريق ‏امواج راديويي كنترل مي شود. ‏

اين امواج براي فاصله هاي نزديك استفاده مي شوند و براي ارتباطات بي سيم تكنولوژي ارزاني محسوب مي شوند. و بوسيله اين تكنولوژي مي توانيد بين دو وسيله كه داراي اين تكنولوژي باشند به صورت بي سيم پيغام، عكس يا هر كلاً اطلاعات رد و بدل كنيد.

راديوي Bluetooth در داخل يك ميكرو چيپ قرار دارد و در باند فركانسي 2.4 گيگا هرتز عمل مي كند. اين تكنولوژي از سيستم "Frequency Hoping Spread Spectrum" استفاده مي كند، كه سيگنال آن 1600 بار در ثانيه تغيير مي كند كه كمك بزرگي براي جلوگيري از تداخل ناخواسته و غير مجاز است. علاوه بر اين بوسيله نرم افزار كد شناسايي وسيله طرف مقابل چك مي شود. بدين ترتيب مي توان اطمينان حاصل كرد كه اطلاعات شما فقط به مقصد مورد نظر مي رسد.

اين امواج با دو قدرت وجود دارند. سطح قدرت پايين تر كه محيطهاي كوچك را مي تواند پوشش دهد ( مثلاً داخل يك اتاق ) يا در نوع با قدرت بالاتر كه رنج متوسطي را مي تواند پوشش دهد. ( مثلاً كل يك خانه را ميتواند پوشش دهد. ) اين سيستم هم براي ارتباط نقطه به نقطه و هم براي ارتباط يك نقطه با چند نقطه مي تواند استفاده شود. اين تكنولوژي كه از سيستم گيرندگي و فرستندگي در جهت مناسب استفاده مي كند. قادر است امواج راديويي را از ميان ديوار و ديگر موانع غير فلزي عبور دهد. اگر امواج مزاحم دستگاه ثالثي باعث تداخل شود انتقال اطلاعات كند مي شود ولي متوقف نمي شود.

با سيستمهاي امروزي بيش از 7 دستگاه مي توانند براي برقراري ارتباط با توليد كننده امواج در يك دستگاه ديگر فعال شوند. به اين شيوه Piconet مي گويند چندين piconet‌  را مي توان به يكديگر متصل كرد كه يك scatternet را تشكيل مي دهند.

محدوديت انتقال داده در سيستم هاي ارتباطي

عوامل بسياري موجب شده تا شركت ها و موسسات ارتباطي به دنبال استفاده از تكنولوژي Bluetooth ‏باشند. يكي از اين عوامل محدوديت در انتقال داده ‏از طريق سيم است. دستگاههايي كه با سيم كار مي كنند از طريق ‏رابط هاي سريال يا پارالل و يا USB به كامپيوتر متصل مي شوند. اگر از ‏ارتباط سريال استفاده شود در هر سيكل زماني يك بيت ارسال مي شود ‏و ارتباط پارالل در هر سيكل 8 تا 16بيت را ارسال مي نمايد. اين مقادير در ‏دنياي ارتباطات پرسرعت امروزي بسيار كم است. تا چندي پيش در مقام ‏كشورهاي پيشرفته براي ارتباط اينترنت به طور كامل از ارتباطات سيمي و تكنولوژي‌هايي نظري ISDN  و DSL استفاده مي شد.  البته اين سيستم ها ‏هنوز هم جزء پرطرفدارترين و كاربردي ترين وسايل ارتباطي در جهان ‏هستند.

به لطف فناوري جديد Bluetooth كشورهايي چون آمريكا و برخي ‏كشورهاي اروپايي كه در زمينه تكنولوژي حرف اول را در دنيا مي زنند به ‏سمت استفاده از ارتباطات بي سيم بين شبكه ها و اينترنت حركت ‏مي كنند كه علاوه بر سرعت زياد، كيفيت بسيار خوبي را در اختيار ‏كاربرانش قرار مي دهد.

عدم وجود استاندارد

از ديگر مشكلاتي كه متخصصين بخش ارتباط با آن ‏سروكار داشتند عدم وجود يك استاندارد مشخص و ثابت براي ارتباط ‏دستگاههاي مختلف با يكديگر بود. تا پيش از اين هر شركت دستگاههاي ‏خود را براساس استانداردهاي ارتباطي خود توليد مي كرد و به همين ‏خاطر اغلب آنها براي ارتباط با دستگاههايي از همان نوع ولي متعلق به ‏يك كمپاني ديگر دچار مشكل مي شدند زيرا پروتكل ثابتي وجود نداشت. ‏حال اين مشكل توسط استاندارد Bluetooth به راحتي قابل حل است. ‏

محدوديت ساير روشها

قبل از مطرح شدن مسئله استفاده از متخصصان اعتقاد ‏داشتند كه در ارتباطات نزديك از اشعه مادون قرمز استفاده شود. مثلاً در كنترل از راه دور تلويزيون از اين سيستم استفاده مي شود. تكنولوژي ‏مادون قرمز IrDA نام دارد و مخفف Infrared Data Association ‏است. ‏در عمل ثابت شده كه استفاده از اين استاندارد قابل اطمينان است و هزينه بسيار ‏كمي به خود اختصاص مي دهد. ولي با اين وجود معايبي نيز دارد. اولين مشكل ‏حركت نور در خط راست است. فرستنده مادون قرمز و گيرنده آن مي بايست ‏در مقابل هم قرار بگيرند تا ارسال اطلاعات صورت گيرد، در غير اين ‏صورت و وجود داشتن مانعي در بين راه، انتقال اطلاعات به درستي صورت ‏نمي گيرد. يكي ديگر از مشكلات مادون قرمز اصطلاح «يك به يك» است. به ‏اين معني كه شما فقط مي توانيد اطلاعات را از يك دستگاه تنها به يك دستگاه ‏ديگر ارسال كنيد و در يك لحظه قادر به ارسال اطلاعات از يك دستگاه به چند ‏دستگاه نخواهيد بود اما هر دو مشكل‏ IrDA از طريق Bluetooth‏‏ قابل رفع ‏است.

همان طور كه اشاره شد اين تكنولوژي از محدوده فركانس 40/2 تا 48/2 گيگا ‏هرتز كه محدوده اي رايگان است استفاده مي كند كه 79 كانال ارتباطي را ‏شامل مي شود. البته اين محدوده در اروپا و آمريكا مورد استفاده قرار مي گيرد ‏ولي در ژاپن اين محدوده بين 47/2 تا 49/2 گيگا هرتز است و 23 كانال ‏ارتباطي را شامل مي شود. هر كدام از اين كانال‌هاي ارتباطي قابليت ارسال ‏يك مگابايت اطلاعات را دارد و برد موثر آن 10متر ذكر شده كه شركت‌هاي ‏ارائه كننده اين سيستم ها تا برد 7 متر را ضمانت مي كنند و بيشتر از آن به ‏فضاي اتاقي بستگي دارد كه دستگاه ها در آن قرار دارند و همچنين به ميزان ‏وجود ديگر امواج راديويي هم وابسته است. سرعت انتقال طلاعات در ‏استاندارد Bluetooth بستگي به نوع سيستم ارتباطي دارد. مثلاً اگر از ارتباط ‏همزمان يا ‏Synchronous‏ استفاده شود نرخ انتقال اطلاعات 423 كيلوبايت ‏در ثانيه خواهد بود. در اين نوع ارتباط دستگاه فرستنده و گيرنده به طور همزمان قادر به دريافت و ‏ارسال اطلاعات هستند.

در نوع ديگر ارتباط كه ارتباط غيرهمزمان يا Asynchronous نام دارد نرخ انتقال اطلاعات 721 كيلوبايت در ثانيه خواهد ‏بود. البته با وجود سرعت بيشتر اين ارتباط نسبت به ارتباط همزمان، قابليت ‏ارسال و دريافت در يك زمان را ندارد. البته تكنولوژي‌هاي مانند ‏i‏Wi-Fi كه ‏بر پايه Bluetooth است برد موثر و نرخ انتقال اطلاعات بيشتر مي شود.

Bluetooth ‏‏از سيستم بسيار حساسي نيز برخوردار است و از اين لحاظ با ‏استفاده از آن احتمال تداخل بين دستگاههاي مجهز به امواج راديويي به حداقل ‏خود مي‌رسد و حتي در صورت بروز تداخل در ارتباط بلافاصله اطلاعات از ‏بين رفته مجدداً به طور خودكار براي دستگاه گيرنده ارسال خواهد شد. حال اين ‏تصور به وجود مي آيد كه با وجود چندين دستگاه مجهز به اين تكنولوژي در ‏يك اتاق چگونه آنها روي يك فركانس مشخص و بدون تداخل با يكديگر به تبادل ‏اطلاعات مي پردازند.

براي جلوگيري از تداخل اطلاعات Bluetooth از تكنيكي به نام Spread ‎Spectrum‏ ‏Frequency‏ استفاده مي كند و اين تكنيك به دستگاه ها اجازه ‏مي دهد كه در يك محدوده فركانسي مشخص شده به صورت خودكار تغيير ‏فركانس داشته باشند. در واقع در اين تكنولوژي يابنده كانال آزاد بيش از 1600 ‏بار در ثانيه كانال‌هاي ارتباطي را چك مي كند تا از كانال‌هاي اشغال شده با ‏خبر باشد و در صورت ايجاد يك ارتباط جديد يك كانال آزاد را به آن ارتباط ‏اختصاص دهد. مثلاً يك دستگاه كامپيوتر در حال ارتباط با پرينتر از طريق ‏فركانس ‏ 2.47 GHZ ‎‏ باشد در همين زمان موبايل قصد ارتباط با اسكنر را دارد. ‏با استفاده از تكنيكي كه ذكر شد به طور خودكار فركانس اشغال شده توسط ‏كامپيوتر و پرينتر شناسايي شده و ارتباط موبايل و اسكنر به روي يك فركانس ‏جديد برقرار مي شود

فرايند صدور جواز و گواهينامه

قبل از اينكه يك كارخانه بتواند محصولي كه از تكنولوژي Bluetooth استفاده مي كند وارد بازار كند بايد جواز آن را از دو جهت دريافت كند. ابتدا محصول مورد نظر استانداردهايي لازم دارد كه بتواند با دستگاههاي ديگر كه داراي تكنولوژي بي سيم  Bluetooth هستند ارتباط برقرار كند. ديگر اينكه بايد مجوزهاي لازم براي اين سيستم چه در كشور سازنده و چه در كشوري كه محصول  به فروش مي رود مجوزهاي قانوني آنها را دريافت كند.