بلوتوث

بلوتوث در سال 1998 تولید شد و مانند 802.11 یک استاندارد صنعتی میباشد. با این حال، بلوتوث برای WLAN طراحی نشده است و بنابراین مستقیماً با Wi-Fi رقابت نمی کند. به عبارت دیگر، اگر میخواهید یک شبکه بی‌سیم برای دفتر خود راه‌اندازی کنید، این فناوری مناسبی برای استفاده نیست. با این حال، اگر دستگاه‌های بی‌سیمی دارید که می‌خواهید رایانه‌تان بتواند با آن‌ها ارتباط برقرار کند، این یک فناوری عالی برای استفاده میباشد. به عنوان مثال میتوان به گوشی های هوشمند، موس، صفحه کلید، هدست و چاپگر اشاره کرد.

تقریباً هر لپ‌تاپ دارای قابلیت‌های Wi-Fi داخلی است و اکثر آنها دارای بلوتوث هستند. اگر نه، یک آداپتور بلوتوث USB را نصب کنید تا با دستگاه‌های بلوتوث ارتباط برقرار کند. این یک شرط مطمئن است که بگوییم همه گوشی های هوشمند و سایر دستگاه های تلفن همراه امروزی از بلوتوث پشتیبانی میکنند.

مانند چندین نسخه Wi-Fi، بلوتوث از محدوده 2.4 گیگاهرتز بدون مجوز برای ارتباط استفاده میکند. برای جلوگیری از تداخل، بلوتوث میتواند در فرکانس‌های مختلف «سیگنال پرتاب کند-Signal hop» تا از تداخل با دستگاه‌هایی که از فناوری‌های دیگر در منطقه استفاده میکنند جلوگیری کند. به لطف پیشرفت‌های فناوری، تداخل Wi-Fi بعید است، اما همچنان ممکن است رخ دهد.

نسخه های بلوتوث:

چندین استاندارد بلوتوث معرفی شده است. نسخه‌های جدیدتر سرعت و سازگاری با فناوری‌هایی مانند Wi-Fi، LTE، IPv6 و دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) را افزایش داده‌اند، همراه با کاهش نیاز برق و افزایش امنیت. جدیدترین نسخه بلوتوث نسخه 5.3 است که در سال 2021 معرفی شد.

حالا بیایید در مورد معنای برخی از این ویژگی ها صحبت کنیم:

نرخ پایه (BR):
همه دستگاه‌های بلوتوث از نسخه ۱.۰ از سرعت انتقال داده اولیه ۱.۰ مگابیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کنند. پس از سربار، انتقال داده واقعی در واقع 721 Kbps است. امروزه بسیار کند است، اما برای کیبوردهای اولیه، ماوس ها و بلندگوها کافی بود.
نرخ داده پیشرفته (EDR):
نسخه 2.0 از EDR پشتیبانی می‌کرد که توان بیتی 3.0 مگابیت بر ثانیه را ارائه می‌کرد. پس از سربار، به 2.1 مگابیت در ثانیه کاهش مییابد. EDR انرژی بیشتری نسبت به BR مصرف میکند.
سرعت بالا (HS):
با نسخه 3.0 بهبود HS آمد که به بلوتوث اجازه می داد تا سیگنال های 802.11 موجود را منتقل کند. این امر سرعت انتقال داده را به 24 مگابیت در ثانیه افزایش داد. البته به خاطر داشته باشید که این امر مستلزم وجود Wi-Fi در نزدیکی است و استفاده از HS به طور قابل توجهی به انرژی بیشتری نسبت به EDR نیاز دارد.
کم انرژی (LE):
نسخه 4.0 حالت کم انرژی را معرفی کرد که سرعت انتقال داده را قربانی می‌کند (270 کیلوبیت بر ثانیه) اما فاصله انتقال را در حالی که انرژی کمتری مصرف می‌کند حفظ میکند.دستگاه هایی که از LE استفاده می کنند در مقایسه با دستگاهی که در حالت کلاسیک کار می کند بین 1 تا 50 درصد انرژی مصرف می کنند. هدف اصلی این بود که این دستگاه با دستگاه های اینترنت اشیا سازگار باشد. نسخه 4.2 اولین نسخه ای بود که ویژگی های خاصی را برای اینترنت اشیاء در نظر گرفت.
دستگاه های بلوتوث در حالت کلاسیک (BR/EDR) یا حالت کم انرژی کار می کنند. حالت های کلاسیک توان انتقال داده بالاتری دارند اما نیاز به قدرت بیشتری دارند. LE برای صرفه جویی در مصرف انرژی، توان عملیاتی را کم میکند. تجهیزات جانبی رایانه بیشتر از حالت کلاسیک استفاده می‌کنند، در حالی که دستگاه‌های IoT، چراغ‌های بلوتوث و چیزهایی مانند نمایشگرهای فعالیت احتمالاً از LE استفاده میکنند.
پوشش در دسترس بودن اسلات (SAM):
یکی از مشکلات بالقوه بلوتوث تداخل در کانال‌های ارتباطی آن است – از همان فرکانس 2.4 گیگاهرتز بدون مجوز استفاده می‌کند که Wi-Fi استفاده میکند – و SAM برای کمک به کاهش مشکلات طراحی شده است. SAM می تواند با سوئیچینگ باندها در آن طیف فرکانس برای کمک به حفظ توان عملیاتی، تداخل را تشخیص داده و از آن جلوگیری کند.
بلوتوث نسخه 5 دارای چندین ویژگی جدید نسبت به نسخه قبلی خود، نسخه 4.2 است. همراه با معرفی SAM و امنیت بهتر، می‌تواند در حالت LE، توان عملیاتی را دوبرابر کند و حداکثر فاصله را تا حدود 240 متر در فضای باز با دید خطی، دو برابر کند. در داخل خانه به حدود 40 متر کاهش می یابد. (به یاد داشته باشید، هنگامی که فاصله ها بیان می شود، این حداکثر نظری در شرایط ایده آل است.) اگرچه نمی تواند هر دو را یکجا انجام دهد. می‌تواند توان عملیاتی را در فاصله‌های کوتاه‌تر افزایش دهد، یا می‌تواند با سرعت داده کمتر به فواصل طولانی‌تر برود. این اولین نسخه ای است که واقعاً سایر فناوری های اینترنت اشیا را در آن فضا به چالش می کشد. بهبودهای بعدی در نسخه 5 (v5.1، v5.2 و v5.3) ویژگی هایی مانند زاویه ورود (Angle of Arrival -AoA) و زاویه خروج (AoD- Angle of Departure ) را اضافه کرده است که برای مکان یابی و ردیابی دستگاه ها، حافظه پنهان بهتر، قدرت LE بهبود یافته استفاده می شود. کنترل و صدا LE و رمزگذاری پیشرفته. تمام نسخه‌های بلوتوث با نسخه‌های قدیمی‌تر سازگار هستند. البته، هنگام استفاده از نسخه های ترکیبی، حداکثر سرعت برابر دستگاه قدیمی تر خواهد بود.

یکی از ویژگی های کلیدی شبکه های بلوتوث موقتی بودن آنهاست. با Wi-Fi، به یک نقطه ارتباطی مرکزی مانند WAP یا روتر نیاز دارید. شبکه‌های بلوتوث به‌صورت موردی شکل می‌گیرند، به این معنی که هرگاه دو دستگاه بلوتوث به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک شوند، می‌توانند مستقیماً با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این شبکه ایجاد شده به صورت پویا، پیکونت (Piconet) نامیده می شود. دستگاه های دارای بلوتوث می توانند با حداکثر هفت دستگاه دیگر در یک پیکونت ارتباط برقرار کنند. یک دستگاه اولیه خواهد بود و بقیه ثانویه خواهند بود. اولیه ارتباط بین دستگاه ها را کنترل می کند. چند پیکونت را می توان با هم ترکیب کرد تا یک پراکندگی (Scatternet) ایجاد کند، و ممکن است که یک پیکونت اولیه در دیگری ثانویه باشد. در پراکندگی، یکی از دستگاه های بلوتوث به عنوان پل بین پیکونت ها عمل می کند.
دستگاه‌های بلوتوث را می‌توان طوری پیکربندی کرد که زمانی که در محدوده یکدیگر قرار دارند، یک اتصال دائمی داشته باشند. این برای گوشی های هوشمند و هدست های هندزفری یا تلفن ها و سیستم های ارتباطی خودرو مناسب است. برای انجام این کار، دستگاه ها باید جفت (Pair) شوند.

دستگاه های بلوتوث:

همانطور که قبلاً ذکر شد، دستگاه های بلوتوث به طور کلاسیک رایانه و لوازم جانبی ارتباطی هستند – صفحه کلید، موس، هدست و چاپگر رایج هستند. البته گوشی های هوشمند و سایر دستگاه های تلفن همراه از بلوتوث نیز پشتیبانی می کنند. با جدیدترین نسخه ها، ممکن است دستگاه های اینترنت اشیا بیشتری با قابلیت بلوتوث نیز ببینیم.
یکی از این دستگاه ها چراغ بلوتوث (Bluetooth Beacon) است که یک فرستنده سخت افزاری کوچک است که از بلوتوث LE استفاده می کند. این فقط broadcast می کند و شناسه منحصر به فرد خود را به دستگاه های مجهز به بلوتوث نزدیک مانند تلفن های هوشمند منتقل می کند. می‌توان از آن برای ارسال اطلاعاتی مانند مواد بازاریابی یا کوپن‌ها برای شخصی با گوشی هوشمند در مجاورت محصول یا به عنوان یک سیستم ناوبری کوتاه برد استفاده کرد.
چهار دسته از دستگاه های بلوتوث وجود دارد که از نظر حداکثر محدوده انتقال و مصرف برق متفاوت هستند. اکثر دستگاه‌های بلوتوث جانبی رایانه، دستگاه‌های کلاس 2 هستند که برد آن‌ها 10 متر و مصرف برق 2.5 میلی‌وات است. اکثر هدست ها نیز کلاس 2 هستند، اما برخی از هدست های کلاس 1 نیز وجود دارند.
در حال حاضر ممکن است گیج شوید و به یاد بیاورید که بلوتوث نسخه 5 حداکثر برد 240 متر در فضای باز دارد. این فقط برای یک دستگاه کلاس 1 است که در حالت LE اجرا می شود. دستگاه‌هایی که در حالت‌های کلاسیک BR یا EDR اجرا می‌شوند، برد کوتاه‌تری خواهند داشت.
هنگام مطالعه بلوتوث، به راحتی می توان نسخه ها و کلاس ها را با هم مخلوط کرد. به یاد داشته باشید که آنها مستقل از یکدیگر هستند. اکثر دستگاه هایی که مشاهده می کنید، صرف نظر از نسخه بلوتوثی که پشتیبانی می کنند، کلاس 2 خواهند بود.