آشنایی با بلوتوث و کاربردهای آن

بلوتوث یک رشته خصوصیت بی سیم است که ارتباطات کوتاه برد بین وسایل مجهز به تراشه‌های کوچک و اختصاصی بلوتوث را تعریف می‌کند. بلوتوث (به انگلیسی: Bluetooth) یک استاندارد رادیویی و پروتکل ارتباطی برای پیوند کوتاه برد، بهره بری انرژی کم، کم هزینه و بی‌سیم می‌باشد که با نصب یک میکروچیپ ارزان قیمت در دستگاه‌ها فعال می‌شود. بلوتوث در حقیقت نام تجاری برای شبکه‌های بی سیم شخصی است که با استاندارد IEEE ۸۰۲٫۱۵ هم شناخته می‌شود. بلوتوث برای فاصله‌های نزدیک و ارسال پیغام، عکس و یا هر اطلاعات دیگر استفاده می‌شود. 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.

تاریخچه بلوتوث

کلمه بلوتوث ریشه دانمارکی دارد و از نام یکی از پادشاهان دانمارک یعنی هارلد بلاتاند دوم (Harold Blatant) که یکی از پادشاهان وایکینگ بوده، برگرفته شده ‌است.  كلمه Blaatand پس از انتقال به زبان انگلیسی به شكل Bluetooth تلفظ شد که معنای «دندان‌آبی» دارد. این حکمران به‌طور صلح‌آمیز، دانمارک، سوئد جنوبی و نروژ شمالی را متحد کرد. این کار به او شهرت یک پادشاه ماهر در ارتباط و مذاکره را در تاریخ داد. شرکت اریکسون اسم بلوتوث را به این فناوری داد، چون امیدوار بود بتواند به‌طور صلح‌آمیز وسایل مختلف را متحد کند.

طرح لوگوی فناوری بلوتوث نیز برگرفته شده از حروف اول کلمات Harold Bluetooth  می‌باشد که به طرز جالبی در یکدیگر ترکیب شده اند. اگر با دقت به لوگوی فوق توجه نمایید می توانید حروف B  و H را از یکدیگر تشخیص دهید.

بلوتوث یک زبان مشترک بین وسایل مختلف می‌سازد که به آنها امکان می‌دهد که به آسانی با هم ارتباط برقرار کنند و بهم وصل شوند. در واقع بلوتوث یک فناوری بی سیم کوتاه برد است که به تلفن‌های همراه،PDA ، کامپیوترها، دستگاه‌های ضبط و پخش استریو، لوازم خانگی، اتومبیل ها و… امکان ارتباط می‌دهد.

وسایل مجهز به تراشه‌های بلوتوث حدود ۱۰ متر برد دارند و می‌توانند داده‌ها را در سرعت ۷۲۰ کیلوبایت در ثانیه از طریق دیوارها، کیف‌ها و پوشاک انتقال دهند. هیجان‌انگیزتر آنکه اتصال دادن بین وسایل بلوتوث می‌تواند بدون دخالت مستقیم ما انجام بگیرد. وقتی دو وسیله مجهز به تراشه‌های بلوتوث نزدیک یکدیگر می‌رسند، نرم‌افزار نهاده شده در تراشه‌های فرستنده / گیرنده (Server / Client) بلوتوث به‌طور خودکار یک ارتباط را برقرار می‌سازد و داده‌ها را نقل و انتقال می‌دهد.
با این همه برد کوتاه و سرعت محدود بلوتوث باعث شده است که برای شبکه‌های محلی (LAN) بی‌سیم کمتر مرسوم باشد، چون این شبکه‌های کامپیوتری معمولاً بیش از ۱۰ متری بلوتوث فاصله دارند و برد سرعتی آنها ۱۰ تا ۱۰۰ متر مگابایت در ثانیه است.

نسل های بلوتوث

نسخه‌های مختلف بلوتوث از نظر سرعت، مصرف انرژی و از همه مهم‌تر امنیت متفاوت هستند. به طور خلاصه نسخه های مختلف بلوتوث از ابتدا تا کنون در ذیل آورده شده که در ادامه به بررسی آن ها خواهیم پرداخت:

• نسخه‌ی ۱ بلوتوث (۱۹۹۹) – کمتر از یک مگابیت بر ثانیه
• نسخه‌ی ۱٬۱ بلوتوث (۲۰۰۲) – کمتر از یک مگابیت بر ثانیه
• نسخه‌ی ۱٫۲ بلوتوث (۲۰۰۳) – ۱ مگابیت بر ثانیه
• نسخه‌ی ۲ EDR+ بلوتوث (۲۰۰۴) – ۳ مگابیت بر ثانیه
• نسخه‌ی ۲٫۱ ERD+ بلوتوث (۲۰۰۷) – ۳ مگابیت بر ثانیه
• نسخه‌ی ۳ HS+ بلوتوث (۲۰۰۹) – ۲۴ مگابیت بر ثانیه
• نسخه‌ی ۴ بلوتوث (۲۰۱۰) – ۲۴ مگابیت بر ثانیه
• نسخه‌ی ۴٫۱ بلوتوث (۲۰۱۳) – ۲۴ مگابیت بر ثانیه
• نسخه‌ی ۴٫۲ بلوتوث (۲۰۱۴) – ۲۴ مگابیت بر ثانیه

اولین نسخه از بلوتوث با کد ۱٫۰ معرفی شد، نسخه ای با ایرادات فراوان در ارتباط میان وسایل مختلف که با سازگاری خوبی همراه نبود. پس از آن، نسخه ۱٫۱ به منظور حل این مشکل ارتباطی با استفاده از کانال های رمزگذاری نشده عرضه شد. نمایش قدرت سیگنال دریافتی یا RSSI نیز از این نسخه به بلوتوث افزوده شد.

بلوتوث ۱٫۲ با تغییرات زیادی نسبت به نسخه های پیشین معرفی شد. این نسخه با قابلیت های جدیدی نظیر افزایش سرعت اکتشاف، استفاده از باندهای فرکانسی مختلف برای جلوگیری از تداخل فرکانسی سیگنال ها، افزایش سرعت تبادل اطلاعات تا ۷۲۱ کیلوبیت بر ثانیه و بهبود استریم صدا، نسبت به نسخه ۱٫۱ پیشرفت های چشمگیری داشت.

نسخه‌ی ۱٫۲ بلوتوث، با نرخ انتقال ۱ مگابیت بر ثانیه ارایه شده بود و البته در همین نسخه بود که بسیاری از ساختارها و استانداردهای اصلی بلوتوث برای تطبیق دو دستگاه با هم، انتقال داده و غیره، پایه‌ریزی شد. تعداد ابزارهایی که به این نسخه از بلوتوث مجهز شدند بسیار کم بود. این تکنولوژی در نسخه‌های بعدی در افزایش سرعت انتقال داده‌ها و امکاناتی مانند استریم صوت و ویدیو با کیفیت بالا، بهبودهای فراوانی یافت. برای بهبود سرعت انتقال داده تکنولوژی‌های جدیدی معرفی شدند که به ‌واسطه‌ی بازشناسی آن‌ها، پسوندهایی به برخی نسخه‌های بلوتوث اضافه شد. برای مثال Bluetooth Enhanced Data Rate که با عنوان اختصاری (EDR+) و به همراه نسخه‌ی بهبودیافته‌ای از بلوتوث ۲ معرفی شد.

Bluetooth v3.0 + HS در سال ۲۰۰۹ معرفی شد و برای اولین بار، فناوری بلوتوث به طور مستقیم از فناوری ۸۰۲٫۱۱ بهره گرفت. نسخه‌هایی از بلوتوث که به HS مجهزند، می‌توانند از بستر امواج ۸۰۲٫۱۱ استفاده کنند و اطلاعات را با سرعت ۲۴ مگابیت بر ثانیه منتقل کنند. در واقع برقراری و تأمین نیازمندی‌های امنیتی ارتباط تنها از فناوری بلوتوث استفاده می‌کند و انتقال اطلاعات در بستر ۸۰۲٫۱۱ صورت می‌گیرد. این فناوری از انرژی بیشتری استفاده می‌کند.

Bluetooth v4.0 تنها نسخه‌ای از بلوتوث است که می‌تواند به طور همزمان با تمام نسخه‌های بلوتوث با همان پروتکل ارتباط برقرار کند. علاوه بر این که این نسخه از بلوتوث از BLE نیز بهره می‌گیرد. BLE یا Bluetooth Low Energy در این محصول، مصرف انرژی ارتباطات بلوتوث را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. این فناوری مصرف انرژی بلوتوث را در هنگام زمان خواب به حداقل می‌رساند. به عنوان مثال یک کاربر از یک هدست بلوتوث برای مکالمات استفاده می‌کند. زمانی که خبری از مکالمه نیست، BLE مصرف بلوتوث را به حداقل می‌رساند و به محض برقراری ارتباط، بلوتوث مانند نسخه‌های دیگر انرژی مصرف می‌کند.

و اما قابلیت ها و سرعت بلوتوث ۵

نسخه‌ی ۵ بلوتوث طبق برنامه در ۱۶ ژوئن ۲۰۱۶ (۲۷ خرداد ۱۳۹۵) معرفی شد. برد این تکنولوژی چهار برابر بیشتر از بلوتوث ۴ است و سرعت انتقال اطلاعات آن هم ۲ برابر شده است. همچنین مصرف انرژی بلوتوث ۵ بسیار کمتر شده و به وسیله ی قابلیت های جدیدی که دارد می توان از آن برای وسیله های مختلف استفاده کرد.
استاندارد جدید بلوتوث از قابلیتی به نام Advertising Packets بهره می برد که باعث می شود دستگاه هایی که از نسخه ی جدید بلوتوث بهره می برند بتوانند اطلاعات محدودی را با هم ردوبدل کنند؛ حتی اگر با یکدیگر Pair نشده باشند. این قابلیت برای استفاده در حوزه ی اینترنت اشیا به کار خواهد کرد.

به گفته Mark Powell، مدیر SIG، بلوتوث ۵ تجربه جدیدی از کار با اینترنت اشیا یا IoT را فراهم می‌کند. افزایش محدوده پوشش بلوتوث باعث می‌شود که سیگنال‌های آن فراتر از دیوارها و موانع مشابه گسترش یابند و افزایش سرعت باعث انتقال سریع‌تر اطلاعات بین دستگاه‌های به هم متصل می‌شود. با کمک قابلیت‌های بلوتوث ۵ و قدرت مکان‌یابی دقیق آن در محیط‌های بسته، تبادل اطلاعات بین دستگاه‌ها در منزل بهبود می‌یابد. تصور کنید که گوشی هوشمندتان در دست شماست و هنگامی که بین اتاق‌های خانه جابجا می‌شوید، چراغ‌ها به صورت خودکار و با توجه به محلی که در آن حضور دارید خاموش و روشن می‌شوند. یا مثلا در اتاق خود در حال گوش دادن به موسیقی هستید و هنگامی که وارد آشپزخانه می‌شوید، صدای موسیقی از بلندگوهای اتاق قطع و در بلندگوهای آشپزخانه شنیده می‌شود.