اتصال کوتاه

.

.

توسعه‌ی روش ارتباطی بی‌سیم با برد کوتاه که بعدها «بلوتوث» نامیده شد، توسط شرکت «اریکسون موبایل» کلید خورد. مشخصه‌های استاندارد بلوتوث توسط Bluetooth Special Interest Group یا به اختصار SIG در سال ۱۹۹۸ اعلام شد. امروزه SIG بیش از ۲۰ هزار عضو دارد و تقریباً هر کمپانی نام‌آشنایی در آن عضو است.

نسخه‌های مختلف بلوتوث از نظر سرعت، مصرف انرژی و از همه مهم‌تر امنیت متفاوت هستند. قابلیت EDR و HS و همین‌طور افزایش حجم بسته‌ها در بلوتوث ۴.۲ سرعت را بیشتر می‌کند و امنیت ارتباط با رمزگذاری داده و همین‌طور روش آدرس‌دهی ابزار مجهز به بلوتوث در شبکه، متفاوت است. ویژگی اساسی استاندارد بلوتوث این است که نسخه‌های جدید، با نسخه‌های قبلی سازگاری دارند. به عنوان مثال، ابزاری مجهز به بلوتوث ۴.۰، با محصولاتی که بلوتوث ۲ و ۳ دارند، سازگار است. در این مطلب نگاهی داریم به تمام نسخه‌های بلوتوث، تفاوت و ویژگی‌های آنها.

.

بلوتوث ۱.۰ و ۱.۰B  و ۱.۱

اولین نسخه‌ی استاندارد بلوتوث، همراه با مشکلات فراوان معرفی شد و ارتباط وسایل مختلف، با سازگاری مطلوبی دنبال نمی‌شد. نسخه‌ی ۱.۱ بسیاری از مشکلات موجود را حل کرد و ارتباط بی‌سیم با کانال‌های رمزگذاری نشده را ممکن کرد. علاوه بر این نمایش قدرت سیگنال دریافتی یا به اختصار RSSI نیز به بلوتوث اضافه شد.

.

بلوتوث ۱.۲

تغییرات مهم این نسخه شامل افزایش سرعت اکتشاف و برقراری ارتباط بین وسایل مجهز به بلوتوث، استفاده از باندهای فرکانسی مختلف برای مقابله با تداخل سیگنال، افزایش عملیاتی سرعت ارتباط تا ۷۲۱ کیلوبیت بر ثانیه نسبت به نسخه‌ی ۱.۱ و در نهایت بهبود استریم صدا با ارسال مجدد بسته‌های داده‌ای که درست منتقل نشده‌اند، است.

.

بلوتوث ۲.۰ و  EDR

بلوتوث ۲.۰ در سال ۲۰۰۴ معرفی شد. ویژگی مهم این نسخه، معرفی EDR یا Enhanced Data Rate به معنی سرعت انتقال داده‌ی بهینه شده است. EDR جزء مشخصه‌های اصلی بلوتوث ۲.۰ نیست بلکه به عنوان یک قابلیت اضافی در نظر گرفته شده و لذا ممکن است تجهیزات مجهز به بلوتوث ۲.۰، از EDR پشتیبانی نکنند. EDR قابلیت اضافی بلوتوث ۲ یا ۲.۱ است و سرعت بالایی دارد. سرعت نامی EDR معادل ۳ مگابیت بر ثانیه است اما در آزمایش واقعی، سرعت آن چیزی در حد ۲.۱ مگابیت بر ثانیه است EDR از ترکیب دو روش مدولاسیون SFSK و PSK بهره می‌گیرد. EDR توان مصرفی را نیز به کمک کاهش سیکل کاری کاهش می‌دهد. بلوتوث ۲.۰ تغییرات زیادی نسبت به نسخه‌ی ۱.۲ ندارد و حتی برخی سازندگان، محصولات مجهز به نسخه‌ی قبلی را با ذکر پشتیبانی از بلوتوث ۲.۰ معرفی می‌کنند،
البته بدون سرعت بیشتر.

.

بلوتوث ۲.۱ و  EDR

.

.

در این نسخه که در سال ۲۰۰۷ مشخصه‌های آن اعلام شد، امنیت ارتباط بیشتر شده است. جفت‌شدن محصولات دارای بلوتوث با امنیت بیشتری صورت می‌گیرد. Extended inquiry response یا به صورت مخفف  EIR،  قبل از برقراری ارتباط با بررسی موارد امنیتی بیشتر و فیلترکردن کامل‌تر، امنیت ارتباط را بهبود می‌بخشد.

.

بلوتوث ۳.۰ و  HS

با HS سرعت ارتباط ۸ برابر بیشتر از EDR است. این نسخه در سال ۲۰۰۹ معرفی شد. سرعت تئوریک بلوتوث ۳.۰ به همراه HS به ۲۴ مگابیت بر ثانیه (۳ مگابایت بر ثانیه) می‌رسد اما انتقال داده توسط بلوتوث صورت نمی‌گیرد، بلکه از لینک ارتباطی ۸۰۲.۱۱ استفاده می‌شود. HS هم مثل EDR یک قابلیت اضافی است و اگر لوگوی HS روی محصولی درج نشده باشد، سرعت لینک بلوتوث به مراتب کمتر خواهد بود.
زمانی که ارسال داده با سرعت کمی صورت می‌گیرد، صرفاً بلوتوث فعال است و زمانی که بسته‌های بزرگ داده ارسال می‌شود، ۸۰۲.۱۱ که معمولاً در وای-فای استفاده می‌شود، وارد عمل شده و انتقال داده با سرعت بسیار بالاتری صورت می‌گیرد.

.

.

بهینه‌سازی توان مصرفی با اضافه کردن سیستم کنترلی حلقه بسته برای بررسی و کنترل توان مصرفی، اضافه شدن دو حالت ERTM و SM برای برقراری ارتباطی با قابلیت اطمینان بالا و یا بدون قابلیت اطمینان بالا (بدون ارسال مجدد داده و کنترل جریان داده) از ویژگی‌ها مهم این نسخه است.

.

بلوتوث ۴.۰ و بلوتوث کم‌مصرف یا  BLE

در سال ۲۰۱۰ مشخصه‌های بلوتوث ۴.۰ که با نام بلوتوث اسمارت (هوشمند) شناخته می‌شود، اعلام شد و البته سه حالت بلوتوث کلاسیک (قدیمی)، بلوتوث بسیار سریع (High Speed) و بلوتوث کم‌مصرف (Blutooth Low Energy) به عنوان سه پروتکل ارتباطی تعریف شد.
بلوتوث بسیار سریع مبتنی بر وای-فای است و بلوتوث کلاسیک مثل نسخه‌های قدیمی‌تر بلوتوث است و حالت کم‌مصرف مشابه Wibree سابق است.

بلوتوث ۴.۰ شامل تغییراتی مثل کاربرد ساده‌تر BLE، افزایش امنیت و رمزگذاری AES است. بلوتوث کم‌مصرف با نام بلوتوث اسمارت هم به کار می‌رود. BLE یا مخفف بلوتوث کم‌مصرف از زیرمجموعه‌های بسیار مهم بلوتوث ۴.۰ است، پروتکلی برای برقراری سریع لینک ارتباطی ساده و البته کم‌مصرف. بلوتوث کم‌مصرف از نظر توان مصرفی، بهینه‌تر از بلوتوث ۱.۰ تا بلوتوث ۳.۰ است و در محصولاتی مثل اینترنت اشیاء (وسایل منزل و وسایل پوشیدنی) کاربرد دارد. BLE در سال ۲۰۱۱ با تغییر نام به راه خود ادامه داد. در واقع به جای ذکر پشتیبانی از BLE، لوگوی Bluetooth Smart Ready برای محصولات و لوگوی Bluetooth Smart برای حسگرها مورد استفاده قرار گرفت. البته هنوز هم پشتیبانی از BLE در جدول مشخصات محصولات مختلف دیده می‌شود.

.

.

در تصویر زیر محصولاتی با بلوتوث کم‌مصرف در سمت راست دیده می‌شود، دسته‌ی دیگر محصولاتی با بلوتوث معمولی در سمت چپ است. وسایل مجهز به بلوتوث ممکن است از بلوتوث کم‌مصرف پشتیبانی کنند و در این صورت به هر دو نوع متصل می‌شوند و اصطلاحاً می‌گوییم که بلوتوث کم‌مصرف دوگانه دارند.

.

.

بلوتوث کم‌مصرف به دو شکل پیاده‌سازی شده، یک حالته که در حقیقت شامل همین پروتکل بدون پروتکل‌های دیگر است و حالت دوگانه که بلوتوث کم‌مصرف را در کنار بلوتوث کلاسیک در قالب یک کنترلر بلوتوث پشتیبانی می‌کند. حالت دوگانه از نظر هزینه‌ی تراشه چندان تفاوتی با حالت یگانه ندارد و به همین علت کمپانی‌های بزرگی مثل کوآلکام، تگزاس اینسترومنت و برودکام از آن استقبال کرده‌اند.

.

.

بلوتوث دوگانه در اندروید استودیوی ۱۸ به بعد پشتیبانی شده و در حقیقت اندروید ۴.۳ و نسخه‌های بعدی، از این کنترلر دوگانه پشتیبانی می‌کنند.

.

بلوتوث ۴.۱

این نسخه در سال ۲۰۱۳ معرفی شد که در حقیقت یک بروزرسانی نرم‌افزاری برای سخت‌افزار بلوتوث ۴.۰ است و نیازی به سخت‌افزار جدید وجود ندارد. ویژگی‌های این نسخه اضافه شدن چند قابلیت جدید و بهبود کاربری است. پشتیبانی هم‌زمان از LTE و ۸۰۲.۱۱n PAL و بهبود معماری صوتی برای پشتیبانی از مکالمه با پوشش باند عریض از جمله قابلیت‌های بلوتوث ۴.۱ است.

.

بلوتوث ۴.۲

این نسخه در سال ۲۰۱۴ معرفی شده و در آن برخی ویژگی‌های اساسی برای اینترنت اشیاء اضافه شده است. شاید مهم‌ترین مورد پشتیبانی از IPv6 برای آدرس‌دهی محصولات در شبکه بسیار عظیم اینترنت اشیاء باشد چرا که بنا بر تخمین‌های اولیه، در سال ۲۰۲۰ بیش از ۲۸ میلیارد محصول پوشیدنی و وسایل منزل و محیط کار، به اینترنت متصل خواهند بود و به این ترتیب تعداد IPها بیش از چیزی است که IPv4 توانایی ارایه‌ی آن را دارد.

.

.

سرعت بلوتوث ۴.۲ نسبت به نسخه‌ی قبلی حدود ۲.۵ برابر است. با افزایش حجم بسته‌های داده تا حداکثر ۱۰ برابر، سرعت اشاره شده حاصل می‌شود. امنیت محصولات بهینه شده و در عین حال توان مصرفی کمتر است. آدرس‌دهی بر عهده‌ی پردازنده‌ی اصلی نیست بلکه کنترلر بلوتوث با مصرف انرژی کمتر این کار را انجام می‌دهد و از طرفی اگر سایر محصولات به عنوان محصول مورد اعتماد تعریف نشده باشند، بلوتوث اسمارت فعال نشده و به آنها متصل نمی‌شود.

.

.

قابلیت‌ها و ویژگی‌های مهم بلوتوث ۴.۲ شامل موارد زیر است:

• افزایش حجم بسته‌های داده در محصولات کم‌مصرف از ۲۷ بایت به ۲۵۱ بایت و افزایش سرعت تبادل داده به بیش از ۸۰۰ کیلوبیت بر ثانیه که در مقال اینترنت اشیاء بسیار مفید است.
• محدوده‌ی ارتباطی با مصرف انرژی پایین، بهینه‌تر است.
• امنیت با جلوگیری از ردیابی محصولاتی با بلوتوث کم‌مصرف، بیشتر شده است.
• توان مصرفی با تغییرات ریز‌تر تنظیمات، توان مصرفی بهبود پیدا کرده است.
• رمزگذاری مبتنی بر FIPS امنیت ارتباط محصولاتی با بلوتوث کم‌مصرف را بیشتر می‌کند. این الگوریتم رمزگذاری،
  مثل AES در بلوتوث کلاسیک، بسیار امن است و لازمه‌ای برای گسترش اینترنت اشیاء به حساب می‌آید.

·        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

• در هر یک از نسخه‌های بلوتوث، علاوه بر افزایش سرعت انتقال داده و برد امواج، در مصرف انرژی، رمزنگاری داده‌ها حین انتقال، سازگاری با ابزارهای مختلف، سرعت جست‌وجو، ارتباط و ایجاد شبکه و موارد دیگر هم بهبودهایی اعمال شده است.

.

نسخه‌ی ۵

• برد بلوتوث ۵ چهار برابر بیشتر از بلوتوث ۴ است و سرعت انتقال اطلاعات آن هم دو برابر شده است.
• نسخه‌ی ۵ بلوتوث به‌ تازگی طبق برنامه در ۱۶ ژوئن ۲۰۱۶ (۲۷ خرداد ۱۳۹۵) معرفی شد. در این نسخه، برد امواج بلوتوث تا ۴ برابر و سرعت تا ۲ برابر در مقایسه با نسخه‌ی قبل بلوتوث بهبود یافته. البته این افزایش برد و سرعت انتقال داده، تاثیری بر میزان مصرف انرژی ندارد و بلوتوث هنوز هم کمترین میزان مصرف انرژی را بین سایر روش‌های پایدار با امکانات بلوتوث دارد.

.

.

• پایداری ارتباط از جمله مهم‌ترین مزیت‌ها در ابزارهای مبتنی بر بلوتوث ۵ خواهد بود. برای مثال، اگر از طریق این نسخه از بلوتوث در حال پخش یک موسیقی از گوشی روی یک اسپیکر باشید، با دور شدن فیزیکی منبع و مقصد صدا، مشکلی در صدای خروجی از اسپیکر پیش نمی‌آید. همچنین ساعت‌های هوشمندی که از طریق بلوتوث ۵ به گوشی شما متصل‌اند، نوتیفیکیشن‌ها را با سرعتی بیشتر دریافت کرده و نمایش می‌دهند که باید این مساله را مدیون افزایش سرعت در نسخه‌ی ۵ بلوتوث بود.  ابزارهای بلوتوثی که برای انتشار اطلاعات استفاده می‌شوند و نیاز به تطبیق ابزارها با هم ندارند، در نسخه‌ی جدید مستقل‌تر و بهتر عمل می‌کنند. چراکه در بلوتوث ۵، ظرفیت انتشار آن‌ها تا ۸ برابر افزایش یافته که به معنی امکان ارسال و دریافت اطلاعات بیشتر در هر ارتباط یکتا خواهد بود. این مساله برای امکاناتی همچون مکان‌یابی یا مسیریابی در فضاهای بزرگ مثل دانشگاه‌ها، موزه‌ها، مراکز خرید، نمایشگاه‌ها و غیره سودمند خواهد بود. همچنین، می‌توان از آن در فروشگاه‌ها برای اطلاع‌رسانی در خصوص محصولات جدید فروشگاه یا تخفیف‌های ویژه به مشتریان استفاده کرد.

·         ‌‌‌           ‌‌‌‌

• درنهایت فراموش نکنید که SIG، تنها به ارتقای فنی نسخه‌های مختلف بلوتوث می‌پردازد و جنبه‌های تجاری برایش اهمیت ندارد. با در نظر گرفتن این مساله، به نظر شما با فراگیر شدن بلوتوث ۵ و امکانات جدیدش شاهد چه نوآوری‌هایی خواهیم بود؟

.

.

منبع:

http://gadgetnews.ir/

.

.