اطلاعات فنی در مورد بلوتوث

نحوه کارکرد

اطمینان از عدم تداخل دستگاه‌های مختلف با یکدیگر یکی از مهم ترین اهداف طراحان این فناوری بوده‌است. یکی از روش‌هایی که دستگاه‌های بلوتوث با استفاده از آن از تداخل با دیگر سیستم‌ها جلوگیری می‌کنند، ارسال سیگنال‌های بسیار ضعیف (حدود یک میلی وات) می‌باشد. این درحالیست که قوی ‌ترین تلفن‌های همراه قابلیت ارسال سیگنال‌های سه واتی را دارند. همین قدرت پایین، برد یک دستگاه بلوتوث را به ۱۰ متر کاهش می‌دهد و متقابلاً احتمال تداخل با دیگر دستگاه‌ها را نیز کمتر می‌کند. با وجود قدرت پایین سیگنال در ارتباط بلوتوث، نیازی به خط دید مستقیم بین دو دستگاه وجود ندارد. سیگنال‌های بلوتوث از وسایل و حتی دیوار نیز عبور کرده و امکان کنترل دستگاه‌های مختلف در اتاق های مجزا را با استفاده از این استاندارد فراهم می‌کنند.

با استفاده از بلوتوث می توان ۸ دستگاه را به طور هم‌زمان به هم متصل کرد. علی‌رغم اینکه همه دستگاه ها در شعاع ۱۰ متری یکدیگر قرار دارند هیچ گونه تداخلی در ارتباط بینشان پیش نمی آید. این بدان دلیل است که بلوتوث با استفاده از تکنیکی با عنوان پرش بسامدها (FHSS) امکان استفاده همزمان از یک بسامد مشخص را در بیش از یک دستگاه غیرممکن می سازد. در این تکنیک بلوتوث طیف بسامدی آی‌اس‌ام را به ۷۹ بسامد مجزا تقسیم کرده و دستگاه مورد نظر بر مبنای معیارهای خاص در هر لحظه به صورت تصادفی یکی از این بسامدها را انتخاب کرده و استفاده می‌کند. در ارتباطات بلوتوث دستگاه فرستنده در هر ثانیه ۱۶۰۰ بار بسامد عوض می کند. بدین ترتیب تعداد دستگاه‌های بیشتری می‌توانند از طیف رادیویی استفاده کنند و امکان تداخل بین آن‌ها هم کاهش می‌یابد.

وقتی دستگاه‌های بلوتوث در فاصله مجاز از هم قرار می‌گیرند یک شبکه ایجاد می‌کنند. شبکه‌ای که توسط سیستم‌های بلوتوث ایجاد می‌شود شبکه شخصی (پن) نامیده می‌شود که ممکن است فضای یک اتاق یا خانه را در بر بگیرد یا این که فاصله بین تلفن همراه و هندزفری آن که به گوشتان وصل است را شامل شود.

مشخصات فنی

بلوتوث یک سیستم رادیویی برای مصارفی با توان پایین در یک برد کوتاه (۱۰ سانتی متر ۱۰ متر و ۱۰۰ متر) که معمولاً در یک ریزتراشه ارزان پیاده‌سازی می‌گردد.

بلوتوث به دستگاه‌های دیجیتال اجازه می‌دهد که با یکدیگر ارتباط داشته و اطلاعات را با نرخ مناسبی منتقل کنند. به شرطی که در برد رادیویی هم قرار گرفته باشند. برد رادیویی این فناوری از مرتبه ابعاد یک اتاق بوده و در رده‌های پرتوان حداکثر به ۱۰۰ متر می‌رسد. این برد به کلاس (رده) توان محصول بستگی دارد.

سه رده توان برای محصولات این فناوری وجود دارد :

·         رده ۱: ۱۰۰ متر ۱۰۰mW ~۲۰dBm

·         رده ۲: ۱۰ متر ۲٫۵mW ~۴dBm

·         رده ۳: ۱ متر ۱mW ~۰dBm

یک دستگاه بلوتوث که نقش یک ارباب (Master) را ایفا می‌کند می‌تواند با ۷ دستگاه که نقش برده (Slave) را بازی می‌کنند ارتباط برقرار کند. این شبکه که یک گروه ۸ تایی را تشکیل می‌دهد ریزشبکه یا خوشه بلوتوث (Piconet) نامیده می‌شود.

نسخه‌های مختلف استاندارد

بلوتوث ۱٫۰ و ۱٫۰B

نسخه ۱٫۰ و ۱٫۰B مشکلات متعدد و سازندگان مختلف مشکلات بزرگی در برقراری ارتباط محصولاتشان با هم داشتند. این نسخه مجبور بود آدرس سخت‌افزاری(BD-ADDR) وسیله بلوتوث را تحت فرایند Handshaking ارسال کند و غیر ممکن بود که این کار به صورت بی‌نام و گم‌نام انجام شود.

بلوتوث ۱٫۱

در نسخه ۱٫۱ بسیاری از مشکلات نسخه قبل آشکار و برطرف گردید. پشتیبانی کانال‌های بدون رمزگذاری نیز به آن اضافه شد و آشکارساز قدرت سیگنال دریافتی نیز به آن اضافه گردید.(RSSI)

بلوتوث ۱٫۲

این نسخه همانند نسخه‌های قبلی است فقط با کمی تغییر در آن که عمده موارد اضافه شده شامل:

·         سیستم سازگار طیف وسیع پرش بسامدی(AFH:Adaptive Frequency-Hopping spread spectrum) که با استفاده از به‌کارگیری طیف وسیعی از پرش بسامدی پایداری در مقابل تداخل بسامد رادیویی را ایجاد می‌کند.

·         بالا بردن سرعت ارسال در عمل

·         اتصال گسترده هماهنگ (Extended Synchronous Connections) که بهبود کیفیت صوت را با ارسال مجدد بسته‌های خراب شده و آسیب‌دیده را سبب می‌گردد.

·         Host Controller Interface (HCI) support for 3-wire UART

·         HCI access to timing information for Bluetooth Application

بلوتوث ۲٫۰

این نسخه نسخه تکامل یافته ۱.x است. تغییرات عمده شامل ایجاد و ارائه ای‌دی‌آر (Enhanced Data Rate) با نرخ ارسال و دریافت Mbit/s ۲٫۱.

·         سه برابر سریع تر در ارسال

·         مصرف توان پایین تر به‌وسیله کاهش Dutycycle

·         مختصر کردن سناریو ارتباط چندگانه با استفاده از پهنای باند قابل دسترس بیشتر

·         کاهش نرخ اشتباه بیت (BER: Bit Error Rate)

بلوتوث ۲٫۱

گروه Bluetooth Special Interest بالاخره کار با Standard 2.1 + EDR را به پایان رساند. بلوتوث ۲٫۱ سریع تر و راحت ‌تر کار می‌کند و در مقابل حملات بیرونی ایمن تر بوده و صرفه‌جویی بیشتری در مصرف برق می‌کند. ارتباطات بین دستگاه‌ها توسط پشتیبانی از ان‌اف‌سی(Near Field Communication) راحت ‌تر شده است.

بلوتوث Enhanced Data Rate)2.1+EDR) انتقال داده را میان دستگاه‌های بلوتوث دار راحت ‌تر، سریع تر و ایمن‌ تر کرده و مصرف را به یک پنجم برساند.

قراراست که ارتباط میان دستگاه‌های بلوتوث‌دار بسیار راحت‌ شده باشد. چرا که تنها با انتخاب گزینه «Add Bluetooth Machine» و فشار دکمه موجود در هدست کار انجام خواهد شد. اگر پین باید عوض شود، در روند جدید ارتباط از آن‌ها حفاظت زیادی به عمل‌ خواهد آمد. علاوه بر این‌ها این گروه اعلام کرده‌است که توسط عملکرد «Sniff Subrating» امکان مقابله با حملات مهیا شده و عمر مفید دستگاه ۵ برابر می‌شود.

بخش جدیدی که به این دستگاه اضافه شده است، پشتیبانی از ان‌اف‌سی استاندارد می‌باشد که باعث می‌شود حملات از بیرون کمتر موفق بوده و ارتباط بین دستگاه‌ها بسیار راحت‌ شود. در ویدیویی که اس‌آی‌جی توضیحاتی در آن می‌دهد از دفترچه راهنمایی برای هدست با «NFC-Tag» استفاده می‌شود که توسط آن موبایل اطلاعات لازم برای جفت شدن را بدست می‌آورد. یکی از کاربردهای دیگری که دراین ویدیو نشان داده شد، انتقال عکس‌هایی بود که بوسیله موبایل گرفته شده بودند توسط ان‌اف‌سی به قاب‌های عکس. هنگامی که عکس را نزدیک قاب نگه داشت، بدون درخواست هیچ گونه کلید امنیتی انتقال پیدا کرد.

هنوز این گونه است که دستگاه‌ها باید برای حالت ان‌اف‌سی دارای حجم خاصی باشد. لذا در بلوتوث هدست‌ها هنوز کامل ساخته نشده‌اند.

سازندگان نیمه‌رساناها مانند Infineon، CSR، Broadcom و Texas Instruments عرضه چیپ‌های Bluetooth-2.1+EDR را شروع کرده‌اند. اس‌آی‌جی بر این باور است که اولین دستگاه‌های تکمیل یافته تا پایان سال ۲۰۰۷ ارائه خواهند شد.

بلوتوث 3