مرجـــع رشــــتــــه کـــــامــــــپـــیـــــوتـــر

بلوتوث چیست؟

ایده تکنولوژی بی سیم برای ارتباط  کم هزینه و کم مصرف رادیویی بین وسایل سیار و قطعات جانبی آنها، اولین باردر 1994 توسط اریکسون ارائه شد و هدف اصلی آن از بین بردن نیاز به کابلها و سیمها برای ارتباط بود.

در ابتدا سعی بر این بود که یک قطعه رادیویی کوچک در تلفن، کامپیوتر و... تعبیه شود تا داده ها از طریق آن منتقل شوند. هزینه مربوط به این قطعه حدود 5 دلار بود و لازم بود که این قطعه کم مصرف باشد چرا که اغلب وسایلی که این قطعه در آنها استفاده می شد با باتری کار می کردند.

اما اسم بلوتوث چگونه انتخاب شد؟ آیا این اسم ارتباطی با شبکه بی سیم دارد و یا شاید از نام یکی از اعضای دست اندرکار پروژه گرفته شده است؟هیچکدام. این اسم در واقع نشان دهنده ابتکاری است که  دراین تکنولوژی جدید به کار رفته است. نام بلو توث از تاریخ دانمارک گرفته شده است. هارالد بلاتاند که به بلوتوث مشهور بود، پسر شاه گورم بود که در سال 960 قبل از میلاد سعی کرد دانمارک و نروژ را متحد کند. سازندگان بلوتوث نیز سعی بر این داشتند که جهان ارتباطات سیار را متحد کنند.

بعد از ارائه ایده اولیه،  گروه SIG  در 1998برای انجام پروژه تشکیل شد.این گروه پنج شرکت را شامل می شد:

اریکسون، آی بی ام، اینتل، نوکیا و توشیبا وبعد از شرکتهای بزرگ دیگری نیز به آنها ملحق شدند.

اجزای بلو توث

یک سیستم کامل بلوتوث شامل اجزای اصلی زیر است:

بخش RF برای دریافت و ارسال داده

یک ریزپردازنده باند پایه

حافظه

یک رابط یا واسطه با وسیله میزبان(مثلا تلفن همراه)

البته بسته به اینکه قطعه بلوتوث مستقل از میزبان است یا وابسته به آن،این اجزاممکن است تغییر کنند.بخش RF  می تواند یک تراشه یا یک قطعه باشد. مثلا در نوع اریکسون، این بخش شامل یک گیرنده-فرستنده با برد کوتاه، یک آنتن و یک همگام کننده است.

بلوتوث اگر چه یک نوع آوری و ابتکار است اما نمی توان آن را یک تکنولوژی جدید دانست. این تکنولوژی بر پایه شبکه های رادیویی استوار است که آن را قادر می سازند با قطعاتی که از این تکنولوژی استفاده می کنند، سازگاری لازم را ایجاد کند. بلوتوث نیز از اجزا و پروتکل های شبیه ارتباط RF استفاده می کند اما وجه تمایز آن در چگونگی بکار گیری اجزا و تکنولوژی موجود برای تعریف هسته اصلی و طرز کار آن است.

هسته  بلوتوث

بخش رادیوی بخشی است که ارتباط بی سیم بین قطعات را ممکن می سازد.اساس این تکنولوژی در هسته بلوتوث قرار دارد. شکل 1 نمایی از این سیستم را نشان می دهد. این سیستم شامل  پروتکل فیزیکی( باند پایه) و پروتکل خط (پروتکل مدیریت ارتباط یا LMP) است.همچنین یک لایه تطبیقی(پروتکل کنترل منطقی ارتباط و لایه تطبیقی یا L2CAP)  وجود دارد که ارتباط این دو پروتکل ( پروتکل لایه پایین با لایه بالا) را ممکن می سازد.

.در این شکل بخشهای زیر دیده می شوند:

بخش RF برای دریافت و ارسال

بخش باند پایه و پردازنده

واحد کنترل خط

مدیریت خط برای پروتکل لایه  پایین

واسطه با قطعه میزبان

پردازنده میزبان برای پروتکل لایه  بالا

LC2CAP برای پروتکل لایه بالا

در بخش رادیویی اجزای پردازنده دیجیتال سیگنال وجود دارند. سیگنالها توسط باند پایه پردازش می شوند. واحد کنترل خط  کار باند پایه را تنظیم می کند، داده ها را دریافت و ارسال می دارد، وسیله فرستنده را مشخص می کند، عمل تایید را انجام می دهد و نوع فریم ها را برای ارسال مشخص می کند. کار دیگراین واحد این است که با قراردادن وسیله در حالت غیر فعال در مواقع لزوم، باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.

بخش مدیریت خط که بالای کنترل خط قرار دارد، تمام پروتکلهای سطح پایین مثل تنظیم، تایید و سازماندهی ارتباط ها را کنترل می کند. باند پایه و مدیریت ارتباط در کنار یکدیگر کار انتقال اطلاعات را انجام می دهند.

وظیفه واسطه با میزبان(HCI) ایجاد ارتباط بین پروتکل های لایه پایین با وسیله میزبان است. میزبان شامل یک پردازنده(LC2CAP ) است که پروتکلهای لایه بالا را پشتیبانی می کند. این پروتکلها شامل دستورالعملهای مربوط به سرویسهاست که باید با دستورالعملهای میزبان منطبق شوند.

عنصر دیگر در هسته بلوتوث که به ارتباط رادیویی مربوط می شود، پروتکل RFCO MM است که نمونه سازی پورتهای سریال را در LC2CAP ممکن می سازد.

کانالها و ارتباطات

برای انتقال داده بین واحدهای بلوتوث از کانالها و خطوط ارتباطی استفاده می شود. ابتدا خطوط ارتباطی ایجاد می شوند.در تکنولوژی بلوتوث دو نوع خط ارتباطی وجود دارد: ارتباط همگام(SCO) و ارتباط ناهمگام(ACL). خطوط همگام اغلب برای ارتباط صدایی به کار می روند. اما خطوط ناهمگام بیشتر برای انتقال بسته های داده ها استفاده می شوند. هر دونوع خط می توانند مورد استفاده قرار بگیرند و حتی ممکن است در حین انتقال نوع خطوط تغییر کنند. اگر چه قبل از استفاده از خطوط همگام باید یک خط ناهمگام ایجاد شود.

بعد از شکل گیری خطوط، بلوتوث از پنج کانال مختلف برای انتقال انواع داده ها استفاده می کند:

-         کنترل خط (LC)که جریان بسته های اطلاعاتی را کنترل می کند.

-         مدیریت خط(LM) اطلاعات مربوط به مدیریت ارتباط را بین ایستگاهها منتقل می کند.

-         انتقال دهنده های ناهمگام (UA)و همزمان(UI) داده های کاربر

-         انتقال دهنده های همگام داده های  SCO

پروتکلهای بلوتوث 

پروتکل کنترل خط:

این پروتکل جهت انتقال داده بین لایه های بالا و پایین به کار می روند. هر بسته در زمان خاصی فرستاده می شود. هر واحد زمانی در بلوتوث حدود 625 میکروثانیه است. این پروتکل ارسال و دریافت داده را بین ازارهای مختلف ممکن می سازد و در هر دو انتقال همگام و ناهمگام استفاده می شود.

پروتکل مدیریت خط:

این پروتکل یک سیستم فرمان و پاسخ است. این پروتکل برای انتقال داده از طریق باند پایه و در واحد زمانی خاص به کار می رود. بسته های LMP دارای اندازه محدود هستند تا در واحدهای زمانی خاص قابل ارسال باشند.قالب داده های پروتکل ساده است. در اینجا از دو بخش استفاده می شود:

-         بخش OpCode که نوع و ترتیب داده ها را مشخص می کند.

-         بخش محتوا که اطلاعات مربوط به کار را در خود دارد.

LC2CAP 

این پروتکل برای انتقال داده بین لایه های بالا و پایین هسته بلوتوث استفاده می شود. همچنین پروتکل های قطعات سوم مثل TCP/IP را پشتیبانی می کند. این پروتکل قابلیت همکاری قطعات مختلف در شبکه بلوتوث را بررسی می کند.

شبکه بلوتوث

در تکنولوژی بلوتوث هر دو نوع ارتباط یک نقطه به یک نقطه و یا یک نقطه به چند نقطه پیش بینی شده است. در ارتباط نوع دوم ، کانال ارتباطی بین واحد های مختلف تقسیم می شود. اما در ارتباط یک نقطه به یک نقطه فقط همین دو واحد از کانال استفاده می کنند.

پروتکل های بلوتوث فرض می کنند که در هر زمان تعداد واحد کمی در شبکه وجود دارد. این تعداد وسایل با نام پیکو نت شناخته می شوتد که معمولا یکی از انها در نقش master و بقیه( معمولا کمتر از 7 واحد) در نقش slave  ظاهر می شوند.  Master انتقال داده را شروع کرده و بقیه واحدها پاسخ می دهند. در هر شبکه بلو توث فقط یک master وجود دارد.

اگر چند پیکونت در یک محدوده فیزیکی تداخل پیدا کنند و واحد های ار پیکونت با واحد های پیکونت دیگر وارد ارتباط شوند، این شبکه جدید با عنوان شبکه پراکنده (scatternet) شناخته می شود. واحد های هر پیکونت می توانند با واحد های پیکونت دیگر در ارتباط باشند به این شرط که فقط در یکی از پیکونت ها master باشند.

مفاهیم بلوتوث

بلوتوث فقط یک رادیو ساده نیست بلکه سیستمی است متشکل از نرم افزار، سخت افزار و ابزارهای کار همزمان.

سیستم رادیویی نیز به منظورسیار بودن بهینه شده است.

ارتباط در بلوتوث

تفاوت بلوتوث با سایر ساختارهای رادیویی در این است که بلوتوث امکان ایجاد یک شبکه تک منظوره را فراهم می کند.بر خلاف سایر سیستم ها که از پایانه ها و ایستگاهها استفاده می کنند، در بلوتوث ارتباط به شکل عضو به عضو انجام می شود.به این ترتیب ارتباط شخصی ساده تر شده و تمام وسایل  دیجیتال می توانند به طور همزمان وارد شبکه شوند. از انجا که بلوتوث داده های صوتی را نیز پشتیبانی می کند، هد ست ها نیز میی توانند وارد شبکه شوند. به طور کلی ،شبکه بلو توث دارای مزایای زیر است:

- نقاط دسترسی به صدا/داده که  می تواند مثلا ارتباط اینترنتی را برای تلفنهای همراه ایجاد کند.

- انتقال بی سیم داده در فرکانس رادیویی خاص

- انتقال داده ها در وسایل شخصی و ایجاد هماهنگی بین آنها

- انتقال داده با قابلیت اطمینان و امنیت بالا(  کارتا فاصله حدود ده متر، امکان کار در محیط های نویزی، استفاده از تصحیح خطا، سرعت بالا، کد گذاری برای افزایش امنیت)

- مصرف کم انرژی

- قابلیت انطباق با شبکه های بزرگتر