نگاهی به تکنولوژی بلوتوث وداع با سیم‌ها

نگاهی به تکنولوژی بلوتوث وداع با سیم‌ها

بلوتوث یک تکنولوژی بی‌سیم با برد کوتاه است که ارتباط بین دستگاه‌های الکتریکی از قبیل تلفن‌های همراه، پرینترها و لب تاپ‌ها را بدون سیم یا کابل برقرار می‌کند

عادی شده است. سازندگان تلفن های همراه و لپ تاپ ها، محصولاتی هستند که بیشترین استفاده از این تکنولوژی را برای فروش بیشتر به کار گرفته اند و بلوتوث در دست آنان یک برگ برنده در مقابل رقیبان محسوب می شود. بلوتوث یک تکنولوژی بی سیم با برد کوتاه است که ارتباط بین دستگاه های الکتریکی از قبیل تلفن های همراه، پرینترها و لب تاپ ها را بدون سیم یا کابل برقرار می کند. این تکنولوژی از یکباره کوتاه امواج رادیویی برای ارتباط داخلی بین اجزای یک شبکه کوچک بی سیم استفاده می کند. مجموعه ای از سیم ها را تصور کنید که دستگاه های جانبی را به کامپیوتر شخصی و کامپیوتر شخصی را به شبکه وصل می کند و تصور کنید که تمام این سیم ها و کابل ها نباشند! تصویر دلپذیری است، نه؟ تکنولوژی بلوتوث به عنوان یک لینک رادیویی با برد کوتاه و قیمت ارزان عمل می کند. این سیستم هم برای دستگاه های سیار و هم دستگاه های ثابت، امنیت ایجاد می کند. ماموریت اصلی، ایجاد یک تکنولوژی بی سیم استاندارد است تا جایگزین انبوه کابل ها و سیم هایی شود که دستگاه های محاسباتی و کامپیوترها را به یکدیگر متصل می کنند.
• دندان آبی بلوتوث در لغت به معنای «دندان آبی» است. این لغت برگرفته از نام هارالد بلاتاند یکی از پادشاهان دانمارک است که در سال های ۹۴۰ تا ۹۸۵ پس از میلاد در دانمارک زندگی می کرده است. این پادشاه که در بین وایکینگ های اسکاندیناوی محبوبیت زیادی داشته است، باعث اتحاد چندین پادشاهی از هم گسیخته شد. بلاتاند به دندان آبی شهرت داشته است. بنابراین از آنجایی که بلوتوث با معرفی یک معیار جهانی به هماهنگ کردن هزاران استاندارد رقیب می پردازد؛ این نام برای آن انتخاب شده است. اما تکنولوژی «دندان آبی» - یا به آن نام اصلی که برای همه آشناست: Bluetooth- در سال ۱۹۹۴ توسط شرکت سوئدی اریکسون ایجاد شد. سرپرستان این تیم تحقیقاتی، ال ام اریکسون و پاپ هارتسن بودند که هدف آنها ایجاد ارتباطی رادیویی و ارزان قیمت بین موبایل ها بود. با گسترده شدن تحقیقات، چهار شرکت نوکیا، آی بی ام ، توشیبا و اینتل هم به شرکت اریکسون پیوستند و در سال ۱۹۹۸ یک «گروه ویژه علاقه مند به بلوتوث» با نام اختصاری SIG تشکیل دادند. در دسامبر سال ۱۹۹۹ این گروه اعلام کرد که شرکت های بزرگی مثل مایکروسافت و موتورولا هم به این کمپانی ها افزوده شده اند.
• مروری بر خصوصیات Bluetooth به هر جهش یک باند فرکانسی اختصاص می دهد. این طیف گسترده برای جهش از یک کانال به کانال دیگر استفاده می شود که باعث ایجاد یک لایه امنیتی قوی می شود. در هر پیکونت تا هشت دستگاه می تواند شرکت داشته باشد. دستگاه های متصل در یک شبکه ad hoc، که نیازی به تعیین قبلی و برنامه ریزی ندارند، پیکونت را تشکیل می دهند. این شبکه، یک شبکه متقارن است. در زمان ارتباط هر دستگاه دسترس یکسانی به سایر دستگاه ها دارد. در این سیستم یک دستگاه به عنوان واحد میزبان (مستر) و بقیه به عنوان مهمان (اسلیو) مشخص می شوند. برخلاف سیستم های بی سیمی نظیر مادون قرمز که در آن دو دستگاه گیرنده و فرستنده باید دقیقاً رو به روی هم باشند و هیچ مانعی بین آنها نباشد، بلوتوث آزادانه تر عمل می کند و برای ایجاد ارتباط بین دو دستگاه دارنده این سیستم فقط کافی است که این دو دستگاه در برد یکدیگر باشند تا ارتباط بین آنها ایجاد شود و سیگنال ها می تواند از پشت موانعی مانند دیوار هم ارسال شوند. هم کاربردهای همزمان و هماهنگ و هم غیر هم زمان را پشتیبانی می کند، بنابراین به کار بردن دستگاه های متنوع و سرویس های متنوع را آسان می کند.
• آرایش شبکه این سیستم به صورت نقطه به نقطه و نقطه به چند نقطه می تواند فعالیت کند. در مورد عملکرد نقطه به نقطه می توان رابطه بی سیم یک موبایل به عنوان دستگاه متحرک و خود موبایل به عنوان بیس را مثال زد. در مورد عملکرد نقطه به چند نقطه هم می توان چند پرینتر و فقط یک دستگاه کامپیوتر را در نظر گرفت. می توان این کامپیوتر را با استفاده از سیستم بلوتوث به چند پرینتر موجود ارتباط داد و از طریق کامپیوتر به عنوان بیس از تمام کامپیوترها به صورت همزمان یا جداگانه استفاده کرد.
• فرکانس رادیویی و جهش طیف اگر میزان زیادی نویز رادیویی وجود داشته باشد، چه اتفاقی می افتد؟ آیا این مسئله باعث اختلال در ارتباطات بلوتوث نمی شود؟ این سیستم طوری طراحی شده است تا از جهش فرکانسی و تائید سریع استفاده کند که ارتباطات را قوی و به دور از خطا می کند. با جهش به یک فرکانس جدید، بعد از این که هر بسته اطلاعاتی دریافت می شود، علاوه براینکه کمک می کند تا تداخل امواج محدود شود، موجب افزایش امنیت هم می شود. سرعت ارسال اطلاعات در سیستم بلوتوث یک مگا بایت در ثانیه است. بلوتوث در فرکانس ۴۵/۲ گیگاهرتز ارتباط برقرار می کند و توافق بین المللی برای استفاده صنعتی، علمی و پزشکی (ISM) از آن انجام شده است. این فرکانس، فرکانس میانه است. فرکانس دقیق بلوتوث ۴۰/۲ گیگاهرتز تا ۴۸/۲ گیگاهرتز است. در این محدوده فرکانس، ۷۹ کانال رادیویی فرکانس متفاوت وجود دارد. برای این که در امواج به کار رفته در دستگاه های بلوتوثی که در برد یکدیگر قرار دارند اختلال رادیویی ایجاد نشود، هر دستگاه در هر ثانیه ۱۶۰۰ بار این ۷۹ کانال را به صورت شانسی انتخاب می کند. در این صورت اگر دو دستگاه در برد یکدیگر قرار داشته باشند و بر حسب شانس هر دو، یک کانال رادیو - فرکانس مشترک را انتخاب کنند، زمان اشتراک آنها به قدری کوتاه است که هیچ تداخلی را باعث نمی شود. محدوده ارتباطی استاندارد در بلوتوث، ۱۰ سانتی متر تا ده متر است که با افزایش قدرت مخابره تا صد متر نیز قابل افزایش است.
• پروتکل ارتباطی در ارتباطاتی که از بلوتوث استفاده می کنند، معمولاً یکی از حالات و موقعیت های زیر برقرار است:
• Standby(انتظار): دستگاه هایی که به هیچ پیکونتی متصل نباشند، در حالت انتظار هستند. در این حالت، دستگاه با حدود ۳۲ جهش فرکانسی در هر ۲۸/۱ ثانیه به پیغام ها گوش می دهد.
•Page/Inquiry : اگر دستگاهی بخواهد با دستگاه دیگری ارتباط برقرار کند و آدرس آن مشخص باشد، یک پیغام ارسال می کند. اگر آدرس مشخص نباشد، توسط یک پیغام کدی برای تقاضای پاسخ می فرستد. واحد اصلی ۱۶ پیغام مشابه را به واحد پیرو می فرستد. اگر پاسخی دریافت نشود، واحد اصلی دوباره ۱۶ پیغام ارسال می کند.
• Active (فعال): در این حالت اطلاعات در حال ارسال هستند.
• Hold (حفظ کردن): زمانی که هم واحد اصلی و هم پیرو در حالت انتظار هستند و هیچ اطلاعاتی مبادله نمی شود، این حالت برقرار می شود. هدف از این حالت، ذخیره توان است. در غیر این صورت مبادله اطلاعات به طور ثابت صورت می گیرد.
Sniff : این حالت تنها برای دستگاه پیرو قابل اجرا است که برای ذخیره توان انجام می شود، البته نه به اندازه حالت قبل. در این حالت پیرو نقش فعالی در پیکونت ندارد. این حالت معمولاً قابل برنامه ریزی است.
Park (توقف): فعالیت در این روش، از حالت Hold هم کمتر است. در طول این حالت واحد پیرو با پیکونت همگام شده است، بنابر این نیاز به عکس العمل کامل ندارد. در این حالت آنها آدرس MAC را ندارند و تنها گوش می دهند تا خود را با واحد اصلی هماهنگ کنند (به آدرس سه بیتی ای که هر واحد در یک پیکونت را مشخص می کند، آدرس MAC می گویند).
• ارسال اطلاعات اطلاعات می تواند به صورت هم زمان و غیر هم زمان ارسال شود. روش ارتباط هم زمان (SCO) عمدتاً برای صدا و روش غیر هم زمان (ACL) برای داده ها به کار می رود. در هر پیکونت هر جفت واحد اصلی و پیرو می توانند روش ارسال متفاوتی را استفاده کنند و روش ها در هر زمانی می تواند تغییر کند. پهنای باند توسط واحد اصلی کنترل می شود تا مشخص کند هر واحد پیرو می تواند چه میزان از کل را استفاده کند. پیروها نمی توانند اطلاعاتی مبادله کنند تا زمانی که واحد اصلی به آنها اجازه بدهد و دستگاه اصلی می تواند پیغام ها را از طریق لینک ACL به همه پیروها بفرستد.
• امنیت سیستم و اصلاح خطا سه تکنیک اصلاح خطا برای شبکه های بلوتوث معرفی شده است: دو حالت کد اصلاح خطای مستقیم (FEC) و درخواست تکرار اتوماتیک (ARQ). روش های FEC طوری برنامه ریزی شده اند تا تعداد ارسال های مجدد را کاهش دهند. امنیت سیستم از سه طریق انجام می شود: جهش های فرکانسی تصادفی تکرار شونده، استفاده از کدهای خاص برای تعیین صحت اطلاعات و روش رمز نگاری. جهش های فرکانسی، استراق سمع را برای هر کسی مشکل می کند. در این روش فرکانس ارتباطی بین دو دستگاه براساس الگوی توافقی بین خودشان در محدوده فرکانس مجاز ۱۶۰۰ بار در ثانیه، عوض می شود تا علاوه بر اینکه نویز کمتری در ارتباطات ایجاد شود، دست یافتن به اطلاعات واقعی ردوبدل شده برای هکرها هم دشوار شود.روش تعیین صحت به کاربر اجازه می دهد تا اتصال را تنها با دستگاه هایی که تعیین شده است کنترل کند. روش رمز گذاری از یک کلید رمزی با طول ۶۴ بیت استفاده می کند. دنیای بی سیم موهبتی برای کامپیوترها بوده است. سیستم بی سیم باعث شده است تا از وجود انبوهی از سیم ها و کابل ها راحت شویم و مهم تر از آن موجب شده است تا کامپیوترهای شخصی بسیار کاربردی‌تر شوند و تکنولوژی بلوتوث هم به عنوان یکی از مهم ترین تکنیک های بی سیم روز به روز در حال پیشرفت است.