بلوتوث از آغاز تا امروز

در دنیای دیجیتال، هر یک از ابزارها و تجهیزات با استفاده از اینترفیس خاصی با دیگری ارتباط برقرار می‌کند. کابل‌ها و پورت‌های مختلف، اسلات‌هایی که روی مادربرد شما تعبیه شده است و استانداردهای ارتباط بی‌سیم، همگی نمونه‌هایی از این اینترفیس‌ها هستند. پروتکل ارتباط بی‌سیم بلوتوث (Bluetooth) از شناخته شده‌ترین استانداردهای ارتباط بی‌سیم در بین کاربران عام است. این فناوری به حدی عمومیت دارد که درست مانند فوتوشاپ و جستجوی گوگل، به فعلی در زبان عامیانه تبدیل شده و چندان تعجب‌آور نیست که در جایی بشنویم «این عکس را برایم بلوتوث کن». ما در این مقاله شما را با عملکرد بلوتوث و روند تکامل آن تا امروز آشنا می‌کنیم.

بلوتوث چیست و چطور کار میکند؟

در تعریفی ساده، بلوتوث نوعی فناوری ارتباطی بیسیم است که به ابزارها امکان می‌دهد داده‌ها را از طریق امواج رادیویی کم‌قدرت روی باند فرکانس ٢/٤٥ گیگاهرتز به یکدیگر انتقال دهند. این استاندارد برای برقراری و حفظ ارتباط بین ابزارها از ساختاری شبکه‌ای با نام پیکونت (Piconet) استفاده می‌کند. این ساختار به‌صورت «نقطه به نقطه» یا «نقطه به چند نقطه» ایجاد می‌شود. در وضعیت نقطه به نقطه، تنها دو ابزار مستقیما با یکدیگر ارتباط دارند، اما در وضعیت نقطه به چند نقطه، یک ابزار مرکزی با چند ابزار دیگر ارتباط برقرار می‌کند. ابزارها در پیکونت‌های بلوتوث در وضعیت ارباب ـ برده (Master/Slave) قرار می‌گیرند. به‌عبارت دیگر، همیشه یک ابزار مرکزی به‌عنوان ارباب وجود دارد که یک یا چند ابزار دیگر به‌عنوان برده به آن متصل شده‌اند. وظیفه نگهداری ارتباط، فعال یا غیرفعال کردن برده‌ها و تنظیم انتقال داده‌ها با ارباب است.

شما می‌توانید حداکثر ٧ ابزار فعال را به ابزار مرکزی خود متصل کنید. مثلا اگر فرض کنیم گوشی موبایلتان نقش ابزار ارباب را دارد، شما می‌توانید تا هفت ابزار جانبی (مثلا یک هندزفری بلوتوث، بلندگوی بلوتوث، ساعت هوشمند، لامپ هوشمند، ابزار مراقبت کودک، دستگاه اندازه-گیری فشار خون و قفل در هوشمندتان) را هم‌زمان با موبایلتان مدیریت کنید، بدون آن‌که مجبور باشید ارتباط با یکی از آن‌ها را قطع کنید. در عین حال، تا ٢٥٥ ابزار دیگری نیز می‌توانند به‌عنوان ابزارهای غیرفعال یا پارک‌شده، برای برقراری ارتباط با گوشی شما در انتظار بمانند، با این تفاوت که در اینجا پیش از فعال شدن یکی از این ابزارها، ابتدا باید یک ابزار فعال پارک شود.

نسخه‌های بلوتوث

بر اساس معیارهای فناوری دیجیتال، بلوتوث سن بالایی دارد و طبیعی است که نسخه‌های متعددی از آن در طول این زمان معرفی شده باشند. اجازه دهید به هریک از این نسخه‌ها نگاه کوتاهی بیندازیم:

نسخه اول

مشخصات نسخه 1.0 در سال ١٩٩٩ منتشر شد. این نسخه و 1.0B با مشکلات فراوانی مواجه بوده و محدودیت‌های زیادی داشتند. نسخه 1.1 در سال ٢٠٠٢ به‌عنوان استاندارد IEEE تصویب شد و بسیاری از مشکلات نسخه‌های قبلی را برطرف کرد. آخرین عضو این گروه، یعنی نسخه 1.2 عملکرد بالاتر و روان‌تری را فراهم می‌کرد و موفق شد سرعت انتقال اطلاعات را تا ٧٢١ کیلوبیت بر ثانیه افزایش دهد.

نسخه دوم

در سال ٢٠٠٤، دومین نسخه اصلی مشخصات بلوتوث با نام 2.0 EDR منتشر شد. پسوند EDR سرواژه عبارت Enhanced Data Rate بود که به افزایش سرعت انتقال اطلاعات در این نسخه اشاره می‌کرد. نرخ انتقال اطلاعات در این نسخه به‌طور اسمی به ٣ مگابیت بر ثانیه (عملا حدود ٢/١ مگابیت بر ثانیه) رسید. در سال ٢٠٠٧، نسخه 2.1 EDR از راه رسید که مهم‌ترین دستاورد آن معرفی نوعی فرآیند برقراری ارتباط امن با نام SSP ‏(Secure Simple Pairing) بود. این نسخه هنوز در محصولات بسیاری استفاده می‌شود.

نسخه سوم

وضعیت سومین نسخه بلوتوث کمی پیچیده است. این نسخه راه‌حلی را پیدا کرد تا نرخ انتقال اطلاعات را به ٨ برابر نسخه قبلی یعنی ٢٤ مگابیت بر ثانیه برساند. البته در اینجا بلوتوث فقط وظیفه هماهنگ‌سازی و برقراری ارتباط را بر عهده دارد و خود عملیات انتقال اطلاعات از طریق یک لینک Wi-Fi انجام می‌شود. ابزارهایی که با نشان v3.0 + HS مشخص شده‌اند، قابلیت رسیدن به چنین سرعتی را دارند، اما اگر ابزاری تنها با نشان V3.0 مشخص شده باشد، فقط می‌تواند از همان سرعت انتقال اسمی ٣ مگابیت بر ثانیه‌ای نسل قبلی پشتیبانی کند، البته به همراه قابلیت‌های بهتر کنترل مصرف انرژی و یک حالت Streaming که در این نسخه معرفی شده بود.

نسخه چهارم

در سال ٢٠١٠، نسخه چهارم بلوتوث با نام v4.0 + LE معرفی شد. علاوه بر دو پروفایل استاندارد و HS نسخه‌های قبلی، این نسخه از یک پروفایل LE یا Low Energy نیز پشتیبانی می‌کرد که برای کاربردهایی با محدودیت تغذیه انرژی طراحی شده بود. این پروفایل برای کاهش مصرف انرژی اتصال بلوتوث، نه‌تنها حداکثر برد ارتباط را از ١٠٠ متر به ٥٠ متر کاهش داد، بلکه سرعت انتقال اطلاعات را نیز تا سطح ٠/٢٧ مگابیت بر ثانیه پایین آورد. این نسخه اساسا برای کاربردهایی در نظر گرفته شده است که در آن‌ها ابزارها از باتری استفاده می‌کنند و به سرعت انتقال بالا یا انتقال پیوسته اطلاعات نیازی ندارند. نسخه 4.1، که در سال ٢٠١٣ منتشر شد، بیشتر نوعی ارتقای نرم‌افزاری برای برادر بزرگ‌تر خود شناخته می‌شد. یک سال بعد، نسخه 4.2 با مفاهیمی برای اینترنت اشیا و پشتیبانی از قابلیت‌های IP، ارتباط امن کم‌مصرف و موارد دیگری در این زمینه عرضه شد.

نسخه پنجم

در سال ٢٠١٦، پنجمین نسخه بلوتوث با نوید چهار برابر شدن برد، دو برابر شدن سرعت و افزایش ظرفیت انتشار داده‌ها تا ٨ برابر، منتشر شد. اولین نکته جالب در این نسخه، حذف کاراکتر v برای نسخه و همچنین بخش اعشاری از نام آن است. بنابراین، حالا این نسخه به‌صورت Bluetooth 5 شناخته می‌شود. می‌توان گفت بیشترین تاکید نسخه پنجم بلوتوث بر اینترنت اشیا و همچنین ارایه راه‌کارهایی برای افزایش سرعت و عملکرد پیاده‌سازی‌های کم‌مصرف است. مثلا، سرعت انتقال اطلاعات در پروفایل کم‌مصرف این نسخه به ٢ مگابیت بر ثانیه رسیده است، البته به بهای کاهش برد این پروفایل.

کلاس بلوتوث

بلوتوث نوعی استاندارد بی‌سیم است، بنابراین، از یک فرستنده/گیرنده رادیویی برای ارسال و دریافت اطلاعات استفاده می‌کند. قدرت این ماژول که برای بلوتوث در ٤ کلاس دسته‌بندی شده است، می‌تواند برد آن را تعیین کند.

پروفایل‌های بلوتوث

پروفایل‌های بلوتوث عملا پروتکل‌هایی‌ هستند که این استاندارد بی‌سیم را برای کاربردهای خاصی تعریف می‌کند. هر پروفایل دقیقا تشریح می‌کند که فناوری بلوتوث در شرایط خاص چطور استفاده شود. SSP ‏(Serial Port Profile)‏، HID ‏(Human Interface Device)‏، HFP ‏(Hands-Free Profile) یا A2DP ‏(Advanced Audio Distribution Profile) همگی نمونه‌هایی از پروفایل‌های بلوتوث هستند.