كيف يعمل البلوتوث؟

كيف يعمل البلوتوث؟
تعريف

تقنية Bluetooth عبارة عن ارتباط تقني لاسلكي عالي السرعة منخفض الطاقة مصمم لتوصيل الهواتف أو غيرها من الأجهزة المحمولة معًا. هي مواصفة (IEEE 802.15.1) لاستخدام الاتصالات اللاسلكية منخفضة الطاقة لربط الهواتف وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة الشبكة الأخرى على مسافة قصيرة بدون أسلاك. تغطي الإشارات اللاسلكية المرسلة عبر Bluetooth مسافات قصيرة ، تصل عادةً إلى 30 قدمًا (10 أمتار).

يتم تحقيق ذلك من خلال أجهزة إرسال واستقبال مدمجة منخفضة التكلفة في الأجهزة. يدعم النطاق الترددي 2.45 جيجا هرتز ويمكنه دعم ما يصل إلى 721 كيلو بايت في الثانية مع ثلاث قنوات صوتية. تم وضع هذا النطاق الترددي جانباً بموجب اتفاقية دولية لاستخدام الأجهزة الصناعية والعلمية والطبية (ISM) المتوافقة مع أجهزة 1.0.




يمكن أن يتصل البلوتوث بما يصل إلى ' ثمانية أجهزة ' في وقت واحد ويقدم كل جهاز عنوانًا فريدًا من 48 بت من معيار IEEE 802 مع إجراء الاتصالات من نقطة إلى نقطة أو متعددة النقاط.



تاريخ البلوتوث:

تم تسمية تقنية Bluetooth اللاسلكية على اسم Viking and King الدنماركي Harald Blatand ، واسمه الأخير يعني 'Bluetooth' باللغة الإنجليزية. يُنسب إليه الفضل في توحيد الدنمارك والنرويج ، تمامًا كما يُنسب إلى تقنية Bluetooth اللاسلكية توحيد جهازين مختلفين.

ظهرت تقنية Bluetooth من المهمة التي اضطلعت بها شركة Ericsson Mobile Communications في 1994 لإيجاد بديل لاستخدام الكابلات للاتصال بين الهواتف المحمولة والأجهزة الأخرى. في عام 1998 ، شكلت شركات Ericsson و IBM و Nokia و Toshiba مجموعة Bluetooth Special Interest Group (SIG) التي نشرت 1شارعنسخة في عام 1999.



الإصدار الأول كان 1.2 قياسي مع سرعة بيانات 1 ميجا بت في الثانية. الإصدار الثاني كان 2.0 + EDR مع سرعة معدل بيانات 3Mbps. الثالثة كانت 3.0 + HS بسرعة 24 ميجابت في الثانية. أحدث إصدار هو 4.0.


كيف يعمل البلوتوث:

تتكون شبكة Bluetooth من شبكة منطقة شخصية أو شبكة piconet تحتوي على ما لا يقل عن 2 إلى 8 أجهزة نظير بلوتوث - عادةً ما تكون رئيسية واحدة وما يصل إلى 7 عبيد. السيد هو الجهاز الذي يبدأ الاتصال مع الأجهزة الأخرى. يتحكم الجهاز الرئيسي في ارتباط الاتصالات وحركة المرور بينه وبين الأجهزة التابعة المرتبطة به. الجهاز التابع هو الجهاز الذي يستجيب للجهاز الرئيسي. الأجهزة التابعة مطلوبة لمزامنة توقيت الإرسال / الاستقبال الخاص بهم مع توقيت الرجلين. بالإضافة إلى ذلك ، تخضع عمليات الإرسال بواسطة الأجهزة التابعة للجهاز الرئيسي (أي أن الجهاز الرئيسي يحدد متى قد يرسل جهاز تابع). على وجه التحديد ، لا يمكن أن يبدأ العبد إرسالاته إلا في فترة زمنية بعد الفاصل الزمني الذي تم تناوله فيه من قبل السيد ، أو في فترة زمنية محجوزة صراحة للاستخدام من قبل الجهاز التابع.

بلوتوث



يتم تحديد تسلسل قفز التردد بواسطة عنوان جهاز Bluetooth (BD_ADDR) للجهاز الرئيسي. يرسل الجهاز الرئيسي أولاً إشارة لاسلكية تطلب الاستجابة من أجهزة تابعة معينة ضمن نطاق العناوين. العبيد يستجيبون ويقومون بمزامنة تردد القفزات الخاصة بهم وكذلك الساعة مع تردد الجهاز الرئيسي.

يتم إنشاء Scatternets عندما يصبح الجهاز عضوًا نشطًا في أكثر من piconet. بشكل أساسي ، يشترك الجهاز المجاور في فتراته الزمنية بين مجموعات piconets المختلفة.

مواصفات البلوتوث:
  • المواصفات الأساسية : تحدد مجموعة بروتوكولات البلوتوث ومتطلبات اختبار وتجهيز المنتجات القائمة على البلوتوث.
  • المواصفات الفنية : يحدد نماذج الاستخدام التي توفر معلومات مفصلة حول كيفية استخدام بروتوكول Bluetooth لأنواع مختلفة من التطبيقات.
تتكون المواصفات الأساسية من 5 طبقات:
  • مذياع : مواصفات الراديو متطلبات الإرسال الراديوي - بما في ذلك التردد والتشكيل وخصائص القدرة - لجهاز الإرسال والاستقبال Bluetooth.
  • طبقة النطاق الأساسي : يحدد القنوات المادية والمنطقية وأنواع الوصلات (الصوت أو البيانات) التي تحدد تنسيقات مختلفة للحزم ، وتوقيت الإرسال والاستقبال ، والتحكم في القناة ، وآلية قفز التردد (اختيار القفزة) وعنونة الجهاز ، ويحدد نقطة إلى نقطة أو نقطة إلى روابط متعددة النقاط. يمكن أن يتراوح طول الحزمة من 68 بت (رمز وصول مختصر) إلى 3071 بت كحد أقصى.
  • بروتوكول إدارة الارتباط (LMP) LMP: يحدد إجراءات إنشاء الارتباط وإدارة الارتباط المستمرة.
  • بروتوكول التحكم في الارتباط المنطقي والتكيف (L2CAP): مسؤولة عن تكييف بروتوكولات الطبقة العليا مع طبقة النطاق الأساسي.
  • بروتوكول اكتشاف الخدمة (SDP): - يسمح لجهاز Bluetooth بالاستعلام عن أجهزة Bluetooth الأخرى للحصول على معلومات الجهاز والخدمات المقدمة وخصائص تلك الخدمات.

1شارعتشكل ثلاث طبقات وحدة Bluetooth بينما تشكل آخر طبقتين المضيف. يُطلق على التفاعل بين هاتين المجموعتين المنطقيتين اسم Host Controller Interface.

مزايا تقنية البلوتوث:
  • يزيل مشكلة التداخل اللاسلكي باستخدام تقنية تسمى قفز التردد السريع. تستخدم هذه التقنية 79 قناة من نطاق تردد معين ، حيث يصل كل جهاز إلى القناة لمدة 625 ميكروثانية فقط ، أي يجب على الجهاز التبديل بين إرسال البيانات واستقبالها من فترة زمنية إلى أخرى. هذا يعني أن أجهزة الإرسال تغير الترددات 1600 مرة كل ثانية ، مما يعني أن المزيد من الأجهزة يمكنها الاستفادة الكاملة من شريحة محدودة من الطيف الراديوي. يضمن ذلك عدم حدوث التداخل لأن كل جهاز إرسال سيكون على ترددات مختلفة.
  • استهلاك الطاقة للشريحة (المكونة من جهاز الإرسال والاستقبال) منخفض ، حوالي 0.3 ميجاوات ، مما يجعل من الممكن استخدام عمر البطارية بأقل قدر ممكن.
  • يضمن الأمان على مستوى البت. يتم التحكم في المصادقة باستخدام مفتاح 128 بت.
  • من الممكن استخدام Bluetooth لكل من نقل البيانات والاتصال اللفظي حيث يمكن أن تدعم Bluetooth قنوات البيانات لما يصل إلى 3 قنوات صوتية متشابهة.
  • إنه يتغلب على قيود خط البصر والاتصال الفردي كما هو الحال في الوضع الآخر للاتصالات اللاسلكية مثل الأشعة تحت الحمراء.
تطبيقات البلوتوث:

سطح مكتب لاسلكي : جميع (أو معظم) الأجهزة الطرفية (مثل الماوس ولوحة المفاتيح والطابعة ومكبرات الصوت وما إلى ذلك) متصلة بجهاز الكمبيوتر لاسلكيًا.

تطبيق بلوتوث

مصدر الصورة - سيبرندي

سماعة Ultimate : يمكن استخدامه للسماح باستخدام سماعة رأس واحدة مع عدد لا يحصى من الأجهزة ، بما في ذلك الهواتف وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الاستريو وما إلى ذلك.

تطبيق بلوتوث

مصدر الصورة - adcombhs

التزامن التلقائي : يستفيد نموذج الاستخدام هذا من نموذج الحوسبة المخفي ، والذي يركز على التطبيقات التي تقوم فيها الأجهزة تلقائيًا بتنفيذ مهام معينة نيابة عن المستخدم دون تدخل المستخدم أو وعيه.

نقل الوسائط المتعددة : - تبادل بيانات الوسائط المتعددة مثل الأغاني ومقاطع الفيديو والصور يمكن نقلها بين الأجهزة باستخدام البلوتوث.

مواصفات البلوتوث

مصدر الصورة - techbuy