بلوتوث و اینفرارد

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: بلوتوث چیست؟

Bluetooth که بعضی.ها در فارسی آن را به دندان آبی ترجمه کرده.اند، استانداردی برای امواج رادیویی است که که برای ارتباطات بی.سیم کامپیوترهای قابل حمل و نقل (مانند laptopها)، تلفن.های همراه و وسایل الکترونیکی رایج استفاده می.شوند. این امواج برای فاصله.های نزدیک استفاده شده و برای ارتباطات بی.سیم تکنولوژی ارزانی محسوب می.شوند. به وسیله این تکنولوژی می.توانید بین دو وسیله که دارای این تکنولوژی باشند به صورت بی.سیم پیغام، عکس یا کلاً هر اطلاعات دیگری را رد و بدل کنید. رادیوی Bluetooth در داخل یک میکروچیپ قرار دارد و در باند فرکانسی 4/2 گیگاهرتزی عمل می.کند. این تکنولوژی از سیستم Frequency Hoping Spread Spectrum استفاده می.کند، که سیگنال آن 1600 بار در ثانیه تغییر می.کند که کمک بزرگی برای جلوگیری از تداخل ناخواسته و غیرمجاز است. علاوه بر این به وسیله نرم.افزار کد شناسایی وسیله طرف مقابل چک می.شود. بدین ترتیب می.توان اطمینان حاصل کرد که اطلاعات شما فقط به مقصد مورد نظر می.رسد. این امواج با دو قدرت وجود دارند. سطح قدرت پایین.تر که محیط.های کوچک (مثلاً داخل یک اتاق) و یا در نوع با قدرت بالاتر که رنج متوسط (مثلاً کل یک خانه) را می.تواند پوشش دهد. این سیستم هم برای ارتباط نقطه به نقطه و هم برای ارتباط یک نقطه با چند نقطه می.تواند استفاده شود. دارای پهنای باند 720Kbs و 10 متر قدرت انتقال که در صورت تقویت تا 100 متر نیز قابل افزایش می.باشد. این تکنولوژی که از سیستم گیرندگی و فرستندگی در جهت مناسب استفاده می.کند، قادر است امواج رادیویی را از میان دیوار و دیگر موانع غیرفلزی عبور دهد. اگر امواج مزاحم دستگاه ثالثی باعث تداخل شود انتقال اطلاعات کند می.شود ولی متوقف نمی.شود.

تاریـخچه بـلوتـوث

فکر اولیه بلوتوث در شرکت موبایل اریکسون در سال 1994 شکل گرفت. اریکسون که یک شرکت سوئدی ارتباطات راه دور است در آن زمان در حال ساخت یک ارتباط رادیویی کم.مصرف و کم.هزینه بین تلفن.های همراه و یک گوشی بی.سیم بود. کار مهندسی در سال 1995 شروع شد و فکر اولیه به فراتر از تلفن.های همراه و گوشی.های آنها توسعه یافت تا شامل همه انواع وسایل همراه شود. با هدف ساخت شبکه.های شخصی کوچک از وسایل مختلف در طول این زمان، اریکسون نام «بلوتوث» (یک پادشاه دانمارکی) گرفت که بین سال.های 940 و 981 میلادی می.زیست. شاهِ هارالد در دوره حکومت خود که یک وایکینگ بود، به طور صلح آمیز، دانمارک، سوئد جنوبی و نروژ شمالی را متحد کرد. این کار به او شهرت یک پادشاه ماهر در ارتباط و مذاکره را در تاریخ داد. برای اریکسون، اسم بلوتوث برای فناوری داده شده که امیدوار بود بتواند به طور صلح.آمیز وسایل مختلف را متحد کند، مناسب بود. اریکسون می.دانست که اگر فقط یک شرکت این استانداردها را حمایت کند، هرگز موفق نخواهد شد، به همین دلیل در سال 1998، اریکسون که در آن سال به سونی اریکسون تبدیل شده بود یک موافقت.نامه با IBM، اینتل، نوکیا و توشیبا امضا کرد و گروه Bluetooth SIG را به وجود آورند. تشکیلات سازمان Bluetooth SIG یا Special Interest Group که هدفش نظارت بر پیشرفت بلوتوث و عمومی ساختن آن بود، بعدها گسترده.تر شد و شرکت.هایی نظیر 3com، Lucent، مایکروسافت، موتورولا و بیش از 2000 کمپانی دیگر به این سازمان پیوستند. در حال حاضر قبل از اینکه یک کارخانه بتواند محصولی که از تکنولوژی بی.سیم Bluetooth استفاده می.کند را وارد بازار کند، باید جواز آن را از دو جهت دریافت کند. ابتدا محصول مورد نظر استانداردهایی لازم دارد که بتواند با دستگاه.های دیگر که دارای تکنولوژی بی.سیم Bluetooth هستند، ارتباط برقرار کند.

دیگر اینکه باید مجوزهای قانونی لازم برای این سیستم چه در کشور سازنده و چه در کشوری که محصول به فروش می.رود را دریافت کند که هماهنگ کننده بخش بین.الملل این مجوزها بر عهده Bluetooth SIG است.

بلوتوث چگونه کار می.کند

فناوری بلوتوث با حذف دخالت کاربر در سیستم و همچنین احتیاج به انرژی بسیار کم برای برقراری ارتباط با وسایل دیگر که موجب صرفه.جویی زیادی در مصرف باطری می.شود، تکنولوژی شبکه.های کوچک را وارد مرحله جدیدی کرد. بلوتوث در واقع یک استاندارد شبکه است که دارای 2 سطح است: سطح اول که به عنوان سطح فیزیکی شناخته می.شود و بیانگر این است که بلوتوث یک فرکانس رادیویی استاندارد است و سطح دوم که به عنوان سطح پروتکل شناخته می.شود و دربرگیرنده قوانین و دستوراتی همچون مکان و زمان ارسال اطلاعات، تعداد بیت.های ارسالی در آن واحد و همچنین شمار وسایلی که بطور همزمان می.توانند در عملیات ارسال و دریافت اطلاعات شرکت داشته باشند می.باشد. بعضی از وسایلی که شما هم اکنون نیز از آن استفاده می.کنید مانند دستگاه کنترل درب پارکینگ یا جدیدترین نسل تلفن.های بی.سیم از فرکانس.های باند ISM استفاده می.کنند. اطمینان حاصل کردن از اینکه امواج بلوتوث با امواج دستگاه.های نامبرده شده تداخل پیدا نکنند یکی از سخت.ترین مراحل طراحی این فناوری است. یکی از راه.هایی که تجهیزات بلوتوث از آن برای جلوگیری از تداخل امواجشان با سایر تجهیزات بهره می.جویند، ارسال سیگنال.های بسیار ضعیفی در حدود یک میلی.وات است.

برای مقایسه فقط کافی است بدانید تلفن.های همراه می.توانند یک سیگنال در حدود 3 واتی را مخابره کنند. استفاده از امواج کم قدرت شعاع برد سیگنال.های بلوتوث را به حدود 10 متر محدود می.کند و همچنین با استفاده از این سیگنال.های ضعیف امکان ایجاد تداخل بین امواج بلوتوث با امواج تلفن همراه، کامپیوتر و یا دستگاه تلویزیون به کلی منتفی می.شود. اما با همین امواج ضعیف هم لازم نیست که دو دستگاه فرستنده و گیرنده امواج در دید مستقیم یکدیگر باشند. امواج بلوتوث براحتی از دیوارهای خانه شما عبور می.کنند و این یک امکان خوب برای کنترل چند دستگاه در اتاق.های مختلف است. بلوتوث می.تواند همزمان با 8 دستگاه ارتباط داشته باشد به شرطی که این دستگاه.ها در شعاع ده متری باشند. شاید شما تصور کنید که ممکن است بین این دستگاه.ها تداخل بوجود بیاید اما این غیرممکن است. بلوتوث از یک فناوری بنام «جهش فرکانس در طیف گسترده» بهره می.جوید که احتمال استفاده از یک فرکانس برابر توسط دو دستگاه بطور همزمان را تقریبا به صفر می.رساند. بر پایه این تکنولوژی هر وسیله از 79 فرکانس منحصر به فرد که به صورت اتفاقی از میان یک سری فرکانس.های از پیش تعیین شده انتخاب شده است استفاده می.کند که به طور منظم از یکی از آنها به دیگری تغییر فرکانس می.دهد.

در مورد بلوتوث این عمل تغییر فرکانس توسط دستگاه فرستنده حدود 1600 بار در ثانیه اتفاق می.افتد و این بدان معنی است که تعداد دستگاه.های بیشتری در آن واحد می.توانند از یک بخش محدود از باند فرکانس رادیویی استفاده کنند. هنگامی که دو دستگاه فرستنده بلوتوث از تکنولوژی جهش فرکانس در طیف گسترده بهره می.گیرند این غیرممکن است که دو دستگاه به طور همزمان از یک فرکانس برابر استفاده کنند. بر پایه همین تکنولوژی از اختلال بین امواج بلوتوث با دستگاه.هایی مانند کنترل درب پارکینگ یا تلفن.های بی.سیم هم جلوگیری می.شود.

حتی اگر در موارد استثنایی اختلالی هم بین امواج بوجود بیاید مدت آن کسر کوچکی از ثانیه خواهد بود که آن هم قابل اصلاح است. هنگامی که دو یا چند وسیله مجهز به بلوتوث در محدوده برد یکدیگر قرار می.گیرند یک گفت.وگوی الکترونیکی بین آنها صورت می.گیرد که مشخص می.کند آنها چه اطلاعاتی برای به اشتراک گذاشتن دارند یا اینکه کدامیک از آنها باید توسط دیگری کنترل شود. برای این کار لازم نیست که کاربر دکمه.ای را فشار دهد یا دستوری را صادر کند بلکه این گفت.وگوی الکترونیکی بطور خودکار انجام می.شود. به محض اینکه این گفت.وگو صورت گرفت دستگاه.های بلوتوث موجود در این گفت.وگو یک شبکه را تشکیل می.دهند . یک شبکه کوچک (PAN) که به آن piconet هم می.گویند. شبکه.ای که یک محیط کوچک مانند یک اتاق را تحت پوشش خود قرار می.دهد یا حتی ممکن است محیطی که تحت پوشش خود قرار می.دهد بیشتر از فاصله بین دستگاه پایه تلفن بی.سیم با گوشی و هدست خود نباشد. وقتی که یک شبکه piconet برقرار می.شود دستگاه.های حاضر در این شبکه همانطور که قبلا توضیح دادیم شروع به استفاده از سیستم جهش فرکانس می.کنند و مرتبا فرکانس سیگنال.های خود را به طور اتفاقی در یک طیف مشخص تغییر می.دهند تا با این کار هم در دسترس یکدیگر باشند و هم اینکه از تداخل piconet آنها با piconet دیگری که ممکن است در همان اتاق برقرار باشد جلوگیری شود.

مزایای بلوتوث

مهم.ترین امتیارات بلوتوث بدون سیم بودن، کم هزینه و ارزان بودن و اتوماتیک بودن آن است. البته راه.های دیگری مانند ارتباط از طریق اشعه مادون قرمز (اینفرارد) هم برای ارتباط بدون سیم وجود دارد، اما دو محدودیت در استفاده از آن وجود دارد. اول اینکه: اشعه اینفرارد فقط در مسیر مستقیم منتشر می.شود و حتما باید دستگاه را مستقیماً به سمت وسیله مورد نظرتان بگیرید تا آن وسیله بتواند دستور مورد نظر شما را دریافت و اجرا کند. محدودیت دیگری که وجود دارد این است که تکنولوژی اینفرارد یک تکنولوژی یک به یک است. یعنی اینکه در آن واحد فقط بین دو وسیله می.تواند ارتباط برقرار کند. مثلا شما می.توانید توسط آن اطلاعاتی را از لپ.تاپتان به تلفن همراه دوستتان منتقل کنید اما نمی.توانید همزمان آن اطلاعات را به PDA دوست دیگرتان هم منتقل کنید. فناوری بلوتوث ابداع گردید تا محدودیت.های اینفرارد را پوشش دهد. حداکثر سرعت انتقال اطلاعات در دستگاه.های بلوتوثی که با استاندارد قدیمی.تر بلوتوث 0/1 کار می.کنند 1 مگابایت در ثانیه است اما در استاندارد بلوتوث 0/2 اطلاعات می.توانند با سرعت 3 مگابایت در ثانیه منتقل شوند. دستگاه.های بلوتوثی که از استاندارد جدید استفاده می.کنند با دستگاه.های دارای استاندارد قدیمی.تر هم سازگارند. شبکه بلوتوث اطلاعات را توسط امواج رادیویی با قدرت کم انتقال می.دهد که فرکانس این امواج برابر با 45/2 GHz است (دقیقا بین402/2 GHz تا 480/2 GHz) که این باند فرکانس طبق یک توافقنامه بین.المللی برای استفاده توسط لوازم علمی، پزشکی و صنعتی کنار گذاشته شده است (ISM).

امنیت در بلوتوث

بلوتوث می.تواند در 3 مدل امنیتی کار کند: مدل 1 که بدون امنیت است، مدل 2 که در مرحله سرویس.دهی و بعد از اینکه کانال ارتباطی پیدا شد، امنیت را برقرار می.کند و مدل 3 که در مرحله لینک و قبل از اینکه کانال ارتباطی پیدا شود، امنیت را ایجاد می.کند. هر وسیله مبتنی بر بلوتوث یک آدرس 48 بیتی منحصر به فرد دارد. رویه تأید، استفاده از کلیدهای متقارن و رمزنگاری با کلیدی 128 بیتی انجام می.شود. البته در دستگاه.های مختلف این طول کلید رمزنگاری مختلف است و بستگی به مقداری دارد که در کارخانه تعریف می.شود. این کلید 128 بیتی که به صورت کاتوره.ای انتخاب می.شود، وظیفه انجام مذاکرات امنیتی بین دستگاه.ها را به عهده دارد. وقتی دو سیستم مبتنی بر بلوتوث یک کانال ارتباطی بین همدیگر برقرار می.کنند، هر دو یک کلید آغازین را ایجاد می.کنند. برای این کار یک کلید عبور یا شماره شناسایی شخصی وارد ارتباط می.شود و کلید آغازین ساخته می.شود و کلید پیوندی بر اساس کلید آغازین محاسبه می.شود. از این به بعد کلید پیوندی برای شناسایی طرف ارتباط استفاده می.شود. اولین چالش امنیتی کلید عبور است که به اختصار PIN نامیده می.شود.

مثل هر کلید دیگری، کلیدهای طولانی از کلیدهای کوتاه امن.تر هستند. اگر هکری بتواند کلید عبور را کشف کند، می.تواند کلیدهای آغازین ممکن را محاسبه کند و بعد از آن کلید پیوندی را بدست آورد. کلید عبوری طولانی می.تواند محاسبات را برای یافتن کلیدهای بعدی بسیار سخت کند. کلید آغازین جایگزین لینک.های رمزنگاری نشده می.شود که این یک نقطه ضعف اساسی به حساب می.آید و بهتر است که در پردازش هر دو دستگاه بلوتوث، این قسمت در محل امن.تری قرار بگیرد چرا که یک هکر می.تواند داده.های انتقالی را که به یک دستگاه بلوتوث فرستاده می.شود ضبط کند و از آن برای خلق PIN استفاده کند.

همچنین استفاده از یک کلید عبوری ثابت در تمام مواقع می.تواند امنیت یک ارتباط بلوتوث را کاملاً به خطر بیاندازد. کلیدهای لینک می.تواند ترکیبی از کلیدها یا کلیدهای واحد باشد. بهترین حالت امنیتی این است که از کلیدهای ترکیبی شامل کلیدهای واحد استفاده شود. وقتی شما از یک کلید واحد استفاده می.کنید، باید برای همه تعاملات امنیتی از همان کلید استفاده کنید و این کلید باید برای تمامی دستگاه.های مجاز به اشتراک گذاشته شود. این یعنی هر دستگاه مجاز می.تواند به ترافیک شبکه دسترسی داشته باشد

جمع .بندی

بررسی یک تکنولوژی مخابراتی و موفقیت یا عدم موفقیت آن وابسته به موارد بسیاری است که مسلماً موفقیت تجاری در این بین اهمیت خاصی دارد. طبعاً نسخه.های اولیه هر استانداردی با مشکلات فنی مواجه می.شود که بسیاری از آنها به مرور زمان و در نسخه.های بعدی حل می.شوند. اما اهمیت کار در زمان ارائه نمونه.های تجاری از آن تکنولوژی است. به این معنی که هر استانداردی نهایتاً قابل پیاده.سازی است. اما می.بایست در زمان مناسب و با کمترین هزینه انجام گردد و در غیر این صورت امکان فروش محصولات با وجود رقیبان دیگر غیرممکن است که این امر حتی می.تواند باعث ورشکستگی شرکت.های پشتیبان گردد.

در مورد Bluetooth پیش.بینی.های اولیه حاکی از آن بود که محصولات این استاندارد از سال 2000 وارد بازار شده و قیمت تراشه آن در این سال حدود 20 دلار و تا سال 2002 حدود 5 دلار و در سال 2005 کمتر از 1 دلار باشد که این پیش.بینی.ها به دلایل بسیاری با شکست مواجه شد. هرچند در حال حاضر نمونه.های تجاری headsetها و پرت.های USB رادیویی که از این تکنولوژی استفاده می.نمایند در بازار به وفور وجود دارد.

اما با توجه به حجم سرمایه.گذاری و تبلیغات انجام شده، این تکنولوژی هنوز نتوانسته است جایگاه پیش.بینی شده را برای خود فراهم نماید. شاید با تغییراتی که در آن داده شده است (که در قالب نسخه.های IEEE ارائه شده.اند) بتوان امید داشت که در آینده مشکلی تحت عنوان لینک رادیویی برد کوتاه مطمئن و ارزان قیمت وجود نداشته باشد.

اینفرارد چیست ؟

تابش اینفرارد یا مادون قرمز دارای طول موجی بین تقریباً 750 نانومتر و 1 میلی متر است و از سه نوع فرآیند مغناطیسی برای ارسال داده.های خود استفاده می.کند.

آشنایی با فناوری های همراه، از آنجایی که فرصتی برای مطالعه بیشتر در مورد دستاوردهای تکنولوژی ارتباط سیار را فراهم می.آورد، به کاربران تخصصی و عمومی کمک می.کند تا راه.های استفاده مفیدتر و افزایش کارایی هنگام فعالیت با این دستاوردها را بیاموزند و بررسی کنند. یکی از فناوری هایی که کاربران معمولاً به صورت روزمره با آن سر و کار دارند و تبادل اطلاعات گوشی های تلفن همراه خود را به وسیله- ی آن انجام می.دهند، فناوری اینفرارد است که غیر از گوشی های موبایل، کاربردهای بسیار دیگری هم دارد.

«Infrared» یا اشعه فرو سرخ، یک تابش الکترومغناطیسی با طول موج بیشتر از امواج مرئی و کوتاه تر از امواج رادیویی است. تابش فرو سرخ یا مادون قرمز دارای طول موجی بین تقریباً 750 نانومتر و 1 میلی متر است و از سه نوع فرآیند مغناطیسی برای ارسال داده.های خود استفاده می.کند.

با توجه به سهم امواج مادون قرمز از طیف رنگ ها، استفاده.های کاربردی زیادی را می.توان برای این امواج نام برد، از جمله یافتن مقصد و پیدا کردن هدف در موارد نظامی، تنظیم از راه دور، استفاده در بی سیم ها برای ارتباطات کوتاه برد، طیف بینی و پیش بینی وضعیت هوا تلسکوپ های فضایی ساخته شده با استفاده از فناوری مادون قرمز نیز در شاخه.ای از نجوم به نام « نجوم فرو سرخ» استفاده می.شوند. این نوع تلسکوپ ها قسمت ها و منطق گرد و خاکی و غبار آلود فضا مانند ابرهای ملکولی را بررسی می.کند و اشیا و اجرام را با دمای پائین (مانند سیاراتی که در فواصل دور به دور ستارگانی دیگر می.گردند) را شناسایی می.کنند و همچنین به یافتن اجرام و سیاراتی می.پردازند که بر اثر انفجار های فضایی، مدت ها پیش از بین رفتند و تنها بقایایی اندک از خود بر جای گذاشتند.

در فناوری های هسته.ای و اتمی نیز انرژی های فرو سرخ، با ایجاد تغییر در قطبیت، ارتعاشات مولکولی را از بین می.برند و برای بررسی حالت های انرژی مولکولی، وضعیتی ثابت و پایدار ایجاد می.کنند. طیف بینی فرو سرخ نیز سنجش میزان جذب و انتقال فوتون ها در محدودهٔ انرژی فرو سرخ است که بر اساس شدت و فرکانس آن ها انجام می.شود. انتقال داده.ها از طریق امواج فروسرخ نیز در ابعاد مکانی کوچک و بین دستگاه.های کامپیوتری دیجیتال و تلفن های همراه یا PDA ها مورد استفاده قرار می.گیرد.

این گونه دستگاه.ها خود را با استانداردها و قوانین IrDA (انجمن داده.های اینفرارد) تطبیق می.دهند و کار می.کنند. کنترل های از راه دور و دستگاه.های مطابق با استانداردهای IrDA از دیودهای ساطع کننده نور یا ال.ئی.دی برای ساطع کردن امواج فرو سرخ که توسط یک لنز پلاستیکی داخل نورافکنی کوچک و نازک کار گذاشته شدند، استفاده می.کند. این نورافکن ها نوسان بندی شدند و وقتی خاموش و روشن می.شوند، به تناسب، داده.ها را رمزگذاری می.کنند. دستگاه دریافت کنندهٔ امواج فروسرخ، از یک فتو دیود با جنس سیلیکون استفاده می.کند تا موج اینفرارد را به جریان الکتریکی تبدیل سازد. دستگاه دریافت کنندهٔ امواج، تنها به سیگنال های پالس دهنده.ای که مدام توسط Transmitter ساخته می.شوند، پاسخ می.دهد و امواج فروسرخی را که به آرامی از نورهای محدود و کوچکی تغییر حالت می.دهند، از صافی مخصوص خود می.گذراند. فناوری اینفرارد در ارتباطات برای استفاده در محل های کوچکی که تراکم افراد و جمعیت در آن ها بالاست و بلوتوث و سایر فناوری ها قادر به انتقال داده.ها به شکلی مناسب نیستند، بسیار مفید به نظر می.رسد.

امواج فروسرخ یا Infrared از دیوارها عبور نمی.کنند و در نتیجه در کار سایر دستگاه.های اتاق های مجاور دخالت نمی.کنند. اینفرارد رایج ترین فناوری استفاده شده در کنترل های از راه دور دستگاه.های مختلف است. ارتباطات FSO، شاخه.ای از فناوری های تله کام هستند که از انتشار و تکثیر نور در فضاهای خالی برای انتقال داده و اطلاعات بین دو نقطه استفاده می.کنند.

از این فناوری زمانی استفاده می.شود که برقراری ارتباط فیزیکی بین دو نقطهٔ مبدأ و مقصد دریافت کننده اطلاعات مشکل و غیر ممکن باشد. (برای مثال در شهرهایی که راه اندازی سیستم های کابل کشی فیبر نور ی هزینه زیادی در بر دارد.) این فناوری همچنین در انتقال داده و اطلاعات بین فضاپیماها و ماهواره.ها به کار گرفته می.شود، هرچند که در خارج از جو سیگنال های ارسالی دچار اندکی انحراف می.شوند. به رغم اینکه برقراری ارتباط اطلاعاتی در فواصل کوتاه و با حجم پائین اطلاعات توسط ال.ئی.دی.ها نیز مقدور است، این پیوندهای نوری، معمولاً از امواج اینفرارد لیزری استفاده می.کنند. در نتیجه فناوری FSO با استفاده از امواج فروسرخ، یک روش بسیار ارزان برای برقراری اتصالات اطلاعاتی در فضاهای شهری با کارکرد بیش از 4 گیگا بیت بر ثانیه است و حتی قیمت آن ها با قیمت خریداری فیبر نوری به تنهایی برابر است، در پایان هم جا دارد اضافه کنیم امواج اینفرارد، نور لازم برای ارتباطات فیبر نوری را فراهم می.کند. این امواج، طول موجی با حداقل میزان انتشار 33/1 نانومتر و حداکثر میزان پراکنش نور 55/1 نانومتر دارند و در سیم های سیلیسیومی بسیار استفاده می.شوند.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 390]