فناوری

بلوتوث چگونه کار می‌کند؟ با اتصال «دندان آبی» بیشتر آشنا شوید!

از زمانی که بلوتوث برای اولین بار در سال 1999 رسماً شروع به کار کرد، به بخشی ضروری از زندگی روزمره همه ما تبدیل شده است. امروزه می‌توانید نسخه‌ای از این اتصال بی‌سیم را در گوشی‌های هوشمند، ساعت‌های هوشمند، بلندگوهای بی‌سیم و گجت‌های قابل حمل پیدا کنید.

اما با وجود محبوبیت فراوانی که بلوتوث دارد، بسیاری از مردم هنوز نمی‌دانند که این فناوری دقیقاً چگونه کار می‌کند. بنابراین، در ادامه این مقاله قصد داریم تا تمامی نکات فنی بلوتوث، از فرکانس سیگنال و تداخل پس‌زمینه گرفته تا کدک‌ها، محدوده عملیاتی، و پیشرفت‌هایی که در نسخه‌های مختلف آن حاصل شده را به صورت ساده و اجمالی بررسی کنیم.

بلوتوث چیست؟

قبل از اینکه به نحوه عملکرد فناوری بلوتوث و اینکه چگونه نسخه‌های جدیدتر آن قوی‌تر و بهتر از نسخه‌های قبلی شده‌اند بپردازیم، مهم است که بفهمیم اصلاً بلوتوث چیست.

بلوتوث یک فناوری انتقال رادیویی با برد کوتاه و کم مصرف است. این نوع اتصال شامل امواج الکترومغناطیسی غیر یونیزه در محدوده رادیویی بین 2.402 گیگاهرتز و 2.48 گیگاهرتز است. قرار گرفتن در محدوده فرکانسی پایین باعث شده تا بلوتوث در مقایسه با سایر دستگاه‌های انتقال رادیویی کم مصرف‌تر باشد. به همین دلیل است که به راحتی می توان آن را در گجت‌ها و گوشی‌های هوشمند با اندازه کوچک بدون نگرانی زیاد در مورد مصرف شارژ باتری، بلوتوث را به کار گرفت.

بلوتوث

بلوتوث می‌تواند در فضاهای باز مورد استفاده قرار گرفته و از اغلب موانع فیزیکی نیز عبور کند. اینکه یک سیگنال بلوتوث خاص تا چه اندازه می‌تواند حرکت کند، در درجه اول به قدرت آن بستگی دارد و اینکه موانع سر راه آن‌ها تا چه حد ضخیم هستند بستگی دارد. همچنین، اگر موانع سر راه امواج بلوتوث از موادی ساخته شده باشند که سیگنال‌های رادیویی را مخدوش و تخریب می‌کنند، باعث کاهش برد این فناوری خواهد شد.


بیشتر بخوانید:


بلوتوث چگونه کار می‌کند؟

سیگنال بلوتوثی که گوشی شما به هدست بی‌سیم‌تان ارسال می‌کند، ابتدا از یک فیلتر نرم افزاری عبور می‌کند. داده‌های که می‌خواهید از طریق بلوتوث ارسال کنید (اعم از تصویر، صدا و غیره) نمی‌توانند به همان شکلی که هستند ارسال شوند. بنابراین، ابتدا باید از طریق یک الگوریتم فشرده‌سازی به نام کدک، به بسته‌هایی مجاز تبدیل شوند.

کدک‌هایی مانند SBC ،AAC ،aptX و LDAC باید در هر دو دستگاه فرستنده و گیرنده با همدیگر مطابقت داشته باشند. کدک‌های مختلف برای انواع داده‌های مختلف بهینه‌تر عمل می‌کنند و بر عواملی مانند مصرف انرژی، سرعت انتقال، کیفیت داده و محدوده اتصال تأثیر می‌گذارند.

در حال حاضر 79 کانال بلوتوث از قبل تعیین‌شده وجود دارد و همه دستگاه‌هایی که به هم متصل می‌شوند باید از یک کانال فرکانس مشخص با پهنای باند 1 مگاهرتز (MHz) استفاده کنند. از این نظر، کانال‌های بلوتوث مشابه کانال‌های وای-فای هستند که در روترها می‌توان پیدا کرد.

هنگامی که دو دستگاه مجهز به بلوتوث در مجاورت یکدیگر قرار می‌گیرند، قادر خواهند بود با استفاده از تراشه‌های کامپیوتری کوچکی که درون آن‌ها تعبیه شده، به هم متصل شده و ارتباط برقرار کنند. این سخت افزار مسئول انتشار و دریافت امواج رادیویی بلوتوث است.

بلوتوث

محدوده سیگنال و کلاس‌های بلوتوث

به طور کلی، هر چه فرکانس کمتر باشد، دامنه عملیاتی بیشتر می‌شود. اما سیگنال‌های فرکانس پایین به طور قابل توجهی داده‌های کمتری را نسبت به همتایان فرکانس بالای خود حمل می‌کنند. در ضمن، بلوتوث به برق وابسته است و از همین رو اگر بتوانید انرژی کافی را اختصاص دهید، می‌توانید سیگنال بلوتوث با فرکانس بالا و غنی از داده را برای مسافت‌های طولانی‌تری نیز ارسال کنید. در واقع، یافتن تعادل بین مصرف انرژی، کیفیت و برد، همان چیزی است که باعث ظهور نسخه‌های جدیدتر بلوتوث می‌شود.

در حالت کلی می‌توان بلوتوث را در سه کلاس مختلف طبقه‌بندی کرد:

  • بلوتوث کلاس 1 با توان مصرفی 100 میلی وات و برد بیش از 100 متر.
  • بلوتوث کلاس 2 با توان مصرفی 2.5 میلی وات و برد بیش از 10 متر.
  • بلوتوث کلاس 3 با توان مصرفی 1 میلی وات و برد کمتر از 9 متر.

برای اینکه درک بهتری از این کلاس‌ها داشته باشید، بهتر است بدانید که اکثر هدفون‌ها، هدست‌ها و گوشی‌های تلفن همراه جدید از بلوتوث کلاس 2 استفاده می‌کنند، در حالی که برخی از آن‌ها نیز در کلاس 3 قرار می‌گیرند. در مورد بلوتوث کلاس 1 باید گفت، برد طولانی‌تر آن به انرژی زیادی نیاز دارد که معمولاً به یک منبع تغذیه خارجی نیاز دارد و از همین رو استفاده از آن در یک دستگاه قابل حمل منطقی نیست. دستگاه‌های مبتنی بر بلوتوث کلاس 1 را اغلب می‌توان در تجهیزات صنعتی مانند دستگاه‌های اینترنت اشیاء و تجهیزات کارخانه یا خط مونتاژ پیدا کرد.

تداخل پس زمینه

ممکن است تا به حال متوجه شده باشید که هنگام راه رفتن در یک خیابان پرترافیک یا سوار شدن به متروی شلوغ، هدفون بی‌سیم دچار وقفه‌هایی شده و قطع و وصل می‌شود. این به دلیل وجود همان 79 کانالی است که در بالا هم اشاره کردیم.

وقتی در مدرسه، کتابخانه، یا در دفتر کار هستید و همه افرادی که در آنجا حاضر هستند از دستگاه‌های بلوتوث با برد حدود 10 متر استفاده می‌کنند، معمولاً 79 کانال کافی است. اما وقتی ده‌ها دستگاه برای اتصال به یکدیگر در یک فضای محدود رقابت می‌کنند، دیگر این 79 کانال کافی نبوده و سیگنال‌ها شروع به تداخل با یکدیگر می‌کنند.

هدفون بلوتوثی

با اینکه به هیچ وجه نمی‌توانید به سیگنال بلوتوث شخص دیگری دسترسی داشته باشید (حتی اگر دستگاه خود هم روی همان کانال تنظیم شده باشد، سیگنال‌های بلوتوث رمزگذاری شده است و نمی‌توان آن‌ها را دریافت کرد)، اما تداخل سیگنال‌ها اتفاق می‌افتد و باعث افت کیفیت اتصال می‌شود. آسیب‌پذیری‌های امنیتی بلوتوث نیز دلیل دیگری است که باعث می‌شود از این نوع اتصال تنها برای ارتباطاتی با برد کوتاه استفاده شود. کنترل یک محیط 10 تا 30 متری مطمئناً به مراتب راحت‌تر از مسافت‌های طولانی‌تر است و امنیت دستگاه‌های متصل را بالا می‌برد.

موارد دیگری که می‌توانند با سیگنال‌های بلوتوث تداخل پیدا کنند عبارتند از:

  • موانع فیزیکی: فلز، گچ، بتن و حتی رطوبت بیشترین تأثیر را بر کیفیت سیگنال‌های بلوتوث دارند و موادی مانند چوب، شیشه و پلاستیک در انتهای این لیست قرار می‌گیرند.
  • حساسیت گیرنده: هر چه فاصله بیشتر شود، کیفیت سیگنال کاهش پیدا می‌کند. بنابراین، اگر گیرنده بلوتوث به اندازه کافی حساس نباشد، ممکن است نتواند سیگنال‌ها را به درستی دریافت و رمزگشایی کند.
  • قدرت انتقال: هر چه سیگنال اولیه قدرت کمتری داشته باشد، با طی مسافت و عبور از موانع ضعیف‌تر خواهد شد و دریافت آن سخت‌تر می‌شود.

نسخه‌های مختلف بلوتوث

فناوری بلوتوثی که اکنون استفاده می‌کنیم، آن چیزی نیست که در اوایل دهه 2000 وجود داشت. در حالی که بلوتوث هنوز از همان اصول اولیه خود پیروی می‌کند، اما نسخه‌های جدیدتر آن می‌توانند کارهای بیشتری را با هزینه کمتر انجام دهند. در مجموع، سه چیز با توسعه بلوتوث تغییر می‌کند: مصرف انرژی، برد و سرعت انتقال داده‌ها (که به عنوان مثال بر تأخیر صدا تأثیر می‌گذارد).

بلوتوث نسخه 1.0 انرژی زیادی مصرف می‌کرد اما برد آن فقط 10 متر و سرعتش حداکثر 1 مگابیت بر ثانیه بود. در حالی که بلوتوث نسخه 2.0 می‌توانست داده‌ها را با سرعت 3 مگابیت در ثانیه انتقال دهد. سرعت انتقال داده‌ها در بلوتوث نسخه 3.0 با یک جهش بزرگ همراه بود و به 24 مگابیت در ثانیه رسید. اما در عین حال، استفاده از لایه انطباق پروتکل 802.11 انرژی زیادی را از دستگاه‌های مبتنی بر بلوتوث 3.0 می‌گیرد.

امروزه یافتن بلوتوث 1.0 تا 3.0 در دستگاه‌های متداول بسیار سخت شده و بلوتوث 4.0 و 5.0 جایگزین آن‌ها شده است. هر دوی این استانداردهای جدید به واسطه مصرف کم انرژی، برد 240 متری و سرعتی که از 2 مگابیت در ثانیه پایین‌تر نمی‌آید، به محبوبیت زیادی دست پیدا کرده‌اند.

بلوتوث 5.0

اطلاعاتی کلی از نحوه کار بلوتوث داشته باشید

بلوتوث در کنار فناوری‌های وای-فای، GPS و دکل‌های مخابراتی، بخش عمده‌ای از اتصالات بی‌سیم را مدیریت می‌کند. این فناوری تقریباً در همه دستگاه‌های مدرن استفاده می‌شود، و برای اینکه بتوانید به درستی با آن کار کنید به یک سری اطلاعات کلی و اولیه نیاز خواهید داشت.

دانستن تفاوت بین نسخه‌های بلوتوث و کدک‌های انتقال مختلف به شما امکان می‌دهد دستگاه‌هایی را انتخاب کنید که بیشتر با نیازتان مطابقت داشته باشند. به عنوان مثال، نیازی به بلوتوث پرمصرف و دوربرد در صفحه کلید بی‌سیم نیست، اما این ویژگی‌ها در هدفون‌های بی‌سیمی که قرار است در حین حرکت از آن‌ها استفاده کنید، می‌توانند بسیار مهم باشند.

امیدواریم در این مقاله توانسته باشیم شما را هر چه بیشتر با مفهوم بلوتوث و نحوه کار آن آشنا کنیم. اگر نظری در مورد موارد مطرح شده دارید، خوشحال می‌شویم آن را از طریق بخش کامنت‌ها در زیر همین مطلب با ما و دیگر خوانندگان پامپا در میان بگذارید.

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا