عملکرد Bluetooth

عملکرد Bluetooth


شبکه بلوتوث اطلاعات را توسط امواج رادیویی با قدرت کم انتقال می دهد که فرکانس این امواج برابر با 2.45GHz است ( دقیقا بین 2.402GHz تا 2.480 GHz) که این باند فرکانس طبق یک توافقنامه بین المللی برای استفاده توسط لوازم علمی ، پزشکی و صنعتی کنار گذاشته شده است (ISM).
بعضی از وسایلی که شما هم اکنون نیز از آن استفاده می کنید مانند دستگاه کنترل درب پارکینگ یا جدید ترین نسل تلفن های بیسیم 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 اتاقهای 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 غیر ممکن است. بلوتوث از یک فناوری بنام "جهش فرکانس در طیف گسترده " (spread-spectrum frequency hopping) 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 بصورت اتفاقی ازمیان یک سری فرکانس های از پیش تعیین شده انتخاب شده است استفاده می کند که به بطور 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 غیر ممکن است که دو دستگاه بطور 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 گفتگوی 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 اینکار لازم نیست که کاربر دکمه ای را فشار دهد یا دستوری را صادر کند بلکه این گفتگوی الکترونیکی بطور خودکار انجام می شود.


به محض اینکه این گفتگو صورت گرفت دستگاه های بلوتوث موجود در این گفتگو یک شبکه را تشکیل می دهند . یک شبکه کوچک PAN (Personal Area Network ) 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 بر قرار 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 بطور اتفاقی در یک طیف مشخص تغییر می دهند تا با اینکار 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. حالا اجازه بدهید با یک مثال با این تکنولوژی بیشتر آشنا شویم.
‌
Piconet‌
اجازه بدهید تصور کنیم که شما صاحب یک اتاق مدرن هستید که انواع وسایل مدرن در آن وجود دارد. مثلا یک سیستم سرگرمی شامل استریو، یک DVD پلیر، یک دستگاه دریافت کننده امواج تلویزیون های ماهواره ای و یک دستگاه تلویزیون. همچنین یک تلفن بی سیم و یک کامپیوتر شخصی . همه این دستگاه ها از بلوتوث استفاده می کنند و هر کدام از آنها از یک piconet برای ارتباط بین واحد اصلی و لوازم جانبی خود استفاده می کنند.
تلفن بیسیم یک دستگاه فرستنده و گیرنده بلوتوث در قسمت اصلی خود و یکی دیگر در گوشی خود دارد. سازندگان این دستگاه آن را طوری طراحی کرده اند که هر کدام از قسمت ها از یک رنج آدرسهای خاص که برایش تعیین شده برای ارتباط با واحد دیگر استفاده کند. هنگامی که قسمت اصلی دستگاه به کار می افتد ابتدا شروع به ارسال امواج رادیویی با رنج معین شده می کند تا دستگاه هایی که به امواج در این رنج حساس هستند به آن پاسخ دهند. به محظ اینکه گوشی امواج ارسالی را دریافت کرد و تشخیص داد که در رنج امواج مشخص شده قرار دارد به آن پاسخ می دهد و به آن ترتیب یک شبکه کوچک شکل می گیرد. از این به بعد هر کدام از این وسیله ها امواج دیگری را که متعلق به دستگاه های دیگر است دریافت کنند آن را ندیده می گیرند زیرا با شبکه به وجود آمده هماهنگ نیستند.
کامپیوتر و دستگاه سرگرمی نیز به همین ترتیب عمل می کنند . هر کدام یک شبکه بین خودشان تشکیل می دهند که رنج آدرس های آن قبلا توسط سازندگان آنها تعیین شده است . امواج هر شبکه شروع به پرش فرکانسی بین فرکانسهای مجاز می کنند و به همین ترتیب است که امواج هر شبکه کاملا مستقل از دیگری و قابل تشخیص می شود.
حال در اتاق شما 3 piconet وجود دارد که هر کدام از دستگاه های موجود در اتاق دقیقا می دانند که باید به کدام یک از این شبکه ها توجه کنند و کدام را نادیده بگیرند.
هر کدام از این شبکه ها هم فرکانس امواج خود را هزاران بار در ثانیه تغییر می دهند و بنابراین احتمال کمی وجود دارد که در یک زمان دو شبکه از یک فرکانس یکسان استفاده کنند. و اگر هم این اتفاق رخ دهد تنها کسری از ثانیه به طول خواهد انجامید، و نرم افزاری که برای تصحیح این گونه خطاها طراحی شده اطلاعات مختل شده را اصلاح می کند.