hassaniy
06-07-2007, 12:16
ما هو بلوتوث Bluetooth
تعريف:
تقنية "بلوتوث" هي حقيقة عبارة عن معيار(أو طريقه) للاتصال اللاسلكي عبر موجات الراديو(RF) قصير المدى بين أجهزه تشكل شبكه شخصيه محدودة المسافة(PAN) (حوالي 10 أمتار).....وبالتالي أي جاهزين يتبعوا نفس هذا المعيار يمكنهم الاتصال وتبادل البيانات فيما بينهم دون الحاجة إلى اتصال مباشر فيما بينهم ....مثلا مجموعه من الأجهزة التي تستخدم أل"بلوتوث"مثل جهاز المحمول والكاميرا الرقمية والمفكرة الشخصية وحتى الطابعة وأجهزة تسخين الطعام(Microwave Oven) والثلاجة..يمكنها أن تشكل شبكه متكاملة متصلة ببعضها بمجرد تشغيلها..فعلى سبيل المثال يمكنك أن تحمل جهازك المحمول في جيبك وترسل بريد إلكتروني عبر الإنترنت دون التوصيل بالمحمول أو حتى ممكن من جهاز تسخين الطعام ان يرسل رسالة إلى محمولك تخبرك أن الطعام جاهز أو حتى جهاز الحاسب المحمول يمكنه أن يرسل أمرا إلى الطابعة للطباعة وغيرها من التطبيقات الكثيرة
هناك طرق عده لربط الأجهزة الإلكترونية ببعضها البعض فمثلا:
* توصيل الحاسب الآلي بلوحة المفاتيح أو بالفارة أو بالطابعة أو بوحدة المعالجة المركزية أو بالماسحات الضوئية و ذلك من خلال أسلاك التوصيل المعروفة والملموسه -وأيضا توصيل المفكرة الشخصية (PDA)بالحاسب الآلي عبر أسلاك خاصة لتبادل المعلومات
* وأيضا أجهزة "T.V"و"VCR" وجهاز استقبال الأقمار الصناعية تتصل فيما بينها بكوابل خاصه ويمكن التحكم بها عن بعد عن طريق التحكم عن بعد باستخدام الأشعة تحت الحمراء
وأجهزه الهاتف اللاسلكية المنزلية قصيرة المدى (حوالي 50 مترا) والتي تتصل بقاعدتها عبر موجات الراديو(RF) والتي بدورها (القاعدة) تتصل بخدمة الاتصال عبر سلك خاص
وغيرها الكثير من الأجهزة الإلكترونية والتي يتخيل إلينا أننا يلزمنا دكتوراه في الهندسة الإلكترونية لكي نفهم فن التوصيلات ببعضها البعض وتعقيداتها
لنرى... كم عدد الأسلاك اللازمة لربط جاهزين...بعض الأحيان اثنين مثل سماعة الرأس بالحاسب أو 8 أ16 أو 25 مثل توصيل الحاسب بالأجهزة الطرفية له لكن بمجرد الربط تظهر بعض الأسئلة:
عند إرسال البيانات هل يتم الإرسال بشكل متوالي (أي واحد "بت" في نفس الوقت على نفس الموصل) أم بشكل متوازي (8 أو 16..."بت"في نفس الوقت كمجموعه)؟فمثلا اتصال الفارة ولوحه المفاتيح توالي بينما الطابعة اتصالها توازي...
وأيضا كيف يتم معرفة أن البيانات المرسلة هي نفسها المستقبلة في الجهة الأخرى والذي أدى إلى تطوير "لغة"تفاهم من أوامر واستجابات لكي تفهم الأجهزة المختلفة الصنع والمتعددة بعضها البعض وهذا ما
يسمى"معيار""protocol"النقاط التي استخدمها المنتجون (الشركات المصنعة للأجهزة الإلكترونية) جعلت من الصعب التحكم في كمية الوصلات المستخدمة حتى ولو تم استخدام أسلاك ملونة للتميز بينها كما أنه لا يمكن ربط كافة الأجهزة الإلكترونية مع بعضها البعض مثل الكمبيوتر وملحقاته وأجهزة الاتصالات وأجهزة الترفيه المنزلية بعضها البعض لان ذلك يتطلب إعداد بروتوكولات جديدة وإضافة المزيد من الأسلاك
لذلك جاءت فكره "بلوتوث"...كانت أول من بدأها شركة اريكسون Erricson.والتي بدأته سنة1994 تحت ما يسمى "بلوتوث" وتبعتها شركات كثيرة التي انضمت إلى الاهتمام بهذه التقنية (أكثر من ألف شركه) تحت ما يسمى"مجموعة الاهتمام الخاصة ب"بلوتوث""أو
"Bluetooth special interest group (SIG)"
لتحل هذه التكنولوجيا محل أسلاك التوصيل
الفرق بين ال"بلوتوث" و الاتصال اللاسلكي(عن طريق الأشعة تحت الحمراء)
تعتمد تقنية الاتصال بواسطة الأشعة تحت الحمراء على مدى الرؤية فقط"Line of sight "أي التوجيه المباشر و على خط مستقيم
2- تقنية الأشعة تحت الحمراء عبارة عن تقنية "واحد إلى واحد""One-to-One" بحيث يتم النقل بين جهازين فقط في نفس الوقت فمثلا يمكن تبادل المعلومات بين الكمبيوتر وجهاز الكمبيوتر المحمول بواسطة الأشعة تحت الحمراء أما تبادل المعلومات بين الكمبيوتر وجهاز المفكرة الشخصية في نفس الوقت فلا يمكن
وجاءت تقنية ال"بلوتوث" لتحل هاتين المشكلتين حيث قامت شركات اريكسون وتوشيبا وانتل وسيمنز و موتورولا بتطوير مواصفات خاصة في لوحة صغيره"RADIO MODULE" (عبارة عن شريحة صغيره و رخيصه) تثبت في الحواسيب والطابعات والأجهزة المحموله والأجهزة المنزلية..إلخ هذه الشريحه تحل محل الأسلاك عن طريق استقبال الأوامر أو البتات من الجهاز ونقله لاسلكيا بتردد معين يبلغ( حوالي2.45 جيجا هرتز) إلى جهاز الاستقبال الذي يترجمه إلى الأوامر الصادره له عبر نفس الشريحة المثبتة فيه أيضا.
ميزات تقنية "بلوتوث"
معيار من التقنية يمكن من خلاله توفير اتصال لا سلكي بين الأجهزه المحمولة إذا هو لا سلكي يعتمد على موجات الراديو فيتجاوز مرحلة " مدى الرؤية فقط"
* رخيص الثمن ( ثمن الشريحة يترواح بين 5 –20 دولار)
* يستهلك قدره"power" قليل بمقارنته بغيره من تقنيات اللاسلكي
* يجتنب أي تشويش مع غيره من الأجهزه المحموله(سيأتي شرحه فيما بعد)
* يمكن نقل البيانات و الأصوات عن طريقه
تعمل وسيلة اتصال البلوتوث عند تردد 2.45 جيجاهيرتز وهذا التردد يتفق مع الاجهزة الطبية والاجهزة العلمية والصناعية مما يجعل انتشار استخدامه سهل. فمثلا يمكن فتح باب الكارج من خلال اشعة تحت الحمراء يصدرها جهاز خاص لذلك ولكن باستخدام البلوتوث يمكن فتح الكراج باستخدام جهاز الهاتف النقال
سنستعرض ان شاء اللهالمزيد عن تقنية ال "بلوتوث"
معمارية شبكة "بلوتوث" والجانب التقني والهندسي ال "بلو توث"
تعتمد تقنية ال "بلوتوث" أو معيار ال "بلو توث" على معيار أخر تستند عليه و هو معيار IEEE 802.11إذا للفهم الكامل سأقدم نبذه عن هذا المعيار
معيار الإتصال ال IEEE 802.11 يعرف نوعين من أنواع الشبكات
1- Ad-hoc
2client/server
1- Ad-hoc هي شبكة بسيطة بحيث يتم الإتصال بين مكونات الشبكة (المحطات) داخل منطقة الإتصال دون الحاجة إلى لمزودserver أو نقطة تصريح وصولaccess point
و ال معيار IEEE 802.11يحدد عملية أن كل محطة يجب تراقب(أو تكون في وضع الاستعداد) بحيث تكون كل الوحدات لها وصول access في الوسط اللاسلكي
2- client/server وهي شبكة تستخدم نقطة وصول Access point والتي تتحكم في وقت الارسال al******** of transmit timeبين المحطات ويسمح بال محطات المحمولة(الأجهزة المكونة للشبكة اللاسلكية المحمولة) من التحويل من
خلية إلى أخرى..كما تتحكم نقطة الوصول في ازدحام الشبكة بين المحطات اللاسلكية والسلكية أو اللاسلكية
تقنية ال"بلوتوث" تدعم النوع الأول من الشبكات المعرفة من IEEE802.11 وهي ad-hoc وذلك أن كل محطة عامله في ال "بلو توث" يجب أن تراقب أو تكون مستعده للاتصال وتعطي لكل الوحدات المتصلة حرية الوصول اليها
إن معمارية نظام ال "بلوتوث" هوتقسيم نظام ال "بلوتوث إلى طبقات متعدده ومستقلة لغرض سهولة الدراسة والإيضاح
وهذه الطبقات تكون الأساس التي يعمل عليهاال "بلوتوث".
الشكل السابق يوضح أن معيار ال "بلوتوث" يتكون من :
1- طبقة الراديو radio layer في الأسفل و التي تشكل الوسط الفزيائي للنقل
2- طبقة baseband و طبقة معيار إدارة الشبكة Link manager protocol(LMP) وهما معنيين بالتوصيل والتحكم بين الأجهزه المدعمة ل "بلوتوث"
3- طبقة تحكم العائلHos Controller Layer HCL وهي لازمة لتوفير التوافق بين الطبقات الثلاث السفلية اليابق وطبقة L2CAP الأعلى
4- طبقة Logic link control and adaptation protocol L2CAP وهي الطبقة الأعلى المعنية بخدمة ومعالجة البيانات والمعلومات ومعلومات عن الأجهزة الموصلة
5- طبقة RFCOMMوهي فوق طبقة L2CAP وتوفر النقل التسلسلي إلى خدمات أعلى مثل WAP وغيره
تستخدم تقنية ال "بلوتوث" مشعار antennaالمواجه للهواءبقدرة 0 dBm
تعمل تقنية ال "بلوتوث" في مدى من التردد الغير مرخص للإستخدام العام وهو مدى ISM وهو حول التردد الموجي 2.45GHz كما يدعم
نقل بيانات بسرعة 721 كيلو بت/ثانية بالإضافة إلى ثلاث قنوات اتصال صوتي voice channels ... ويستهلك قدرة 1mW مما جعل مداها يقتصر على عدة أمتار (10 متر)
يمكن زياده هذه المسافة(إلى 100 متر) بزيادة القدره
تستخدم تقنية ال "بلوتوث " المدى المتسعspread spectrum لها فهي تعمل من2.402 جيجا هرتز إلى 2.4835 جيجاهرتز
وهي تسهل القيام بعمليات إلى مستوى قدرة 100mW
لكن لتجنب التشويش أو تداخل الإشارات وخصوصا مع وجود أكثر من جهاز للتعامل في نفس الوقت تستخدم تقنية ال "بلوتوث ما يسمى يتقنية "القفز الترددي""Frequency hopping"
حيث يقفز حوالي 79 قفزه في المدى الترددي (2.402 -2.4835 جيجاهرتز) بفاصل 1 ميجاهرتز بحيث المعادلة كالتالي
f=2.402+k.....where k=0,1,2,3.....78
وذلك بسرعة 1600 مرة في الثانية.. وهذا يعطي الفترة بين القفزتين حوالي625 ميكروثانية .
تعريف:
تقنية "بلوتوث" هي حقيقة عبارة عن معيار(أو طريقه) للاتصال اللاسلكي عبر موجات الراديو(RF) قصير المدى بين أجهزه تشكل شبكه شخصيه محدودة المسافة(PAN) (حوالي 10 أمتار).....وبالتالي أي جاهزين يتبعوا نفس هذا المعيار يمكنهم الاتصال وتبادل البيانات فيما بينهم دون الحاجة إلى اتصال مباشر فيما بينهم ....مثلا مجموعه من الأجهزة التي تستخدم أل"بلوتوث"مثل جهاز المحمول والكاميرا الرقمية والمفكرة الشخصية وحتى الطابعة وأجهزة تسخين الطعام(Microwave Oven) والثلاجة..يمكنها أن تشكل شبكه متكاملة متصلة ببعضها بمجرد تشغيلها..فعلى سبيل المثال يمكنك أن تحمل جهازك المحمول في جيبك وترسل بريد إلكتروني عبر الإنترنت دون التوصيل بالمحمول أو حتى ممكن من جهاز تسخين الطعام ان يرسل رسالة إلى محمولك تخبرك أن الطعام جاهز أو حتى جهاز الحاسب المحمول يمكنه أن يرسل أمرا إلى الطابعة للطباعة وغيرها من التطبيقات الكثيرة
هناك طرق عده لربط الأجهزة الإلكترونية ببعضها البعض فمثلا:
* توصيل الحاسب الآلي بلوحة المفاتيح أو بالفارة أو بالطابعة أو بوحدة المعالجة المركزية أو بالماسحات الضوئية و ذلك من خلال أسلاك التوصيل المعروفة والملموسه -وأيضا توصيل المفكرة الشخصية (PDA)بالحاسب الآلي عبر أسلاك خاصة لتبادل المعلومات
* وأيضا أجهزة "T.V"و"VCR" وجهاز استقبال الأقمار الصناعية تتصل فيما بينها بكوابل خاصه ويمكن التحكم بها عن بعد عن طريق التحكم عن بعد باستخدام الأشعة تحت الحمراء
وأجهزه الهاتف اللاسلكية المنزلية قصيرة المدى (حوالي 50 مترا) والتي تتصل بقاعدتها عبر موجات الراديو(RF) والتي بدورها (القاعدة) تتصل بخدمة الاتصال عبر سلك خاص
وغيرها الكثير من الأجهزة الإلكترونية والتي يتخيل إلينا أننا يلزمنا دكتوراه في الهندسة الإلكترونية لكي نفهم فن التوصيلات ببعضها البعض وتعقيداتها
لنرى... كم عدد الأسلاك اللازمة لربط جاهزين...بعض الأحيان اثنين مثل سماعة الرأس بالحاسب أو 8 أ16 أو 25 مثل توصيل الحاسب بالأجهزة الطرفية له لكن بمجرد الربط تظهر بعض الأسئلة:
عند إرسال البيانات هل يتم الإرسال بشكل متوالي (أي واحد "بت" في نفس الوقت على نفس الموصل) أم بشكل متوازي (8 أو 16..."بت"في نفس الوقت كمجموعه)؟فمثلا اتصال الفارة ولوحه المفاتيح توالي بينما الطابعة اتصالها توازي...
وأيضا كيف يتم معرفة أن البيانات المرسلة هي نفسها المستقبلة في الجهة الأخرى والذي أدى إلى تطوير "لغة"تفاهم من أوامر واستجابات لكي تفهم الأجهزة المختلفة الصنع والمتعددة بعضها البعض وهذا ما
يسمى"معيار""protocol"النقاط التي استخدمها المنتجون (الشركات المصنعة للأجهزة الإلكترونية) جعلت من الصعب التحكم في كمية الوصلات المستخدمة حتى ولو تم استخدام أسلاك ملونة للتميز بينها كما أنه لا يمكن ربط كافة الأجهزة الإلكترونية مع بعضها البعض مثل الكمبيوتر وملحقاته وأجهزة الاتصالات وأجهزة الترفيه المنزلية بعضها البعض لان ذلك يتطلب إعداد بروتوكولات جديدة وإضافة المزيد من الأسلاك
لذلك جاءت فكره "بلوتوث"...كانت أول من بدأها شركة اريكسون Erricson.والتي بدأته سنة1994 تحت ما يسمى "بلوتوث" وتبعتها شركات كثيرة التي انضمت إلى الاهتمام بهذه التقنية (أكثر من ألف شركه) تحت ما يسمى"مجموعة الاهتمام الخاصة ب"بلوتوث""أو
"Bluetooth special interest group (SIG)"
لتحل هذه التكنولوجيا محل أسلاك التوصيل
الفرق بين ال"بلوتوث" و الاتصال اللاسلكي(عن طريق الأشعة تحت الحمراء)
تعتمد تقنية الاتصال بواسطة الأشعة تحت الحمراء على مدى الرؤية فقط"Line of sight "أي التوجيه المباشر و على خط مستقيم
2- تقنية الأشعة تحت الحمراء عبارة عن تقنية "واحد إلى واحد""One-to-One" بحيث يتم النقل بين جهازين فقط في نفس الوقت فمثلا يمكن تبادل المعلومات بين الكمبيوتر وجهاز الكمبيوتر المحمول بواسطة الأشعة تحت الحمراء أما تبادل المعلومات بين الكمبيوتر وجهاز المفكرة الشخصية في نفس الوقت فلا يمكن
وجاءت تقنية ال"بلوتوث" لتحل هاتين المشكلتين حيث قامت شركات اريكسون وتوشيبا وانتل وسيمنز و موتورولا بتطوير مواصفات خاصة في لوحة صغيره"RADIO MODULE" (عبارة عن شريحة صغيره و رخيصه) تثبت في الحواسيب والطابعات والأجهزة المحموله والأجهزة المنزلية..إلخ هذه الشريحه تحل محل الأسلاك عن طريق استقبال الأوامر أو البتات من الجهاز ونقله لاسلكيا بتردد معين يبلغ( حوالي2.45 جيجا هرتز) إلى جهاز الاستقبال الذي يترجمه إلى الأوامر الصادره له عبر نفس الشريحة المثبتة فيه أيضا.
ميزات تقنية "بلوتوث"
معيار من التقنية يمكن من خلاله توفير اتصال لا سلكي بين الأجهزه المحمولة إذا هو لا سلكي يعتمد على موجات الراديو فيتجاوز مرحلة " مدى الرؤية فقط"
* رخيص الثمن ( ثمن الشريحة يترواح بين 5 –20 دولار)
* يستهلك قدره"power" قليل بمقارنته بغيره من تقنيات اللاسلكي
* يجتنب أي تشويش مع غيره من الأجهزه المحموله(سيأتي شرحه فيما بعد)
* يمكن نقل البيانات و الأصوات عن طريقه
تعمل وسيلة اتصال البلوتوث عند تردد 2.45 جيجاهيرتز وهذا التردد يتفق مع الاجهزة الطبية والاجهزة العلمية والصناعية مما يجعل انتشار استخدامه سهل. فمثلا يمكن فتح باب الكارج من خلال اشعة تحت الحمراء يصدرها جهاز خاص لذلك ولكن باستخدام البلوتوث يمكن فتح الكراج باستخدام جهاز الهاتف النقال
سنستعرض ان شاء اللهالمزيد عن تقنية ال "بلوتوث"
معمارية شبكة "بلوتوث" والجانب التقني والهندسي ال "بلو توث"
تعتمد تقنية ال "بلوتوث" أو معيار ال "بلو توث" على معيار أخر تستند عليه و هو معيار IEEE 802.11إذا للفهم الكامل سأقدم نبذه عن هذا المعيار
معيار الإتصال ال IEEE 802.11 يعرف نوعين من أنواع الشبكات
1- Ad-hoc
2client/server
1- Ad-hoc هي شبكة بسيطة بحيث يتم الإتصال بين مكونات الشبكة (المحطات) داخل منطقة الإتصال دون الحاجة إلى لمزودserver أو نقطة تصريح وصولaccess point
و ال معيار IEEE 802.11يحدد عملية أن كل محطة يجب تراقب(أو تكون في وضع الاستعداد) بحيث تكون كل الوحدات لها وصول access في الوسط اللاسلكي
2- client/server وهي شبكة تستخدم نقطة وصول Access point والتي تتحكم في وقت الارسال al******** of transmit timeبين المحطات ويسمح بال محطات المحمولة(الأجهزة المكونة للشبكة اللاسلكية المحمولة) من التحويل من
خلية إلى أخرى..كما تتحكم نقطة الوصول في ازدحام الشبكة بين المحطات اللاسلكية والسلكية أو اللاسلكية
تقنية ال"بلوتوث" تدعم النوع الأول من الشبكات المعرفة من IEEE802.11 وهي ad-hoc وذلك أن كل محطة عامله في ال "بلو توث" يجب أن تراقب أو تكون مستعده للاتصال وتعطي لكل الوحدات المتصلة حرية الوصول اليها
إن معمارية نظام ال "بلوتوث" هوتقسيم نظام ال "بلوتوث إلى طبقات متعدده ومستقلة لغرض سهولة الدراسة والإيضاح
وهذه الطبقات تكون الأساس التي يعمل عليهاال "بلوتوث".
الشكل السابق يوضح أن معيار ال "بلوتوث" يتكون من :
1- طبقة الراديو radio layer في الأسفل و التي تشكل الوسط الفزيائي للنقل
2- طبقة baseband و طبقة معيار إدارة الشبكة Link manager protocol(LMP) وهما معنيين بالتوصيل والتحكم بين الأجهزه المدعمة ل "بلوتوث"
3- طبقة تحكم العائلHos Controller Layer HCL وهي لازمة لتوفير التوافق بين الطبقات الثلاث السفلية اليابق وطبقة L2CAP الأعلى
4- طبقة Logic link control and adaptation protocol L2CAP وهي الطبقة الأعلى المعنية بخدمة ومعالجة البيانات والمعلومات ومعلومات عن الأجهزة الموصلة
5- طبقة RFCOMMوهي فوق طبقة L2CAP وتوفر النقل التسلسلي إلى خدمات أعلى مثل WAP وغيره
تستخدم تقنية ال "بلوتوث" مشعار antennaالمواجه للهواءبقدرة 0 dBm
تعمل تقنية ال "بلوتوث" في مدى من التردد الغير مرخص للإستخدام العام وهو مدى ISM وهو حول التردد الموجي 2.45GHz كما يدعم
نقل بيانات بسرعة 721 كيلو بت/ثانية بالإضافة إلى ثلاث قنوات اتصال صوتي voice channels ... ويستهلك قدرة 1mW مما جعل مداها يقتصر على عدة أمتار (10 متر)
يمكن زياده هذه المسافة(إلى 100 متر) بزيادة القدره
تستخدم تقنية ال "بلوتوث " المدى المتسعspread spectrum لها فهي تعمل من2.402 جيجا هرتز إلى 2.4835 جيجاهرتز
وهي تسهل القيام بعمليات إلى مستوى قدرة 100mW
لكن لتجنب التشويش أو تداخل الإشارات وخصوصا مع وجود أكثر من جهاز للتعامل في نفس الوقت تستخدم تقنية ال "بلوتوث ما يسمى يتقنية "القفز الترددي""Frequency hopping"
حيث يقفز حوالي 79 قفزه في المدى الترددي (2.402 -2.4835 جيجاهرتز) بفاصل 1 ميجاهرتز بحيث المعادلة كالتالي
f=2.402+k.....where k=0,1,2,3.....78
وذلك بسرعة 1600 مرة في الثانية.. وهذا يعطي الفترة بين القفزتين حوالي625 ميكروثانية .