بلوتوث ۵ چیست؟

اگر صاحب یک خودرو مدرن یا تلفن همراه هوشمند باشید، به طور حتم حداقل یکبار از بلوتوث استفاده کرده اید. بلوتوث همه جا استفاده می شود، بلندگوها، هدفون های بیسیم، خودروها، تجهیزات پوشیدنی، دستگاه های پزشکی و حتی کفش ها از این تکنولوژی استفاده می کنند. در حال حاضر ۲ نوع بلوتوث وجود دارد. مورد اول بلوتوث کلاسیک است که در کاربردهایی نظیر بلندگوهای بیسیم، سیستم اطلاعاتی خودرو و هدست ها استفاده می شود. گزینه دیگر BLE یا بلوتوث انرژی پایین است. بلوتوث انرژی پایین در کاربردهایی که میزان مصرف انرژی اهمیت دارد ( مانند دستگاه هایی که انرژی خود را از باتری می گیرند ) استفاده می شود و معمولا حجم کمی از داده ها گه گاه ارسال می شوند.

۲ نسخه بلوتوث ذکر شده نسبت به یکدیگر ناسازگار هستند و با وجود آنکه توسط یک کمپانی و با منطقی شبیه به هم توسعه پیدا کرده اند ولی، امکان تبادل اطلاعات میان آنها وجود ندارد. یک دستگاهی که از بلوتوث کلاسیک استفاده می کند نمی تواند به شکل مستقیم با یک ماژول BLE ارتباط برقرار کند. به همین علت، اخیرا بسیاری از کمپانی ها تصمیم گرفته اند تا تجهیزات خود را با پشتیبانی از هر دو آنها روانه بازار کنند. با در نظر گرفتن این موضوع که بسیاری از سیستم های اینترنت اشیا شامل دستگاه ها و حسگرهای کوچک هستند، نسخه BLE به پروتکل کارآمد تر و محبوب تری در دنیای اینترنت اشیا تبدیل شده است. در دسامبر سال ۲۰۱۶ کمپانی بلوتوث (SIG) نسخه ۵ بلوتوث را عرضه کرد. اکثریت پیشرفت ها و ویژگی های اضافه شده در این نسخه بر روی BLE تمرکز دارد.

چه ویژگی های جدیدی در بلوتوث ۵ اضافه شده است؟

۳ ویژگی که در مورد آنها صحبت خواهد شد شامل موارد زیر است.

– سرعت ۲ برابری

– برد ۴ برابری

– ظرفیت تبلیغ ۸ برابری

حال به بررسی آنها خواهیم پرداخت و آنکه چگونه کاربردهای اینترنت اشیا از آنها بهره خواهند برد.

سرعت دو برابری

در نسخه های قدیمی تر بلوتوث ( ۴٫۲ و قبل تر از آن)، سرعت انتقال داده به صورت ثابت بر روی عدد ۱ مگابیت بر ثانیه تنظیم شده بود. در بلوتوث ۵، یک حالت جدید با نرخ داده ۲ مگابیت بر ثانیه معرفی شده است. این حالت جدید همچنین مزایای دیگری نیز برای ما ایجاد می کند.

– مصرف انرژی را کاهش می دهد زیرا یک مقدار ثابت داده اکنون در زمان کمتری ارسال می شود.

– ویژگی همزیستی با پروتکل های دیگر را بهبود می دهد زیرا جهت ارسال داده، امواج رادیویی برای مدت زمان کمتری پخش می شوند.

یکی از معایب استفاده از حالت ۲ مگابایت بر ثانیه آن است که احتمال کاهش محدود پوشش دهی را دارد، هر چقدر سرعت بیشتر شود نتیجه آن است که در سمت گیرنده حساسیت برای دریافت سیگنال ها کاهش می یابد. با این وجود، در مورد کاربردهایی که افزایش سرعت انتقال داده نسبت به محدودیت پوشش دهی اهمیت بالاتری دارد، ارتقا صورت پذیرفته بسیار مهم و تاثیر ذار است. با مقایسه با دیگر پروتکل های بیسیم انرژی کم ( مانند : ZigBee, Z-wave, Thread )، بلوتوث انرژی پایین نرخ ارسال بیشتری را فراهم می کند، حتی در حالت قبلی که ۱ مگابیت بر ثانیه را ارائه می داد. با اضافه شدن حالت ۲ مگابیت بر ثانیه ای، پیاده سازی و بکارگیری از آن در کاربردهای اینترنت اشیا سهل تر می شود. برای مثال می توان به پخش برخط ویدیو با کیفیت پایین، پخش برخط صوتی و ارسال لحظه ای داده های بزرگ نظیر تصاویر اشاره کرد.

برد چهار برابری

بلوتوث ۵ یک حالتزیا مود برد بلند را نیز معرفی کرده است که از تکنیک تصحیح خطایی به نام (Forward Error Correction (FEC استفاده می کند. این تکنیک اجازه می دهد تا گیرنده داده هایی که به علت تداخل یا نویز از دست رفته اند را بازیابی کند. بنابراین به جای آنکه نیازمند ارسال مجدد داده هنگام وقوع خطا باشد، گیرنده قادر خواهد بود تا داده دریافت شده را با بهره گیری از روش افزونگی بازیابی کند. به این حالت Coded PHY ( که PHY مخفف رادیوی فیزیکی است و اشاره دارد به لایه تداخل رادیو در معماری شبکه) گفته می شود. مزیت واضح استفاده از این حالت جدید افزایش برد است. البته این نکته حائز اهمیت است که برد بیشتر نیازمند مصرف انرژی بالاتر و نرخ انتقال کمتر است ( ۱۲۵ یا ۵۰۰ کیلوبیت بر ثانیه که به سطح کدگذاری وابسته است). در آزمایشات و در حالت دید مستقیم زمانی که حالت برد بلند فعال بود، فاصله ای حتی به اندازه ۸۰۰ متر اندازه گیری شده است. این وِیژگی باعث می شود که بلوتوث از این پس، به عنوان یک گزینه در پروژه هایی که نیازمند برد چند صد متری هستند مورد استفاده قرار گیرد. مواردی همچون کنترل از راه دور تجهیزات، مزارع هوشمند و همچنین صنایع هوشمند از جمله این کاربردها محسوب می شود.

ظرفیت تبلیغ ۸ برابری

در بلوتوث انرژی پایین، یک دستگاه در سه وضعیت می تواند فعالیت کند. این وضعیت ها شامل تبلیغی، جستجو یا متصل است. برای اینکه ۲ دستگاه BLE بهم متصل شوند، یک دستگاه باید خود را تبلیغ کند و دیگری در وضعیت جستجو باشد. بدین صورت یک ارتباط شکل می گیرد. فرآیند تبلیغ الزاما بصورت بسته های همه پخشی است که اجازه می دهند تا دستگاه ای جستجو کننده آنها را پیدا کنند. سپس دستگاه های جستجو کننده بر اساس بسته های تبلیغی و اطلاعات و اجازه هایی که درون آنها قرار دارند تصمیم می گیرند که آیا یک ارتباط را با دستگاه تبلیغ کننده شکل دهند یا خیر. در نسخه های قبلی بلوتوث، حجم داده بسته های تبلیغی ۳۱ بایت بود. در بلوتوث ۵، یک حالت تبلیغی جدید بنام تبلیغات گسترده معرفی شده است. در این حالت می توان ۲۵۵ بایت اطلاعات تبلیغی را ارسال کرد که به نسبت نسخه قبلی افزایش چشمگیری داشته است. تبلیغ در تمامی دستگاه های BLE مورد استفاده قرار می گیرد ولی در مورد بیکن ها اهمیت و کاربرد مهم و حیاتی دارد. بیکن ها در وضعیت تبلیغ باقی می مانند و عملیات ساده ای را انجام می دهند . در واقع داده هایی را پخش می کنند تا دیگران آنها را دریافت و یا اطلاعاتشان را بخوانند. اکنون با افزایش داده بسته های تبلیغی در بلوتوث ۵، بیکن ها داده های بسیار بزرگتری را می توانند ارسال کنند که باعث کارآمدتر شدن و ایجاد فرصت های جدید در اینترنت اشیا می شوند.

جمع بندی

همانطور که مشاهده می شود، بلوتوث ۵ ویژگی هایی ارائه داده است که برای سطح وسیعی از کاربردهای اینترنت اشیا مهم و ضروری است. با این وجود می بایست چند نکته کلیدی را در ذهنتان به خاطر بسپارید:

۱- حالت های جدید “برد بلند” و “سرعت بالا” طبق مشخصات رسمی بلوتوث قابلیت های اختیاری هستند بنابراین، ممکن است سازنده یک چیپست که ادعا می کند از بلوتوث ۵ پشتیبانی می کند، در واقع ماژول آنها ویژگی های مذکور را ارائه ندهد.

۲- برای بهره وری از این ویژگی ها، ۲ دستگاه BLE علاوه بر اینکه نیازمند پشتیبانی از بلوتوث ۵ هستند باید از ویژگی یا حالت موردنظر نیز پشتیبانی کنند. به عنوان مثال برای ارتباطات برد بلند هر دو دستگاه باید دارای بلوتوث ۵ و حالت برد بلند باشند.

۳- تلفن های همراه هوشمند در مورد استفاده و پشتیبانی از حالت های جدید بلوتوث ۵ سرعت پایینی دارند. حتی با وجود اینکه سخت افزارها از آنها پشتیبانی می کنند ولی، API ها می بایست به توسعه دهندگان اجازه دهند تا این ویژگی ها را پیاده سازی کنند.

در نهایت می توان گفت با توجه به ویژگی های معرفی شده بلوتوث ۵، استقبال و استفاده کاربردهای جدید اینترنت اشیا از آن اجتناب ناپذیر بنظر می رسد و فرصت های جدیدی را پدید می آورد.