فناوری دندان آبی( Bluetooth)

راه های زیادی برای ارتباط وسایل الکترونیکی با یکدیگر وجود دارد برای مثال:بسیاری از رایانه‌های رومیزی از طریق واحد پردازش مرکزی خود (CPU) با موشی(ماوس)، صفحه کلید و یا چاپگر ارتباط برقرار می‌کنند.رایانه ی جیبی (PDA) معمولا از طریق کابل مربوطه و سامانه پیش بینی شده به رایانه وصل می‌شود.

دستگاه گیرنده تلویزیونی از طریق کابل به دستگاه ضبط ویدئو متصل شده و دستگاه کنترل از راه دور هر دو را کنترل می‌کند.تلفن بی‌سیم از طریق امواج رادیوئی به سامانه‌ی مادر خود متصل می‌شود.

در سامانه استریو ، راه‌انداز سی‌دی و یا سایر ابزارهای صوتی دیگر به گیرنده‌ای که وظیفه اتصال بلندگوها را نیز بر عهده دارد متصل می‌شوند.

وقتی شما از رایانه‌ها ، سامانه‌های مورد نیاز و یا تلفن استفاده می‌کنید قطعات مختلف یک جامعه ابزارهای الکترونیکی را بوجود می‌آورند که این ابزارها هر کدام با یکدیگر از طریق بسترهای مختلفی مانند سیم، کابل ، سیگنال های رادیوئی و اشعه فروسرخ در کنار حجم زیادی رابط ها و پروتکل ها ارتباط برقرار می‌نمایند.

هنر ارتباطات روز به روز پیچیده‌تر می‌شود به طوری که گاهی احساس می‌شود برای تنظیم وسائل الکترونیکی مورد استفاده در منزل یک مهندس برق نیاز است. در این جا نگاهی گذرا می‌اندازیم به یکی از روش های برقراری ارتباط که کاملا با سایر روش ها متفاوت است ودندان آبی نام دارد.درفناوری دندان آبی ارتباط به طور خودکار و بدون سیم فراهم می شود و خواص جالبی دارد که زندگی روزانه ما را به سادگی تحت تاثیر قرار می‌دهد.

●لایه ی فیزیکی : بایستی ارتباط بین دو وسیله از طریق سیم یا سیگنال‌های رادیوئی برقرار باشد. اگر مسیر مورد استفاده سیم و کابل باشد تعداد کابل و سیم مورد استفاده نیز از اهمیت برخوردار است و پس از آن که در خصوص تعداد سیم‌های ارتباطی تصمیم گیری شود توجه به نکات ذیل درخور توجه است:

اگر اطلاعات به صورت یک بیت در ثانیه (۱bit/second) ارسال گردد آن را ارتباطات سریال می‌نامند ولی اگر اطلاعات به صورت ۸ یا ۱۶ بیت در ثانیه ارسال گردد آن را ارسال اطلاعات بصورت موازی گویند. رایانه ها از هر دو نوع ارتباطات فوق برای ارتباطات با وسائل مختلف استفاده می کنند به عنوان مثال مودم، موشی(ماوس) و صفحه کلید از درگاه های سریال رایانه و چاپگرها از درگاه موازی رایانه استفاده می‌نمایند.

دو طرف یک ارتباط بایستی از نحوه ارسال اطلاعات و هم چنین اجزاء اطلاعات ارسالی مطلع باشند، به عبارت دیگر برای ارتباط دو وسیله زبان خاصی که گویای روابط دو طرف است مورد استفاده قرار می‌گیرد که به این دستورالعمل و زبان خاص پروتکل گویند. به منظور ایجاد استانداردهای خاص، شرکت‌های تولید کننده ابزارهای الکترونیکی تحت دستورالعمل و پروتکلی خاص تولیدات این ابزارها را صورت می‌دهند به همین منظور مثلا برای ارتباط مودم‌ها با یکدیگر پروتکل‌های سریال و برای ارتباط چاپگرها با رایانه پروتکل‌های موازی مورد استفاده قرار می‌گیرد (لازم به ذکر است که بعضی از چاپگرها توانائی ارتباط با رایانه از طریق درگاه سریال را نیز دارا هستند) ولی با توجه به هماهنگی‌های فوق‌الذکر ابزارهای مختلف پروتکل‌های خاص خود را دارا هستند و برای تنظیم وسایل الکترونیکی استفاده‌کنندگان بایستی از تجربه کافی برخوردار باشند و به همین منظور سازندگان این ابزارها همیشه به دنبال راه‌حل‌های مفید و ساده‌تری برای سهولت کار با ابزارها هستند و پروتکل دندان آبی نیز به دنبال همین هدف ایجاد گردیده است.‌

●اصول اولیه دندان آبی

فناوری دندان آبی توسط گروهی از سازندگان وسایل الکترونیکی با هدف ارتباط وسایلی مانند رایانه، گوشی‌های تلفن همراه، صفحه کلید، هدفون و... با یکدیگر بدون استفاده از سیم صورت گرفته است. این پروتکل از امواج رادیوئی با بسامد ۴۵/۲ گیگاهرتز که طبق توافقات بین‌المللی برای استفاده ابزارهای صنعتی، علمی و پزشکی تدارک دیده شده استفاده می‌نماید.

البته روش‌های دیگری مانند استفاده از امواج فروسرخ به منظور ارتباط وسایل الکترونیکی با یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد که ارتباط کنترل از راه دور تلویزیون و همچنین ارتباط رایانه با وسایل جانبی خود از این دست ارتباطات است. ولی استفاده از این روش همواره مشکلات خاص خود را نیز به همراه دارد مثلا به دلیل ارتباط مستقیم رو در رو برای اشعه فروسرخ وجود مانع بر سر راه این وسیله در امور ارتباطی خلل ایجاد می‌نماید و نکته دیگر اینکه از این نوع ارتباط همزمان می‌توان برای یک وسیله استفاده نمود و امکان همزمان چند ارتباط وجود ندارد.

اگر برای ارتباط دو وسیله از سیم استفاده شود بایستی بین دو وسیله همزمانی نیز ایجاد شود به عنوان مثال اگر بخواهید از رایانه جیبی (PDA) استفاده کنید حتما آن را بایستی به رایانه مادر متصل کرده و با انجام تنظیمات خاص و اطمینان از برقراری صحیح سیم بین دو وسیله عمل همزمانی انجام می‌گردد.

فناوری دندان آبی به منظور غلبه بر مشکلات و موانع فوق بر سر راه وسایل الکترونیکی ایجاد گردیده بدین ترتیب که یک فرستنده و گیرنده خیلی کوچک برای وسایل و ابزارهای الکترونیکی تعبیه شده و امر ارتباط بین وسائل را انجام می‌دهد. سه خاصیت مهم این فناوری عدم استفاده از سیم، ارزان بودن و راحتی استفاده از آن است.

●چرا این فناوری دندان آبی نامیده شد؟

هرالد دندان آبی در سال ۹۰۰ پادشاه دانمارک بود . او تلاش کرد که جامعه واحدی از دانمارک و بخش‌هایی از نروژ بوجود آورده و مسیحیت را به دانمارک معرفی کرد او مقبره بزرگی را برای بزرگداشت خاطره پدر و مادرش بنا کرد و در سال ۹۸۶ بدست پسرش کشته شد. انتخاب نام دندان آبی برای این پروتکل توسط شرکت‌های مخابراتی حوزه بالتیک (سوئد، نروژ، دانمارک و فنلاند) صورت گرفته است.●عدم تداخل:

یکی از دلایل عدم تداخل ابزارهائی که از فناوری دندان آبی استفاده می‌نمایند استفاده از سیگنال‌های خیلی ضعیف در حدود یک میلی‌وات است. در مقایسه اکثر گوشی‌های تلفن همراه در حدود ۳ وات خروجی دارند. توان خروجی ضعیف در دندان آبی استفاده از این فن را در فواصل کوتاه (در حدود ۱۰ متر) امکان‌پذیر می‌سازد ولی در یک فضای کوچک (مانند منزل) دیوارها باعث توقف ارسال سیگنال‌های ضعیف نمی‌شوند و این امکان ارتباط سامانه‌های مختلف در داخل چند اطاق را امکان‌پذیر می‌سازد.

علت دیگر عدم تداخل سامانه‌های مورد استفاده در یک محدوده استفاده دندان آبی از روش گستره بسامدی است بدین صورت که یک وسیله از ۷۹ بسامد مستقل و تصادفی در یک محدوده تعیین شده استفاده می‌نماید که از یک بسامد به بسامد دیگر طبق یک اصل منظم تغییر می‌نماید و یک فرستنده در هر ثانیه ۱۶۰۰ مرتبه بسامد‌های خود را تغییر می‌دهد و به این طریق ابزارهای بیشتری امکان استفاده کامل از یک باند محدود را دارند. هر فرستنده دندان آبی از این روش به صورت خودکار استفاده می‌نماید و بدین طریق امکان استفاده دو فرستنده از یک بسامد خاص به طور همزمان ایجاد می‌گردد. این روش فن تداخل ارتباطی در خصوص ابزارهای مختلف را کاهش می‌دهد.

وقتی یک وسیله مجهز به فناوری دندان آبی در محدوده ی بسامدی وسیله دیگری از این نوع قرار می‌گیرد آن دو وسیله می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار نموده و به تبادل اطلاعات بپردازند یا یکی می‌تواند دیگری را کنترل نماید و نیازی به دخالت استفاده کننده در این امر نیست و در حقیقت این کار به صورت خودکار انجام می‌گیرد. وقتی یک ارتباط صورت گرفت وسایل یا وسایلی که در این ارتباط شرکت دارند تشکیل یک شبکه شخصی (PAN=Personal Area Network) را می‌دهند که ممکن است یک اطاق یا فضای محدودی را در برگیرد وقتی یک شبکه شخصی تحت پروتکل دندان آبی شکل می‌گیرد اعضای شبکه همیشه در دسترس یکدیگر خواهند بود و تداخلی در کار دیگر شبکه‌های ایجاد شده در همان محل صورت نخواهد گرفت.

●چگونگی ایجاد شبکه شخصی:

در اینجا به توضیح ایجاد شبکه شخصی تحت پروتکل دندان آبی می‌پردازیم:

فرض کنید که در یک اطاق نشیمن مدرن با ابزارها و وسایل مدرنی نظیر استریو، DVD ، گیرنده ماهواره‌ای، تلویزیون، تلفن بی‌سیم و یک رایانه شخصی زندگی می‌کنید. هر کدام از این وسایل از فناوری دندان آبی استفاده می‌نمایند و شبکه شخصی را برای تبادل اطلاعات بین خود ایجاد کرده‌اند.

یک فرستنده دندان آبی در دستگاه مادر تلفن بی‌سیم و فرستنده دیگری نیز در گوشی وجود دارد و سازنده برای هر واحد آدرسی تعیین کرده است. وقتی دستگاه مادر روشن می‌شود، سیگنال‌های رادیوئی را حاوی آدرس مورد نظر گوشی ارسال می‌نماید و چون فقط گوشی تلفن دارای این آدرس خاص است لذا فقط گوشی تلفن است که پاسخ می‌دهد و بدین ترتیب یک شبکه کوچک شکل می‌گیرد. حالا اگر حتی تمامی وسائل سیگنال‌های ارسالی را دریافت نمایند تا زمانی که این سیگنال‌ها حاوی آدرس مورد نظر نباشد وسیله دریافت کننده سیگنال پاسخی را ارائه نمی‌دهد. همچنین رایانه و وسایل دیگر نیز تشکیل شبکه دیگری را می‌دهند و هرکدام با آدرس‌های خاص خود سیگنال‌های رادیوئی ارسال و پاسخ دریافت می‌دارند.

اطاق نشیمن فوق‌الذکر دارای سه شبکه مجزا بوده و هر شبکه وسایلی را شامل می‌شود و هر وسیله از آدرس فرستنده‌هایی را که بایستی از آنها سیگنال دریافت دارد مطلع است و همچنین آدرس گیرند‌ه‌هایی را که بایستی برای آنها سیگنال بفرستدا در حافظه خود دارد. هر وسیله بسامد کاری خود را هزاران بار در واحد زمان تغییر می‌دهد و اگر دو شبکه در یک زمان از یک بسامد کاری استفاده نمایند نرم‌افزاری که بر انجام کار نظارت دارد در کسری از ثانیه اشکال را برطرف نموده و شبکه‌ها به کار خود ادامه می‌دهند.

فناوری دندان آبی برای کار در محیط‌های مختلف طراحی شده و بدین ترتیب می‌تواند به صورت یک طرفه یا دو طرفه عمل کند تلفن بی‌سیم مثالی برای کار در محیط‌های دوطرفه است. فناوری دندان آبی توانائی ارسال اطلاعات تا سقف ۶۴ کیلوبیت در ثانیه در یک ارتباط دوطرفه دارا‌ست. این توانائی بسیار بیشتر از حدی است که برای مکالمه تلفنی چندین نفر نیاز است. اگر از فناوری دندان آبی برای محیط‌های یک طرفه مانند ارتباط رایانه به چاپگر استفاده شود این توانائی به حدود ۷۲۱ کیلوبیت در ثانیه افزایش می‌یابد.

●مشخصات فنی دندان آبی

وسایلی که با استفاده از پروتکل دندان آبی تشکیل یک شبکه خصوصی را می‌دهند امکان استفاده از پهنای باند یک مگابیت در ثانیه را دارا‌ست. این پهنای باند شامل کلیه اطلاعات شناسائی که حدود ۲۰ درصد کل اطلاعات است نیز می‌شود.

- در ایالات متحده و اروپا محدوده ی بسامدی مورد استفاده دندان آبی بین ۴/۲ تا ۴۸/۲گیگاهرتز با کانال‌های رادیوئی با پهنای باند ۱/۷۹ مگاهرتز است.

کانال‌های اطلاعاتی (۷۹ کانال) در هر ثانیه ۱۶۰۰ بار تغییر بسامد می‌دهند .

- هر کانال به شکاف های زمانی ۶۲۵ میلی ثانیه ای تقسیم می‌شود.

- هر شبکه شخصی (PAN) می‌تواند یک سرگروه وهفت عضو داشته باشد که سرگروه در شکاف های زمانی زوج و اعضا در شکاف های زمانی فرد به تبادل اطلاعات می‌پردازند.

- هر بسته اطلاعاتی می‌تواند باندازه پنج شکاف زمانی طول داشته باشد.

طول اطلاعات در هر بسته می‌تواند تا ۲۷۴۵ بیت باشد.

- ارسال اطلاعات بین اعضا می‌تواند هم بصورت سنکرون و یا آسنکرون باشد.

در یک شبکه شخصی می‌تواند حداکثر سه لینک سنکرون (برای هر کدام۶۴ کیلوبیت در ثانیه) وجود داشته باشد.