تقنية البلوتوث * bluetooth *

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم و رحمة الله و بركاته
الحمد لله رب العالمين، والصلاة والسلام على أشرف المرسلين،محمد صلوات الله عليه أما بعد:
اخوان واخواتي اعضاء المنتدي :-


تقنية بلوتوث:

تكاد حياتنا اليومية الآن تغص بكلمة بلوتوث، وكثير منا لا يعلم شيئاً عن هذه التقنية ولا عن طريقة عملها. وإنما نعرفها أنها هي التي ترسل الصور والفيديو والنغمات من جهاز موبايل إلى جهاز آخر، ونكاد لا نرى أحداً نعرفه إلا ونسأله ” عندك ايه جديد؟” ونسارع إلى طلب إرسال لإحدى الصور مثلاً ” ابعتلي الصورة دي على البلوتوث” ثم وبعد أن ننهي هذا “الارسال” نقوم بإيقاف عملها وننساها. ولا نذكرها مرة أخرى إلا حين نتباهى أمام الناس بالموبايل الذي نحمله. هذا برأيي الشخصي إجحاف بحق هذه التقنية الرائعة وهنا سنتعلم كل شيء عنها بالتفصيل.



لماذا سميت بلوتوث؟

تعود تسمية بلوتوث إلى ملك الدنمارك الذي توفي في العام 986 Harald Blåtand وكلمة Blåtand تعني Bluetooth باللغة الإنكليزية. وهو الملك الذي قام بتوحيد الدنمارك والنروج وأدخلهم في الديانة المسيحية. واختير هذا الاسم لهذه التكنولوجيا للدلالة على مدى أهمية الشركات الدينماركية والنروجية والسويدية والفنلندية في صناعة الاتصالات، بالرغم من أن التسمية لا علاقة لها بمضمون التكنولوجيا. الجدير بالذكر أن هذا الملك كان مولعاً بأكل العنب البري Blueberries حتى تلونت أسنانه باللون الأزرق فسمي بصاحب السن الأزرق Bluetooth.

ما هي البلوتوث؟

فكرة البلوتوث فكرة قديمة جداً في بال مهندسي شركة Ericsson للصناعات الالكترونية. قبل أن تقوم الشركات IBM, Intel, Nokia و Toshibaبتبنيها ووضعها قيد الاستعمال. و بلوتوث هو اسم تقنية مفتوحة المصادر للاتصال اللاسلكي القريب بين الأجهزة الالكترونية. و هي تقنية عالمية موحدة لربط كافة أنواع الأجهزة مع بعضها البعض مثل الكمبيوتر والهاتف النقال والكمبيوتر الجيبي والأجهزة السمعية والكاميرات الرقمية. بحيث تتمكن هذه الأجهزة من تبادل البيانات ونقل الملفات بينها وبين شبكة الانترنت لاسلكياً.

حيث توفر هذه التقنية للمستخدمين نقل المعلومات بدون أدنى جهد. وقد تم تطوير تكنولوجيا الاتصال اللاسلكي البلوتوث بواسطة مجموعة من المهتمين يطلق عليهم اسم Bluetooth Special Interest Group GIS.
وصممت الرقاقة المسؤولة عن بلوتوث لتحل محل كبل التوصيل في الأجهزة الالكترونية. حيث تقوم بتشفير المعلومات وإرسالها بشكل أمواج بتردد معين إلى مستقبل بلوتوث في الجهاز الثاني. ويقوم المستقبل بدوره بفك تشفير هذه المعلومات وإعادتها إلى شكلها الرئيسي لتستخدم في أجهزة الكمبيوتر والموبايل…..الخ. وهذه التقنية رخيصة جداً مقارنة بما تقوم به من جهد في نقل المعلومات، وذلك لأنها تعتمد على رقاقة أو اثنتين ذات تكاليف تصنيع رخيصة



لماذا بلوتوث؟

جميعنا نملك في بيوتنا عدداً من الأجهزة الالكترونية مثل الكمبيوتر وملحقاته وجهاز تلفزيون وجهاز فيديو وجهاز استقبال المحطات الفضائية وكل هذه الأجهزة تتصل مع بعضها البعض عبر كابلات خاصة وأسلاك توصيل بأعداد غير منتهية بحيث يغدو توصيل هذه الأجهزة في أغلب الأحيان مزعجاً من الناحية الجمالية ومربك من الناحية العملية. وقد يشعر المرء أن عليه دراسة تخصص الهندسة الالكترونية ليتمكن من توصيل هذه الأجهزة بنفسه ناهيك عن غابات الكابلات التي تنشأ.

ولهذا أنعم الله علينا بنعمة جديدة تعرف باسم البلوتوث، وهي التي ستخلصنا من كل هذه المتاعب بالإضافة إلى إمكانية توصيل أكثر من جهاز مع بعضها البعض. بطريقة لم تخطر ببالنا من قبل.

وفيما يلي أستعرض لكم المشاكل التي قامت بلوتوث بحلها:

مشاكل التوصيل بين الأجهزة:

إ ن توصيل جهازين الكترونيين مع بعضهما البعض يحتاج إلى توافق في العديد من النقاط، من هذه النقاط نذكر
1- كمية الأسلاك اللازمة لتوصيل جهازين: ففي بعض الأحيان يكون سلكين فقط مثل توصيل الأجهزة الصوتية بالسماعات وفي أحيان أخرى يتطلب الأمر 8 أسلاك ويصل حتى 25 سلك كالوصلات المستخدمة في الكمبيوتر وأجهزته الطرفية.

2- نوعية التوصيل المستخدم بين الأجهزة لتبادل المعلومات: هل هو على التوالي أم على التوازي؟ فمثلاً الكمبيوتر يستخدم الطريقتين للتوصيل من خلال المخارج المثبتة في اللوحة الأم فتصل الطابعة مع الكمبيوتر على التوازي أما لوحة المفاتيح والمودم فيتصلا مع الكمبيوتر على التوالي.

3- نوعية البيانات المتبادلة بين الأجهزة: وكيف تترجم إلى إشارات خاصة تستجيب لها الأجهزة. هذا ما يعرف باسم البروتوكول Protocol. وهذه البروتوكولات يتم استخدامها من قبل جميع الشركات المصنعة فمثلاً يمكن توصيل جهاز فيديو من نوع Sony مع جهاز تلفزيون من نوع JVC. وذلك لأن البروتوكولات المستخدمة لتبادل المعلومات موحدة مسبقاً.
هذه النقاط التي استخدمها المنتجون (الشركات المصنعة للأجهزة الالكترونية) جعلت من الصعب التحكم في كمية الوصلات المستخدمة حتى ولو تم استخدام أسلاك ملونة للتمييز بينها، كما أنه لا يمكن ربط كافة الأجهزة الالكترونية مع بعضها البعض، مثل الكمبيوتر وملحقاته وأجهزة الاتصالات وأجهزة الترفيه المنزلية لأن ذلك يتطلب إعداد بروتوكولات جديدة وإضافة المزيد من الأسلاك.
أما الآن فقد أضحت بلوتوث تقوم بكل ما سبق فهي تقنية موحدة في جميع الأجهزة، وتقوم على بروتوكول موحد وبطريقة لاسلكية.

وهي تقنية صحية جداً، وغير مضرة أبداً بصحة المستخدم- كما شاع من إشاعات- لأن إشارة أمواجها ضعيفة ولا تتجاوز 1 ميلي وات بينما إشارة أجهزة الموبايل تبلغ 3 وات.

ما الفرق بين البلوتوث والاتصال اللاسلكي؟

الاتصال اللاسلكي مستخدم في العديد من التطبيقات، مثل التوصيل من خلال استخدام الأشعة تحت الحمراء وهي أشعة ضوئية لا ترى بالعين وتعرف باسم الأشعة تحت الحمراء لأن لها تردد أصغر من تردد الضوء الأحمر. تستخدم الأشعة تحت الحمراء في أجهزة التحكم عن بعد في التلفزيون (Remote Control) وتعرف باسم Infrared Data Association وتختصر بـ IrDA كما أنها تستخدم في العديد من الأجهزة الطرفية للكمبيوتر. لكن الأجهزة المعتمدة على الأشعة تحت الحمراء لها ثلاث مشاكل هي:
المشكلة الأولى: أن التكنولوجيا المستخدمة فيها الأشعة تحت الحمراء تعمل في مدى الرؤية فقط line of sight أي يجب توجيه جهاز التحكم عن بعد إلى التلفزيون مباشرة للتحكم به.
المشكلة الثانية: أن التكنولوجيا المستخدمة فيها الأشعة تحت الحمراء هي تكنولوجيا واحد إلى واحد one to one أي يمكن تبادل المعلومات بين جهازين فقط فمثلاً يمكن تبادل المعلومات بين جهاز الكمبيوتر العادي وجهاز الكمبيوتر المحمول بواسطة الأشعة تحت الحمراء أما تبادل المعلومات بين الكمبيوترين وجهاز الهاتف المحمول فلا يمكن.
المشكلة الثالثة: وتتجلى في كون الشركات المصنعة لأجهزة الموبايل مثلاً تقوم باعتماد بروتوكولات نقل مختلفة. وعلى سبيل المثال فإن جهاز من إنتاج شركة Samsung لا يستطيع إرسال المعلومات إلى جهاز من إنتاج Siemens. ومثال آخر هو أن أجهزة Nokia 6610 7210 6100 مثلاً لا تستطيع إرسال أي معلومات من خلال فتحة IrDA ولا تستطيع استقبال المعلومات إلا من جهاز كمبيوتر.

جاءت تكنولوجيا البلوتوث للتغلب على المشاكل المذكورة أعلاه، حيث قامت شركات عديدة مثل Siemens و Intel و Toshiba, Motorola و Ericsson بتطوير مواصفات خاصة مثبته في لوحة صغيرة radio module تثبت في أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الموبايل وأجهزة التسلية الالكترونية لتدعم هذه الأجهزة تقنية البلوتوث وسنتمكن بعدها من الاستفادة من ميزاتها على النحو التالي:
1- أجهزة بدون أسلاك: وهذا يجعل نقل الأجهزة وترتيبها في السفر أو في البيت سهلاً وبدون متاعب.
2- تقنية رخيصة التكاليف: غير مكلفة بالمقارنة بالأجهزة الحالية.
3- سهلة التشغيل: تستطيع الأجهزة أن تتواصل مع بعضها البعض بدون تدخل المستخدم وكل ما عليك هو الضغط على زر التشغيل واترك الباقي للبلوتوث ليتحاور مع الجهاز المعني بالأمر من خلال الـ (Module) ليقوم بتبادل الملفات بكافة أنواعها.

كيف تعمل بلوتوث؟

تعمل تقنية البلوتوث عند تردد 2.45 جيجا هيرتز وهذا التردد يتفق مع الأجهزة الطبية والأجهزة العلمية والصناعية مما يجعل انتشار استخدامه سهل. فمثلا يمكن فتح الأبواب في الوقت الحالي من خلال الأشعة تحت الحمراء التي يقوم بإصدارها جهاز خاص لذلك ولكن باستخدام البلوتوث يمكن فتح هذه الأبواب باستخدام جهاز الهاتف النقال.

هل يحصل تشويش عند استخدام بلوتوث؟

من المحتمل أنه قد خطر لك التساؤل: إذا كانت الأجهزة تتبادل المعلومات والبيانات بإشارات راديو تعمل عند تردد 2.45 جيجا هيرتز. فماذا عن التداخلات التي قد تسبب التشويش الذي نلاحظه على شاشة التلفزيون عندما تتداخل مع إشارات لاسلكية!!
مشكلة التداخل تم حلها بطريقة ذكية حيث أن إشارة البلوتوث ضعيفة وتبلغ 1 ميلي وات إذا ما قورنت بإشارات أجهزة الموبايل التي تصل إلى 3 وات. هذا الضعف في الإشارة يجعل مدى تأثير إشارات البلوتوث في حدود دائرة قطرها 10 متر ويمكن لهذه الإشارات اختراق الجدران مما يجعل التحكم في الأجهزة يتم من غرفة لأخرى دون الحاجة للتواجد مقابل الجهاز المعني مثلاً.


هل تتداخل الإشارات المتبادلة عن طريق بلوتوث؟

عند تواجد العديد من الأجهزة الالكترونية في الغرفة يمكن أن يحدث تداخل لأنني ذكرت أن مدى تأثير البلوتوث في حدود 10 متر وهو أكبر من مساحة الغرفة ولكن هذا الاحتمال غير وارد لأن هناك مسح متواصل لمدى ترددات إشارة البلوتوث، وهذا ما يعرف باسم Spread-Spectrum Frequency Hopping حيث أن المدى المخصص لترددات البلوتوث هي بين 2.40 إلى 2.48 جيجا هيرتز ويتم هذا المسح بمعدل 1600 مرة في الثانية الواحدة. وهذا ما يجعل الجهاز المرسل يستخدم تردد معين مثل 2.41 جيجا هيرتز لتبادل المعلومات مع جهاز أخر في حين أن جهازين في نفس الغرفة يمكن أن يستخدموا تردداً آخر مثل 2.44 جيجا هيرتز ويتم اختيار هذه الترددات تلقائيا وبطريقة عشوائية مما يمنع حدوث تداخلات بين الأجهزة، لأنه لا يوجد أكثر من جهازين يستخدمان نفس التردد في نفس الوقت. وإن حدث ذلك فإنه يكون لجزء من الثانية.

فرضية عالم بلوتوثي

لنفترض أنك في عالم بلوتوثي لتستطيع عزيزي القارئ رؤية أهمية هذه التقنية العجيبة.

سيارتك مزودة بجهاز بلوتوث. تستيقظ صباحاً وتشغل السيارة من جهاز الموبايل عن طريق بلوتوث. تركب السيارة وتمضي بها إلى عملك، تقترب من إشارة المرور الحمراء فيقوم جهاز بلوتوث في الإشارة بتشغيل الفرامل لديك لتقف. وإذا كنت في طريق ضيق يقوم جهاز البلوتوث بتنبيهك أن سيارة أخرى تقترب منك. باب المرآب في الشركة يعمل بتقنية بلوتوث و سيفتح وحده لدى اقترابك منه. وهكذا……

ولو كانت بلوتوث في منزلك فإن الأجهزة ستتواصل مع بعضها البعض وحدها دون أي عناء منك مثل جهاز التلفزيون والمستقبل الفضائي وجهاز DVD وأجهزة سمعية وكمبيوتر وهاتف نقال. كل جهاز مما سبق يستخدم البلوتوث.
عندما تكون الأجهزة مزودة بتقنية البلوتوث فإن هذه الأجهزة تتمكن من معرفة المطلوب منها دون تدخل من المستخدم حيث يمكنها الاتصال فيما بينها فتعرف فيما إذا كان مطلوب منها نقل بيانات مثل بيانات البريد الالكتروني من جهاز الهاتف المحمول إلى الكمبيوتر أو التحكم بأجهزة أخرى مثل تحكم الأجهزة الصوتية بالسماعات. حيث تنشئ شبكة تواصل صغيرة بين الأجهزة وتوابعها تعرف باسم الشبكة الشخصية Personal-Area Network وتختصر PAN أو باسم البيكونت piconet ( وهو اسم شبكة بين الأجهزة الالكترونية الموصولة باستخدام بلوتوث) تستخدم كل شبكة احد الترددات المتوفرة في المدى من إلى2.40 إلى2.48 جيجا هيرتز.
لنأخذ على سبيل المثال جهاز الهاتف اللاسلكي وقاعدته فالشركة المصنعة قد وضعت شريحتي بلوتوث في كل منهما، وتم برمجة كل وحدة بعنوان address محدد يقع في المدى المخصص لهذا النوع من الأجهزة. فعند تشغيل القاعدة فإنها ترسل إشارة راديو لأجهزة الاستقبال التي تحمل نفس العنوان وحيث أن الهاتف النقال يحمل نفس العنوان فالمطلوب أن يستجيب للإشارة المرسلة ويتم إنشاء شبكة (بيكونت) بينهما. وعندها لا يستجيب هذين الجهازين لأية إشارات من أجهزة مجاورة لأنها تعتبر من خارج تلك الشبكة.

كذلك الحال مع الكمبيوتر وأجهزة الترفيه الإلكترونية تعمل بنفس الآلية حيث تنشئ شبكات تربط الأجهزة بعضها ببعض طبقاً للعناوين التي صممت من قبل الشركات المصنعة. وعندما تتواصل هذه الأجهزة و تصبح ضمن الشبكة الخاصة تستطيع أن تتبادل المعلومات بينها باستخدام الترددات المتاحة. ولا تتدخل أجهزة شبكة بأجهزة شبكة مجاورة لأن كل منها يعمل بتردد مختلف. وقد تمت برمجة هذه شرائح البلوتوث بكل المعلومات اللازمة لتشغيلها وعمل المطلوب منها دون تدخل من المستخدم.

الآن وقد عرفنا تماماً ما هي بلوتوث، ينبغي لنا أن نقدر هذه التقنية المفيدة جداً حقها. ونأمل أن يستخدمها كل منا بطريقة علمية وليس لمجرد “عملية الارسال” التي نقوم بها

الأشعة تحت الحمراء


تبدو وظيفة جهاز التحكم عن بعد أكثر تعقيدا مما نراها نحن بتلك البساطة والتلقائية فهو يقوم بتحويل ضغطة المستخدم على الزر إلى إشارة ضوئية بالأشعة تحت الحمراء يلتقطها التلفاز. وبإزالة الغطاء الخلفي للجهاز سنجد أن هناك جزءا واحدا فقط يمكن رؤيته وهو "لوحة الدائرة المطبوعة" والتي تحتوي على المكونات الإلكترونية ومكان توصيل البطارية.




والمكونات التي تراها هنا متماثلة في جميع أجهزة التحكم عن بُعد، فسترى وحدة دائرة متكاملة وتعرف أيضا باسم الشريحة Chip، وهي مركبة فيما يعرف بوحدة ثنائية ذات 18 رأسا من الخطوط الداخلية المزدوجة، وسترى إلى يمين الشريحة صماما ثنائيا (دايود)، وصماما ثلاثيا (ترانزيستور) ذا لون اسود وذا ثلاثة رؤوس، وصمام رنين ذا لون اصفر. ومقاومتين خضراوين. ومكثفا ازرق غامقا، ويوجد بجوار موصلات البطارية مقاومة خضراء ومكثف عبارة عن قرص اسمر. وتستطيع الشريحة في هذه الدائرة الإحساس بأي ضغطة على أي زر وتقوم عندئذ بترجمة هذه الضغطة إلى سلسلة من النبضات شبيهة بشفرة مورس (المستخدمة في التلغراف)، ولكل زر (مفتاح) سلسلة نبضات مختلفة وخاصة به. وتقوم الشريحة بإرسال هذه الإشارة (النبضات) إلى الصمام الثلاثي الذي يقوم بدوره بتكبيرها وتقويتها.
لوحة الدائرة المطبوعة
هي عبارة عن لوحة رفيعة وصغيرة مصنوعة من مادة الألياف الزجاجية، مطبوع بالحفر على سطحها أسلاك نحاسية رفيعة، ويتم تركيب المكونات الإلكترونية على هذه اللوحة. وتستخدم هذه الدوائر لأنه من السهل إنتاجها وتجميعها بأحجام كبيرة. وكما أنه من غير المكلف نسبيا طباعة الحبر على صفحة من الورق. فكذلك من غير المكلف طباعة أسلاك النحاس على صفحة (لوحة) من الألياف الزجاجية، ومن السهل أيضا تركيب المكونات الإلكترونية (الشريحة والترانزيستور وغيرها) آليا على هذه اللوحة ولجمعها لتوصيلها بالأسلاك النحاسية، وتحتوى اللوحة على مجموعة من نقاط التوصيل لأزرار الجهاز، وهي مصنوعة من رقيقة مطاطية، ولكل زر قرص موصل للكهرباء (اسود اللون). وعندما يتم ضغط الزر يمس هذا القرص نقاط التوصيل على اللوحة ويوصل بينها فتحس الشريحة بهذا الاتصال. ويوجد في نهاية اللوحة صمام باعث للضوء بالأشعة تحت الحمراء يمكن النظر إليه كلمبة ضوئية صغيرة.



تصدر جميع الصمامات الباعثة للضوء ضوءا مرئيا إلا أن الصمامات الخاصة بأجهزة التحكم عن بعد تبث أشعة تحت الحمراء وهي أشعة غير مرئية للعين البشرية. ولكنها ليست مستعصية على كل الأبصار على أية حال فعلى سبيل المثال يمكن لآلة تصوير الفيديو رؤية هذه الأشعة، فيتم توجيه جهاز التحكم عن بعد إلى آلة التصوير والضغط على أي زر فيمكن رؤية الأشعة تحت الحمراء تومض على الشاشة. ووحدة الاستقبال في التلفاز قادرة على رؤية هذه الأشعة أيضا، ويعمل جهاز التحكم عن بعد كالتالي: عندما يضغط أي زر تتم توصيلة كهربية تحس بها الشريحة وتحدد الزر المضغوط وتصدر إشارة خاصة بهذا الزر شبيهة بشفرة المورس. ويقوم الترانزيستور بتكبير الإشارة وإرسالها إلى الصمام الباعث للضوء الذي يقوم بتحويلها إلى أشعة تحت الحمراء يراها جهاز الإحساس في التلفاز وبرؤيته لها يقوم بتنفيذ المطلوب .

الموضوع منقول بتصرف
الموضوع القادم ان شاء الله عن خبايا تقنية الويفي wifi
مع تحياتي
----

مشكور على الموضوع الرائع بارك الله فيك وفي عملك