بلوتوث

بلوتوث
 
 
بلوتوث يك فناوري بي سيم كوتاه برد است كه به تلفنهاي همراه ، PDA ، كامپيوترها ، دستگاههاي ضبط و پخش استريو ، لوازم خانگي ، اتومبيلها و همه وسايل ديگري كه مي توانيد ارتباط آنها را با يكديگر فكر كنيد امكان ارتباط مي دهد .در اين مقاله قصد داريم تا از ابتدا تا انتهاي بلوتوث را به شما معرفي کنيم.
 

به دنياي بلوتوث خوش آمديد :

 

 به تازگي پس از يك سمينار عصرانه به خانه باز گشته ايد. کامپيوتر Notebook تان در كيف تان قرار دارد ، PDA خود را به كمر بسته ايد ، و تلفن همراه تان در جيب جاي دارد. در سمينار امروز يادداشتهايي را در Notebook خود نوشته ايد . همين كه به خانه مي رسيد و از كنار چاپگر جوهر افشان خود عبور مي كنيد ، Notebook ، چاپگر را پيدا مي كند و به طور خودكار يادداشتهاي سمينار را به چاپگر ارسال مي كند و آنها روي كاغذ چاپ مي شوند . درهمين حال ، PDA شما كامپيوتر روميزي را تشخيص مي دهد و درخواست مي كند كه دفتر تلفن و برنامه روزانه شما Update شود . هم چنين همه پيامهاي ايميلي را كه ارجهيت آنها را تعيين كرده ايد درخواست مي كند.

همه اين كارها در زماني رخ مي دهد كه كت خود را در مي آوريد و براي نوشيدن يك نوشابه به طرف يخچال مي رويد . در عرض چند دقيقه ، تلفن همراه شما بوق مي زند تا به شما اطلاع دهد كه عمليات چاپ يادداشتها تمام شده است . به طرف چاپگر رفته و يادداشتها را مي خوانيد بلافاصله پس از آن PDA شما بوق مي زند تا به شما بگويد كه دفترچه تلفن و برنامه روزانه شما را Update كرده است و شما ايميل جديد داريد.

 

وظيفه بلوتوث چيست ؟

 

بلوتوث يك فناوري بي سيم كوتاه برد است كه به تلفنهاي همراه ، PDA ، كامپيوترها ، دستگاههاي ضبط و پخش استريو ، لوازم خانگي ، اتومبيلها و همه وسايل ديگري كه مي توانيد ارتباط آنها را با يكديگر فكر كنيد امكان ارتباط مي دهد.

در ادامه شما را با تاريخچه و چگونگي شکل گيري و انتخاب نام بلوتوث آشنا خواهيم نمود…

 

تاريخچه بلوتوث

 

فكر اوليه بلوتوث در شركت موبايل اريكسون در سال 1994 شكل گرفت. اريكسون كه يك شركت سوئدي ارتباطات راه دور است – در آن زمان در حال ساخت يك ارتباط راديويي كم مصرف ، كم هزينه بين تلفن هاي همراه و يك گوشي بي سيم بود.

كار مهندسي در سال 1995 شروع شد و فكر اوليه به فراتر از تلفنهاي همراه و گوشي هاي آنها توسعه يافت تا شامل همه انواع وسايل همراه شود ، با هدف ساخت شبكه هاي شخصي كوچك از وسايل مختلف در طول اين زمان ، اريكسون نام “بلوتوث” (يك پادشاه دانماركي) گرفت كه بين سالهاي 940 و 981 ميلادي مي زيست. شاهِ هارالد در دوره حكومت خود كه يك وايكينگ بود – به طور صلح آميز ، دانمارك ، سوئد جنوبي و نروژ شمالي را متحد كرد. اين كار به او شهرت يك پادشاه ماهر در ارتباط و مذاكره را در تاريخ داد.

براي اريكسون ، اسم بلوتوث براي فناوري داده شده كه اميدوار بود بتواند به طور صلح آميز وسايل مختلف را متحد كند، مناسب بود. اريكسون مي دانست كه اگر فقط يك شركت اين استاندارد ها را حمايت كند هرگز موفق نخواهد شد.

در سال 1998 ، اريكسون يك موافقت نامه با IBM ، اينتل ،نوكيا ، 3com ، توشيبا و مايكروسافت امضا كرد که بر پايه اين موافقت نامه و گروه Bluetooth Special Interest Group را به وجود آورد. هدف اين گروه نظارت بر پيشرفت بلوتوث و عمومي ساختن آن بود. و پس از آن شركتهاي تري كام، Lucent، موتورولا و بيش از 2000 كمپاني ديگر به اين سازمان پيوستند.

فرايند صدور جواز و گواهينامه: قبل از اينكه يك كارخانه بتواند محصولي كه از تكنولوژي بي سيم Bluetooth استفاده مي كند وارد بازار كند بايد جواز آن را از دو جهت دريافت كند. ابتدا محصول مورد نظر استانداردهايي لازم دارد كه بتواند با دستگاههاي ديگر كه داراي تكنولوژي بي سيم Bluetooth هستند ارتباط برقرار كند. ديگر اينكه بايد مجوزهاي لازم براي اين سيستم چه در كشور سازنده و چه در كشوري كه محصول به فروش مي رود مجوزهاي قانوني آنها را دريافت كند.

 

توضيح بلوتوث

 

تکنولوژي Bluetooth كه بعضي ها در فارسي آن را به دندان آبي ترجمه كرده اند. استانداردي براي امواج راديويي است كه كه براي ارتباطات بي سيم کامپيوترهاي قابل حمل و نقل (مانند lap top ها) و تلفن هاي همراه و وسايل الكترونيكي رايج استفاده مي شوند اين امواج براي فاصله هاي نزديك استفاده مي شوند و براي ارتباطات بي سيم تكنولوژي ارزاني محسوب مي شوند. و بوسيله اين تكنولوژي مي توانيد بين دو وسيله كه داراي اين تكنولوژي باشند به صورت بي سيم پيغام، عكس يا هر اطلاعات دیگری را رد و بدل كنيد. راديوي Bluetooth در داخل يك ميكرو چيپ قرار دارد و در باند فركانسي 2.4 گيگا هرتز عمل مي كند.

اين تكنولوژي از سيستم "Frequency Hoping Spread Spectrum" استفاده مي كند، كه سيگنال آن 1600 بار در ثانيه تغيير مي كند كه كمك بزرگي براي جلوگيري از تداخل ناخواسته و غير مجاز است. علاوه بر اين بوسيله نرم افزار كد شناسايي وسيله طرف مقابل چك مي شود. بدين ترتيب مي توان اطمينان حاصل كرد كه اطلاعات شما فقط به مقصد مورد نظر مي رسد. اين امواج با دو قدرت وجود دارند. سطح قدرت پايين تر كه محيطهاي كوچك را مي تواند پوشش دهد ( مثلاً داخل يك اتاق ) يا در نوع با قدرت بالاتر كه رنج متوسطي را مي تواند پوشش دهد. ( مثلاً كل يك خانه را متواند پوشش دهد. ) اين سيستم هم براي ارتباط نقطه به نقطه و هم براي ارتباط يك نقطه با چند نقطه مي تواند استفاده شود.

داراي پهناي باند Kbs 720و 10 متر قدرت انتقال (در صورت تقويت تا 100 متر قابل افزايش است ) مي باشد. اين تكنولوژي كه از سيستم گيرندگي و فرستندگي در جهت مناسب استفاده مي كند. قادر است امواج راديويي را از ميان ديوار و ديگر موانع غير فلزي عبور دهد. اگر امواج مزاحم دستگاه ثالثي باعث تداخل شود انتقال اطلاعات كند مي شود ولي متوقف نمي شود.

با سيستمهاي امروزي بيش از 7 دستگاه مي توانند براي برقراري ارتباط با توليد كننده امواج در يك دستگاه ديگر فعال شوند. به اين شيوه Piconet مي گويند چندين piconet را مي توان به يكديگر متصل كرد كه يك scatternet را تشكيل مي دهند

بلوتوث يك رشتـه خصوصيت بي سيم است كه ارتباطات كوتاه برد بين وسايل مجهز به تراشه هاي كوچك و اختصاصي بلوتوث را تعريف مي كند. بلوتوث فقط كابلها را حذف نمي كند ، بلكه يك روش بي سيم براي وصل كردن كامپيوتر ها با همه وسايل همراه الكترونيكي فراهم مي سازد و شبكه هاي كامپيوتري كوچك و خصوصي مشهور به PAN (Personal Area Network) يا شبكه شخصي را بوجود مي آورد. بلوتوث يك زبان مشترك بين وسايل مختلف مي سازد كه به آنها امكان مي دهد كه به آساني با هم ارتباط برقرار كنند و بهم وصل شوند.

وسايل مجهز به تراشه هاي بلوتوث حدود 10 متر تا 100 متر برد دارند و مي توانند داده ها در سرعت 720 كيلوبايت در ثانيه از طريق ديوار ها ، كيف ها و پوشاك انتقال دهند. هيجان انگيزتر آنكه اتصال دادن بين وسايل بلوتوث مي تواند بدون دخالت مستقيم ما انجام بگيرد. وقتي دو وسيله مجهز به تراشه هاي بلوتوث نزديك يكديگر مي رسند ، نرم افزار نهاده شده در تراشه هاي فرستنده / گيرنده (Server / Client) بلوتوث به طور خودكار يك ارتباط را برقرار مي سازد و داده ها را نقل و انتقال مي دهد.

با اين همه برد كوتاه و سرعت محدود بلوتوث باعث شده است كه براي شبكه هاي محلي (LAN) بي سيم مرسوم كمتر باشد، چون اين شبكه هاي كامپيوتري معمولاً بيش از 10 متري بلوتوث فاصله دارند و برد سرعتي آنها 10 تا 100 متر مگابايت در ثانيه است.

 

بلوتوث چگونه كار مي كند؟

 

راه هاي زيادي براي برقراري ارتباط بين وسايل الکترونيکي با يکديگر وجود دارد مانند:

رابط هاي سيمي
دستگاه هاي رابط الکترونيکي
کابلهاي شبکه
wifi
سيگنالهاي مادون قرمز

لوازمي همچون کامپيوترها، سيستم هاي سرگرمي، تلفن ها و … لوازمي هستند که در دسته لوازم الکترونيکي جاي مي گيرند. اين وسايل مي توانند از طرق مختلفي با يکديگر ارتباط برقرار کنند مانند استفاده از سيم ها، کابل ها ،سيگنال هاي راديويي ، اشعه مادون قرمز و يا حتي انواع پيشرفته تري از رابط ها و پروتکل هاي ارتباطي.

روش هاي اتصال دستگاه هاي الکترونيکي به يکديگر روز به روز پيچيده تر مي شوند، در اين مقاله به بررسي بلوتوث خواهيم پرداخت. يک روش ارتباطي نسبتا جديد در لوازم الکترونيکي که داراي ساختاري ساده است و بصورت بدون سيم و اتوماتيک انجام مي شود و يکي از خصوصياتي است که کار با لوازم الکترونيکي را جذاب تر و ساده تر مي کند.

 

مشکل !

 

قبل از اينکه دو وسيله الکترونيکي با يکديگر ارتباط برقرار کنند بايد يک سري از نکات بين آنها مشخص شده باشد. اولين نکته اي که براي ارتباط بين دو وسيله پيش مي آيد اينست که اين ارتباط از لحاظ فيريکي چگونه بر قرار خواهد شد ؟ آيا لازم است که از سيم استفاده شود يا ارتباط بوسيله بعضي از سيگنال ها و بدون سيم برقرار خواهد شد ؟ و اگر لازم است از سيم استفاده شود چند رشته سيم براي برقراري اين ارتباط لازم است ؟ يک رشته؟ دو رشته ؟ پنج رشته؟ 25 رشته ؟ تازه هنگامي که روش فيزيکي برقراري ارتباط مشخص شد سوالهاي ديگري هم از راه مي رسند :

چه مقدار از اطلاعات بايد درآن واحد منتقل شود؟ براي مثال پرتهاي سريال در آن واحد فقط مي توانند 1bit داده را ارسال کنند اما پرت هاي موازي در همين زمان مي توانند چندين بيت داده را منتقل کنند.
دستگاه ها بر چه اساسي با يکديگر ارتباط برقرار خواهند کرد؟ تمامي اطلاعات بايد تحت دستورات و قوانين خاصي منتقل شوند که اين دستورات و قوانين پروتکل ناميده مي شوند ، پس بهتر است اين سوال را اينگونه مطرح کنيم که: اطلاعات تحت چه پروتکلي منتقل شود؟

 

راه حلي بنام بلوتوث! - بخش اول

 

فناوري بلوتوث با حذف دخالت کاربر در سيستم و همچنين احتياج به انرژي بسيار کم براي برقراري ارتباط با وسايل ديگر که موجب صرفه جويي زيادي در مصرف باطري مي شود تکنولوژي شبکه هاي کوچک را وارد مرحله جديدي کرد.

اين را تصور کنيد: شما درحالي که پشت در خانه خود ايستاده ايد به وسيله تلفن همراه خود که به فناوري بلوتوث مجهز است مشغول صحبت کردن با شخصي هستيد. از آن شخص مي خواهيد که 5 دقيقه بعد مجددا با شما تماس بگيرد چون شما مي خواهيد وارد خانه شده و لباسهاي مخصوص خانه را بپوشيد. به محظ اينکه شما وارد خانه مي شويد نقشه اي که از دستگاه GPS اتومبيلتان که به فناوري بلوتوث مجهز است به تلفن همراهتان منتقل شده بود به کامپيوتر شخصي شما منتقل مي شود زيرا دستگاه تلفن همراه شما يک سيگنال بلوتوث از کامپيوتر شخصي شما دريافت کرده مبني بر اينکه اطلاعاتي که شما قبلا مشخص کرده ايد را به کامپيوتر شخصيتان منتقل کند. 5 دقيقه بعد هنگامي که دوست شما مجددا تماس مي گيرد بجاي اينکه تلفن همراه شما زنگ بزند گوشي تلفن خانگي شما که آن هم به سيستم بلوتوث مجهز است زنگ مي زند.

دوست شما همان شماره قبلي را گرفته اما تلفن ثابت شما يک سيگنال بلوتوث از گوشي تلفن همراه شما دريافت کرده و بطور اتوماتيک تلفن همراه شما روي تلفن خانگيتان دايورت شده است زيرا متوجه شده که شما در خانه هستيد! هر سيگنال بلوتوثي که گوشي تلفن همراه شما ارسال يا دريافت مي کند فقط 1 ميلي وات از باطري آن را مصرف مي کند . يعني در واقع مي توان گفت که اين فعاليت در واقع تاثيري روي باطري تلفن شما ندارد!
يكي از جالب ترين نكات درباره اين استاندارد روشي است كه وسايل مجهز به تراشه هاي بلوتوث به طور خودكار يكديگر را تشخيص مي دهند ، ارتباط برقرار مي كنند و داده ها را به دستور شما يا بدون دخالت شما انتقال مي دهند. در خصوصيات بلوتوث يك ارتباط راديويي با برد كوتاه تعريف شده است. اين استاندارد هم چنين يك برد متوسط 100 متري را تعريف كرده است ، اما به ندرت به كار مي رود ، چون به توان التريكي و هزينه بيشتري نياز دارد. هر وسيله بلوتوث حاوي يك تراشه فرستنده / گيرنده مربعي 4 سانتيمتري است كه در باند فركانس راديويي ISM (Industrial Scientific Medical) يا صنعتي ، علمي ، پزشكي از 40.2 گيگاهرتز تا 48.2 گيگاهرتز عمل مي كند.

سازندگان و طراحان اين فركانس را بدين لحاظ انتخاب كردند كه در سراسر جهان به رايگان در دسترس است و محدوديتهاي داشتن مجوز را ندارند . باند ISM به 79 كانال تقسيم مي شود كه هر كدام پهناي باند يك مگاهرتزي دارند كه اين باند رايگان است . بلوتوث از لحاظ نظري پهناي باند يك مگابايت در ثانيه را دارد ، كه سرعتي نزديك به 723 كيلوبيت در ثانيه است. اين سرعت خيلي بالا نيست ، اما براي انتقال داده ها بين وسايل دستي و دسترسي به اينترنت كاملاً كافي است.


 

راه حلي بنام بلوتوث! - بخش دوم

 

بلوتوث در واقع يک استاندارد شبکه است که داراي 2 سطح است :

● سطح اول که به عنوان سطح فيزيکي شناخته مي شود و بيانگر اين است که بلوتوث يک فرکانس راديويي استاندارد است .

● سطح دوم که به عنوان سطح پروتکل شناخته مي شود و دربرگيرنده قوانين و دستوراتي همچون مکان و زمان ارسال اطلاعات، تعداد بيت هاي ارسالي در آن واحد و همچنين شمار وسايلي که بطور همزمان مي توانند در عمليات ارسال و دريافت اطلاعات شرکت داشته باشند مي باشد.

شبکه بلوتوث اطلاعات را توسط امواج راديويي با قدرت کم انتقال مي دهد که فرکانس اين امواج برابر با 2.45GHz است ( دقيقا بين 2.402GHz تا 2.480 GHz) که اين باند فرکانس طبق يک توافقنامه بين المللي براي استفاده توسط لوازم علمي ، پزشکي و صنعتي کنار گذاشته شده است (ISM).

بعضي از وسايلي که شما هم اکنون نيز از آن استفاده مي کنيد مانند دستگاه کنترل درب پارکينگ يا جديد ترين نسل تلفن هاي بيسيم از فرکانس هاي باند ISM استفاده مي کنند. اطمينان حاصل کردن از اينکه امواج بلوتوث با امواج دستگاه هاي نامبرده شده تداخل پيدا نکنند يکي از سخت ترين مراحل طراحي اين فناوري است.

يکي از راه هايي که تجهيزات بلوتوث از آن براي جلوگيري از تداخل امواجشان با ساير تجهيزات بهره مي جويند ارسال سيگنال هاي بسيار ضعيفي در حدود يک ميلي وات است. براي مقايسه فقط کافي است بدانيد تلفن هاي همراه مي توانند يک سيگنال در حدود 3 واتي را مخابره کنند. استفاده از امواج کم قدرت شعاع برد سيگنال هاي بلوتوث را به حدود 10 متر محدود مي کند و همچنين با استفاده از اين سيگنال هاي ضعيف امکان ايجاد تداخل بين امواج بلوتوث با امواج تلفن همراه ، کامپيوتر و يا دستگاه تلويزيون به کلي منتفي مي شود. اما با همين امواج ضعيف هم لازم نيست که دو دستگاه فرستنده و گيرنده امواج در ديد مستقيم يکديگر باشند. امواج بلوتوث براحتي از ديوارهاي خانه شما عبور مي کنند و اين يک امکان خوب براي کنترل چند دستگاه در اتاقهاي مختلف است.

بلوتوث مي تواند همزمان با 8 دستگاه ارتباط داشته باشد به شرطي که اين دستگاه ها در شعاع ده متري باشند. شايد شما تصور کنيد که ممکن است بين اين دستگاه ها تداخل بوجود بيايد اما اين غير ممکن است. بلوتوث از يک فناوري بنام "جهش فرکانس در طيف گسترده " (spread-spectrum frequency hopping) بهره مي جويد که احتمال استفاده از يک فرکانس برابر توسط دو دستگاه بطور همزمان را تقريبا به صفر مي رساند. بر پايه اين تکنولوژي هر وسيله از 79 فرکانس منحصر به فرد که بصورت اتفاقي ازميان يک سري فرکانس هاي از پيش تعيين شده انتخاب شده است استفاده مي کند که به بطور منظم از يکي از آنها به ديگري تغيير فرکانس مي دهد.

در مورد بلوتوث اين عمل تغيير فرکانس توسط دستگاه فرستنده حدود 1600 بار در ثانيه اتفاق مي افتد. و اين بدان معني است که تعداد دستگاه هاي بيشتري در آن واحد مي توانند از يک بخش محدود از باند فرکانس راديويي استفاده کنند.

 

راه حلي بنام بلوتوث! - بخش سوم

 

هنگامي که دو دستگاه فرستنده بلوتوث از تکنولوژي جهش فرکانس در طيف گسترده بهره مي گيرند اين غير ممکن است که دو دستگاه بطور همزمان از يک فرکانس برابر استفاده کنند . بر پايه همين تکنولوژي از اختلال بين امواج بلوتوث با دستگاه هايي مانند کنترل درب پارکينگ يا تلفن هاي بي سيم هم جلوگيري مي شود. حتي اگر در موارد استثنايي اختلالي هم بين امواج بوجود بيايد مدت آن کسر کوچکي از ثانيه خواهد بود که آن هم قابل اصلاح است.

هنگامي که دو يا چند وسيله مجهز به بلوتوث در محدوده برد يکديگر قرار مي گيرند يک گفتگوي الکترونيکي بين آنها صورت مي گيرد که مشخص مي کند آنها چه اطلاعاتي براي به اشتراک گذاشتن دارند يا اينکه کداميک از آنها بايد توسط ديگري کنترل شود. براي اينکار لازم نيست که کاربر دکمه اي را فشار دهد يا دستوري را صادر کند بلکه اين گفتگوي الکترونيکي بطور خودکار انجام مي شود.

به محض اينکه اين گفتگو صورت گرفت دستگاه هاي بلوتوث موجود در اين گفتگو يک شبکه را تشکيل مي دهند . يک شبکه کوچک PAN (Personal Area Network) که به آن piconet هم مي گويند. شبکه اي که يک محيط کوچک مانند يک اتاق را تحت پوشش خود قرار مي دهد يا حتي ممکن است محيطي که تحت پوشش خود قرار مي دهد بيشتر از فاصله بين دستگاه پايه تلفن بي سيم با گوشي و هدست خود نباشد.

وقتي که يک شبکه piconet بر قرار مي شود دستگاه هاي حاضر در اين شبکه همانطور که قبلا توضيح داديم شروع به استفاده از سيستم جهش فرکانس مي کنند و مرتبا فرکانس سيگنال هاي خود را بطور اتفاقي در يک طيف مشخص تغيير مي دهند تا با اينکار هم در دسترس يکديگر باشند و هم اينکه از تداخل piconet آنها با piconet ديگري که ممکن است در همان اتاق برقرار باشد جلوگيري شود. حالا اجازه بدهيد با يک مثال با اين تکنولوژي بيشتر آشنا شويم.

Piconet ها اجازه بدهيد تصور کنيم که شما صاحب يک اتاق مدرن هستيد که انواع وسايل مدرن در آن وجود دارد. مثلا يک سيستم سرگرمي شامل استريو، يک DVD پلير، يک دستگاه دريافت کننده امواج تلويزيون هاي ماهواره اي و يک دستگاه تلويزيون. همچنين يک تلفن بي سيم و يک کامپيوتر شخصي . همه اين دستگاه ها از بلوتوث استفاده مي کنند و هر کدام از آنها از يک piconet براي ارتباط بين واحد اصلي و لوازم جانبي خود استفاده مي کنند. تلفن بيسيم يک دستگاه فرستنده و گيرنده بلوتوث در قسمت اصلي خود و يکي ديگر در گوشي خود دارد. سازندگان اين دستگاه آن را طوري طراحي کرده اند که هر کدام از قسمت ها از يک رنج آدرسهاي خاص که برايش تعيين شده براي ارتباط با واحد ديگر استفاده کند. هنگامي که قسمت اصلي دستگاه به کار مي افتد ابتدا شروع به ارسال امواج راديويي با رنج معين شده مي کند تا دستگاه هايي که به امواج در اين رنج حساس هستند به آن پاسخ دهند. به محظ اينکه گوشي امواج ارسالي را دريافت کرد و تشخيص داد که در رنج امواج مشخص شده قرار دارد به آن پاسخ مي دهد و به آن ترتيب يک شبکه کوچک شکل مي گيرد.

از اين به بعد هر کدام از اين وسيله ها امواج ديگري را که متعلق به دستگاه هاي ديگر است دريافت کنند آن را نديده مي گيرند زيرا با شبکه به وجود آمده هماهنگ نيستند. کامپيوتر و دستگاه سرگرمي نيز به همين ترتيب عمل مي کنند . هر کدام يک شبکه بين خودشان تشکيل مي دهند که رنج آدرس هاي آن قبلا توسط سازندگان آنها تعيين شده است . امواج هر شبکه شروع به پرش فرکانسي بين فرکانسهاي مجاز مي کنند و به همين ترتيب است که امواج هر شبکه کاملا مستقل از ديگري و قابل تشخيص مي شود. حال در اتاق شما 3 piconet وجود دارد که هر کدام از دستگاه هاي موجود در اتاق دقيقا مي دانند که بايد به کدام يک از اين شبکه ها توجه کنند و کدام را ناديده بگيرند. هر کدام از اين شبکه ها هم فرکانس امواج خود را هزاران بار در ثانيه تغيير مي دهند و بنابراين احتمال کمي وجود دارد که در يک زمان دو شبکه از يک فرکانس يکسان استفاده کنند و اگر هم اين اتفاق رخ دهد تنها کسري از ثانيه به طول خواهد انجاميد، و نرم افزاري که براي تصحيح اين گونه خطاها طراحي شده اطلاعات مختل شده را اصلاح مي کند.

 

مزاياي بلوتوث

 

مهمترين امتيارات بلوتوث بدون سيم بودن، کم هزينه و ارزان بودن و اتوماتيک بودن آن است. راههاي ديگري مانند ارتباط از طريق اشعه مادون قرمز(اينفرارد) هم براي ارتباط بدون سيم وجود دارد.

اينفرارد (Infra Red) عبارت است از امواج نوري که فرکانس آنها از فرکانس قابل ديده شدن و فهم توسط چشم انسان پايين تر است. اکثر دستگاه هاي کنترل از راه دوري که همراه وسايل صوتي و تصويري عرضه مي شوند براي ارسال اطلاعات از اينفرارد استفاده مي کنند. ارتباط و انتقال اطلاعات بر پايه اينفرارد يک روش قابل اعتماد و امن است و در ضمن استفاده از آن هزينه زيادي ندارد. اما دو محدوديت در استفاده از آن وجود دارد: اول اينکه : اشعه اينفرارد فقط در مسير مستقيم منتشر مي شود، حتما شما در هنگام استفاده از دستگاه ريموت کنترل اين را تجربه کرده ايد که حتما بايد دستگاه را مستقيما به سمت وسيله مورد نظرتان بگيريد تا آن وسيله بتواند دستور مورد نظر شما را دريافت و اجرا کند.

محدوديت ديگري که وجود دارد اينست که تکنولوژي اينفرارد يک تکنولوژي يک به يک است. يعني اينکه در آن واحد فقط بين دو وسيله مي تواند ارتباط برقرارکند. مثلا شما مي توانيد توسط آن اطلاعاتي را از لپ تاپتان به تلفن همراه دوستتان منتقل کنيد اما نمي توانيد همزمان آن اطلاعات را به PDA دوست ديگرتان هم منتقل کنيد.

البته اين دو خصوصيت اينفرارد در بعضي موارد امتياز محسوب مي گردند زيرا عمليات انتقال اطلاعات فقط بين دو وسيله مورد نظربرقرار مي شود و امکان به وجود آمدن تداخل با وسايل ديگر وجود ندارد وغير ممکن است . اين خاصيت باعث مي شود که اطلاعات ارسالي شما فقط به همان وسيله اي برسد که مورد نظر شماست حتي اگر شما درجايي باشيد که پر از گيرنده هاي اينفرارد باشد.

فناوري بلوتوث ابداع گرديد تا محدوديتهاي اينفرارد را پوشش دهد. حداکثر سرعت انتقال اطلاعات در دستگاه هاي بلوتوثي که با استاندارد قديمي تر بلوتوث 1.0 کار مي کنند 1 مگابايت در ثانيه است اما در استاندارد بلوتوث 2.0 اطلاعات مي توانند با سرعت 3 مگابايت در ثانيه منتقل شوند. دستگاه هاي بلوتوثي که از استاندارد جديد استفاده مي کنند با دستگاه هاي داراي استاندارد قديمي تر هم سازگارند.

باند فرکانسی ماهواره ها


ماهواره های امروزی صرفا از Ku باند یا C band استفاده نمی کنند بلکه دامنه های (باند) دیگری نیز وجود دارند خیلی از این دامنه فرکانسها ( باندها) برای برنامه های تلوزیونی و رادیویی نیستند و استفاده های خاص دیگری دارند به عنوان مثال برای اهداف نظامی برای ماهواره های نظامی و یا امواج ارسالی برای اهداف تجاری و یا دامنه فرکانس مورد استفاده در ماهواره های هواشناسی تمامی ماهواره ها از دو پهنای امواج استفاده میکنند. یکی برای ارسال امواج از زمین به ماهواره (uplink ) بوده ودیگری برای ارسال امواج از ماهواره به زمین (downlink) در زیر انواع باند ها با موارد استفاده آورده شده:

L – band : دامنه فرکانس از 1530-1650 مگاهرتز : ماهواره ای هواشناسی و ماهواره های کنترل کننده ترافیک هوایی و دریایی مثل Inmarsat

S – band :دامنه فرکانس از 2535-2655 مگاهرتز: ارسال امواج از ماهواره به زمین توسط ماهواره های مخابراتی به عنوان مثال عرب ست واینتل ست

C – band: دامنه فرکانس از 3700-4200 مگاهرتز: ارسال امواج از ماهواره به زمین در ماهواره های مخابراتی . اغلب ماهواره های آمریکا –آفریقا و آسیا

C – band : دامنه فرکانس از 4500-4800 مگاهرتز: ارسال امواج از ماهواره به زمین در ماهواره های نظامی

C – band : دامنه فرکانس از 5900-7000 مگاهرتز: ارسال امواج از زمین به ماهواره در ماهواره های مخابراتی و نظامی

X – band: دامنه فرکانس از 7200-7750 مگاهرتز: ماهواره های نظامی ( ناتو) در ماهواره های نظامی

Ku - band 1 : دامنه فرکانس از10700 -11750 مگاهرتز: ارسال امواج از ماهواره به زمین در اغلب ماهواره هایی که به سیستم آنالوگ برنامه پخش میکنند

Ku - band 2 : دامنه فرکانس از11750 -12500 مگاهرتز: ارسال امواج از ماهواره به زمین در ماهواره هایی که برنامه های زنده پخش میکنند

Ku - band 3 : دامنه فرکانس از12500 -12750 مگاهرتز: ارسال امواج از ماهواره به زمین در ماهواره هایی که برنامه های دیجیتال پخش میکنند (اولین بار توسط فرانسه مورد استفاده قرار گرفت )

Ku – band : دامنه فرکانس از12750 -13250 مگاهرتز: ارسال امواج از زمین به ماهواره های تلوزیونی مخابراتی

Ku – band : دامنه فرکانس از14000 -14800 مگاهرتز: ارسال امواج از زمین به ماهواره های تلوزیونی مخابراتی

Ku – band : دامنه فرکانس از17300 -18100 مگاهرتز: ارسال امواج از زمین به ماهواره های تلوزیونی مخابراتی
Ka – band : دامنه فرکانس از18300 -21200 مگاهرتز: بندرت استفاده میگردد ماهواره های کوپرنیکوس فقط با یک ترانسپوندر از این دامنه استفاده میکند. این باند فقط برای آزمایشات مورد استفاده قرار میگیرد در آینده استفاده بیشتری از این طول موج خواهد شد زیرا کل طول موج های ku بطور کامل استفاده خواهند شد ماهواره در آینده مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

کاربردهای تکنولوژی RFID در صنعت نساجی

 

تکنولوژی RFID در صنعت نساجی

RFID یک تکنولوژی بی سیم است که در نشانگر های فیزیکی کاربرد دارد و محصولات توسط آن علامت گذاری می شوند. استفاده ازRFID  در زندگی روزمره روز به روز افزایش می یابد به طوریکه با انواع گسترده بارکدها رقابت می کند.

از این تکنولوژِی می توان در ساخت سیستم هایی که برای شناسایی خودکار اشیاء علامت گذاری شده به کار  می روند استفاده نمود . با استفاده از این سیستم می توان در کارخانجات نساجی در طی مراحل تولید به مصرف، کنترل دقیقی روی فرآیند های تولید، انبارداری و فروش اعمال کرد. مهمترین ویژگی مثبت تکنولوژی RFID این است که بازرس بدون دیدن برچسب میتواند محصول را کنترل کند.

زمانی که یک محصول برچسب دار وارد منطقه ی ویژه ی بازرسی می شود به برچسب سیگنال داده می شود تا اطلاعات ذخیره شده خود را از طریق امواج رادیویی به کنترل کننده انتقال دهد.

تکتولوژی RFID بر خلاف بارکد دارای کارایی در فرآیند های تولید و انبار داری محصولات مشخص می باشد. بی شک این تکنولوژی بسیار به نفع شرکت های تولیدی و تجاری در بخش نساجی خواهد بود. سایت مرجع مهندسی ايران
مقدمه:

RFID یک تکنولوژی ارتباطی بی سیم است که همانند بارکدها در علامت گذاری محصولات مختلف به کار می رود. بیش از 50 سال است که این تکنولوژی مورد کاربرد می باشد.

RFID در زمان جنگ جهانی دوم طراحی شد یعنی زمانی که ترانسپندرها ( دستگاه گیرنده ای که به محض دریافت مخابره ای، به طور خودکار آن را جواب می دهد ) برای نخستین بار بر روی هواپیما ها نصب شد تا موقعیت ها و هواپیماهای دوست از دشمن تشخیص داده شود. RFID در دهه ی 70 در آزمایشگاه های سلاح هسته ای در  لس آلامس به کار گرفته شده و در اوایل دهه ی 80 نیز اولین کاربرد آن در شناسایی احشام و ردیابی قطارها بود . سایت مرجع مهندسی ايران

این تکنولوژی امروزه کاربردهای مختلفی دارد که عبارتند از :

- کنترل ورودی ها مثلا ورودی بدون کلید و یا شناسایی کارمندان

- شناسایی سریع محصولات در هنگام خرید و فروش

- جمع آوری خودکار عوارض در ورودی شاهراه ها، پل ها یا تونل ها

- گرفتن ردپای حیوانات بدون نیاز به اسیر کردنشان برای مثال در جنگل و کوه

- ردیابی وسائل نقلیه درهنگام سرقت

- محافظت از وسایل نقلیه

- شناسایی نوزادان در بیمارستان

- ردیابی ماشین ها

استفاده از RFID در زندگی روزمره ی ما به سرعت در حال افزایش است طوری که با انواع گسترده ی  بار کدها رقابت می کند . آیا به کارگیری ترنسپاندرهای رادیویی در تشریح محصولات یا محصولات نیمه تمام می تواند باعث به کارگیری سیستم های IT (فناوری اطلاعات) در شناسایی بدون نظارت آنها شود؟ در موارد کاربردی ممکن و بسیار مورد استفاده شامل مدیریت خودکار محصولات نیمه آماده در خطوط تولید یا شناسایی خودکار محصولات درانبار یا فروشگاه ها.

امروزه تنها چیزی که مانع از بکارگیری تکنولوژی RFID می شود قیمت ترنسپاندرهای RFID می باشد که بسیار گرانتر از انواع متداول بارکدها هستند . این امر در اقتصاد لهستان بسیار محسوس است. در این کشور تنها در موارد محدودی می توان از این تکنولوژی در بخش های مختلف اقتصادی مثل کارخانجات نساجی با موفقیت استفاده کرد.سایت مرجع مهندسی ايران

RFID چگونه عمل می کند؟ سایت مرجع مهندسی ايران

سیستم های RFID از سه جزء اساسی تشکیل شده است:

- یک برچسب (به آن ترنسپاندر هم گفته  می شود)

- یک وسیله بازرسی ( نام دیگر آن خواننده یا ابزار خواندن / ثبت کردن است)

- یک کنترل کننده (گاهی میربان هم نامیده می شود.)

 

- برچسب RFID وسیله ی پیچیده ای است که تشکیل شده از: سایت مرجع مهندسی ايران

- ریز تراشه ی نیمه رسانا

- آنتن

- باتری (اختیاری)

 

برچسب RFID از مواردی ساخته شده است که در برابر عوامل محیطی از آن محافظت می کنند.  نمونه هایی از این موارد ورق ها ، دانه ها و برچسب های پلاستیکی است که بستگی به موارد کاربردیشان دارد. سایت مرجع مهندسی ايران

ابزار بازرسی وسیله ای است که برای خواندن و گاهی خواندن / ثبت کردن به کار می رود و از یک آنتن، واحد الکترونیکی امواج رادیویی و واحد ا لکترونیکی کنترل تشکیل شده است. وظیفه ی این بخش جمع آوری اطلاعات ثبت شده در برچسب غیر فعال یا جمع آوری شده در برچسب فعال  می باشد.سایت مرجع مهندسی ايران
کنترل کننده وسیله ای است که اغلب به صورت یک PC یا پایانه ی کامپیوتری می باشد که  داده ها را جدا کرده و نرم افزار را کنترل می کند.

برچسب و ابزار بازرسی از طریق امواج رادیویی با هم تبادل اطلاعات می کنند. زمانی که یک شی برچسب زده شده وارد منطقه ی بازرسی می شود، وسیله ی بازرسی به برچسب سیگنال می فرستد تا اطلاعات ذخیره شده ی خود را به کنترل کننده انتقال دهد . بسته به نوع نرم افزار نصب شده روی کنترل کننده عملیات مربوطه انجام می شود، برای مثال ممکن است کنترل کننده از داده ها استفاده کند تا لیستی از اشیاء را به کمربند تسمه ای راهنمایی کند.

برچسب های RFID

وظیفه ی اصلی برچسب های RFID جمع آوری ، ذخیره سازی و اصلاح اطلاعات و ارسال آنها به قسمت بازرسی است. یک تراشه ی الکترونیکی و یک آنتن که در محفظه ای قرار گرفته اند از برچسب در مقابل عوامل محیطی محافظت می کنند. این محفظه بسته به شرایط کاربرد برچسب و عملکرد آن می تواند شکل های خودکار جمع آوری toll ضایعات به صورت ورقه های پلاستیکی هستند. در سیستم های امنیتی زندان ها، برچسب های RFID به سر آستین فرد زندانی و سرپرست زندان وصل می شود. این برچسب ها در تولید دارو به لبه ی جعبه های دارو متصل می شوند تا عبور آنها را روی کمربند های تسمه ای پیگیری کنند.

برچسب های RFID با در نظر گرفتن نوع تامین برقشان به دو دسته ی فعال و غیر فعال تقسیم می شوند:

دسته ی فعال دارای یک منبع برق on-board مثل باتری هستند. باتری ها از 2تا 7 سال عمر می کنند . برچسب های فعال با کمک این باتری ها می توانند تا مسافت های طولانی تر حتی بیش از 30 متر قدرت انتقال داشته باشند . علاوه بر آن این نوع از برچسب ها دارای حافظه های بلند مدت تر تا 128 کیلو بایت هستند. به هر حال از انواع غیر فعال خود بزرگ تر وپیچیده ترند و هزینه ی تولید شان هم بالاتر است.

دسته ی غیر فعال نیروی مورد نیاز خود را از سیگنالی که از سوی قسمت بازرسی منتقل می شود تامین می کنند و اطلاعات را انتقال می دهند . قدرت انتقال این برچسب ها خیلی کوتاه تر از نوع فعال آنهاست و گاهی به زیر 6/0 متر هم می رسد. به همین علت این نوع از برچسب ها نیازمند بخش بازرسی با آنتن قوی تر می باشند . علاوه بر آن ظرفیت حافظه ی آنها هم کمتر است. بعضی از این برچسب ها دارای باتری  on-board هم هستند اما تنها زمانی از آن استفاده می کنند که بخواهند به قسمت های الکترونیکی اضافی که روی آنها نصب شده انرژی دهند مثلاٌ در سنسورهای حرارتی، سنسور های حرارتی در صنایع غذایی کاربرد دارند و دمای محصولات را در هنگام حمل و نقل و انبار داری نشان می دهند. 

اختلاف دیگری که بین انواع مختلف برچسب های RFID وجود دارد نوع حافظه ی آنهاست.

در نتیجه برچسب ها می توانند به انواع زیر طبقه بندی شوند:

- برچسب های نوع WORM که یک بار ثبت می شوند چند بار خوانده می شوند.

- برچسب های R/W (خواندن/ ثبت کردن ) برچسب هایی که توانایی خواندن و نوشتن را همزمان دارند.

- برچسب های (Read Only) R/O برچسب هایی هستندکه در طی جمع آوری داده ها برنامه ریزی می شوند . شماره سریال منحصر به فرد برچسب، داده های ثبت شده را تشکیل می دهد.

بخش بازرسی RFID

این قسمت مجهز به آنتن های گیرنده ی قوی است تا با برچسب های RFID ارتباط برقرار کند. این آنتن پرتو الکترومغناطیسی با فرکانس مناسب را ارسال و دریافت می کند. این بخش قادر است تا داده ها را بین برچسب و سیستم IT انتقال دهد.

این انتقال سه فاز دارد:

فاز اول: بخش بازرسی پرتویی از امواج رادیویی را ارسال می کند که باعث القای جریان در برچسب می شود و در نتیجه سیستم الکترونیکی برچسب تقویت میگردد.

فاز دوم: برچسب شارژ شده داده هایی که قبل از روی آن ثبت شده بود یا کد منحصر به فرد خود را پس می فرستد.

فاز سوم: در برچسب های WORM و R/W داده ها از طریق نوسات امواج رادیویی ثبت می شوند. در واقع انتقال داده ها در این جا کمی پیچیده تر است. داده های خوانده شده یا ثبت شده به طور معکوس بازبینی می شوند (از الگوریتم های مناسب برای فرآیند تشخیص صحیح بودن داده ها استفاده می شود.)

بخش بازرسی دو نوع مختلف دارد: ثابت و سیار که انتخاب آنها بستگی به نوع کاربرد دارد. نوع ثابت در تجهیزات استفاده می شود.

انواع سیار آنها به علت قابل حمل بودنشان کاربردهای مختلفی دارند . آنها ممکن است که در هر قسمتی از خطوط تولید یا انبار های کالا استفاده شوند. شخصی که در این بخش ها فعالیت می کند مثلاً کارگر انبار یا تولید، مستقیم یا غیر مستقیم (بسته به نوع پایانه داده ها، آن لاین یا آف لاین)، داده های موجود در سیستم IT را تائید یا تصحیح می کند. در وضعیت آن لاین شخص مستقیماٌ از طریق شبکه ی Wifi با سیستم IT ارتباط برقرار  می کند اما در وضعیت یک ابزار ارتباطی به سیستم IT  منتقل می کند.

نمونه هایی از کاربرد RFID

از تکنولوژی RFID می توان در ساخت سیستم هایی با هدف شناسایی خودکار اجسام علامت گذاری شده استفاده کرد. با استفاده از این سیستم می توان در کارخانجات نساجی تولید به مصرف کنترل دقیقی روی فرآیندهای تولید و انبارداری / فروش اعمال کرد. مهمترین ویژگی مثبت تکنولوژی RFID این است که بازرس بدون دیدن برچسب می تواند محصول را کنترل کند.

فرض می کنیم یک واحد تولیدی که دارای انبار و بخش فروش می باشد در کارخانه ای موجود است. زمانی که مقدار مناسبی از رول ها آماده شد، این رول ها به بخش عمده فروشی کارخانه فرستاده می شوند . رول ها در مقادیر کم و توسط بالابر های تریلر روی ون بارگیری می شوند . این بالابر ها آنها را از انبار تولید تحویل می گیرند . رول هایی که از انبار خارج می شوند می توانند توسط بخش بازرسی ثابت RFID و از طریق آنتن هایی که در خروجی انبار وجود دارد کنترل شوند.

زمانی که تریلر حامل پارچه از بخش RFID رد می شود، اطلاعات موجود در برچسب ها به طور خودکار خوانده شده و به سیستم IT فرستاده می شوند . در مقایسه با برچسب های RFID ، زمانی که کالا با بارکد برچسب گذاری شده باشد، هر برچسب باید توسط کارگر انبار بررسی شود و عملیات بسیار طولانی خواهد شد.

کاربرد تکنولوژی RFID در شناسایی محصولات نساجی

Griva که یک تولید کننده ی ایتالیایی دربخش نساجی است، تکنولوژی RFID رابه عنوان بخشی از سیستم جدید خود به کار گرفته است تا واحد های تولیدی و انبار را کنترل کند. برچسب های RFID بیرون بخش داخلی رول های پارچه وصل می شوند. این کارمزد مزایای زیادی دارد اول اینکه راندمان فرایند تحویل کالا از انبار افزایش می یابد ، دوم کارایی تمامی فرآیند های تولید و انبارداری بیشتر می شود . علاوه بر آن می توان کالای مورد نظر را در هر مرحله از فرآیند تولید ردیابی کرد و سرانجام Griva توانست طی 9 ماه سرمایه ی مصرفی برای به کارگیری تکنولوژی RFID را باز گرداند.

این شرکت اکنون در تلاش برای متقاعد ساختن مشتریانش برای به کارگیری سیستم های مشابه است تا تولیدات و فعالیت های تجاری خود را بهبود بخشد.

یک شرکت آلمانی تولید کننده ی برچسب های RFID دو برچسب جدید خود را عرضه کرده است. یکی از این برچسب ها قابلیت پرس یا دوخته شدن مستقیم بر روی پارچه یا لباس را دارد و دیگری بر روی یک زیر لایه ی پلی استری قرار گرفته و روی پارچه دوخته می شود برچسب های انعطاف پذیر جدید با فرکانس 56/13 مگا هرتز تا دمای بالای 40 درجه ی سانتیگراد نیز مقاوم هستند ، دارای عمر متوسط 10 سال می باشند و تحت تاثیر فرآیند های خشک کردن، اتو و یا فرآیندهای شستشو قرار نمی گیرند. این شرکت همچنین در حال کار بر چسب هایی است که تا دماهای بالای60 درجه را نیز تحمل کنند. این شرکت قصد دارد تاتکنولوژی خود را روی یونیفرم های سربازان ارتش آمریکا به کار بگیرد.

کمپانی Instruments  Texas قصد دارد تا برچسب های RFID را به فرم حلقه های پلاستیکی به مشتریان ارائه دهد.

این حلقه ها قابل دوخت یا الصاق بر روی پارچه هایی است که در رختشویخانه ی کارخانه تمیز می شوند. این باعث می شود تا پارچه های تمیز شده به طور خودکار تمیز شوند که باعث ارتقای سطح خدمات خشکشویی می شود.

کاربرد دیگر RFID در سیستم های ردیابی در یونیفرم هاست تا بدین وسیله مصرف لباس های تمیز در بیمارستان ها را کنترل کند . در این سیستم از برچسب های پلاستیکی RFID استفاده می شود و از سال 2005 هم در بعضی بیمارستان ها آلمان به کار گرفته شد. کارکنان بیمارستان از برچسب مخصوص خودشان استفاده می کنند تا لباس مورد نظر خود را از انبار لباس بر دارند. سیستم فوق قادر به پیگیری فرآیند توزیع یونیفرم های تمیز می باشد و بنابراین به طور غیر مستقیم بهبود وضعیت بهداشتی در بیمارستان ها کمک می کند.

نتیجه گیری:

تکنولوژِی RFID کاربرد های بسیار مختلفی دارد. این تکنولوژی در سیستم های IT به بهبود شناسایی اتوماتیک محصولات یا محصولات نیمه تمام در حین فرآیند تولید شان و بعد از آن کمک می کند.

در صنعت نساجی که یک صنعت جذاب برای استفاده از RFID تلقی می شود، این تکنولوژی در ردیابی محصولات نساجی در هر مرحله از تولید آنها بسیار مفید است. به هرحال به کارگیری آن به علت هزینه ی بالای برچسب های RFID همچنان بامحدودیت هایی مواجه است. با این وجود تولید این برچسب ها در حال گسترش است و این امر ممکن است به کاهش قیمت آنها بینجامد.

از تکنولوژی RFID می توان در شناسایی و نمایش یک محصول مجزا در کارخانجات نساجی استفاده کرد. به هر حال به علت شرایط نامطلوبی که در کارخانجات نساجی ( دمای بالا و فرآیندهای فیزیکی و  شیمیایی ) وجود دارد برچسب ها باید به طور مناسب روی کالا قرار داده شوند تا در طول فرآیند صدمه نبینند. به کارگیری تکنولوژی RFID فرصت های خوبی در اختیار قرار می دهد تا بتوان محصول را در تمامی مراحل از تولید گرفته تا انبارداری و فروش و مصرف نهایی پیگیری کرد.