وسائل الاتصال (تم) [الأرشيف] - تعلم لأجل الإمارات

ALAS

17-10-2009, 02:45 AM

http://www.driveblue.com/images/preview/view_logo_2.jpg

تعريف البلوتوث :
بلوتوث هو معيار تم تطويره من قبل مجموعة من شركات الالكترونيات للسماح لأي جهازين الكترونيين – حاسوبات وتلفونات خلوية ولوحات المفاتيح – بالقيام بعملية اتصال لوحدهما بدون أسلاك أو كابلات أو أي تدخل من قبل المستخدم .
لماذا سميت هذه التقنية ب “بلوتوث”؟

تعود التسمية إلى ملك الدانمارك هارولد بلوتوث Harold Bluetooth الذي وحد الدانمارك والنوروي أدخلهم في الديانة المسيحية توفى في 986 في معركة مع ابنه. واختير هذا الاسم لهذه التكنولوجيا للدلالة على مدى أهمية شركات في الدانمارك والنوروي والسويد وفنلندا إلى صناعة الاتصالات، بالرغم من أن التسمية لا علاقة لها بمضمون التكنولوجيا
——————————————————————————————-
صمم بلوتوث كمعيار من أجل أن يعمل على طبقتين :

1) يوفر أرضية للاتفاق من خلال الدرجة المادية – فمعيار بلوتوث هو معيار درجات تردد الراديو

2 ) ويوفر أرضية للاتفاق في الدرجات التي هي أعلى من الدرجة المادية، فهو يحل مسائل من قبيل متى سيتم ارسال البيانات ومعدل ارسال البيانات والتأكد من وصول البيانات بصورة خالية من الخطأ .
——————————————————————————————–
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
———————-——————————————————————
كيفية التخلص من الأسلاك في الاتصالات؟

في الواقع ، هناك طريقتين للتخلص من ازعاج الأسلاك .
الطريقة الأولى : هي عن طريق نقل البيانات من خلال أشعة الضوء خصوصا الأشعة تحت الحمراء . الأشعة تحت الحمراء تُستعمل كثيرا في أجهزة التحكم عن البعد الخاصة بالتلفزيونات remote controller . وتُستعمل أيضا في وصل بعض الكمبيوترات مع أجهزة خارجية باستعمال معيار خاص يسمى IrDA Infrared Data Association أو جمعية البيانات تحت الحمراء
———————————————————————————
سلبيات الأشعة تحت الحمراء

اتصالات الأشعة تحت الحمراء يُعتمد عليها ولا تكلف كثيرا لاضافتها إلى الأجهزة. ولكن هناك سلبيتين اثنتين في الأشعة تحت الحمراء .

أولا: الأشعة تحت الحمراء هي تكنولوجيا تعتمد على خط النظر. فعلى سبيل المثال، يجب عليك أن توجه جهاز التحكم عن البعد باتجاه التلفاز لكي تقوم باصدار الأوامر .

ثانيا: الأشعة تحت الحمراء هي تكنولوجيا تعتمد على الفردية. فمن خلال الأشعة تحت الحمراء تستطيع أن ترسل البيانات من كمبيوترك الشخصي إلى المحمول، ولكنك لا تستطيع أن ترسل هذه البيانات من كمبيوترك الشخصي إلى المحمول وكمبيوتر آخر في نفس الوقت.
———————————————————————————
الطريقة الثانية : للتخلص من الأسلاك هو استعمال عملية تزامن الكابل أو cable synchronizing . اذا كان لديك Palm Pilot أو أي PDA فأنت اذن تعرف شيئا ما عن عملية تزامن البيانات ،ففي عملية التزامن يقوم الفرد بوصل الـPDA إلى كمبيوتره الشخصي – غالبا عن طريق كابل – ويبدأ بعملية تزامن البيانات بحيث أن البيانات المو جودة في الكمبيوتر الشخصي هي نفس البيانات الموجودة في الـPDA. هذه العملية تجعل الـPDA مفيدة جدا لبعض الناس، ولكن عملية تزامن البيانات هي مزعجة ومملة على المدى البعيد لأنك تضطر في الغالب إلى وصل الـPDA بكمبيوترك الشخصي.

———————————————————————————-
الهدف من إنشاء بلوتوث

الهدف من انشاء بلوتوث هو التخلص من المشاكل التي تصاحب الأشعة تحت الحمراء وعملية تزامن الكابل. فقد قامت بعض الشركات العملاقة المساهمة في هذا المشروع من أمثال سيمينز وانتل وتوشيبا وموتورولا وايريكسون قامت بصنع جهاز دائري صغير يُوضع في أجهزة الكمبيوتر والتلفون.

فوائد بلوتوث

فمن وجهة نظر المستخدم العادي، فإن لبلوتوث ثلاثة فوائد :

1) بلوتوث هو لاسلكي، فلا تحتاج إلى حمل الكثير من الأسلاك عند الانتقال من مكان إلى آخر! وأيضا تستطيع أن تصمم غرفة الكمبيوتر من دون القلق بشأن الأسلاك

2) رخيص الكلفة

3) لا تحتاج أن تفكر في الأمر: بلوتوث لا يطلب منك القيام بأي شيء، فأجهزة بلوتوث تجد بعضها الأخر بنفسها، وتقوم بالتحدث إليها بنفسها بدون الحاجة إلى التدخل من قبل المستخدم.

———————————————————————————

تردد البلوتوث
بلوتوث يرسل اشاراته بتردد يبلغ GHz 2.45 وقيمة هذا التردد قد تم الاتفاق عليه من قبل الاتفاقية العالمية لاستعمال الأجهزة الصناعية والعلمية والطبية ISM . بعض من الأجهزة التي أنت على علم بها تستثمر هذا التردد في صالحها من مثل أدوات مراقبة ذالرضع وأجهزة التحكم عن بعد التي تفتح كاراجات السيارات، والجيل الجديد من التلفونات اللاسلكية – جميعها تستعمل قيم التردد التي تم استحداثها من قبل ISM . عملية التأكد من أن اشارات بلوتوث لا تتداخل مع اشارات بقية الأجهزة أصبح من الأمور المهمة أثناء تطوير بلوتوث.
—————————————————————————-
كيفية التخلص من عملية تداخل الاشارات؟

من احدى الطرق التي يتجنب بها بلوتوث التداخل مع بقية الأنظمة هو ارسال اشارات ضعيفة جدا تبلغ قوتها 1 ملي وات. ومن أجل المقارنة، نقول بأن أقوى تلفون خلوي يستطيع ارسال اشارات تبلغ قوتها 3 وات. ضعف قوة اشارات البلوتوث – والتي تبلغ مداها 10 أمتار فقط – يمنع تداخل موجات كمبيوترك الشخصي مثلا مع أجهزة التلفون أو التلفزيون. ولكن على الرغم من ضعف قوة هذه الاشارات، فإن الحوائط الموجودة في منزلك لا تستطيع منع اشارات بلوتوث من المرور، مما يسمح لهذه التكنولوجيا الجديدة بالتحكم في الأجهزة الموجودة في غرف مختلفة.
———————————————————————————
Spread Spectrum Frequency Hopping

قد تظن أن اشارات الأجهزة التي تعمل بتكنولوجيا بلوتوث والموجودة في غرفة معينة، قد تظن أن اشاراتها ستتداخل فيما بينها مما يؤثر في عملية الاتصال. ولكن هذا أمر بعيد الحدوث لأن الأجهزة ستكون على ترددات مختلفة وفي أوقات مختلفة مستخدمة تقنية معينة تسمى وثبة تردد الطيف المتد spread-spectrum frequency hopping . باستخدام هذه التقنية فإن جهاز ما سيستعمل 79 تردد فردي مختلف صورة عشوائية في دائرة معينة وقيمة التردد ستختلف بطريقة دورية.

ولكن فلة بلوتوث، فإن الجهاز المرسل سيغير قيمة التردد 1600 مرة في كل ثانية، مما يعني أن أجهزة أكثر تستطيع الاستفادة من طيف الراديو المحدد. وعلى ذلك، فإن هناك احتمال بعيد جدا أن يقوم جهازا بلوتوث باستعمال نفس التردد في نفس الوقت .
———————————————————————————
الشبكات الشخصية

http://cp.home.agilent.com/upload/cmc_upload/Bluetooth_rings_lg.jpg

عندم ا يتقارب جهازي بلوتوث من بعضهما البعض، فإن حديث الكتروني

سيجري لمعرفة إن كانت هناك بيانات للمشاركة أو اذا على الجهاز الأول التحكم في الجهاز الثاني. هذا الأمر كله يجري بدون الحاجة إلى ضغط إي زر أو اصدار أي أمر، فهذا الحديث الالكتروني سيأخذ مجراه بشكل تلقائي. وعندما يتم الاتصال ما بين الجهازين، فإنه يتم تكوين شبكة معينة ما بين الجهازين. وتقوم أنظمة بلوتوث بعدئذ بانشاء شبكة شخصية قد تمتد لغرفة كاملة أو تمتد لمتر أو أقل. وعندما يتم تكوين الشبكة الشخصية فإن الجهازين يقومان بتغيير التردد بطريقة واحدة وفي وقت واحد حتى لا يتم التداخل مع شبكات شخصية أخرى التي قد تكون موجودة في نفس المكان.

———————————————————————————
ملحوظة:
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

دى استهلاك القدرة power consumption
إن تقنية ال”بلوتوث لا تستهلك كمية كبيرة من القدرة . بل إن تصميم ال”بلوتوث” أو bluetooth specification يحدد استهلاك القدرة في وضع ال”السكون” أو وضع ال”hold” حوالي 30 ميكروأمبير بينما في وضع الإرسال فيأخذ مدى للاستهلاك من 8 إلى 30 ميللي أمبير(أو أقل من (1/10) من الوات) حيث نجد أن جهاز المحمول mobile يستهلك 3 وات في مليات الإرسال والاستقبال أي أن شريحة ال”بلوتوث” في وضع الاستعدادstandby لا تستهلك إلا أقل من 3% من الاستهلاك العام وهذا مقدار ضئيل مما تعد من إحدى مزايا “بلوتوث”

صائص جهاز الإرسال ل “بلوتوث”

ستويات استهلاك القدرةpower classes:
ن الأجهزة التي تدعم ال”بلوتوث” تنقسم إلى 3 مستويات من حيث القدرة
ستوى قدرة أولpower class 1: وهو مصمم لأجهزة المدى الواسع(حوالي 100 متر) وفيه أقصى قدرة خارجه 20dBm
ستوى قدرة ثانpower class 2: وهو مصمم للأجهزة ذو المدى العادي(حوالي 10متر) بأقصى قدرة خارجة 4dBm
ستوى قدرة ثالث power class 3: : وهو مصمم للأجهزة ذو المدى القصير(حوالي 10سم) بأقصى قدرة خارجة0dBm
تصحيح الأخطاء
كرنا سابقا أن الإرسال يتم بإرسال قطع packetsمن البيانات مع كل قفزة ترددية للإرسال وهذا في الإرسال يسهل عملية تصيح الأخطاء في جهاز الاستقبال حيث تستخدم طريقة forward error checkالذي يكشف عن the headerلكل قطعةpacket مرسلة(كلpacket له بتات كرأس headerتسبق المعلومات للتأكد من خلو الإرسال من الأخطاء وذلك بالكشف عن الهيدر .

كيف يتم عمل اتصال بين جهازي بلوتوث:

إن ال “بلوتوث” يدعم اتصال بين جهازين أو ما يسمى point-to point connection أو عده أجهزة أو point-to-multipoint connectionوإن عدة شبكات ال piconetيمكن عملها وربطها مع شبكات أخرى في نفس الوقت حيث يتم التعرف عن كل piconet بقفزات ترددية مختلفةحيث أن كل شبكة لها قفزه ترددية مختلفة تميزها.
قبل أن يتم أي اتصال بين أي أجهزه داخل ال piconetتكون الأجهزة في حالة standby وفي هذه الحالة يكون الجهاز المتصل في حلة “تسمع” أو “listen” لأي رسائل كل 1.28 ثانية وفي كل مرة “يستيقظ ” الجهاز (يكون في حالة active) “يتسمع” الجهاز(يعمل check)لمجموعة من 32 قفزات تردديةfrequency hopsمعرفة لديه(إن عدد 32 قفزه هو الشائع في معظم الدول)….إن عملية الإتصال في حالة عدم وجود PICONET قائمة أو لم تكوّن بعد حيث يستطيع أي جهاز أن يبدأ في تكوين الشبكة (وبالطبع يكون هو ال MASTER) ويتم ذلك بإرسال رسالة استفسار INQUIRY MASSEGE يتبعه سلسلة متتابعة من رسائل PAGEأو (PAGE MASSEGES) وذلك ليتم التعرف على عنوان الجهاز الجاري الإتصال به…وفي هذه المرحلة يرسل الجهاز MASTER16 رسائل PAGES متماثلة 16 قفزة ترددية مختلفة معرفة للأجهزة المراد تكوين PICONET معها SLAVESوإن لم يجد أي رد فإنه يرسل PAGES لباقي ال16 قفزه ترددية حتى يتلقى أي رد

إن رسائل ال INQUIRYتستخدم للبحث عن أجهزة ال بلوتوث مثل الطابعة وأجهزة الفاكس وعدة أجهزة التي تدعم ال”بلوتوث” والتي ليس لها عنوان معرف لدى جهاز ال MASTER
ملحوظة: لو كان عنوان الجهاز معرف مسبقا لدى ال MASTER فيكتفي هنا بمرحلة ال PAGING
في حالة الإتصال وتكوين ال PICONET وفي حالة عدم وجود ارسال (إرسال بيانات) تكون الأجهزة في وضع HOLD MODEوذلك للتوفير في الطاقة المستهلكة. وعندما يتم تبادل البيانات داخل الشبكة ال PICONET يكون في حالة ACTIVE MODE
وهناك حالة ال SNIFF وهي حالة أن يتفاهم ال SLAVE في PICONET بمعدل منخفض أو ما يسمى REDUCED RATE عن طريق تقليل DUTY CYCLE لكن هذه الحالة تتم برمجتها وتعتمد على التطبيق المعني بتبادل البيانات
والشكل الموضح يبين الحالات المختلفة للاتصال داخل ال PICONET
دعونا نتكلم الآن عن الأمان الذي يوفره ال “بلوتوث” :

كما ذكرنا تبث أجهزة البلوتوث إرسالها على موجات الراديو بتردد 2.45 جيجاهيرتز وللحفاظ على اشارات البيانات من عدم التفتيت ينبغي أن تستخدم أجهزة البلوتوث تقنية التردد المتغير(frequency hopping) الذي يخرج من نطاق موجات الراديو 1600 مرة كل ثانية, وسيحسن ذلك من وضوح الصوت ويقلل من التلصص العشوائي حيث يسمح للأجهزة المتزامنة فقط بتبادل الاتصال فيما بينها.
يتميز كل جهاز متوافق مع تقنية البلوتوث بعنوان فريد من نوعه, ويعطي المستخدمين الشعور بالثقة في الطرف الآخر الذي سيستقبل إرسالهم, وبمجرد منح كل مستخدم رقم هوية مميز يمكن تتبع الأفراد وتسجيل أنشطتهم من خلال تتبع العنوان الذي يرسل مع كل رسالة أو بث.
حتى تتصل أجهزة البلوتوث مع بعضها البعض تستخدم عملية البدء كود التعريف الشخصي(PIN), ورغم أن هناك أجهزة تسمح لك بإدخال رقم هوية في كل مرة تسمح لك بعض الأجهزة الأخرى بتسجيل رقم التعريف الشخصي في ذاكرة الجهاز أو القرص الصلب بدلا من إدخاله كل مرة, وبسبب هذه الميزة التي صممت لتسهيل إدخال البيانات انخفضت نسبة الأمان إلى الصفر, وتستخدم أغلب ارقام التعريف الشخصي أربعة أرقام وفي أغلب الوقت تكون عبارة عن أربعة اصفار, وهذا يقلل شعورك بالاطمئنان للشخص الذي تتصل به.
يعتمد الأمان في البلوتوث على الحفاظ على سرية التشفير وجعله قاصرا على المشاركين فقط. تخيل أنك تتحدث مع صديق لك باستخدام الهواتف المحمولة المتوافقة مع البلوتوث واستخدمت مفتاحا سريا للحفاظ على سرية هذه المكالمة, وفي نهاية اليوم اتصل بك صديق مرة أخرى واستخدم نفس المفتاح السري.. وبمعرفة هذا المفتاح يمكن لأي فرد أن يزور عنوان جهازك ويحدد التشفير ويستمع إلى كل محادثاتك الهاتفية, بل ويستطيع انتحال شخصيتك أو شخصية صديقك, ذلك لأن تقنية البلوتوث تتأكد من صحة الأجهزة وليس الأشخاص.
وإذا كانت هناك العديد من ثغرات الأمان التي يبحث المتخصصون عن علاج لها, فربما يكون بطء ظهور الأجهزة في السوق نعمة خفية على كل من التقنية نفسها ومستخدمي تقنية الاتصالات اللاسلكية.

———————————————————————————

والله الموفق …

نقلا عن موقع ittown