بررسی تفاوت نسخه های مختلف بلوتوث

فناوری بلوتوث به بخشی ضروری از زندگی ما تبدیل شده است؛ به طوری که استفاده بسیاری از لوازم جانبی کالاهای هوشمند مانند ساعت‌های هوشمند، هندزفری های بی سیم، موس‌ها و هدست‌ های بی‌سیم، از طریق فناوری بلوتوث امکان پذیر است. این فناوری در طول سال‌ها پیشرفت زیادی کرده است و تفاوت نسخه های مختلف بلوتوث با یکدیگر باعث شده تا ویژگی های هر ورژن نسبت به ورژن قبلی منحصر به فرد باشد. در این مقاله به بررسی نسخه های بلوتوث می پردازیم و در مورد تفاوت ورژن های مختلف بلوتوث صحبت می کنیم.

بلوتوث چیست و چگونه کار می کند؟

بلوتوث (Bluetooth) یک فناوری بی سیم است که امکان تبادل داده در فواصل کوتاه را بر اساس استاندارد جهانی ارتباط بی سیم، فراهم می کند. اریکسون، شرکت چند ملیتی سوئدی که مقر آن در استکهلم است، این فناوری را به عنوان جایگزینی برای کابل های داده RS-232  اختراع کرد. این کابل ها در آن زمان استانداردی برای انتقال داده بودند و با روی کار آمدن بلوتوث، امواج رادیویی UHF با طول موج کوتاه در باند ISM از 2.402 تا 2.485 گیگاهرتز، داده ها را انتقال می دادند. با این حال، چهار سال طول کشید تا مشخصات آن به صورت استاندارد رسمی شود و اولین نسخه بلوتوث در سال 1999 منتشر شد.

اما شاید برایتان سوال باشد که این فناوری کاربردی به چه صورت عمل می کند، در واقع بلوتوث با ارسال سیگنال از دستگاه فرستنده به دستگاه گیرنده کار می کند. این سیگنال می تواند برای داده یا صدا باشد، اما برای اتصال دو دستگاه باید هر دو دستگاه بی سیم با یکدیگر جفت شوند. هنگامی که جفت شدن اتفاق می افتد، به این معنی است که اتصالات بعدی نیازی به ورود اطلاعات دسترسی یا امنیتی، مانند گذرواژه یا رمز عبور ندارد و انتقال داده بسیار سریعتر انجام می شود.

بررسی تفاوت نسخه های مختلف بلوتوث با یکدیگر

بلوتوث در حال حاضر در بسیاری از کالاهای دیجیتال مانند رایانه‌های شخصی، لپ‌تاپ‌ها، تبلت‌ها و… وجود دارد و بلوتوث در هندزفری، هدفون و اسپیکر نیز به یکی از مهم ترین دلایل خرید این کالاها تبدیل شده است. فناوری کاربردی بلوتوث حتی فراتر از این موارد رفته و ما شاهد وجود بلوتوث در سخت‌افزارهای صوتی، دستگاه های پوشیدنی، کیبوردها، ماوس‌ها، دسته های بازی و دستگاه های اینترنت اشیا نیز هستیم. فناوری بلوتوث در طی این سال ها با ارائه هر ورژن، سعی داشته تا مشکلات ورژن های قبلی را برطرف کند و خود را ارتقا دهد. در ادامه به بررسی ورژن های بلوتوث از اولین تا آخرین نسخه می پردازیم.

مشخصات نسخه های بلوتوث 1.0 – 1.2

نسخه بلوتوث 1.0، اولین نسخه بلوتوث بود که در سال 1999 ارائه شد. این نسخه انتقال داده با حداکثر سرعت در حدود 732.2 کیلوبایت بر ثانیه انجام می شد. علاوه بر این محدوده اتصال بین دو دستگاه فقط تا 10 متر امکان پذیر بود. بلوتوث 1.1 دو سال بعد یعنی در سال 2001 با بهبود فرایند جفت گیری و سازگاری با سایر دستگاه ها ارائه شد. در سال 2005، نسخه بلوتوث 1.2 ارائه شد که دستگاه های زیادی مانند برخی از هدست های بی سیم، تلفن های همراه، لپ تاپ ها، دوربین های دیجیتال و … به این فناوری مجهز شدند. در بلوتوث نسخه 1.2، افزایش سرعت انتقال داده به 1 مگابیت در ثانیه افزایش یافت و قابلیت شناسایی و جفت شدن سریع تر در دستگاه ها بهبود پیدا کرد. همچنین تداخل سیگنال ها کاهش یافت و برای بهبود انتقال کیفیت صدا، اتصالات همگام توسعه یافته (eSCO) پیاده سازی شد. با وجود پیشرفت‌های زیاد در بلوتوث 1.2، اما پهنای باند کافی برای انتقال صدای با کیفیت وجود نداشت. این سه نسخه اول بلوتوث، جز نسخه های بلوتوث کلاسیک هستند و در حال حاضر منسوخ شده اند.

ویژگی های نسخه های بلوتوث 2.0 – 2.1

تفاوت نسخه های بلوتوث 2 به مراتب نسبت به نسخه 1 بیشتر بود. بلوتوث ورژن 2.0 که در سال 2005 عرضه شد، با رمزگذاری سه بیتی، سرعت انتقال داده را از یک مگابیت، به 3 مگابیت در ثانیه رساند. در این نسخه، مدیریت بهتری به روی اختلالات انجام شد و مشکلات کاهش چشمگیری پیدا کرد. این در حالی است که نسخه بلوتوث 2.1 در سال 2007، نسخه قبلی را از همه جهات بهبود داد. این نسخه با اضافه کردن جفت‌سازی ساده امن (Secure Simple Pairing)، افزایش حد فاصل برد بلوتوث تا 33 متر و اجباری شدن رمزگذاری، یک جفت سازی ایمن و در عین حال سریع را به کاربران ارائه داد. البته لازم به ذکر است که کیفیت صدا در این نسخه ها در حد متوسط ​​باقی ماند و تغییری در آن صورت نگرفت.

مشخصات بلوتوث ورژن 3.0

یکی از مهم ترین تغییرات بلوتوث نسخه 3.0 قابلیت استفاده از اتصال Wi-Fi برای انتقال داده بود که با این کار، سرعت انتقال داده تا 24 مگابیت بر ثانیه افزایش پیدا کرد. این نسخه که در سال 2009 ارائه شد، امکان انتقال بهتر داده های صوتی و ویدیویی را  فراهم کرد. نقطه ضعف بلوتوث 3.0 مصرف انرژی بالای آن بود که به سرعت باتری دستگاه های دارای بلوتوث را خالی می کرد اما در نسخه 4 که در ادامه درباره آن صحبت می کنیم، تمام این مشکلات برطرف شد.

عملکرد نسخه بلوتوث 4.0 – 4.2

بلوتوث نسخه 4.0 با نام Smart Bluetooth یعنی بلوتوث هوشمند عرضه شد. این نسخه کم مصرف که در سال 2010 ارائه شد، به دستگاه‌های کوچک‌تر مانند ردیاب‌ های تناسب اندام، سمعک و هدفون ها اجازه می‌داد تا با مصرف انرژی کمتری، پروسه جفت شدن با دستگاه بلوتوثی را انجام دهند. در واقع نسخه 4.0 توانست، نقطه ضعف ورژن قبلی را پوشش دهد و با معرفی کدک aptX، انتقال داده های صوتی را هم بهبود بخشید. علاوه بر این دامنه اتصال یا همان برد بلوتوث تا 60 متر افزایش یافت که به کاربران اجازه می داد تا در فاصله های دورتر نیز اتصال پایداری داشته باشند.

در ورژن 4.1 که در سال 2013 ارائه شد، تبادل داده کارآمدتر و تداخل کمتر بین سیگنال های بلوتوث و 4G/LTE وجود داشت که دستگاه ها به این وسیله توانستند همزمان کلاینت و هاب باشند. در واقع این نسخه، دستگاه های بلوتوث را قادر ساخت تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. قبل از ورژن 4.1، دستگاه ها توسط یک هاب یا یک دانگل در رایانه می توانستند، به کامپیوتر متصل شوند.

ورژن 4.2 بلوتوث نیز برای اینترنت اشیا طراحی شد. به این صورت که ظرفیت بسته و محدوده انتقال داده برای دستگاه های IoT را تا 10 برابر افزایش داد. همچنین این ورژن از نسخه کم مصرف شبکه شخصی بی سیم (IPv6 (6LoWPAN نیز پشتیبانی می کند که میلیاردها دستگاه را قادر می سازد، یک آدرس IP منحصر به فرد داشته باشند.

مشخصات ورژن بلوتوث 5.0 – 5.2

نسخه بلوتوث 5.0 در سال 2016 منتشر شد که در جهت بهبود نسخه 4.2، عملکرد بهتری برای دستگاه های IoT داشت. سرعت انتقال داده ها در نسخه 5.0 تا 8 برابر افزایش یافته است که باعث می شود انتقال داده های بیشتری در زمان کوتاه امکان پذیر باشد.

بلوتوث نسخه 5.0 با افزایش برد تا 240 متر، می تواند کل خانه، آپارتمان یا حتی ساختمان های کوچک را به هم متصل کند. همچنین با اضافه کردن کدک ارتباطی LC3 که یک پروتکل صوتی جدید است، داده های صوتی با نرخ بیت کمتر و بدون کاهش کیفیت صدا منتقل می شود. یکی از ویژگی های مهم نسخه 5.0، پذیرش دستگاه های Beacon است. در واقع Beacon ها، دستگاه های بی سیم کوچکی هستند که در بلوتوث 5 نصب شده اند و دائما امواج رادیویی ارسال می کنند. این دستگاه ها، باعث می شوند تا شانس اتصال ضعیف کاهش پیدا کند.

بلوتوث نسخه 5.1  با وجود ارتقاء کوچک نسبت به ورژن قبلی، برخی از ویژگی های مفید برای هندزفری و هدفون در آن وجود دارد. این ویژگی جز مهم ترین و جدیدترین ویژگی ها در کالاهای بی سیم است. در واقع در نسخه قبلی، دستگاه فرستنده با بلوتوث 5.0، فقط از فاصله شما تا گیرنده مطلع است، اما مکان دقیق آن را نمی داند. دلیل آن هم این است که از قدرت سیگنال بلوتوث برای تعیین نزدیکی دستگاه استفاده می کند. در مقابل، دستگاه‌های دارای بلوتوث 5.1 از آنتن‌های بیشتری برای تعیین جهت دقیق استفاده می‌کنند و قدرت سیگنال بلوتوث، فاصله را تعیین می‌کند. این نسخه آنقدر دقیق است که می تواند یک دستگاه را در یک اینچ (چند سانتی متر) مکان یابی کند.

بلوتوث 5.1 دو روش مختلف را برای تعیین جهت، ارائه می دهد که زاویه ورود (AoA) و زاویه خروج (AoD) نامیده می شوند. برای این کار یکی از دو دستگاه بلوتوثی باید مجهز به بلوتوث 5.1 باشد، به این صورت است که آرایه ای از چندین آنتن دارد و داده های دریافتی از آن آنتن ها می تواند برای شناسایی جهتی که سیگنال بلوتوث از آن می آید، استفاده شود. اگر دستگاه گیرنده بلوتوث 5.1 باشد، از زاویه ورود (AoA) استفاده می کند، در حالی که فرستنده از ویژگی زاویه خروج (AoD) استفاده می کند.

ذخیره سازی GATT یکی دیگر از ویژگی های نسخه 5.1 است و اساساً باعث سرعت بخشیدن به روند جفت کردن دستگاه های شما می شود. هر بار که 2 دستگاه به یکدیگر متصل می شوند، اطلاعات هر دستگاه بین یکدیگر تبادل می شود و این باعث می شود تا در اتصالات بعدی، خیلی سریع و بدون تاخیر دو دستگاه یکدیگر را شناسایی کنند و به هم متصل شوند.

همچنین ویژگی تبلیغات اتصال یا Connection Advertising در نسخه 5.1، زمانی است که هدفون‌های بی‌سیم خود را روشن می کنید و بلوتوث شروع به جستجوی دستگاهی برای اتصال می‌کند. بلوتوث 5.1 با ویژگی randomized advertising channel indexing باعث می شود تا اتصال به هدفون در یک کانال مجزا و خاص انجام شود که به این ترتیب، اتصال دستگاه های بلوتوث دیگر قطع نمی شود.

و اما نسخه بلوتوث 5.2 که جدیدترین ورژن ارائه شده بلوتوث در سال 2020 است، ویژگی های بسیار کارآمدی دارد. با استفاده از کدک LC3 می توان حجم بیشتری از اطلاعات را از طریق پهنای باند کمتر و همچنین توان کمتر منتقل کرد. این کدک به این صورت عمل می کند که اطلاعات را در سمت ورودی فشرده‌ می کند و اطلاعات در سمت خروجی از حالت فشرده خارج می‌شود. با این کار در زمان و انرژی صرفه جویی می شود و با افزایش سرعت رمزگشایی در سمت خروجی، صدا با کیفیت بالا منتقل می شود. این موضوع برای کسانی که می خواهند از طریق بلوتوث، صدای با کیفیت بالا دریافت کنند، بسیار تاثیرگذار است.

ورژن 5.2 همچنین یک پروتکل Enhanced Attribute را ارائه می دهد که امکان انجام تراکنش های موازی بین دو دستگاه بلوتوث را به طور همزمان فراهم می کند. این ویژگی را قطعا بدون اینکه متوجه آن شوید، بارها استفاده کرده اید. برای مثال این ویژگی برای زمانی است که شما به صورت همزمان ساعت هوشمند و هندزفری بی سیم خود را به گوشی خود متصل کرده اید و از هر دو به صورت همزمان استفاده می کنید.

اما شاید جالب‌ ترین نوآوری بلوتوث نسخه 5.2 استفاده از کانال‌های LE Isochronous باشد. این ویژگی امکان اتصال چندگانه دستگاه‌های بلوتوث را به یک منبع واحد فراهم می‌کند. در یک مثال ساده به این صورت تعریف می شود که فرض کنید هدفون بی‌سیم خود را به گوشی هوشمند خود متصل کرده اید، حالا می خواهید آن را به لپ تاپ خود وصل کنید. در این حالت به‌جای اینکه هر بار اتصال را قطع و دوباره وصل کنید، می توانید با استفاده از  کانال‌های Isochronous، به طور همزمان به هر دو دستگاه، متصل شده و بین آن ها جا به جا شوید. این یک مزیت عالی و منحصر به فرد و به طور کلی یک تحول مثبت در فناوری بلوتوث ایجاد کرده است.

همچنین ویژگی LE Audio، با استفاده ISOC، به سازندگان دستگاه‌ها اجازه می دهد تا محصولاتی بسازند که صدا را برای چندین کاربر، و حتی به زبان‌های مختلف با صدایی شفاف پخش کند. ISOC به عنوان پایه ای برای کدک صوتی جدید LE Audio و Bluetooth LE LC3 عمل می کند. این ویژگی به طور قابل توجهی از توان کمتر و پهنای باند کمتری استفاده می کند تا انتقال صوتی با کیفیت بالا را امکان پذیر کند. این کار کیفیت صدا را بهبود بخشیده و عمر باتری گوشی را افزایش می دهد و این دو مزیت کلیدی برای سازندگان دستگاه های صوتی به حساب می آید.

جدول مشخصات و تفاوت ورژن های مختلف بلوتوث

در این قسمت همه اطلاعات مرتبط با ورژن های مختلف بلوتوث را در قالب یک جدول گردآوری کرده ایم تا به راحتی بتوانید شناختی کامل و جامع از ورژن های مختلف بلوتوث بدست آورید.

نتیجه گیری

با مشاهده روند تغییرات فناوری بلوتوث در نسخه های مختلف، به راحتی می توان تفاوت نسخه های مختلف بلوتوث را متوجه شد. در واقع تفاوت ورژن های مختلف بلوتوث در طی این سال ها بسیار چشمگیر بوده و ویژگی های فوق العاده ای به آن اضافه شده است. این پیشرفت به قدری زیاد بوده که اگر اولین نسخه بلوتوث را با نسخه 5.2 مقایسه کنید، متوجه می شوید که در اولین ورژن عملا کار خاصی در مقابل چیزی که در حال حاضر مشاهده می کنیم، انجام نمیشد. از طرفی ما نسل خوش شانسی هستیم که می توانیم شاهد جدیدترین نسخه بلوتوث باشیم و از آن به روی گوشی های هوشمند و سایر لوازم جانبی مانند هندزفری های بی سیم، ساعت های هوشمند و … استفاده کنیم. در این مقاله سعی کردیم به بررسی ورژن های مختلف بلوتوث بپردازیم و با شرح مشخصات و تفاوت ورژن های بلوتوث، شما را از سیر تکامل این فناوری تا به امروز آگاه کنیم.