هل تساءلت يومًا كيف يمكن للأجهزة الذكية اكتشاف بعضها البعض؟, الاستعلام عن الخدمات, وتبادل المعلومات? مع النمو الهائل لتكنولوجيا إنترنت الأشياء, ويمكن رؤية هذه الظاهرة في كل مكان, وظهرت أيضًا مجموعة من الأجهزة الشخصية الذكية. قد يكون من المثير للاهتمام معرفة كيف يمكن لجهاز تتبع اللياقة البدنية الخاص بك مشاركة المعلومات مع هاتفك الذكي حول ممارسة رياضة الجري في الصباح. وما هي التكنولوجيا الخفية وراء تلك الاتصالات? مرتبك جدا? يمين? في هذا الدليل, سنقوم بسحب الستائر والتعمق في البروتوكول اللاسلكي قصير المدى – بلوتوث منخفض الطاقة.
بلوتوث منخفض الطاقة: التعاريف وما بعدها
قبل استكشاف كيفية عمل تقنية Bluetooth Low Energy, سنتناول تعريفات و تطور تقنية البلوتوث منخفضة الطاقة.
ما هو البلوتوث منخفض الطاقة
بلوتوث منخفض الطاقة – المعروف أيضًا باسم البلوتوث الذكي, بلوتوث جنيه, أو بليه – هي تقنية شبكة منطقة شخصية لاسلكية, تهدف إلى تطبيقات جديدة في مجال الرعاية الصحية, لياقة بدنية, منارات, وصناعات الترفيه المنزلي. تعمل بليه في 2.4 طيف ISM غيغاهرتز وهو مصمم لتمكين الاتصالات بين الأجهزة ضمن نطاق قصير نسبيًا. بالمقارنة مع الشبكات الأخرى منخفضة الطاقة, تكمن القوة الأساسية لـ BLE في توافقها مع الأنظمة الأساسية المتعددة.
اليوم, يتم استخدام تقنية BLE على نطاق واسع في تطبيقات مختلفة ولكنها مناسبة بشكل أفضل للأجهزة التي تتطلب إمكانات الشبكات وتكون مقيدة للغاية في استهلاك الطاقة. بسبب تكلفتها المنخفضة, عمر بطارية طويل, وسهولة النشر, لقد اجتذبت تقنية BLE أعين الشركات المصنعة للإلكترونيات والأجهزة المتصلة بالإنترنت. حالياً, يتم تشغيل BLE بواسطة إنترنت الأشياء سريع النمو اليوم. إنه قابل للتطبيق بشكل متزايد على كل ما يتعلق بإنترنت الأشياء, والتي تشهد اليوم انفجارًا قويًا للنمو.
تطور تكنولوجيا بليه
عندما يتعلق الأمر بتطور تكنولوجيا بليه, يمكننا تخصيص بعض الوقت للرجوع إلى تاريخ تطوير تقنية البلوتوث. في 1999, وُلدت تقنية قياسية قصيرة المدى للاتصالات اللاسلكية بين الأجهزة الثابتة والمحمولة عبر موجات الراديو: بلوتوث. تتقدم باستمرار مع مرور الوقت, ينتشر بسرعة كبيرة وتم دمجه في العديد من الأجهزة اليومية. وبعد عشر سنوات فقط, تم تقديم BLE مع إصدار الإصدار 4.0 من المواصفات الأساسية. إنه يتمتع بنفس خصائص أخيه الأكبر ولكنه يختلف في استهلاكه المنخفض جدًا للطاقة.
في الحقيقة, إن تقنية BLE التي نعرفها اليوم كانت في الأصل مشروعًا يسمى "Wibere" صممته شركة Nokia قبل أن تتبناه شركة Nokia يقول (مجموعة الإنترنت الخاصة بالبلوتوث). في حين أن هناك الكثير من التداخل بين BLE وBluetooth Classic, تجدر الإشارة إلى أن تقنية BLE ليست نسخة محسنة من تقنية Bluetooth الأصلية – بلوتوث كلاسيك, بل هي تقنية جديدة تستفيد من علامة البلوتوث التجارية للتركيز على تطبيقات إنترنت الأشياء حيث يمكن أن يستخدم نقل البيانات عبر المدى القصير أقل قدر من الطاقة.
مزايا وعيوب البلوتوث منخفض الطاقة
كل عملة لها وجهان, وكذلك يفعل بليه. عند الانتباه إلى فوائد Bluetooth LE, ولا يمكن أيضًا تجاهل القيود. الحقيقة هي أنه قد يكون من المهم معرفة الإيجابيات والسلبيات حتى تتمكن من تحديد ما إذا كان BLE مناسبًا لتطبيق معين وحالة استخدام معينة.
فوائد بليه
- انخفاض استهلاك الطاقة: تكمن الميزة البارزة لـ BLE في استهلاكها المنخفض للطاقة. من خلال تقليل وقت التشغيل غير الضروري على الراديو وضمان كمية صغيرة من نقل البيانات عبر نطاق قصير, يحقق BLE استهلاك طاقة منخفض للغاية.
- ائتمان قوي للاستقرار الاقتصادي: يأتي BLE من مجموعة من عمالقة الصناعة (آي بي إم, مايكروسوفت, شركة انتل…), مما يمنحها اعتماداً أفضل ودعماً اقتصادياً قوياً واستقراراً.
- انخفاض تكلفة الوحدات والشرائح: مقارنة بالبروتوكولات والتقنيات اللاسلكية الأخرى المماثلة, يطبق BLE وحدات وشرائح أقل تكلفة.
التوافق مع الهواتف المتعددة: تم دمج BLE بالفعل في جميع الهواتف الذكية, مما يجعلها أسهل وأكثر ملاءمة للاستخدام.
حدود بليه
- انخفاض إنتاجية البيانات: معدل نقل البيانات لأجهزة بليه هو 100-250 كيلوبت في الثانية, محدودة بواسطة PHY (طبقة الراديو المادية) معدل البيانات.
- نطاق ضيق: تم تصميمه في الأصل لنقل كميات صغيرة من البيانات بشكل دوري عبر نطاق قصير, لا شك أن BLE لديه نطاق تشغيل محدود.
- متطلبات البوابة للاتصال بالإنترنت: لتمكين الاتصال بالإنترنت بين أجهزة بليه فقط, عندما يرسل جهاز BLE البيانات, يلزم وجود جهاز آخر متصل بـ IP لتلقي البيانات, والذي بدوره يتم ترحيله إلى جهاز IP آخر (أو الإنترنت).
ما هي إشارات البلوتوث
منارات بليه, حسب الاسم المقترح, هي منارات لأجهزة BLE التي تعمل على تشغيل إشارات البث. تعمل أجهزة بليه مثل أجهزة إرسال الراديو الصغيرة, موقع استراتيجي عبر المواقع, بث إشارات Bluetooth منخفضة الطاقة ضمن نطاق معين. عادة, هذا النطاق يعتمد على قدرات الأجهزة. في المتوسط, يمكن لأجهزة المنارة إرسال إشارات BLE حتى 80 متر, والإشارات المرسلة قادرة على إطلاق إجراءات محددة تتعلق بهذا الموقع.
تسمح إشارات BLE بتتبع موقع وحركة أجهزة BLE. عندما يدخل جهاز BLE إلى منطقة معينة ويتفاعل مع تطبيقات BLE أو أنظمة تشغيل متوافقة أخرى ضمن النطاق, يمكن أيضًا تشغيل الإجراءات المستندة إلى الموقع. فضلاً عن ذلك, ترسل إشارات BLE المعلومات إلى جهاز الاستقبال كجهاز بث بطريقة إرسال ناجحة, غالبًا ما يتطلب تثبيت برنامج معين على الجهاز للتفاعل مع إشارة BLE.
كيف تعمل تقنية البلوتوث منخفضة الطاقة
يستخدم بليه نفسه 2.4 طيف ISM جيجاهرتز كبلوتوث للتشغيل, الذي يتراوح من 2402 ميغاهيرتز إلى 2480 ميغاهيرتز. علاوة على ذلك, بليه يقسمها إلى 40 1 قنوات ميغاهيرتز, و 3 منها تستخدم فقط لإرسال الحزم الإعلانية, بينما يتم استخدام القنوات المتبقية لنقل البيانات. على العموم, يبدأ اتصال BLE مع 3 قنوات الإعلان الحاسمة ومن ثم تفريغها إلى قنوات البيانات الثانوية المتبقية.
هناك نوعان مختلفان من اتصالات بليه: الاتصال والبث الموجه نحو الاتصال. بالنسبة للنوع الأول من الاتصال, يمكن لجهاز BLE أن يعمل كجهاز مركزي أو جهاز طرفي. يلعب الجهاز المركزي دورًا في فحص الأجهزة القابلة للاتصال وبدء طلبات الاتصال وتبادل البيانات. الطرفية, على الجانب الآخر, يمكنه تلقي الأوامر والطلبات من الجهاز المركزي. ويتم التواصل بين الاثنين في 4 خطوات: إعلان, المبادرة, اتصال, والتبادل.
النوع الثاني من اتصالات BLE يسمى البث أو البث الأزرق. وما يميزه عن الاتصال الأول هو أنه غير متصل وأحادي الاتجاه. هنا, يرسل الجهاز الذي يدعم تقنية BLE البيانات في اتجاه واحد إلى أي جهاز يراقب ويستطيع استقبال بيانات البث. تجدر الإشارة إلى أن هذه الطريقة لا توفر الأمان للبيانات المرسلة وبالتالي فهي غير مناسبة لمشاركة المعلومات الحساسة. إنه أكثر ملاءمة للتطبيقات مثل مشاركة ملفات البيانات العامة في المكتب.
هل جميع الهواتف الذكية تدعم البلوتوث منخفض الطاقة
اليوم, كما تم تطبيق BLE على مجموعة من الأجهزة والواجهات المختلفة, من الآمن أن نقول إن جميع الهواتف الذكية تقريبًا متوافقة مع تقنية BLE. يسجل الفصل الخاص بالتاريخ أول هاتف ذكي مزود بتقنية BLE, ايفون 4s من شركة ابل. مباشرة بعد حصول BLE على ختم Apple, بدأ بائعو الهواتف الذكية الآخرون بالتدفق. وقد شكل هذا فرصة فريدة لموردي الأجهزة الطرفية لإنشاء أجهزة مبتكرة يمكنها الاتصال بالهواتف المحمولة عبر تقنية BLE. اليوم لدينا سماعات لاسلكية, الإشارات الرقمية, الساعات الذكية, أجهزة تتبع اللياقة البدنية, والأجهزة مثل المنارات التي يمكنها التواصل بسلاسة مع الهواتف الذكية.
| جهاز | نماذج مع دعم بليه |
| الهواتف والأجهزة اللوحية التي تعمل بنظام Android | جميع هواتف أندرويد التي تعمل بنظام أندرويد 4.3 وأعلى |
| ايفون | ايفون 4 وأعلى |
| اى باد | iPad الجيل الثالث والإصدارات الأعلى من iPad mini والإصدارات الأحدث |
| لمس الآيبود | آي بود تاتش الجيل الخامس وما فوق |
هل هناك فرق بين البلوتوث منخفض الطاقة والبلوتوث
هناك نوعان من التقنيات الرئيسية مع مواصفات Bluetooth الأساسية: بلوتوث وبلوتوث منخفض الطاقة. تم تصميم كلاهما لمساعدة المستخدمين على تحقيق الاتصال اللاسلكي بين الأجهزة الذكية, سواء للاستخدام الشخصي أو التجاري. لكن, ومن الضروري ملاحظة أن الحلين يختلفان بشكل كبير من حيث المواصفات الفنية, طلب, وميزات إضافية.
| بلوتوث كلاسيك | بلوتوث منخفض الطاقة | |
| استهلاك الطاقة | 1 دبليو | 0.01 - 0.50 دبليو |
| يتراوح | يصل إلى 100 متر | أقل من 100 م |
| معدل نقل البيانات | 1-3 ميغابت / ثانية | 125 كيلوبت/ثانية – 2 ميغابت / ثانية |
| قادر على الصوت | نعم | لا |
| استخدم حالات | تدفق البيانات, تدفق الصوت اللاسلكي لمكبرات الصوت, سماعات الرأس, الصوت داخل السيارة, و اكثر. | تطبيقات جديدة في مجال الرعاية الصحية, بناء, تعليم, صناعات الترفيه المنزلي, إلخ. |
| ميزات تحديد المواقع | لا أحد | حضور: اتجاه الإعلان: آر إس إس آي, HADM(آت) مسافة: العثور على الاتجاه (اتفاق الزراعة/AoD) |
كيف غيرت BLE إنترنت الأشياء
بفضل كفاءتها المتأصلة في استخدام الطاقة وتوافر الهواتف الذكية, تقنية Bluetooth منخفضة الطاقة هي البروتوكول اللاسلكي قصير المدى الأول لإنترنت الأشياء. عن طريق تقليل استهلاك الطاقة, يسمح BLE لأجهزة إنترنت الأشياء بالتقلص بشكل كبير وتمديد مدتها. فضلاً عن ذلك, يمكن أن تكون مشاركة البيانات بين أجهزة إنترنت الأشياء ميسورة التكلفة نظرًا لقلة العبء على خزانات الطاقة. بفضل بليه, يمكن لأجهزة إنترنت الأشياء التي تعمل بالبطاريات الخلوية المعدنية أن تعمل لأسابيع, شهور, أو حتى سنوات, دون استنفاد بطارياتها.
من الواضح أن العديد من تطبيقات إنترنت الأشياء الأكثر شيوعًا لم تكن ممكنة بدون تقنية BLE. في نفس الوقت, أدى النمو السريع لإنترنت الأشياء إلى قيام العديد من الصناعات بتعديل نفسها للتكيف معها. قامت Bluetooth SIG أيضًا بتطبيق تقنية BLE في إصدار Bluetooth الخاص بها 4.0 بحيث يمكن أن تكون ذات صلة بإنترنت الأشياء. في الكل, كان لدى BLE وقتًا أسهل في اكتساب الثقة بين مطوري ومهندسي إنترنت الأشياء, وتثبت التطبيقات أن تقنية BLE تعمل على تحويل إنترنت الأشياء بشكل كبير بطريقة لا يمكن تصورها.
تتحد كل هذه العوامل معًا لتجعل BLE الخيار الأول للعديد من المستهلكين في تطبيقات إنترنت الأشياء, ويتم تعزيز مكانتها بشكل أكبر في السوق. تجدر الإشارة إلى أن Bluetooth SIG لم تتوقف عن التعدين لـ BLE حتى الآن, بعبارة أخرى, لا يزال يتم تطوير تقنية Bluetooth Low Energy وتحسينها باستمرار من أجل تلبية أحدث متطلبات السوق, لذلك يجب أن يبقى بالتأكيد على رادارك.
بليه دعم الأجهزة MOKOBlue
تم تصميم BLE بشكل مثالي للتطبيقات التي تتطلب تشغيلًا طويلًا أو مستمرًا ولكن بها دفعات قصيرة من الإرسال اللاسلكي. موكوبلو, شركة تركز على تطبيقات إنترنت الأشياء, سوف تجلب لك الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة وبأسعار معقولة حلول البلوتوث من تكنولوجيا بليه المتقدمة. دعم مجموعة واسعة من منارات وأجهزة BLE, يلبي MOKOBlue جميع احتياجاتك المتنوعة.
إذا كنت لا تزال تقارن بين التقنيات المختلفة لتتبع الأصول, الإضاءة الذكية, كشف الإشغال, إلخ., يرجى التواصل مع MOKOBlue لمزيد من المعلومات. سنفتح لك الباب أمام الفرص لتحقيق ميزانية منخفضة التكلفة ولكن بميزانية محدودة للطاقة.
