نگاهی به تمام نسخه های بلوتوث، تفاوت و ویژگی های آن ها

توسعه‌ی روش ارتباطی بی‌سیم با برد کوتاه که بعدها بلوتوث نامیده شد، توسط Ericson Mobile کلید خورد. مشخصه‌های استاندارد بلوتوث توسط Bluetooth Special Interest Group یا به اختصار SIG در سال ۱۹۹۸ اعلام شد. امروزه SIG بیش از ۲۰ هزار عضو دارد و تقریباً هر کمپانی نام‌ آشنایی در آن عضو است.

نسخه‌های مختلف بلوتوث از نظر سرعت، مصرف انرژی و از همه مهم‌تر امنیت متفاوت هستند. قابلیت EDR و HS و همین‌طور افزایش حجم بسته‌ها در بلوتوث ۴.۲ سرعت را بیشتر می‌کند و امنیت ارتباط با رمزگذاری داده و همین‌طور روش آدرس‌دهی ابزار مجهز به بلوتوث در شبکه، متفاوت است.

ویژگی اساسی استاندارد بلوتوث این است که نسخه‌های جدید، با نسخه‌های قبلی سازگاری دارند. به عنوان مثال ابزاری مجهز به بلوتوث ۴.۰، با محصولاتی که بلوتوث ۲ و ۳ دارند، سازگار است.

در این مطلب نگاهی داریم به تمام نسخه های بلوتوث، تفاوت و ویژگی های آن ها 

بلوتوث ۱.۰ و ۱.۰B و ۱.۱

اولین نسخه‌ی استاندارد بلوتوث، همراه با مشکلات فراوان معرفی شده و ارتباط وسایل مختلف، با سازگاری مطلوبی دنبال نمی‌شد. نسخه‌ی ۱.۱ بسیاری از مشکلات موجود را حل کرد و ارتباط بی‌سیم با کانال‌های رمزگذاری نشده را ممکن کرد. علاوه بر این نمایش قدرت سیگنال دریافتی یا به اختصار RSSI نیز به بلوتوث اضافه شد.

بلوتوث ۱.۲

تغییرات مهم این نسخه شامل افزایش سرعت اکتشاف و برقراری ارتباط بین وسایل مجهز به بلوتوث، استفاده از باندهای فرکانسی مختلف برای مقابله با تداخل سیگنال، افزایش عملیاتی سرعت ارتباط تا ۷۲۱ کیلوبیت بر ثانیه نسبت به نسخه‌ی ۱.۱ و در نهایت بهبود استریم صدا با ارسال مجدد بسته‌های داده‌ای که درست منتقل نشده‌اند، است.

بلوتوث ۲.۰ و EDR

بلوتوث ۲ در سال ۲۰۰۴ معرفی شد. ویژگی مهم این نسخه معرفی EDR یا Enhanced Data Rate به معنی سرعت انتقال داده‌ی بهینه شده است. EDR جزء مشخصه‌های اصلی بلوتوث ۲.۰ نیست بلکه به عنوان یک قابلیت اضافی در نظر گرفته شده و لذا ممکن است تجهیزات مجهز به بلوتوث ۲.۰، از EDR پشتیبانی نکنند. 

EDR قابلیت اضافی بلوتوث ۲ یا ۲.۱ است و سرعت بالایی دارد.

سرعت نامی EDR معادل ۳ مگابیت بر ثانیه است اما در آزمایش واقعی، سرعت آن چیزی در حد ۲.۱ مگابیت بر ثانیه است. EDR از ترکیب دو روش مدولاسیون SFSK و PSK بهره می‌گیرد. EDR توان مصرفی را نیز به کمک کاهش سیکل کاری کاهش می‌دهد.

بلوتوث ۲.۰ تغییرات زیادی نسبت به نسخه‌ی ۱.۲ ندارد و حتی برخی سازندگان، محصولات مجهز به نسخه‌ی قبلی را با ذکر پشتیبانی از بلوتوث ۲.۰ معرفی می‌کنند، البته بدون سرعت بیشتر.

بلوتوث ۲.۱ و EDR

پشتیبانی از بلوتوث ۲.۰ به همراه EDR

در این نسخه که سال ۲۰۰۷ مشخصه‌های آن اعلام شده، امنیت ارتباط بیشتر شده است. جفت شدن محصولات دارای بلوتوث با امنیت بیشتری صورت می‌گیرد. Extended inquiry response یا به صورت مخفف EIR قبل از برقراری ارتباط با بررسی موارد امنیتی بیشتر و فیلتر کردن کامل‌تر، امنیت ارتباط را بهبود می‌بخشد.

بلوتوث ۳.۰ و HS

با HS سرعت ارتباط ۸ برابر بیشتر از EDR است.

این نسخه در سال ۲۰۰۹ معرفی شد. سرعت تئوری بلوتوث ۳.۰ به همراه HS به ۲۴ مگابیت بر ثانیه (۳ مگابایت بر ثانیه) می‌رسد ولیکن انتقال داده توسط بلوتوث صورت نمی‌گیرد بلکه از لینک ارتباطی ۸۰۲.۱۱ استفاده می‌شود. HS هم مثل EDR یک قابلیت اضافی است و اگر لوگوی HS روی محصولی درج نشده باشد، سرعت لینک بلوتوث به مراتب کمتر خواهد بود. زمانی که ارسال داده با سرعت کمی صورت می‌گیرد، صرفاً بلوتوث فعال است و زمانی که بسته‌های بزرگ داده ارسال می‌شود، ۸۰۲.۱۱ که معمولاً در وای-فای استفاده می‌شود، وارد عمل شده و انتقال داده با سرعت بسیار بالاتری صورت می‌گیرد.

پشتیبانی از بلوتوث ۳.۰ به همراه EDR و HS

بهینه‌سازی توان مصرفی با اضافه کردن سیستم کنترلی حلقه بسته برای بررسی و کنترل توان مصرفی، اضافه شدن دو حالت ERTM و SM برای برقراری ارتباطی با قابلیت اطمینان بالا و یا بدون قابلیت اطمینان بالا (بدون ارسال مجدد داده و کنترل جریان داده) از ویژگی‌ها مهم این نسخه است.

بلوتوث ۴.۰ و بلوتوث کم‌مصرف یا BLE

در سال ۲۰۱۰ مشخصه‌های بلوتوث ۴.۰ که با نام بلوتوث اسمارت (هوشمند) شناخته می‌شود، اعلام شد و البته سه حالت بلوتوث کلاسیک (قدیمی)، بلوتوث بسیار سریع (High Speed) و بلوتوث کم‌مصرف (Blutooth Low Energy) به عنوان سه پروتکل ارتباطی تعریف شد. بلوتوث بسیار سریع مبتنی بر وای-فای است و بلوتوث کلاسیک مثل نسخه‌های قدیمی‌تر بلوتوث است و حالت کم‌مصرف مشابه Wibree سابق است.

بلوتوث ۴.۰ شامل تغییراتی مثل کاربرد ساده‌تر BLE، افزایش امنیت و رمزگذاری AES است.بلوتوث کم‌مصرف با نام بلوتوث اسمارت هم به کار می‌رود.

BLE یا مخفف بلوتوث کم‌مصرف از زیرمجموعه‌های بسیار مهم بلوتوث ۴.۰ است، پروتکلی برای برقراری سریع لینک ارتباطی ساده و البته کم‌مصرف. بلوتوث کم‌مصرف از نظر توان مصرفی، بهینه‌تر از بلوتوث ۱.۰ تا بلوتوث ۳.۰ است و در محصولاتی مثل اینترنت اشیاء (وسایل منزل و وسایل پوشیدنی) کاربرد دارد. BLE در سال ۲۰۱۱ با تغییر نام به راه خود ادامه داد. در واقع به جای ذکر پشتیبانی از BLE، لوگوی Bluetooth Smart Ready برای محصولات و لوگوی Bluetooth Smart برای حسگرها مورد استفاده قرار گرفت. البته هنوز هم پشتیبانی از BLE در جدول مشخصات محصولات مختلف دیده می‌شود.

بلوتوث اسمارت یا بلوتوث کم‌مصرف و لوگوی آن

در تصویر زیر محصولاتی با بلوتوث کم‌مصرف در سمت راست دیده می‌شود، دسته‌ی دیگر محصولاتی با بلوتوث معمولی در سمت چپ است. وسایل مجهز به بلوتوث ممکن است از بلوتوث کم‌مصرف پشتیبانی کنند و در این صورت به هر دو نوع متصل می‌شوند و اصطلاحاً می‌گوییم که بلوتوث کم‌مصرف دوگانه دارند.

محصولاتی با بلوتوث کم‌مصرف در سمت راست و بلوتوث معمولی در سمت چپ

بلوتوث کم‌مصرف به دو شکل پیاده‌سازی شده، یک حالته که در حقیقت شامل همین پروتکل بدون پروتکل‌های دیگر است و حالت دوگانه که بلوتوث کم‌مصرف را در کنار بلوتوث کلاسیک در قالب یک کنترلر بلوتوث پشتیبانی می‌کند. حالت دوگانه از نظر هزینه‌ی تراشه چندان تفاوتی با حالت یگانه ندارد و به همین علت کمپانی‌های بزرگی مثل کوآلکام، تگزاس اینسترومنت و برودکام از آن استقبال کرده‌اند.

اندروید ۴.۳ (نسخه‌ی ۱۸ واسط برنامه‌نویسی اندروید) و پشتیبانی از بلوتوث کم‌مصرف و کلاسیک

بلوتوث دوگانه در اندروید استودیوی ۱۸ به بعد پشتیبانی شده و در حقیقت اندروید ۴.۳ و نسخه‌های بعدی، از این کنترلر دوگانه پشتیبانی می‌کنند.

بلوتوث ۴.۱

این نسخه در سال ۲۰۱۳ معرفی شد که در حقیقت یک بروزرسانی نرم‌افزاری برای سخت‌افزار بلوتوث ۴.۰ است و نیازی به سخت‌افزار جدید وجود ندارد. ویژگی‌های این نسخه اضافه شدن چند قابلیت جدید و بهبود کاربری است. پشتیبانی هم‌زمان از LTE و ۸۰۲.۱۱n PAL و بهبود معماری صوتی برای پشتیبانی از مکالمه با پوشش باند عریض از جمله قابلیت‌های بلوتوث ۴.۱ است.

بلوتوث ۴.۲

این نسخه در سال ۲۰۱۴ معرفی شده و در آن برخی ویژگی‌های اساسی برای اینترنت اشیاء اضافه شده است.شاید مهم‌ترین مورد پشتیبانی از IPv6 برای آدرس‌دهی محصولات در شبکه بسیار عظیم اینترنت اشیاء باشد چرا که بنابر تخمین‌های اولیه، در سال ۲۰۲۰ بیش از ۲۸ میلیارد محصول پوشیدنی و وسایل منزل و محیط کار، به اینترنت متصل هستند و به این ترتیب تعداد IPها بیش از چیزی است که IPv4 توانایی ارائه‌ی آن را دارد.

پشتیبانی از IPv6 در بلوتوث اسمارت

سرعت بلوتوث ۴.۲ نسبت به نسخه‌ی قبلی حدود ۲.۵ برابر است. با افزایش حجم بسته‌های داده تا حداکثر ۱۰ برابر، سرعت اشاره شده حاصل می‌شود.

امنیت محصولات بهینه شده و در عین حال توان مصرفی کمتر است. آدرس‌دهی بر عهده‌ی پردازنده‌ی اصلی نیست بلکه کنترلر بلوتوث با مصرف انرژی کمتر این کار را انجام می‌دهد و از طرفی اگر سایر محصولات به عنوان محصول مورد اعتماد تعریف نشده باشند، بلوتوث اسمارت فعال نشده و به آن ها متصل نمی‌شود.

سرعت بلوتوث ۴.۲ با افزایش حجم بسته‌ها تا ۱۰ برابر، حداکثر ۲.۵ برابر نسخه‌ی قبلی است

قابلیت‌ها و ویژگی‌های مهم بلوتوث ۴.۲ شامل موارد زیر است

افزایش حجم بسته‌های داده در محصولات کم‌مصرف از ۲۷ بایت به ۲۵۱ بایت و افزایش سرعت تبادل داده به بیش از ۸۰۰ کیلوبیت بر ثانیه که در مقال اینترنت اشیاء بسیار مفید است.

محدوده‌ی ارتباطی با مصرف انرژی پایین، بهینه‌تر است.

امنیت با جلوگیری از ردیابی محصولاتی با بلوتوث کم‌مصرف، بیشتر شده است.

توان مصرفی با تغییرات جزئی‌تر تنظیمات توان مصرفی بهبود پیدا کرده است.

رمزگذاری مبتنی بر FIPS امنیت ارتباط محصولاتی با بلوتوث کم‌مصرف را بیشتر می‌کند. این الگوریتم رمزگذاری، مثل AES در بلوتوث کلاسیک، بسیار امن است و لازمه‌ای برای گسترش اینترنت اشیاء به حساب می‌آید.