صفر تا صد تمامی اطلاعات و ویژگی های بلوتوث 5

این مدل توان کمتری را مصرف می کند و در بخش هایی مثل برج های دریایی، تناسب اندام و بهداشت و درمان کارایی دارد. از همین جهت است که گجت های پوشیدنی مثل Fitbit Charge2، از بلوتوث کم مصرف استفاده می کنند.

پس از رونمایی از فناوری بلوتوث 5 ، آنرا در بورد های توسعه و گجت هایی همچون گلکسی S8 استفاده کردند. با توجه به اینکه بلوتوث 5، نسخه ای فعال از بلوتوث در چند سال آینده محسوب میشود، تست فعلی آن و فهمیدن اطلاعاتی در خصوص دامنه و سرعت بلوتوث 5 می تواند مفید واقع شود. به همین منظور، از شرکت Nordic Semiconducter ، دو بورد توسعه ی Bluetooth 5 nRF52840 در نظر گرفته شده است.

مجموعه پروتکل استفاده شده در این دو بورد از یک بلوتوث 5 و یک میکروکنترل ۳۲ بیتی ARM Cortex M4F که در ۶۴ مگاهرتز زمان‌بندی شده است تشکیل یافته.

این بدان معناست که برای شما با نوشتن برنامه هایی به زبان C می توانید بلوتوث 5 را در بورد اختصاصی خودتان مورد آزمایش قرار دهید.اما برای صرفه جویی در وقت، کار با یک برنامه‌ی بازدهی بلوتوث شروع شد که توسط Nordic ارائه می شد و سپس بر اساس نیاز تغییر یافت.

بورد های گفته شده سه نوع از اتصالات بلوتوثی را پشتیبانی می کنند: BLE 4.x ، Bluetooth 5.2 Mbps و Bluetooth 5Coded.

1️⃣ Bluetooth 5.2 Mbps ، توسط بلوتوث کم مصرف استفاده می شود و بعضا از آن با نام BLE 1 Mbps هم یاد می کنند چراکه سرعت پیش از اضافه شدن هر سربار پروتکل، در کمترین میزان موجود است.
2️⃣ اما در درجه دو، اتصال با سرعت بیشتری وجود دارد که توسط بلوتوث 5 ارائه می گردد. سرعت اتصال گفته شده 2 مگابین بر ثانیه است و این هم پائین‌ترین سطح سرعت است.
3️⃣ اما سومین نوع اتصال ( Bluetooth 5Coded ) ، جدید و خاص است و به تکنولوژی بلوتوث 5 مربوط می شود. هدف این اتصال تامین اتصال دوربرد و البته با نرخ بیت پایین می باشد. در حقیقت مسافت از سرعت مهمتر است.

فناوری بلوتوث 5 و سرعت دوبرابری آن

در فناوری بلوتوث 5، سرعت انتقال داده ها دو برابر شده و به همین دلیل، پهنای باند آن نیز دو برابر سده است. در گذشته اگر یک بسته داده ی 251 بایتی داشتیم، در فریم زمانی ۲۱۲۰ میکروثانیه، به دستگاه مورد نظر فرستاده می شد که با بلوتوث 5 ، این زمان به ۱۰۶۰ میکروثانیه تقلیل یافته است.

البته سرعت انتقال تماما دو برابر نشده و اگر بخواهیم دقیق بگوییم: بلوتوث 5 ، ۱.۷ برابر سریع‌تر از BLE 4.2 عمل می کند. در بلوتوث 5، فضای داخل فریم که در واقع بازه زمانی ما بین 2 بسته متوالی است با بلوتوث 4 باقی مانده است که این به معنای باقی ماندن شکاف بین بسته هاست که سرعت را کاهش می دهد.

تصحیح خطای Forward و Coded

در فناوری بلوتوث 5 نوع ویژه ای از اتصال ارائه شده است که اساسا برای ارتباطات دوربرد کارایی دارد. در نتیجه این تکنولوژی به ساعت هوشمند یا اسپیکر بلوتوثی مربوط نمی شود و در اکوسیستم اینترنت اشیاء جای می گیرد.

به طور کلی قدرت فناوری اینترنت اشیاء، برای جایگذاری ماژول های خود در یک سازه (محلی، صنعتی، پارک، زمین کشاورزی و …). در اینترنت اشیاء، داده های بسیاری وجود دارد که باید به هاب یا گذرگاه مرکزی ارسال شوند. در صورتی که دستگاه به برق متصل باشد، مشکلی از جهت مصرف توان نیست اما مشکل از ناحیه ی wifi است که باعث محدودیت پتانسیل دستگاه ها می شود.

در اینجا فناوری Bluetooth 5 Long Range که از دوربرد های قدرتمند به حساب می آید به میدان می آید و مشکلات را حل می کند. اولا این فناوری نیاز ضروری ای به برق ندارد. ثانیا با توجه به اینکه دیگر Wifi مورد نیاز نیست، می توان حسگرها را با یک باتری جایگزین نمود و از بلوتوث 5 به عنوان عامل ارتباطی گذرگاه استفاده نمود.

چگونگی افزایش محدوده بدون افزایش مصرف باتری:
1️⃣ با کاهش نرخ داده ها. این بدان معناست که هر بیت داده از انرژی بیشتری برای توان دارد.
2️⃣ استفاده از تصحیح خطا
برای آنکه از اتصال درست اطمینان حاصل کنید، باید زمانی که یک شماره ارسال میشود، در طرف دیگر نیز همان شماره دریافت شود.

کدهای همینگ و تصحیح خطای قوی بلوتوث 5

در بلوتوث 5 با کمک کدهای همینگ، سیستم تصحیح خطای قوی ای وجود دارد. این کدها که مجموعه ای از کدهای تصحیح خطا هستند را ریچارد همینگ در دهه 50 میلادی خلق کرده است. در این کدگذاری، رقم 0 و 1 را با رقم های دیگر که کلمه ای را میسازند جایگزین میشود.
مثالی آسان که البته کاربرد واقعی ندارد: در یک سیستم هوشمند می توان به جای “0” ، “0000” را ارسال نمود. درست است که این روند به کندی طی می شود اما در عوض منعطف است. بنابراین اگر پیغامی خراب صادر شود ، مثلا “0001” را ارسال کند، معنای “0000” را میدهد.
همچنین است اگر “1111” ، تبدیل شود به “1011” مثلا. اما در صورتی که ما شاهد “1010” باشیم، از آنجایی که 2 بیت تغییر یافته، سوال اینجاست که عدد اول “0000” بوده یا “1111”؟! اما خوشبختانه با علوم کامپیوتری محاسباتی کشف و خطایی که وجود دارد این مشکلات قابل حل هستند.

تست بلوتوث 5 در دنیای واقعی

در یک آزمایش برای تست بلوتوث 5 در زمان حقیقی، دو بورد توسعه‌ی Nordic ، Semiconductor مورد هدف قرار گرفتند تا سرعت این فناوری در موقعیت های مختلف، مورد ارزیابی قرار گیرد. اولین تست در اطراف یک خانه صورت گرفت. یکی از بوردها به دستگاه PC خانه متصل ماند و دیگر بوردها به دیگر اتاقها منتقل شدند. تست دوم اما به یک بازار محلی منتقل شد و تمام فاصله های احتمالی خصوصا فاصله های کاری، تست شدند.

✔ تست بلوتوث 5 در خانه :

دیوار های خانه ای که آزمایش در آن صورت می گیرد، پارتیشنی هستند و از گچ پوشیده شده اند. لذا نتیجه این آزمایش و توزیع سیگنال ها با خانه های ساخته شده از بتن و آجر مختلف خواهد بود.
نقطه آبی رنگ قسمت چپ پایین، نشان دهنده فرستنده متصل به PC است. دیگر نقاط هم نشان دهنده باقی فرستنده ها هستند.

اگر بوردها در کنار هم قرار بگیرند، بازدهی آنها ۱۳۳۷ کیلوبیت بر ثانیه خواهد بود. نتیجه این آزمایش در جدول زیر به تفصیل گفته شده:

همانطور که مشاهده می کنید، بلوتوث 5 در تمامی شررایط، سرعت بییشتری از بلوتوث 4 دارد.
همچنین در فواصل نزدیک، سرعت بلوتوث 5، نسبت به بلوتوث 4 سرعت دوچندانی پیدا می کند.
اما وجه مشترک بلوتوث 4 و 5 در آن است که با افزایش فاصله، بازدهی آنها کاهش می یابد.
دقت : علت تفاوت بازدهی نقاط 2 و 4 در تفاوت حجم اثاث و آرایش اتاقها است که نقطه دوم موانع کمتری دارد.

✔ نتایج تست بلوتوث 5 در مراکز خرید:

انجام این تست در بازار، مقداری با مشکل در مقیاس ضبط و محاسبه فاصله ها همراه بود اما نتایج از قرار زیر است:

اساسا بلوتوث بهترین عملکرد خود را زمانی خواهد داشت که مانع فیزیکی ای بر سر راه او نباشد. مثلا عملکرد بلوتوث 5 در یک رستوران، که مانع فیزیکی خاصی بجز میز و صندلی نداشت، بسیار عالی بود. سرعت این نسل از بلوتوث در این تست ، بسته به فاصله های متغیری که داشت، از 450 کیلوبیت بر ثانیه بود تا 240 کیلوبیت بر ثانیه.
🛑 فلز مانعی جدی برای ارتباط بلوتوث:
از مهم ترین موانع برای برقراری ارتباط در بلوتوث 5، فلز می باشد. در آزمایشی که داخل بازار انجام میشد، صرفا به علت یک پنجره بزرگ فلزی، بلوتوث خیلی ضعیف عمل می کرد و اینگونه نتیجه گیری شد که فلز باعث این اختلال است.

✅ نتیجه‌گیری پایانی درباره بلوتوث 5 :

در نسل پنجم از بلوتوث، ارتقاء قدرتمندی نسبت به نسل چهارم رخ داده:

البته اینرا هم باید دانست که از جهت تئوری، بلوتوث 5 که از نوع اتصال ۲ کیلوبیت بر ثانیه برخوردار است، نسبت به BLE 4.2 ، پایین تر می باشد اما این نسل از بلوتوث، با معرفی اتصال جدید خویش با نام Long Range، توانسته بورد بیشتری را پشتیبانی کند که البته بازدهی کمتری دارد.

متخصصین، در حال بررسی آینده ی اتصال های دوربرد هستند و مطمئنا با گذر زمان، پیشرفت های مهمی در حوزه اتوماسیون خانگی هوشمند و اینترنت اشیاء رخ خواهد داد. امیدواریم از بلوتوث 5 حقیقی در گوشی های هوشمند نیز استفاده شود و صرفا به یک نسخه‌ی تقلیل ‌یافته بدون اتصال ۲ مگابیت بر ثانیه یا اتصال‌های Coded اکتفا نشود تا فرآیند هوشمند سازی با سرعت بیشتری طی شود.

امیدواریم گفته های این مقاله برای شما مفید و جالب بوده باشد.
سوالات و نظرات خود را با ما در آریاهوشمند در میان بگذارید … .