(أ) تكنولوجيا الفضاء هي أحد أكثر معايير الاتصالات اللاسلكية انتشاراً في العالم، وهي مدمجة في مليارات الأجهزة التي تتراوح بين أجهزة الهاتف الذكية والهواتف اللاسلكية وأجهزة الاستشعار المنزلية الذكية والأدوات الطبية، ومع تزايد عدد الأجهزة المترابطة، أصبحت مجموعة أجهزة الرصد المتكاملة ذات الصلة بالثديين أكثر تعقيداً مع إشارات من شبكات الإنترنت، وأجهزة الهاتف اللاسلكي، والأفران المجهرية، وغيرها من البيئات

أساسيات عصر الترددات الزرقاء

مصل التواتر الأولي

"البطولة الأصلية لم تستخدم قفزات التردد منذ إنشائها، المواصفات الأصلية لـ "بلو توث 1 س" المستخدمة

The Need for Adaptation

ونظراً إلى أن نطاق التردد 2-4 من طراز GHz أصبح مزدحماً بشكل متزايد - لا سيما مع انتشار اعتماد شبكة وي-في (التي تستخدم قنوات أوسع من 20 أو 40 أو 80 ميغاهيرتز) - فقد بدأت تعانى من قفزات ثابتة من الترددات الثابتة، وقد تتسبب قناة ويف في نفس النطاق الذي تُستخدم فيه عدة قنوات من قنوات بلوتوث في فقدان الحزمة بصورة مستمرة في تلك القنوات.

كيف يعمل التسلسل الاستيعابي

وتغير المؤسسة بشكل أساسي طريقة اختيار بلوتوث قنواتها للقفز، وبدلا من نمط ثابت للدوافع، يصنف النظام بصورة دينامية القنوات ويقلل من تسلسل الترميز لتجنب تلك التي تتدخل بشدة، وهذه العملية مستمرة وشفافة للمستعمل.

تصنيف القنوات (جيد، سيء، غير معروف)

جهاز التحكم بلوتون، عادةً ما يكون رقاقة في الجهاز، يرصد باستمرار معدل قوة الإشارة وخطأ الحزم المتلقاة على كل قناة، واستناداً إلى هذه القياسات، يصنف القنوات إلى ثلاث فئات:

  • Good channels:] Low interference and low error rate. These are actively used in the hopping sequence.
  • Bad channels:] High interference, high error rate, or known to be occupied by a colocated wireless system (like a Wi-Fi link). These channels are removed from the hopping sequence or used infrequently.
  • Unknown channels:] Channels whose quality has not been recently assessed. they are periodically tested to determine if they have become usable again.

وهذا التصنيف ليس ثابتا؛ ويعيد المراقب تقييم القنوات بانتظام، في كثير من الأحيان كل ثانية أو أكثر إذا تغيرت الظروف، وهذا التكييف هو ما يعطي المؤسسة اسما لها.

Hopping Sequence Generation

وبعد تحديد خريطة القناة (وهو ما يشير إلى 79 قطعة من القنوات المستخدمة)، يستخدم الجهاز الرئيسي لبلوتون هذه الخريطة إلى جانب الكنيكل المعياري لاختيار الأسقف (على مدار الساعة وعنوان بلوتون) لتوليد سلسلة من القفزات لا تشمل سوى القنوات الجيدة، فإذا صنفت عشرة قنوات على سبيل المثال على أنها سيئة، فإن القنوات الـ 69 المتبقية تشكل مجموعة من القنوات التي يتم اختيار الترددات الضيقة منها، ولكن معدل القفزة الثانية لا يزال قائما.

دور المراقب المالي لبلوتون

ويقع كل منطق الاتحاد في أجهزة التحكم في بلوتون (أقل طبقات كومة بلوتون) ويقوم المراقب بتقييم القناة ويدير خريطة القناة ويعالج التواؤم بين أجهزة التحكم والرق، ويتلقى جهاز العبيد خريطة القناة الحالية من المعلم أثناء إنشاء الخطيبة، وعندما يتم تحديث الخريطة، ويجب على الجهازين الاتفاق على الخريطة التي تقفز في متزامنة، وتتطلب عملية الحفظ في الهواء الضئيل الحد الأدنى من المشاركة من الجهة المضيفة.

تفاصيل التنفيذ التقني

AFH in Bluetooth Classic vs. BLE

(بلوتاوث كلاسيكي) يستخدم 79 قناة من نوع (إتش دي) واحد (بلوتون لو) يستخدم 40 قناة من نوع (إتش إيهز)

تحديث الخرائط وإعادة الترشيد

وعندما يكتشف الجهاز الرئيسي تغييرا في نوعية القناة (مثلا، تصبح قناة جيدة في السابق مزعجة بسبب انتقال من شبكة وي-فاي)، فإنه يستكمل خريطة القناة الداخلية ويرسل عبوة تحديثية للقناة إلى العبيد، ويجب على العبيد أن يعترف بما استجد من معلومات؛ وإذا ما ضاع التحديث، يعيد الرئيس نقله، لضمان بقاء كلا الجهازين متزامنين، فإن المعلم يبادر إلى تحديثها في نقطة محددة من سلسلة التسلسل.

العلاقة مع التعايش بين الواي فاي

وفي الأجهزة النقالة الحديثة، كثيرا ما يتقاسم بلو توث ووي فاي نفس الدائرة الهوائية ودائرة النطاق الأساسي.

الفوائد الرئيسية في البيئات الكثيفة

تحسين الموثوقية

أما الفائدة الأكثر وضوحاً من هذه المادة فهي انخفاض كبير في معدلات التسرب من الاتصالات والتسرب الصوتي، وفي بيئة مكتبية نموذجية تضم نقاط دخول متعددة من شبكة وي-فاي، يمكن أن تشهد أجهزة بلوتون بدون شبكة AFH معدلات فقدان في بعض القنوات، حيث يتم تفادي هذه القنوات، ومعدل فقدان الحزمة في القنوات الجيدة المتبقية يقل عادة عن 1 في المائة، مما يجعل بلوتووث مناسباً للتطبيقات الحرجة مثل لوحات مفاتيح اللاسلكية.

تعزيز الناتج

وتفاديا للتدخل، تخفض المؤسسة الحاجة إلى إعادة التحويل، وفي كلاسيكية بلوتون، إذا فقدت عبوة بسبب التدخل، يجب إعادة نقلها في المرحلة التالية، وزيادة الرطوبة، والحد من الإنتاج الفعال، وتخفض درجة الخطأ، وتسمح بزيادة ناتج البيانات، مثلا في بلوتون 3-0 + HS (High Speed)، التي يمكن أن تحقق حتى 24 مليونا من البيئات السريعة.

انخفاض معدل الطوارئ

وبالنسبة للتطبيقات الحديثة مثل التصفيق الصوتي، فإن انخفاض درجة الحرارة أمر أساسي، إذ تقلل من عدد عمليات إعادة النقل إلى أدنى حد، وتبقي فترة الانتقال في الاتجاه المفاجئ منخفضة.

كفاءة الطاقة

وبالرغم من أن عملية تقييم القنوات نفسها تستهلك كمية صغيرة من الطاقة، فإن الأثر الصافي يكون إيجابياً عادة، وبالنسبة للمستشعرات التي تعمل بالبطارية باستخدام BLE، يمكن أن تمدد حياة البطاريات بتخفيض عدد الأحداث الفاشلة في مجال الاتصالات وإعادة الاتصال.

التطبيقات العالمية الحقيقية

بيت الذكاء و ايوت

وقد يكون هناك منزل نموذجي موصل للواي فاي، ومتحدثين ذكاء متعددين، ومصابيح لونها الازرق، وأقفال الأبواب، ومجسات تعمل جميعها في نطاق التردد ٢,٤ غيهرتز، ويمكن للشبكة أن تتعايش مع بعضها البعض دون أن تتداخل مع بعضها البعض، وعلى سبيل المثال، يمكن للكاميرات ذات الصلة بالأشعة فوق البلوتوث أن ترسل إلى موقع قريب من حيث الحرارة.

Audio Streaming (True Wireless Earbuds)

وتستخدم أجهزة الأذن اللاسلكية اللاسلكية الحقة (TWS) بلوتوس للاتصال بالهواتف وفي كثير من الأحيان بين مكبرات الأذن، وفي المناطق المكتظة مثل النقل العام أو الجمنازيوم، يمكن أن يتسبب التدخل في التلقيم الصوتي أو التسرب، كما أن من الأهمية بمكان الحفاظ على وصلة صوتية مستقرة، ويستخدم العديد من أجهزة الأذن ذات التردد العالي في وصلة الأذن اليسرى، مما يجعل من جهازا للصمود.

الرعاية الصحية والأجهزة الطبية

وتعتمد الأجهزة الطبية مثل رصد الغلوكوس المستمر، ومقاييس النبض، وأجهزة الاستنشاق الذكية على بلوتووث لنقل بيانات صحية حساسة، وفي المستشفيات التي يتم فيها نشر شبكات وي - فاي بشكل كثيف، وفي غير ذلك من المعدات الطبية اللاسلكية القريبة، تكفل الوكالة إيصال البيانات الموثوق بها، وتحتاج الهيئات التنظيمية مثل هيئة التنمية الحرجية إلى أداء سلكي قوي لهذه الأجهزة.

التشغيل الآلي الصناعي

وفي المصانع، يستخدم بلوتووث في تعقب الأصول، ورصد أجهزة الاستشعار، بل وحتى التحكم في الآلات، وكثيرا ما يُملأ طيف الزئبق في الأماكن الصناعية البالغ 2.4 غيغاهيرتز بالتدخل في معدات اللحام، والسيارات، وغيرها من النظم اللاسلكية، كما أن الوكالة تسمح بتجنب أجهزة بلوتوث هذه المصادر المتقطعة للتدخل، مع الاحتفاظ بوصلات موثوقة للبيانات الحيوية، كما أنها تستفيد من شبكات الاستشعار المادي الواسعة النطاق.

القيود والتحديات

2-4 غ هرتز سبكتروم

ورغم أن فرقة الـ 2.4 غيهرتز لا تزال موردا مشتركا، وإذا ما صنفت قنوات كثيرة جدا على أنها سيئة، فإن عدد القنوات المتاحة يتقلص، ويقلل من نطاق الترددات الفعالة، ويحتمل أن يزيد احتمال حدوث اصطدامات بين أجهزة بلوتوث، وفي الحالات القصوى، قد لا يمكن استخدام وصلة بلوتوث حتى مع شركة AFH، ولا سيما إذا كان هناك تداخل واسع النطاق مثل قناة MHz Wi-Fi.

التوافق مع الأجهزة القديمة

وتحتاج المؤسسة إلى أجهزة رئيسية وعبدية لدعمها، إذ أن الأجهزة القديمة ذات الازرق الأكبر سنا التي لا تنفذ سوى نظام خدمات الدعم الميداني الثابت لن تستجيب لتحديثات خرائط قناة AFH، وعندما يتصل هذا الجهاز بمدير قادر على العمل، يجب أن يعود الماجستير إلى التسلسل الأساسي للقفز، ويفقد فوائد تجنب التدخل، ويوصي شركة Bluetooth SIG بقوة بأن تدعم جميع الأجهزة الجديدة AFH، ولكن المعدات القديمة لا تزال في الميدان.

الاعتبارات التنظيمية

فبعض البلدان لديها مخصصات مختلفة من حيث التردد في نطاق التردد 2.4 غيغاهيرتز، فعلى سبيل المثال، قامت اليابان وإسبانيا في الأصل بقيد بعض القنوات لاستخدامات أخرى، ويجب أن تحترم أجهزة بلوتوث الأنظمة المحلية التي يمكن أن تؤثر على عملية AFH، وفي الممارسة العملية، تتضمن أكوام زرقاء حديثة خريطة للقناة التنظيمية تحدد القنوات المسموح بها، ويجب أن تعمل هذه القنوات في إطار تلك القيود، مما يزيد من تضييق مجموعة القنوات المتاحة في بعض المناطق.

مستقبل AFH و Bluetooth Evolution

(ب) أن تكون التكنولوجيا الجامدة (الإنترنت) متطورة، وأن تكون هذه المادة ذات طابع متغير، وأن تكون أكثر من ذلك، وأن تكون أكثر من ذلك، وأن تكون هذه الوسائل التقنية ذات الصلة.

خاتمة

إن التسلسل الترددي الإيجابي هو تكنولوجيا أساسية مكنت بلوتوث من الازدهار في مشهد لاسلكي متزايد الازدحام، ومن خلال الكشف الدينامي عن الترددات المتقطعة، فإن شبكة المعلومات الإدارية الخاصة تقدم الموثوقية، والنبض، والكفاية، وكفاءة الطاقة التي يتوقعها المستعملون من الأجهزة اللاسلكية الحديثة، ومن التدفق الصوتي اليومي إلى نقل البيانات الطبية الحيوية، تعمل شبكة المعلومات الإدارية في ظل صامتا في الخلفية.