تطور بلوتون: لماذا ارتفاع معدل البيانات

وقد ظلت تكنولوجيا البلوتوث حجر الزاوية في الاتصالات اللاسلكية القصيرة المدى لأكثر من عقدين، ومنذ أيامها الأولى من تزامن الاتصالات بين الهواتف والرؤوس إلى البث المتطور اليوم للصوت والفيديو العالي الاستبانة، أدى كل جيل إلى زيادة حدود ما يمكن أن تحققه الاتصالات اللاسلكية.

وقبل أن يُعدّل هذا المعدل الأقصى للبيانات في 1 ميغابايت من أجل الطاقة المنخفضة الفولطوث وحوالي 2.1 ميغابايت من أجل كلاسيكيات البلوتوث (BR/EDR)، وفي حين أن هذا المعدل يكفي لنقل المواد السمعية والصوتية الأساسية، والكوادر الحديثة المتعددة الوسائط مثل الصوتية غير المفقودة، و1080 بوصات، وكميات افتراضية أكثر اتساعاً.

أهم صور لبلوتون 5.0

ويدخل بلوتون 5.0 عدة تحسينات أساسية تمكن بشكل جماعي من زيادة معدلات البيانات بالنسبة لوسائط الإعلام المتعددة، ومن الضروري فهم هذه السمات لتقدير مدى دعم التكنولوجيا للطلبات.

  • زيادة سرعة نقل البيانات ] - حتى 2 ميغابايت في طريقة BLE، ضعف درجة بلوتون 4.2. وهذه الزيادة السريعة تتحقق من خلال خيار جديد يتعلق بالطبقة المادية: LE 2M PHY.
  • Longer range of connection] – Bluetooth 5.0 can reach up to 240 meters in open air (versus about 100 meters for previous versions) when using the LE Coded PHY, which trades some data rate for enhanced sensitivity. This extended range benefits whole-home audio systems and outdoor media playback.
  • ][ كفاءة الطاقة المعتمدة ][ - على الرغم من ارتفاع معدلات البيانات، فإن بلوتون ٥,٠ يحتفظ بكفاءة استخدام الطاقة أو يحسنها، ويقلل سرعة وقت الانتقال من دورة العمل النشطة للإذاعة، مما يؤدي إلى انخفاض الاستهلاك العام للطاقة، ويمكن للأجهزة إرسال نفس كمية البيانات في وقت أقل، ثم العودة إلى النوم.
  • () تعزيز قدرات البث الإذاعي ] - يزيد بلوتون 5.0 من قدرة قناة الإعلان ثمانية أضعاف، مما يتيح بث رسائل منارة أكثر ثراءً وسياقاً دون الحاجة إلى اتصال كامل، وهو أمر مفيد للخدمات المتعددة الوسائط التي تتخذ من موقعها ومنشآت تفاعلية.

كيف أن (بلوتون 5) يدعم معدلات البيانات العليا

ويُعد تحسين خط الأساس في بلوتون 5.0 الدعم لمعدل بيانات طوله 2 ميغابايت، وهو ليس مجرد زيادة في سرعة الساعة؛ بل ينطوي على تغييرات أساسية في هيكل العزلة والحزمة الإذاعية، ويتمثل الابتكار التقني الرئيسي في إدخال 1 ميلاً من رموز الجسم (Physical Layer)، وهو معدل يقارن بمقياس واحد من المليونين.

وتحتاج معدلات الرموز العالية إلى تقنيات أكثر تقدماً في مجال التناوب، وتستخدم بلوتون 5.0 استخدامات Gausian Frequency Shift Keying (GFSK) في 2MHY ولكن مع قيود زمنية أشد، ويتيح ارتفاع معدل الرموز نقلها في الثانية مع الحفاظ على نفس الهيكل الأساسي لمقارنة الترددات(1).

وبالإضافة إلى ذلك، فإن بلوتووث 5.0 يستحدث LE Coded PHY (500 كيلوبتر أو 125 كيلوبتر) لأغراض الاتصال البعيد المدى القوي، وفي حين أن هذا يقلل من معدل البيانات الخام، فإنه يوسع نطاقه ويربطه بالموثوقية، وقدرته على الاختيار بين 2 ميغابايت (سرعة عالية) و1 ميغابايت (متر) ويضع مرونة في التطبيق المشفوعة (براعة)

الابتكارات التقنية خلف السرعة

إن الزيادة السريعة في بلوتون 5.0 ليست تغييرا واحدا بل هي مزيج من عدة مصافي تقنية:

تحسين نظام الإنذار المبكر

وقد استخدم بلوتون دائماً جهاز الأمن العام لتجنب التدخل وضمان وجود صلات قوية، ففي بلوتون 5-10، لا تزال سلسلة التصفيق متشابهة، ولكن معدل الرموز السريع يعني أن الراديو يمكن أن يقفز على الترددات بنفس المعدل، بينما ينقل المزيد من البيانات لكل وحدة، وهذا يؤدي إلى تحسين الكفاءة الطائفية دون التعايش المهين مع شبكة وي-في وغيرها من التكنولوجيات اللاسلكية، أما عدد القنوات الإجمالي فيبقى في 40 قناة بيانات أعلى، و3 قنوات إعلانية.

تحسين تقنيات التعديل: 2M PHY

(ب) يضاعف معدل الرمز (L2M PHY) باستخدام مؤشر تعديل أكثر عدائية ومرشح غازي أضيق، ويتطلب ذلك نسبة أعلى من الإشارة إلى المؤشر عند جهاز الاستقبال، ولكن رقائق البلوتوث الحديثة لديها حساسية كافية، والمقايضة هي أن عدد أجهزة خفض الانبعاثات البشرية التي تبلغ 2M من العمر يمكن أن يقل قليلاً عن نسبة الـ 1MHY في ظروف متطابقة.

بنية الحزمة الأمثل لنقل البيانات بسرعة

وينقح بلوتون ٥,٠ شكل الحزمة للتقليل إلى أدنى حد من النفقات العامة، ويزيد حجم الحمولة القصوى لحزمة بيانات BLE من ٢٧ بوصة )Bluetooth 4.x( إلى ٢٥٥ بوصة، ويقصد بعبوات أكبر عدد من المبادلات المعرفية وتقلل الاختبارات العامة للبروتوكول لكل طرف من بيانات التطبيقات، وهذا الاستخدام الأمثل يعود بالفائدة بوجه خاص على تطبيقات التصف، حيث ينبغي نقل تدفقات البيانات المستمرة بكفاءة أكبر من ٢.

استحقاقات التطبيقات المتعددة الوسائط

وتترجم معدلات البيانات المرتفعة لـ " بلوتون 5 " مباشرة إلى تحسينات ملموسة في الحالات المتقدمة للاستخدام المتعدد الوسائط، وتمتد هذه الفوائد عبر المحتوى الصوتي والفيديو والمحتوى التفاعلي.

هدوء عالي الجودة

وسيتطلب الشفرة السمعية الزرقاء مثل " إيتو إتش دي " و " إيه إيه إيه " ، و " إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه " ، و " إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه إيه تي " ، و " إيه " ، و "

انخفاض معدلات التفاعلات في الوقت الحقيقي

فالاستعراض أمر حاسم بالنسبة للتطبيقات مثل أجهزة القياس اللاسلكية، والرصد الحي، والواقع الافتراضي، إذ أن معدل البيانات السريع بلوتون ٥,٠ يقلل من وقت البث، ويخفض درجة الحرارة النهائية إلى النهاية، حيث أن بلوتون ٤,٢ قد يستحدث ٤٠-٥٠ مترا من التأخير الصوتي، فإن بلوتون ٥,٠ يمكن أن يحقق فترات متأخرة تقل عن ٢٠ مترا مع تصميم دقيق، وهذا التحسن يزيل المشكلة السمعية الخفيفة التي لا تقبل الطاعون.

أكبر قدر من الموثوقية في نقل البيانات

(ب) أن تكون التدفقات المتعددة الوسائط حساسة لفقدان التعبئة وإعادة نقلها. (بلوتون 5) حمولات أكبر ومعدل رمز أسرع يسمح بتصحيح الأخطاء بشكل أفضل وبخطط إعادة نقل أكثر كفاءة) ويمكن استخدام هذه المادة في قنوات التحكم ذات النطاق المنخفض الحرجة بينما تتولى هيئة الإذاعة البريطانية الثانية معالجة مجرى وسائط الإعلام الرئيسية.

دعم نقل الفيديو العالي

وفي حين أن بلوتووث لا يستخدم عادة في بث الفيديو الخام، فإنه يمكن أن يكون قناة مراقبة للفيديو (مثلا، الكاميرا اللاسلكية، أو النظارات الإلكترونية، أو أجهزة التحكم عن بعد بالكاميرا) كما أن وصلة بلوتون 5 ميغابايت يمكن أن تتناول 720 بفيديو مع ضغط متوسط أو 1080 بوصات فيديو بأسعار أدنى، ولا سيما عندما يقترن بأجهزة متزامنة ذات كفاءة مثل H.265.

الآثار المستقبلية

فبلوتون 5 ليس نقطة نهاية بل أساس، فمعدلات بياناته العالية تفتح إمكانيات جديدة لا تبدأ إلا في استكشافها.

الواقع الافتراضي والمزروع

وتحتاج رؤوس أجهزة الاستشعار وأجهزة الارسال الى وصلات عالية التردد و منخفضة الترددات للبيانات المستشعرة والسمعية ومجاري المراقبة، ويمكن لجهاز بلوتوث ٥ ميغابايت أن يتعامل مع مسارات متعددة متزامنة - الرؤوس، ومراقبي اليد، وأجهزة سمعية مكانية دون تحميل الشبكة الرئيسية للواقي أو المركب، حيث يصبح حجم الترددات الترددية ٥ غير مجهزة على نحو أكثر سلكية، ويوفر نظاما للشحن رقم ٥.

نظم استقامة المنازل الذكية

ويمكن الآن لنظم توزيع الصوت والفيديو في البيت كله أن تضغط على بلوتون ٥,٠ من أجل التصفيق العالي الجودة دون تعقيد شبكات ويك-في المشرق، ويتيح النطاق الموسَّع لشبكة PHY المرمزة مركزياً لخدمة وسائط الإعلام في غرفة المعيشة الوصول إلى المتكلمين في غرف النوم على بعد ٢٠٠ متر.

LE Audio and the LC3 Codec

5- إن أكبر جهاز لاسلكي (Llutooth SIG) قد أعلن عن وجود نظام " لي أو دي دي " (Lo) الذي يُستخدم في نظام " LFL) " (LC3) وهو ما يُعطي نوعية سمعية أعلى في نصف عدد أجهزة SBC. وهذا يعني أنه حتى في 1 ملغم (الرمز PHY) أو 2 Mbothless)

توسيع النظام الإيكولوجي

كما أن ارتفاع معدلات البيانات يفيد شبكة الإنترنت، إذ يمكن للمستشعرين الذين يلتقطون بيانات سمعية أو صورية عالية الاستبانة (مثلاً، أبواب الذكية، وآلات التصوير الأمني) أن يتدفقوا الآن إلى قاعدة بيانات عن بلوتوث إلى مركز محلي بدلاً من الاعتماد على شبكة وي - فاي، مما يقلل من استهلاك الطاقة الكهربائية وتصميم الأجهزة الوسيطة.

التحديات والنظر في المسألة

وفي حين أن بلوتون ٥-٠ يقدم معدلات بيانات مثيرة للإعجاب، فإنه لا يمثل بديلا عالميا عن شبكة وي - في أوثرنيت، وبالنسبة للطلبات التي تتطلب زيادة في الناتج فوق ٢ ميغابايت - مثل بث الفيديو غير المكب َّت أو الاستبانة العالية - مع وجود حل سلكي واسع النطاق للتوازن بين الترددات العالية - ٦٠ غيغاهيرتز أو الاتصال بين الأذنين - بالإضافة إلى أن الغالبية الفعلية من خلال بروتوكول مانتو تعتمد على عوامل مثل التنسيب والتدخل.

خاتمة

ويُعد دعم " بلو توتوث " الذي يُقدَّم إلى أعلى معدلات البيانات علامة بارزة في تطور التكنولوجيا اللاسلكية، إذ يضاعف معدل بيانات خط الأساس إلى 2 ميغابايت من خلال شبكة " إيه " ، ويُستخدم في تحسين هياكل التعبئة على الوجه الأمثل، ويوفر خيارات مرنة في مجال كفاءة استخدام الطاقة الكهربائية من أجل النطاق أو القوة، ويعالج بلووث 5 مباشرة طلبات التطبيقات المتقدمة المتعددة الوسائط.