تقنية البلوتوث.. خيوط العنكبوت تربط الأجهزة بعضها ببعض

في عالم التكنولوجيا المترابطة، تلعب تقنية البلوتوث دورا مهما في تسهيل الاتصال بين الأجهزة، إذ إنها مثل خيوط العنكبوت التي تربط الأجهزة بعضها ببعض، وتسمح للمستخدمين بالتواصل ومشاركة البيانات بسهولة.

ويمكن تشبيه هذه التقنية بالرسالة السرية التي تُرسَل بين جهازين دون أن يعلم أحد بذلك، إذ إنها تقنية اتصال لاسلكية قصيرة المدى تسمح للأجهزة بالتواصل مع بعضها في نطاق 10 أمتار.

وتتيح هذه التقنية اللاسلكية القصيرة المدى لجهازين الاتصال مباشرة دون الحاجة إلى دعم البنية التحتية للشبكة، مثل جهاز التوجيه اللاسلكي أو نقطة الوصول.

النشأة والتطور

جاء اختراع تقنية البلوتوث بصفته رد فعل على مشكلة فوضى الكابلات، وجرت منذ الثمانينيات محاولات مختلفة لاستبدال تقنيات الاتصال السلكي ليحل محلها بدائل لاسلكية.

وكانت تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء أحد المنافسين الواعدين، مع أن استهلاكها المرتفع نسبيا للطاقة، فضلا عن حاجتها إلى إنشاء اتصال بصري مباشر بين الأجهزة المراد توصيلها والحفاظ عليه، حال دون انتشار هذه التكنولوجيا.

بدأ تطوير تقنية البلوتوث على يد “نيلز ريدبيك” مدير التكنولوجيا التنفيذي في شركة “إريكسون” في عام 1989، وذلك بغرض تطوير سماعات الرأس اللاسلكية. وبدأ التصميم والتطوير الفعليان في عام 1994، وبحلول 1997 كان لدى الفريق حل عملي.

وفي العام نفسه اقترح “جيم كارداش” من شركة “إنتل” اسم بلوتوث، وهذا الاسم مستوحى من تاريخ الفايكنج والملك الدانماركي “هارالد بلوتوث” في القرن العاشر.

وكان من المفترض استخدام هذا الاسم الرمزي ريثما يتوصل التسويق إلى تسمية مناسبة، لكن الاسم انتشر بسرعة في جميع أنحاء الصناعة قبل تغييره، وأصبح مرادفا للتكنولوجيا اللاسلكية القصيرة المدى.

وفي عام 1997، تواصل أداليو سانشيز الذي كان حينها رئيس قسم البحث والتطوير لمنتجات “ثينك باد” في شركة “آي بي إم”، مع نيلز ريدبيك بشأن التعاون في توصيل الهاتف المحمول في الحاسوب المحمول “ثينك باد”.

ودرس المهندسان الفكرة، وكان الاستنتاج هو أن استهلاك الطاقة في تكنولوجيا الهاتف المحمول في ذلك الوقت كان مرتفعا جدا بحيث لا يسمح بدمجها بشكل قابل للاستخدام في الحاسوب المحمول مع توفير عمر بطارية مناسب.

واتفقت الشركتان عوضا عن ذلك على دمج تقنية البلوتوث في كل من حاسوب محمول من فئة “ثينك باد” وهاتف من “إريكسون” لتحقيق الهدف.

ونظرا إلى أن الحواسيب المحمولة “ثينك باد” وهواتف “إريكسون” لم تكن رائجة في السوق في ذلك الوقت، فقد وافق أداليو سانشيز ونيلز ريدبيك على جعل تقنية البلوتوث معيارا صناعيا مفتوحا للجميع، وذلك للسماح لكل لاعب في هذه السوق بأقصى قدر من الوصول لهذه التكنولوجيا.

ودعا أداليو سانشيز بعد ذلك ستيفن ناختشايم من “إنتل” إلى الانضمام، ومن ثم دعت “إنتل”  “توشيبا” ونوكيا”.

وفي مايو/أيار 1998، أطلق اتحاد الشركات المكون من “إريكسون” و”آي بي إم” و”إنتل” و”نوكيا” و”توشيبا” منظمة بلوتوث إس آي جي لتطوير الحلول التكنولوجية. وكُشف النقاب عن أول جهاز بتقنية البلوتوث في عام 1999، وكان عبارة عن سماعة رأس محمولة تعمل دون استخدام اليدين، وحصلت على “جائزة تقنية العرض الفضلى” في مؤتمر “كومديكس”.

وكان أول هاتف محمول يعمل بتقنية البلوتوث هو هاتف إيركسون تي 36، ولكن نموذج إيركسون تي 39 المنقح هو الذي وصل فعليا إلى رفوف المتاجر في عام 2001.

وبالتوازي، قدمت “آي بي إم” جهاز آي بي إم ثينك باد إيه 30 في شهر أكتوبر/تشرين الأول 2001، وكان أول حاسوب محمول مزود بتقنية البلوتوث المدمجة.

وفي أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، أضافت “موتورولا” التقنية إلى أجهزتها، مما أدى إلى انتشار البلوتوث بشكل كبير في السوق العامة نظرا إلى حصتها السوقية الكبيرة في ذلك الوقت.

واعتمدت العديد من الحواسيب في الأيام الأولى على أجهزة “الدونغل” الخارجية للاتصال بأجهزة البلوتوث الطرفية، وغالبا باستخدام منفذ يو إس بي. ووفر هذا الأسلوب وظائف البلوتوث الأساسية، مع أنه غالبا ما كان مرهقا للمستخدم.

وتتميز معظم الحواسيب اليوم ببطاقات شبكة مدمجة مزودة بوظيفة الشبكة اللاسلكية والبلوتوث، ويسمح ذلك بأداء وتنسيق أفضل عبر كلتا القدرات الراديوية، مما يساعد على منع التداخل وضمان سرعات نقل البيانات الكافية.

ظروف وتحديات تطوير تقنية البلوتوث

تآزرت مجموعة من الظروف أدت لتطوير تقنية البلوتوث، وفيما يلي أهمها:

• ازدياد استخدام الأجهزة اللاسلكية: ففي التسعينيات، ازداد استخدام الأجهزة اللاسلكية بشكل كبير مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الحاسوب المحمولة.
• الحاجة إلى تقنية لاسلكية قصيرة المدى: كانت هناك حاجة إلى تقنية لاسلكية قصيرة المدى لنقل البيانات بين الأجهزة القريبة من بعضها البعض.
• الحاجة إلى تقنية لاسلكية موفرة للطاقة: كانت هناك حاجة إلى تقنية لاسلكية موفرة للطاقة للأجهزة التي تعمل بالبطارية.
• الحاجة إلى تقنية لاسلكية آمنة: كانت هناك حاجة إلى تقنية لاسلكية آمنة لنقل البيانات الحساسة.

غير أن الأمر لم يخل من تحديات، وفيما يلي أبرزها:

• التداخل مع الأجهزة اللاسلكية الأخرى: فقد كانت هناك مشكلة تداخل تقنية البلوتوث مع الأجهزة اللاسلكية الأخرى التي تعمل على نفس التردد.
• سرعة نقل البيانات: كانت سرعة نقل البيانات في تقنية البلوتوث محدودة مقارنة بتقنيات الاتصال اللاسلكية الأخرى.
• التوافق: كانت هناك مشكلات توافق بين الأجهزة من مختلف الشركات المصنعة.
• التعقيد: كانت تقنية البلوتوث معقدة بالنسبة لبعض المستخدمين.

ونتيجة لهذه الظروف والتحديات، طُورت تقنية البلوتوث للتغلب على هذه المشاكل، وتوفرت تقنية لاسلكية قصيرة المدى موفرة للطاقة وآمنة وسهلة الاستخدام.

تطورات مهمة في المواصفات

تعمل تقنية البلوتوث بترددات تتراوح بين 2.402 غيغاهرتز و2.480 غيغاهرتز، أو بين 2.400 غيغاهرتز و2.4835 غيغاهرتز، وتقسم التقنية البيانات المرسلة إلى حزم، وتنقل كل حزمة عبر واحدة من 79 قناة بلوتوث مخصصة تمتلك كل منها عرض نطاق ترددي قدره 1 ميغاهرتز.

ونظرا إلى أن الأجهزة تستخدم نظام اتصالات راديوي، فليس من الضروري أن تكون في خط رؤية لبعضها البعض، ومع ذلك يجب أن يكون المسار اللاسلكي قابلا للتطبيق.

ومنذ إطلاق أول إصدار من تقنية البلوتوث في عام 1999، شهدت تقنية البلوتوث العديد من التطورات المهمة في مواصفاتها، وفيما يلي أبرزها:

• أُصدر بلوتوث 2.0 في شهر نوفمبر/تشرين الثاني من عام 2004 مع سرعة نقل بيانات تصل إلى 2.1 ميغابت في الثانية مع نطاق اتصال يصل إلى 10 أمتار إلى جانب ميزة إيه دي آر لتحسين سرعة نقل البيانات.
• وفي شهر أبريل/نيسان من عام 2009 أُصدر بلوتوث 3.0 مع سرعة نقل بيانات تصل إلى 24 ميغابتا في الثانية مع نطاق اتصال يصل إلى 100 متر إلى جانب ميزة إتش إس لتحسين سرعة نقل البيانات.
• ثم في شهر ديسمبر/كانون الثاني من عام 2010 ظهر بلوتوث 4.0 بسرعة نقل بيانات تصل إلى 24 ميغابتا في الثانية مع تقنية البلوتوث المنخفضة الطاقة لتوفير الطاقة.
• أما بلوتوث 5.0 فانطلق في شهر ديسمبر/كانون الثاني 2016 بسرعة نقل بيانات تصل إلى 50 ميغابتا في الثانية مع نطاق اتصال يصل إلى 400 متر إلى جانب مزايا جديدة، مثل “شبكة البلوتوث الشبكية” و”العثور على الاتجاه”.

ويوجد في الوقت الحالي معياران قيد الاستخدام في تقنية البلوتوث هما: معيار البلوتوث التقليدي؛ وهو المعيار المستخدم بشكل شائع في مختلف الأجهزة. ومعيار البلوتوث المنخفض الطاقة؛ وهو معيار محسن من أجل الاستهلاك المنخفض للطاقة الذي يُعتمد عليه بشكل أساسي للاستخدامات المقيدة بعمر البطارية، ولا يستخدم هذا المعيار بشكل شائع لتبادل كميات كبيرة من البيانات، بل يعتمد عليه لتوفير دعم لجودة الصوت المرتفعة.

وتعتمد تقنية البلوتوث على تقنيات التشفير والمصادقة للحفاظ على أمان البيانات أثناء النقل، وتساعد عمليات الاقتران على الحماية من الوصول أو الاتصال غير المرغوب فيه.

ويعتمد مدى تقنية البلوتوث على وضع الجهاز الفعلي والظروف المحيطة والتداخل وقوة الإرسال. وبالمقارنة مع تقنية البلوتوث التقليدية، توفر تقنية البلوتوث المنخفضة الطاقة ميزات أمان محسّنة تُعرف باسم الاتصالات المنخفضة الطاقة الآمنة، التي تتضمن إنشاء خوارزميات متقدمة لمفاتيح الأمان، مما يزيد من صعوبة وصول الجهات الخبيثة إلى الأجهزة.

مزايا البلوتوث

• سهولة الاتصال: فتقنية البلوتوث تتيح ربط الأجهزة بعضها ببعض لاسلكيا دون الحاجة إلى أسلاك أو كابلات، مما يسهل نقل البيانات بين الأجهزة بسرعة وسهولة، إذ تتوفر تقنية البلوتوث في العديد من الأجهزة، مثل الهواتف الذكية والحواسيب والأجهزة القابلة للارتداء والأجهزة المنزلية الذكية.
• النطاق الواسع: فالبلوتوث يتيح الاتصال بين الأجهزة على مسافة تصل إلى 10 أمتار، ويمكن توسيع نطاق الاتصال باستخدام أجهزة إعادة الإرسال، كما يمكن استخدام تقنية البلوتوث في مختلف الأماكن مثل المنزل والمكتب والسيارة.
• الاستهلاك المنخفض للطاقة: فالبلوتوث موفر للطاقة مقارنة بتقنيات الاتصال اللاسلكية الأخرى مثل الشبكة اللاسلكية، ويمكن استخدام تقنية البلوتوث مع الأجهزة التي تعمل بالبطارية دون استهلاك كبير للطاقة.
• الأمان: فتقنيات التشفير تستخدم لضمان أمان الاتصالات بين الأجهزة، وتسمح تقنية البلوتوث بربط الأجهزة بشكل آمن دون الحاجة إلى إدخال كلمات مرور، وتستخدم تقنية البلوتوث في العديد من التطبيقات الحساسة، مثل المدفوعات عبر الهاتف المحمول.
• تنوع الاستخدامات: تُستخدم تقنية البلوتوث في العديد من التطبيقات، مثل نقل البيانات بين الأجهزة، وتوصيل سماعات الرأس والأجهزة القابلة للارتداء والتحكم في الأجهزة المنزلية الذكية، وطباعة المستندات، ومشاركة الملفات، والدفع عبر الهاتف المحمول.
• تكلفة منخفضة: فالبلوتوث يُعد تقنية منخفضة التكلفة مقارنة بتقنيات الاتصال اللاسلكية الأخرى، وتوفر تقنية البلوتوث حلولا فعالة من حيث الكلفة لربط الأجهزة بعضها ببعضا.
• سهولة الاستخدام: فالبلوتوث تقنية سهلة الاستخدام ولا تتطلب معرفة متقدمة، إذ يمكن للمستخدمين ربط الأجهزة بعضها ببعض بسهولة دون الحاجة إلى مساعدة.
• التوافق العالمي: فالبلوتوث تقنية عالمية متوافقة مع العديد من الأجهزة من مختلف الشركات المصنعة، ويمكن استخدامها مع الأجهزة بغض النظر عن العلامة التجارية أو نظام التشغيل.
• التطوير المستمر: فتقنية البلوتوث تتطور باستمرار لتحسين الأداء وإضافة مزايا جديدة، وتعد تقنية مستقبلية تلعب دورا هاما في إنترنت الأشياء.

تحديات تقنية البلوتوث

• النطاق المحدود: تعد تقنية قصيرة المدى، إذ يبلغ نطاقها 10 أمتار كحد أقصى، وقد لا تكون مناسبة للاستخدامات التي تتطلب نطاقا واسعا.
• سرعة نقل البيانات: تعد سرعة نقل البيانات في تقنية البلوتوث محدودة مقارنة بتقنيات الاتصال اللاسلكية الأخرى مثل الشبكة اللاسلكية، وقد لا تكون تقنية البلوتوث مناسبة لنقل كميات كبيرة من البيانات.
• استهلاك الطاقة: تعد موفرة للطاقة مقارنة بالتقنيات الأخرى، مع أنها لا تزال تستهلك بعض الطاقة، وقد يصبح استهلاك الطاقة مشكلة في الأجهزة التي تعمل بالبطارية.
• الأمان: تعد تقنية البلوتوث آمنة بشكل عام، مع أنها قد تكون عرضة للاختراقات، ويجب على المستخدمين توخي الحذر عند استخدام تقنية البلوتوث مع الأجهزة غير الموثوقة.
• التداخل: قد تتداخل تقنية البلوتوث مع الأجهزة اللاسلكية الأخرى التي تعمل على التردد نفسه، وقد يؤدي التداخل إلى تدهور الأداء أو انقطاع الاتصال.
• التوافق: تعد عالمية، مع أنه قد تكون هناك بعض مشكلات التوافق بين الأجهزة من مختلف الشركات المصنعة، وقد لا تعمل بعض الأجهزة مع بعضها الآخر بشكل صحيح بسبب اختلاف إصدارات تقنية البلوتوث أو البرامج.
• التعقيد: قد تكون معقدة لبعض المستخدمين الذين لا يملكون معرفة تقنية متقدمة، وقد يواجه المستخدمون صعوبة في ربط الأجهزة بعضها ببعض أو استخدام مزايا تقنية البلوتوث.
• التطوير المستمر: قد يؤدي التطوير المستمر لها إلى إصدارات جديدة غير متوافقة مع الأجهزة القديمة، وقد يضطر المستخدمون إلى شراء أجهزة جديدة للاستفادة من مزايا تقنية البلوتوث الجديدة.

مستقبل الاتصالات اللاسلكية

قد تلعب تقنية البلوتوث دورا هاما في إنترنت الأشياء، حيث تُستخدم لربط الأجهزة المنزلية الذكية والأجهزة القابلة للارتداء بعضها ببعض وبالشبكة، وقد تسمح هذه التقنية بالتحكم في الأجهزة المنزلية الذكية عن بعد، ومراقبة البيانات الصحية، والمزيد.

كما قد تستخدم في المزيد من الاستخدامات الشخصية، مثل مشاركة الملفات، والدفع عبر الهاتف المحمول، والتحكم في الأجهزة الصوتية، وقد تسمح هذه التقنية بالتواصل بشكل أكثر سهولة وفعالية مع الآخرين.

وقد تستخدم تقنية البلوتوث في تطوير التقنيات الجديدة، مثل الواقع المعزز والواقع الافتراضي، وقد تسمح بزيادة التجارب الغامرة والتفاعلية.

وتستمر تقنية البلوتوث في التطور لتحسين الأداء، مثل زيادة سرعة نقل البيانات، وتوسيع نطاق الاتصال، وخفض استهلاك الطاقة، وقد تصبح أكثر كفاءة وفعالية في المستقبل.

وتبذل الشركات المصنعة جهودا لتحسين التوافق بين الأجهزة المختلفة التي تدعم تقنية البلوتوث، الأمر الذي قد يجعل هذه التقنية أكثر سهولة في الاستخدام.

وقد تُدمج تقنية البلوتوث مع التقنيات الأخرى مثل الشبكة اللاسلكية وشبكات الجيل الخامس، لإنشاء شبكات لاسلكية أكثر ذكاء، وقد تسمح هذه التقنية بالتواصل السلس بين مختلف الأجهزة والشبكات.

وتواصل الشركات تطوير تقنيات جديدة لتعزيز أمان تقنية البلوتوث وحماية البيانات من الاختراقات، وقد تصبح هذه التقنية أكثر أمانا ووثوقا في المستقبل.

كما يُتوقع مستقبلا أن تنخفض كلفة تقنية البلوتوث مع تطورها، مما يجعلها أكثر سهولة وفي متناول الجميع.

الأجهزة التي تستخدم البلوتوث

تتمتع تقنية البلوتوث بمجموعة واسعة من الاستخدامات، وفيما يلي بعض الأمثلة:

• الحواسيب: تدعم أنظمة التشغيل الحالية تقنية البلوتوث بشكل افتراضي، وتتيح الشريحة المدمجة في الجهاز إمكانية الاتصال بأجهزة طرفية مختلفة مثل الفأرة ولوحة المفاتيح وسماعة الرأس والطابعة، كما تستخدم التكنولوجيا اللاسلكية لرموز الأمان بصفتها جزءا من المصادقة الثنائية.
• الأجهزة المحمولة: توجد شرائح البلوتوث في جميع الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية الحديثة، ويمكنك استخدامها لمزامنة الملفات والصور ومقاطع الفيديو مع مختلف الأجهزة الأخرى.
• أجهزة إخراج الصوت: تأتي العديد من مكبرات الصوت وسماعات الرأس اللاسلكية مزودة بتقنية البلوتوث التي تمكّنك من تشغيل الملفات الصوتية مباشرة من جهازك.
• أنظمة التحدث الحر: إذا جرى إقران هاتفك الذكي عبر البلوتوث مع نظام التحدث الحر في راديو السيارة أو خوذة الدراجة النارية، فيمكنك الرد على المكالمات الواردة مباشرة. وفي المركبات يكون الحاسوب الموجود ضمنها متوافقا أيضا مع التكنولوجيا اللاسلكية، ويتيح لك ذلك استخدام شاشة قمرة القيادة للتنقل عبر جهات الاتصال والقوائم الموجودة عبر هاتفك.
• أجهزة اللياقة البدنية وتكنولوجيا المنزل الذكي: ترسل بعض أجهزة تتبع اللياقة البدنية والساعات الذكية البيانات الصحية عبر البلوتوث مباشرة إلى تطبيق صحي عبر هاتفك الذكي. كما ساهمت أدوات المطبخ التي تدعم تقنية البلوتوث وأنظمة الإنذار والمفاتيح الإلكترونية وإطارات الصور الرقمية في النجاح العالمي لأنظمة المنزل الذكي.
• منصات الألعاب: تقدم صناعة الألعاب باستمرار شخصيات جديدة إلى السوق يمكنها التواصل والتفاعل مع بعضها البعض عبر البلوتوث. وتستخدم وحدات التحكم الخاصة بمنصات الألعاب الشهيرة -مثل “نينتندو سويتش” و” سوني بلاي ستيشن” و”مايكروسوفت إكس بوكس”- أيضا هذا المعيار اللاسلكي.
• التكنولوجيا الطبية: يمكن تجهيز المعينات السمعية بمزايا التحدث الحر باستخدام تقنية البلوتوث، كما يمكن تزويد الأطراف الصناعية المتقدمة تقنيا، مثل الذراع والساق ومضخات الأنسولين وأجهزة مراقبة نسبة السكر في الدم بالتقنية اللاسلكية.
• التطبيقات الصناعية: تعمل تكنولوجيا الاتصالات اللاسلكية على دفع الصناعة إلى الأمام من خلال ربط الآلات ومرافق التصنيع بعضها ببعض في الشبكات، وبالتالي تمكين التشغيل الآلي لعمليات الإنتاج إلى حد كبير.

في عام 2021، جرى شحن أكثر من 4.7 مليارات جهاز مزود بالبلوتوث، الأمر الذي يجعل هذه التقنية واحدة من معايير الاتصال اللاسلكي الأكثر شيوعا في العالم، ويجعلها إحدى التقنيات اللاسلكية الهامة التي تلعب دورا أساسيا في الحياة اليومية.

وشهدت هذه التقنية تطورا ملحوظا على مر السنوات، ويمتد تأثيرها إلى عدة مجالات من حياتنا اليومية، إذ نلجأ إليها في العديد من الاستخدامات المختلفة، ومن المتوقع أن تستمر التقنية في التطور مستقبلا ولعب دور مهم في مستقبل الاتصالات اللاسلكية.