مطالب توسط masterdsp

آموزش برنامه نویسی C-قسمت اول

/0 دیدگاه /در /توسط


معرفی زبان برنامه نویسی C :

زبان برنامه نویسی C  از اولین ها و قدیمی ترین زبانهای برنامه نویسی میباشد. این زبان برنامه نویسی پر قدرت که در واقع بسیاری از زبانهای برنامه نویسی دیگر از آن الهام گرفته اند یکی از پرکاربردترین زبانهای برنامه نویسی در حوزه امبدد سیستم میباشد همچنین بخش عمده ای از سیستمهای حساس سیستم عاملها و نرم افزارهای بزرگ و حتی گیم ها نیز با این زبان قدرتمند نوشته شده است.

زبان برنامه نویسی C  را مادر تمام زبان های برنامه نویسی می نامند، زیرا بسیاری از زبان های دیگر مانند ++C، جاوا و پایتون تحت تأثیر نحو و مفاهیم آن قرار خلق شده اند.

 


آموزش برنامه نویسی C

 زبان برنامه نویسی C یک زبان پرکاربرد و قدرتمند است که امتحان خود را در حوزه های مختلف پس داده است. در اواخر دهه 1960 توسط دنیس ریچی در آزمایشگاه های بل توسعه یافت، و به سرعت به یکی از محبوب ترین و تاثیرگذارترین زبان های برنامه نویسی در جهان تبدیل شده است.

C به عنوان تکامل زبان برنامه نویسی قبلی به نام B ایجاد شد که توسط کن تامسون توسعه داده شد. B اساساً برای برنامه نویسی سیستم طراحی شده بود و فاقد برخی ویژگی های ضروری بود. دنیس ریچی نیاز به یک زبان قدرتمندتر و انعطاف پذیرتر را دید که منجر به توسعه زبان برنامه نویسی C شد.

هدف اولیه C ایجاد زبانی بود که بتوان از آن برای نوشتن سیستم عامل یونیکس استفاده کرد. همانطور که یونیکس در اوایل دهه 1970 محبوبیت پیدا کرد، استفاده از C نیز افزایش یافت. سادگی، کارایی و قابل حمل بودن آن، آن را به گزینه ای عالی برای برنامه نویسی در سطح سیستم تبدیل کرد.

در سال 1978، اولین ویرایش کتاب “زبان برنامه نویسی C” توسط برایان کرنیگان و دنیس ریچی منتشر شد. این کتاب به مرجع قطعی برنامه نویسی C تبدیل شد و کمک زیادی به پذیرش گسترده این زبان کرد.

در طول سال‌ها، C با نسخه‌های استاندارد شده مختلف به تکامل خود ادامه داده است که معروف‌ترین آنها استاندارد ANSI C و استاندارد ISO C است. این استانداردها تضمین می‌کنند که C در پیاده‌سازی‌ در کامپایلر های مختلف ثابت می‌ماند و نوشتن کد قابل حمل را آسان‌تر می‌کند.

امروزه C هنوز به طور گسترده در حوزه های مختلف از جمله سیستم عامل ها، سیستم های تعبیه شده، درایورهای دستگاه، توسعه بازی و غیره استفاده می شود. تأثیر آن را می توان در نحو و مفاهیم بسیاری از زبان های برنامه نویسی مدرن مشاهده کرد و آن را به زبانی ارزشمند برای یادگیری برای برنامه نویسان مشتاق تبدیل می کند.

 


تکامل زبان C در برنامه نویسی :

زبان C در حال حاضر روند تکاملی خود را طی می کند، به این معنی که یک زبان راکد نیست و در حال توسعه مداوم است. برخی از جنبه های جدید در سال 2018 زمانی که زبان به نسخه C18 تبدیل شد، مانند عبارات نوع عمومی، نقاط پیچیده از نوع شناور و حتی کنترل تراز به زبان معرفی شد. نسخه حتی جدیدتر به نام C20 که در سال 2020 منتشر شده است، باعث بهبودهای بیشتری در زبان C شده است.

زبان C از آن دسته از زبانهای برنامه نویسی  میباشد که پتانسیل زیادی برای توسعه دارد و این توسعه می‌تواند منجر به تولید محصولات حتی بیشتر شود. صنایع زیادی وجود دارند که از نرم افزارهایی استفاده می کنند که به شدت به برنامه نویسی C در سطح ریشه خود متکی هستند. همچنین زبان برنامه نویسی C زبان اصلی برنامه نویسی سیستمهای امبدد میباشد.


مزایای یادگیری برنامه نویسی C :


دوره اموزشی زبان C

یادگیری برنامه نویسی C مزایای زیادی برای برنامه نویسان مشتاق دارد. در اینجا چند دلیل برای یادگیری این زبان وجود دارد:

جهانی بودن :

برنامه نویسی C بسیار متنوع است و می توان از آن برای توسعه طیف گسترده ای از برنامه ها از جمله سیستم عامل ها، سیستم های تعبیه شده، درایورهای دستگاه، توسعه بازی و غیره استفاده کرد. انعطاف پذیری آن، آن را به یک انتخاب محبوب برای توسعه دهندگانی که بر روی پلتفرم های مختلف کار می کنند تبدیل می کند.

کارایی:

C دسترسی سطح پایینی به حافظه و سخت افزار را فراهم می کند که این ویژگی امکان عملکرد کارآمد را فراهم می کند. این کنترل دقیقی را بر منابع سیستم ارائه می دهد و برای کارهایی که نیاز به سرعت و کارایی دارند، مانند سیستم های بلادرنگ و محاسبات با کارایی بالا، ایده آل است.

قابلیت حمل :

برنامه های C را می توان به راحتی بین پلتفرم ها و معماری های مختلف جابجا کرد. این بدان معناست که کدهای نوشته شده به زبان C می توانند روی سیستم عامل های مختلف با حداقل تغییرات اجرا شوند. این قابلیت حمل به استفاده گسترده از C در حوزه های مختلف کمک کرده است.

پایه برای زبان های دیگر :

C به عنوان پایه ای برای بسیاری از زبان های برنامه نویسی سطح بالا عمل می کند. درک اصول برنامه نویسی C یادگیری و درک زبان های دیگر مانند ++C، جاوا و پایتون را آسان تر می کند.

کاربردهای برنامه نویسی C :

برنامه نویسی C به دلیل تطبیق پذیری، کارایی و قابل حمل بودن به طور گسترده در حوزه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در اینجا برخی از کاربردهای رایج برنامه نویسی C آورده شده است:

 


کاربردهای برنامه نویسی C :

برنامه نویسی C به دلیل تطبیق پذیری، کارایی و قابل حمل بودن به طور گسترده در حوزه های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در اینجا برخی از کاربردهای رایج برنامه نویسی C آورده شده است:

سیستم عامل:

C زبان اصلی است که برای توسعه سیستم عامل ها استفاده می شود. دسترسی سطح پایین به منابع سیستم را فراهم می کند و امکان تعامل مستقیم با سخت افزار را در دسترس قرار میدهد  که باعث میشود زبان برنامه نویسی C برای ساخت اجزای اصلی یک سیستم عامل ایده آل گردد.

سیستم های تعبیه شده:

C معمولاً در برنامه نویسی امبدد سیستم استفاده می شود که شامل توسعه نرم افزار برای دستگاه هایی با منابع محدود و عملکردهای خاص است. این دستگاه ها می توانند از میکروکنترلرها در لوازم الکترونیکی مصرفی گرفته تا سیستم های خودرو و اتوماسیون صنعتی را شامل شوند.

درایورهای دستگاه:

C برای توسعه درایورهای دستگاه، که اجزای نرم افزاری هستند که به سیستم عامل اجازه می دهند  تا با دستگاه های سخت افزاری ارتباط برقرار کند، استفاده می شود. نوشتن درایورهای دستگاه نیاز به دسترسی سطح پایین به سخت افزار دارد و C ویژگی ها و کنترل لازم برای این کار را فراهم می کند.

کامپایلرها و مفسرها:

بسیاری از کامپایلرها و مفسرها برای سایر زبان های برنامه نویسی خودشان به زبان C نوشته شده اند. C کارایی و بهینه سازی لازم برای ترجمه کدهای سطح بالا را به شکل قابل خواندن توسط ماشین فراهم می کند.

شبکه سازی:

C به طور گسترده در برنامه نویسی شبکه برای توسعه پروتکل ها، ابزارهای شبکه و برنامه های کاربردی سرور استفاده می شود. توانایی آن در مدیریت عملیات شبکه سطح پایین و مدیریت اتصالات شبکه، آن را به گزینه ای محبوب برای کارهای مرتبط با شبکه تبدیل می کند.

توسعه بازی:

C اغلب در توسعه بازی، به ویژه برای توسعه موتورهای بازی و اجزای عملکرد حیاتی استفاده می شود. کارایی، قابلیت های مدیریت حافظه و دسترسی به کتابخانه های سطح پایین، آن را برای ساخت بازی هایی که نیاز به کارایی بالایی دارند، مناسب می کند.

سیستم های پایگاه داده:

C در توسعه سیستم های مدیریت پایگاه داده (DBMS) استفاده می شود. بسیاری از موتورهای DBMS به زبان C نوشته شده اند تا از ذخیره سازی و بازیابی کارآمد داده ها اطمینان حاصل کنند.

محاسبات علمی و عددی:

C در برنامه های محاسباتی علمی و عددی که نیاز به عملکرد محاسباتی بالایی دارند استفاده می شود. این امکان دستکاری کارآمد مجموعه داده های بزرگ و عملیات پیچیده ریاضی را فراهم می کند.

ابزارهای امنیتی:

C معمولاً در توسعه ابزارها و نرم افزارهای امنیتی مانند نرم افزار آنتی ویروس، اسکنرهای شبکه و الگوریتم های رمزگذاری استفاده می شود. کنترل سطح پایین و کارایی ارائه شده توسط C در تضمین امنیت و یکپارچگی این برنامه ها بسیار مهم است.

ابزارهای سیستمی:

بسیاری از ابزارهای کمکی سیستم، مانند ابزارهای خط فرمان، ویرایشگرهای متن و ابزارهای سیستم فایل، به زبان C نوشته شده اند.

 


برنامه هایی که با استفاده از زبان C توسعه یافته اند :

زبان برنامه نویسی C برای توسعه طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی در دامنه های مختلف استفاده شده است. در اینجا برخی از برنامه های کاربردی قابل توجه که با استفاده از C توسعه یافته اند آورده شده است:

سیستم عامل:

بسیاری از سیستم عامل ها از جمله یونیکس، لینوکس و ویندوز، سیمبین (نوکیا)، اندروید، هسته ویندوز فون با استفاده از C توسعه یافته اند.

سیستم های جاسازی شده:

C معمولاً در برنامه نویسی سیستم های جاسازی شده استفاده می شود که شامل توسعه نرم افزار برای دستگاه هایی با منابع محدود و عملکردهای خاص است. این شامل برنامه هایی مانند دستگاه های پزشکی، سیستم های خودرو و لوازم الکترونیکی مصرفی می شود.

کامپایلرها و مفسرها:

C برای توسعه کامپایلرها و مفسرها برای سایر زبان های برنامه نویسی استفاده شده است. کارایی و عملکرد C آن را برای ترجمه کدهای سطح بالا به فرم قابل خواندن ماشین مناسب می کند.

سیستم های مدیریت پایگاه داده:

بسیاری از سیستم های مدیریت پایگاه داده (DBMS) به دلیل کارایی و توانایی آنها در مدیریت حجم زیادی از داده ها به زبان C نوشته شده اند. C برای توسعه اجزای اصلی موتورهای DBMS استفاده می شود.

توسعه بازی:

C اغلب در گرافیک و توسعه بازی استفاده می شود. بازی Tic-Tac-Toe، The Dino، بازی The Snake، Doom3، شطرنج، توپ پرش، تیراندازی با کمان، پنگ و Minesweeper برخی از بازی هایی هستند که با زبان C توسعه یافته اند.

درایورهای دستگاه:

C برای توسعه درایورهای دستگاه که اجزای نرم افزاری هستند استفاده می شود که سیستم عامل را قادر می سازد با دستگاه های سخت افزاری ارتباط برقرار کند. درایور شبکه، درایور صفحه کلید، درایور ماوس و غیره

ویرایشگرهای متن:

Vi Editor، FreeDOS، Gedit و غیره.

Media Player: VLC Media Player، WINAMP Media Player

 


آینده زبان C :


برنامه نویسی C راه خود را به برخی از صنایع بسیار مهم در آنجا باز کرده است، به عنوان مثال، در بسیاری از انواع فناوری مدرن گنجانده شده است. اگر به محاسبات ابری و اینترنت اشیا (IoT) نگاه کنید، خواهید دید که آنها نیز پایه های خود را با استفاده از زبان C ساخته اند.

با توجه به اینکه ما دستگاه های زیادی در خانه های خود داریم که به هم متصل هستند، می توانید متوجه شوید که وجود زبان C چقدر اهمیت دارد. از آنجایی که آنها بخش مهمی از اینترنت اشیا هستند در دستگاه های خانه هوشمند استفاده می شود.

در عین حال، می‌دانید که داشتن یک سرویس ذخیره‌سازی ابری مانند Google Drive و Dropbox چقدر ضروری است و این تنها با زبان C امکان‌پذیر شده است.

 زبان C همچنین در بسیاری از زمینه‌های نوظهور، مانند هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین (ML) نقش حیاتی دارد. هوش مصنوعی به این معنی است که چگونه میتوان به رایانه‌ها این توانایی را داد که مانند انسان‌ها در سطح بسیار ابتدایی «فکر کنند» و «عمل کنند».

 به طور مشابه، می‌توانید به ماشین‌ها آموزش دهید که الگوهای رفتاری شما را مشاهده کنند و از آنها تقلید کنند، که معمولاً به آن یادگیری ماشینی می‌گویند. هر دوی این جنبه‌ها از زبان C استفاده می‌کنند، که قابل توجه است زیرا شامل آموزش رایانه‌ها و روبات‌ها برای تقلید رفتارهای انسانی است.

آینده زبان برنامه نویسی C امیدوارکننده به نظر می رسد، زیرا همچنان به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد و در حوزه های مختلف مرتبط است. در اینجا چند دلیل وجود دارد که چرا انتظار می رود C در آینده رشد کند:

 پایگاه‌های کد قدیمی:

بسیاری از پایگاه‌های کد و کتابخانه‌های موجود به زبان C نوشته شده‌اند و همچنان نگهداری و گسترش می‌یابند. تا زمانی که این پایگاه های کد وجود دارند، نیاز به توسعه دهندگان با مهارت های برنامه نویسی C وجود خواهد داشت تا روی آنها کار کنند.

برنامه نویسی در سطح سیستم:

C معمولاً برای توسعه سیستم عامل ها، سیستم های تعبیه شده و درایورهای دستگاه استفاده می شود. با پیشرفت فناوری و ظهور پلتفرم‌ها و دستگاه‌های جدید، تقاضای مداوم برای برنامه‌نویسانی وجود خواهد داشت که بتوانند در سطح سیستم کار کنند و از قابلیت‌های سطح پایین ارائه شده توسط C استفاده کنند.

کارایی و عملکرد:

C دسترسی سطح پایینی به حافظه و سخت افزار را فراهم می کند و به توسعه دهندگان این امکان را می دهد که کدهای بسیار بهینه شده ای را برای برنامه های کاربردی مهم بنویسند. با افزایش تقاضا برای نرم افزار سریع تر و کارآمدتر، همیشه نیاز به مهارت های برنامه نویسی C در حوزه هایی مانند سیستم های بلادرنگ، محاسبات با کارایی بالا و برنامه نویسی شبکه وجود خواهد داشت.

قابلیت حمل:

برنامه‌های C را می‌توان به راحتی در پلتفرم‌ها و معماری‌های مختلف جابه‌جا کرد و آن‌ها را بسیار قابل حمل می‌کند. این قابلیت حمل در حوزه‌هایی که نرم‌افزار باید روی پلتفرم‌های متعدد اجرا شود یا در جایی که قابلیت همکاری با سیستم‌های مختلف مورد نیاز است، بسیار مهم است.

پایه برای زبان های دیگر:

C به عنوان پایه ای برای بسیاری از زبان های برنامه نویسی سطح بالا، مانند C++، جاوا و پایتون عمل می کند. برنامه نویسان مشتاق اغلب با یادگیری C شروع می کنند زیرا درک کاملی از مفاهیم اساسی برنامه نویسی ارائه می دهد. این کار باعث می شود زبان C حتی برای کسانی که قصد دارند در زبان های دیگر تخصص پیدا کنند، یک زبان ارزشمند برای یادگیری باشد.

سیستم های جاسازی شده و اینترنت اشیا (IoT):

با رشد دستگاه های اینترنت اشیا و سیستم های جاسازی شده، احتمالاً تقاضا برای مهارت های برنامه نویسی C افزایش می یابد. C برای توسعه نرم افزار برای دستگاه های دارای محدودیت منابع با عملکردهای خاص که در این حوزه ها رایج است، مناسب است.

در حالی که زبان‌های جدیدتر در حوزه‌های خاص محبوبیت پیدا کرده‌اند، ویژگی‌ها و قابلیت‌های منحصربه‌فرد C ارتباط و تقاضای مداوم آن را در جامعه برنامه‌نویسی تضمین می‌کند. بنابراین، یادگیری و تسلط بر برنامه نویسی C می تواند طیف وسیعی از فرصت ها را در حال حاضر و آینده باز کند.

 
 
 
 
 


اهمیت زبان C در برنامه نویسی :

درست مانند تمام زبان های برنامه نویسی دیگر، زبان C در دنیای برنامه نویسی اهمیت خود را دارد. زبان های دیگر عبارتند از پایتون، جاوا، SQL و غیره. زبان C به راه اندازی بسیاری از الگوریتم ها و سیستم های کامپیوتری کمک کرده است و به توسعه بسیاری از نرم افزارها کمک کرده است.

برنامه نویسی C نقش بسزایی در توسعه برنامه نویسی سیستم، مانند بسیاری از نرم افزارهای عامل و سیستم های تعبیه شده داشته است. این نرم افزار نقشی حیاتی در توسعه نرم افزارهای سیستمی مانند درایورها و هسته ها دارد که از اجزای اصلی نرم افزار عملیاتی موفق هستند.

همچنین در توسعه سیستم های پایگاه داده و در برنامه های تلفن همراه استفاده می شود، به این معنی که تقریباً هر برنامه در تلفن شما با زبان C ارتباط دارد. اگر به دنبال توسعه نرم افزاری هستید که به شدت به سرعت و کارایی متکی باشد، باید زبان C را به عنوان زبان برنامه نویسی انتخاب کنید.

اگر بدانید حتی ویندوزهایی که روی رایانه شخصی یا لپ تاپ خود استفاده می کنید و سیستم عامل مک نیز با استفاده از زبان C توسعه یافته اند، متعجب خواهید شد.


کلام پایانی :

برنامه نویسی C یک زبان قدرتمند و پرکاربرد است که تاثیر بسزایی در جامعه برنامه نویسی داشته است. در اواخر دهه 1960 توسط دنیس ریچی توسعه یافت و به دلیل سادگی، کارایی و قابلیت حمل آن محبوب شد.

 این زبان در ابتدا برای نوشتن سیستم عامل یونیکس ایجاد شد و از آن زمان در حوزه های مختلفی مانند سیستم عامل ها، سیستم های تعبیه شده، توسعه بازی و شبکه مورد استفاده قرار گرفت.

 یادگیری برنامه نویسی C چندین مزیت دارد، از جمله جهانی بودن، کارایی، قابل حمل بودن و نقش اساسی آن در زبان های دیگر. دسترسی سطح پایین به حافظه و سخت افزار را برای توسعه دهندگان فراهم می کند و آن را برای برنامه های کاربردی حیاتی مناسب می کند. برنامه های C را می توان به راحتی در پلتفرم های مختلف منتقل کرد و درک C می تواند به عنوان پایه ای محکم برای یادگیری زبان های دیگر باشد.

 امروزه C به دلیل ارتباط آن در برنامه نویسی سیستم ها، مزایای عملکرد و استفاده گسترده آن در پایگاه های کد قدیمی، به طور گسترده استفاده می شود. همچنان در زمینه هایی مانند سیستم عامل ها، سیستم های جاسازی شده، درایورهای دستگاه، شبکه، سیستم های مدیریت پایگاه داده، توسعه بازی، ابزارهای امنیتی و محاسبات علمی مورد استفاده قرار می گیرد.

با پیشرفت تکنولوژی و افزایش تقاضا برای نرم افزارهای کارآمد، آینده برنامه نویسی C امیدوارکننده به نظر می رسد.

 به طور خلاصه، برنامه نویسی C همچنان یک زبان ارزشمند در جامعه برنامه نویسی است که تطبیق پذیری، کارایی و قابل حمل بودن را ارائه می دهد. این فرصت‌هایی را برای توسعه‌دهندگان در حوزه‌های مختلف فراهم می‌کند و مفاهیم اساسی آن، آن را به زبانی ارزشمند برای یادگیری برای برنامه‌نویسان مشتاق تبدیل می‌کند.

 
 

آینده توسعه اینترنت اشیا: روندها و پیش بینی ها

/0 دیدگاه /در /توسط


مقدمه

شرکتهای OEM (شرکتهایی که محصولات آنها به عنوان اجزای سازنده محصولات دیگر استفاده میشود) به طور مداوم در حال توسعه راه حل ها و محصولات جدید برای موارد استفاده صنعتی و مصرف کننده های تجاری هستند. شرکت‌های پیشرو ارزش اینترنت اشیا را می‌بینند و به سرعت اینترنت اشیا را برای ساده‌سازی فرآیندهای خود و کارآمدتر کردن آن‌ها استفاده می‌کنند.

مردم  دستگاه های اینترنت اشیا بیشتری را به خانه ها و دفاتر خود می آورند تا زندگی خود را آسان تر و راحت تر کنند.

اگر تمایل دارید در مورد وضعیت فعلی اینترنت اشیا در سراسر جهان و ده روند برتری که  در سال 2023 شاهد آن بودیم اطلاعاتی را کسب نمایید، ادامه مطلب را بخوانید.


وضعیت فعلی IOT

در سطح جهانی، انتظار می‌رود تعداد دستگاه‌های IoT تا انتهای سال 2030 به 29 میلیارد دستگاه برسد، از 9.7 میلیارد دستگاه در سال 2020. همچنین انتظار داریم حجم بازار اینترنت اشیا نیز تا سال 2027 به 33.74 میلیارد دلار برسد، با نرخ رشد سالانه مرکب خیره کننده 11.49 از سال 2022 تا 2027.

بخش‌های حمل‌ونقل، ذخیره‌سازی و دستگاه های دولتی نیز در استفاده از اینترنت اشیا عقب‌تر هستند. این صنعت های برتر به تنهایی بیش از 100 میلیون دستگاه اینترنت اشیا را مستقر کرده اند. علاوه بر این، صنایعی مانند وسایل نقلیه متصل، زیرساخت های فناوری اطلاعات و ردیابی دارایی ها پیش بینی می شود تا سال 2030 بیش از یک میلیارد دستگاه متصل داشته باشند.

در بخش مصرف کننده های خانگی، بخش خانه های هوشمند در استقرار دستگاه های اینترنت اشیا پیشرو است. انتظار می رود تا انتهای سال 2023، بخش خانه های هوشمند 350 میلیون مصرف کننده جدید داشته باشد.

دستیارهای صوتی در سال گذشته رشد قابل توجهی داشته اند و  متولدین هزاره جدید بیشترین سهم را داشته اند. حدود 65 درصد از افراد بین 25 تا 34 سال از دستیار صوتی در زندگی روزمره خود استفاده می کنند. افراد 18 تا 24 ساله در رتبه بعدی هستند و حدود 59 درصد از جمعیت شناخته شده از دستیارهای صوتی استفاده می‌کنند.

گوشی‌های هوشمند و سایر دستگاه‌های رسانه‌ای همچنان پرمصرف‌ترین دستگاه‌های IoT در بخش مصرف‌کننده هستند.

در دو سال گذشته نیز توجه زیادی به امنیت اینترنت اشیا شده است. بهبود امنیت یکی از رایج ترین دلایل پذیرش اینترنت اشیا، حداقل در میان کاربران اروپایی بود. اما کاربران و دولت ها از خطرات و آسیب پذیری های امنیتی دستگاه های اینترنت اشیا بسیار آگاه شده اند.

بخش قابل توجهی از حملات سایبری در سال 2020 معطوف سازمان هایی بود که از دستگاه های اینترنت اشیا استفاده کرده بودند.بعد از این حملات دولت ها شروع به تهیه پیش نویس یا حتی ارائه قوانینی برای تعیین حداقل استانداردهای امنیتی برای دستگاه های اینترنت اشیا کرده اند.

 
 


10 روند و پیش بینی برتر اینترنت اشیا تا انتهای سال 2023


آینده اینترنت اشیا


1.دوقلوهای دیجیتال

اول از همه ببینیم دوقلوهای دیجیتال به چه چیزی میگن. دوقلو دیجیتال در واقع یک مدل دیجیتالی از یک محصول، سیستم یا فرآیند فیزیکی در دنیای واقعی مورد نظر یا واقعی است (یک دوقلو فیزیکی) که به‌عنوان همتای دیجیتالی غیرقابل تشخیص آن برای اهداف عملی، مانند شبیه‌سازی، ادغام، آزمایش،نگهداری و نظارت عمل می‌کند. دوقلو دیجیتالی از زمان معرفی اولیه‌اش به‌عنوان پیش‌فرض زیربنایی برای مدیریت چرخه عمر محصول  در نظر گرفته شده است و در کل چرخه حیات (ایجاد، ساخت، بهره‌برداری/پشتیبانی و دفع) موجودیت فیزیکی که آن را نمایندگی می‌کند وجود دارد.

ساده شدش به این معناست که شما میاین یک مدل دیجیتالی از یک چیز واقعی درست میکنید تا بتونید ازمایشها و شبیه سازی ها و سایر موارد مورد نیاز رو که انجام آنها روی مدل واقعی سخت و زمان بر و هزینه بر هست روی اون مدل دیجیتالی انجام میدید.

با دیجیتالی شدن گسترده و در دسترس بودن فناوری حسگرها، انتظار می رود تا پایان سال 2023 شاهد گسترش سریع دوقلوهای دیجیتال در صنایع بیشتری باشیم. این فناوری دید بیشتری را به فرآیندهای سازمان ارائه می دهد و به ذینفعان کمک می کند تا آنها را تجزیه و تحلیل و بهبود بخشند. دو سال گذشته شاهد بلوغ سریع فناوری بودیم و انتظار می‌رود این روند بیشتر به جریان اصلی تبدیل شود. سازمان‌ها در تلاش هستند تا زنجیره‌های تامین قوی و راه‌حل‌های لجستیکی را پس از بحران COVID-19 ایجاد کنند و دوقلوهای دیجیتال نقش بزرگی در اینجا ایفا خواهند کرد.

شرکت‌های موجود در این فضا با غول‌های فناوری همکاری می‌کنند تا به مشتریان مختلف دست یابند و راه‌حل‌هایشان را بهبود بخشند. به عنوان مثال، Ansys Inc که در مهندسی مکانیک و شبیه سازی فعالیت دارد، با Microsoft Azure دست به دست هم داده است.

در سال گذشته نیز تلاش‌هایی برای ایجاد استانداردی برای دوقلوهای دیجیتال انجام شده است که Twinify و Digital Twin Consortium پیشتاز هستند.


2.هوش مصنوعی و اینترنت اشیا


هوش مصنوعی و اتینترنت اشیا

گسترش دستگاه‌های اینترنت اشیا به سازمان‌ها، اجازه داده است به داده‌های دانه ای (granular data)  مربوط به فعالیتهای خود که قبلا در دسترس نبودند دسترسی داشته باشند. کسب‌وکارها می‌توانند بینش‌های دقیقی در مورد کارمندان، بهره‌وری، کیفیت خدمات یا محصول و سایر اطلاعات کسب کنند. شرکت ها شروع به استفاده از این داده ها برای توسعه و تقویت مدل های هوش مصنوعی خود کرده اند.

با ادغام هوش مصنوعی در سیستم های خود، کسب و کارها می توانند فرآیندهای بیشتری را خودکار کرده و کیفیت محصولات و خدمات خود را بهبود بخشند. طبق آمار در سال گذشته راه‌حل‌های اینترنت اشیا با قابلیت‌های پردازش در لبه‌ بیشتری بکارگیری شده  است.

این راه‌حل‌ها به سازمان‌ها اجازه می‌دهد تا هوش مصنوعی را نزدیک‌تر به حسگرها یا محرک‌ها مستقر کنند، که الزامات اتصال را کاهش می‌دهد و تصمیم‌گیری سریع‌تر را در سیستم‌های اینترنت اشیا قدرت می‌بخشد. پردازش در لبه همچنین اجازه استقرار راه حل های IoT را در صنایع بیشتر و برای کاربردهای بیشتر داده اند.

ما قبلاً شاهد بوده ایم که فناوری هایی مانند تعمیر و نگهداری پیش بینی شده گسترده و رایج شده اند. در سالهای آینده، می‌توان انتظار داشت که کسب‌وکارهای بیشتری از این فناوری‌ها در تولید، مونتاژ، تدارکات، حمل‌ونقل، مدیریت ناوگان و سایر فرآیندها استفاده کنند


3.تکنولوژی جدید حسگر

به گفته موسسه تحقیقاتی گارتنر، می‌توانیم در طول سال 2023 منتظر نوآوری در فناوریهای مربوط به حسگرها باشیم. همچنین می‌توانیم انتظار کاهش قیمت در فناوری حسگرهای موجود و متعاقب آن کاهش قیمت راه‌حل‌های اینترنت اشیا را داشته باشیم. گارتنر همچنین نوآوری در الگوریتم‌ها را پیش‌بینی می‌کند که به دستیابی به بینش بیشتر از فناوری حسگر موجود کمک می‌کند.

انتظار می رود شرکت بوش در رویداد CES 2023 حسگرهایی مانند لیدارهای دوربرد، مغناطیس سنج های با کارایی بالا، سنسورهای فشار هوا و سیستم های حسگر مبتنی بر هوش مصنوعی جدیدی ارائه دهد.

انتظار می‌رود این شرکت همراه با بسیاری دیگر از بازیگران این حوزه، سیستم‌های حسگر جدیدی را که برای وسایل نقلیه خودران طراحی شده‌اند، به نمایش بگذارد. اخباری در مورد حسگرهایی وجود دارد که می توانند عملکرد راننده و خودرو، تعمیر و نگهداری پیشگیرانه و تجزیه و تحلیل ناوگان را ردیابی کنند.

در زمینه کشاورزی هوشمند، فناوری‌های Himax با Studio Seeed برای نمایش حسگر هوش مصنوعی LoRaWAN Vision در نمایشگاه CES همکاری کرده‌اند.


4.خدمات خودرو متصل به 5G


خدمات خودرو متصل به 5G

در سال آینده، می‌توان انتظار داشت که اتصال 5G در سطح جهانی رایج‌تر شود. در سال گذشته، بسیاری از ارائه‌دهندگان خدمات 5G خود را راه‌اندازی کردند، اما این خدمات تنها در مکان‌های معدودی در دسترس بودند.

بسیاری از ارائه دهندگان نیز به دلیل اجرای ضعیف استاندارد 5G مورد انتقاد قرار گرفتند. اما تا پایان سال 2023، می‌توان انتظار داشت که ارائه‌دهندگان خدمات این مشکلات را برطرف کنند و این فناوری برای افراد بیشتری در  دسترس باشد.

راه اندازی خدمات 5G همچنین باعث پیشرفت در فناوری خودروهای متصل شده است. بسیاری از اپراتورها در تلاش هستند تا خدمات خودروی متصل را به عنوان یک قابلیت افزودنی برای برنامه های 5G مشتریان راه اندازی کنند. انتظار می رود این امر باعث افزایش ارتباطات خودرو به خودرو، بهبود آگاهی موقعیتی سیستم های ADAS و کاهش برخوردها شود.

AT & T قبلاً اعلام کرده است که با BMW و Polaris برای ارائه فناوری وسایل نقلیه متصل همکاری خواهد کرد. طرح NumberSync آنها به دارندگان خودروهای منتخب BMW اجازه می‌دهد حتی زمانی که تلفن همراه خود ندارند، از طریق وسایل نقلیه خود تماس بگیرند.


5.نوآوری در سطح تراشه برای دستگاه های IoT

در حالی که شاهد پیشرفت‌هایی در حسگرها و راه‌حل‌های IoT بوده‌ایم، هنوز شاهد نوآوری‌های زیادی در سطح تراشه‌ها نیستیم. در طول سالهای آینده، می توانیم انتظار داشته باشیم که این وضعیت تغییر کند. ما می‌توانیم انتظار داشته باشیم که تراشه‌های تخصصی‌تری برای سیستم‌های اینترنت اشیا با استفاده از مزایا و موارد استفاده خاص خود طراحی و تولید شوند و وارد بازار مصرف گردند.

این تغییرات عمدتاً به دلیل محبوبیت پردازش لبه و هوش مصنوعی در راه‌حل‌های اینترنت اشیا است. سازمان‌ها قدرت پردازش بیشتری را در لبه می‌خواهند و صنعت با معماری‌ها و مجموعه‌های دستورالعمل جدید در تراشه ها به این نیاز پاسخ می‌دهد.

در سالهای آتی ، ما می‌توانیم انتظار تراشه‌های تخصصی را داشته باشیم که می‌توانند شبکه‌های عصبی و سیستم‌های هوش مصنوعی را با مصرف توان پایین مدیریت کنند. و البته، این تغییرات منجر به نوآوری بیشتر در راه حل های هوش مصنوعی می شود که از تراشه های جدید بهره می برند.

سازمان‌ها و دولت‌ها همچنین در حال بررسی راه‌حل‌هایی هستند که می‌تواند کمبود جهانی تراشه را کاهش دهد، که انتظار می‌رود تا پایان سال 2023 ادامه یابد.


6.اینترنت اشیا در مراقبت های بهداشتی

در دو سال گذشته شاهد پیشرفت اینترنت اشیا در حوزه مراقبت های بهداشتی در قالب ابزارهای پوشیدنی تا دستیارهای صوتی و تجهیزات پزشکی متصل بوده ایم. سنسورهای ضربان قلب و SpO2 در ساعت‌های هوشمند و پوشیدنی‌ها رایج شده‌اند. در سال 2023، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که راه‌حل‌های اینترنت اشیا بیشتری به مؤسسات مراقبت‌های بهداشتی ضربه بزند!!. انتظار می رود این بازار تا سال آینده به 267 میلیارد دلار برسد.

در سال آینده، ابزارهای پوشیدنی هوشمندتر می شوند و حسگرهایی را در خود جای می دهند که می توانند پارامترهای بیشتری را اندازه گیری کنند. همچنین می توانیم انتظار داشته باشیم که حسگرهای هوشمند بیشتری در خانه برای نظارت بر حیات بیماران وجود داشته باشد.

به گفته فوربس، ممکن است با مفهوم بخش بیمارستان مجازی آشنا شویم، جایی که پزشکان و پرستاران بیماران را در خانه هایشان نظارت و نظارت خواهند کرد.


7.نگرانی های اخلاقی، قانونی و حفظ حریم خصوصی در مورد اینترنت اشیا


امنیت در حوزه اینترنت اشیا

در چند سال گذشته، آگاهی مردم در مورد خطرات دستگاه های اینترنت اشیا افزایش یافته است. این موضوع در گزارش گارتنر “برترین روندها و فناوری های استراتژیک اینترنت اشیا تا سال 2023” برجسته شده است. با بلوغ فناوری، پیامدهای اخلاقی و اجتماعی آشکارتر شده است.

مصرف کنندگان از خطرات حریم خصوصی دستگاه های IoT آگاه شده اند. نگرانی هایی در مورد مالکیت داده ها، نحوه استفاده از آنها و نحوه ایمن شدن آنها مطرح شده است. به عنوان مثال، در طول سال گذشته، مشخص شد که زنگ‌های درب حلقه اغلب بدون اطلاع یا رضایت کاربران، فیلم‌های ویدئویی را با مجریان قانون به اشتراک می‌گذارند. بسیاری از دستگاه‌های خانه هوشمند برای جمع‌آوری داده‌های کاربر، از ضبط‌های صوتی و تصویری، که اغلب برای بهبود این محصولات یا خدمات استفاده می‌شوند، بهره میبرند.

در سال 2023، پیشبینی میشود که کاربران بیشتری از این نگرانی‌ها آگاه باشند و دولت‌ها مقرراتی را وضع کنند که نحوه محافظت از حریم خصوصی کاربران با دستگاه‌های IoT را به تولیدکنندگان دیکته کند.


8.تاکید بیشتر بر امنیت دستگاه های اینترنت اشیا

مصرف کنندگان، دولت ها و OEM ها از اهمیت  امنیت در دستگاه هایIoT آگاه شده اند. در دو یا سه سال گذشته بسیاری از دستگاه‌های اینترنت اشیا در معرض خطر قرار گرفته‌اند و مهاجمان بدون مشکل خاصی به داده‌های سازمان‌ها از طریق دستگاه‌های اینترنت اشیا دسترسی پیدا کرده‌اند.

در سال‌های گذشته، قانونگذار از OEM ها خواسته است تا رمزهای عبور پیش‌فرض یا استاندارد دستگاه‌های IoT را حذف کنند. آخرین قانون در مورد امنیت اینترنت اشیا در مورد برچسب گذاری دستگاه هایی با خطرات امنیتی است تا مصرف کننده از میزان خطرات امنیتی احتمالی مطلع باشد.

کشورهایی مانند سنگاپور و آلمان قبلاً برچسب هایی را طراحی و اعمال کرده اند که خطرات امنیتی مرتبط با دستگاه اینترنت اشیا را به مصرف کننده می گوید. ایالات متحده، بریتانیا و اتحادیه اروپا در حال بررسی قوانین مشابهی هستند که OEM ها را ملزم می کند سطوح یا ویژگی های ایمنی دستگاه های IoT خود را علامت گذاری کنند.


9.رابط های کاربری و تجربیات کاربری جدید

همانطور که اینترنت اشیاء در بخش مصرف کننده جریان اصلی تر بازار می شود، OEM ها شروع به بررسی رابط های جدید برای تعامل کاربران با آنها کرده اند. شرکت‌ها از قراردادن صفحه نمایش لمسی روی دستگاه‌های هوشمند حذر میکنند. به عنوان مثال، بسیاری از سازندگان خودرو متوجه شده اند که صفحه نمایش لمسی بهترین راه برای تعامل با سیستم های سرگرمی نیست.

OEM ها همچنین شروع به توسعه گوشی های هوشمند و پوشیدنی ها به فرم  فاکتورهای جدیدی کرده اند که نیاز به رابط های کاربری جدید دارد. این تلاشها را با محبوبیت روزافزون دستیارهای صوتی و دیجیتالی ترکیب کنید و انتظار داشته باشید  در سال آینده شاهد رابط های کاربری جدید و هیجان انگیزی باشیم.

 


10.فن آوری های اتصال جدید

در سال گذشته بسیاری از ارائه دهندگان خدمات NBIoT را برای دستگاه های IoT ارائه کردند. انتظار می رود این روند در سال آینده نیز ادامه یابد. همچنین مشاهده شده است که ه OEMها  فناوری‌های اتصال جدیدی برای موارد استفاده خاص در دست توسعه و آزمایش دارند.

پیشرفت در اتصال 5G و اینترنت ماهواره ای می تواند فرصت هایی را برای OEM ها ایجاد کند تا محصولات جدید IoT را توسعه دهند.


کلام پایانی

حوزه اینترنت اشیا یا IOT یکی از حوزه های روبه رشد و بسیار مورد توجه کاربران خانگی و تجاری میباشد.همچنین این حوزه با سرعت بسیار زیادی در حال توسعه و بروز رسانی است که نیازمند آن است فعالان این حوزه خود را با جدیدترین تکنولوژیهای IOT منطبق کنند.با انکه در کشور ما زیرساختهای مناسبی برای کار در زمینه اینترنت اشیا در دسترس نیست و از طرف دیگر شرکتها و کاربران خانگی به اهمیت و فواید آن آشنایی کامل ندارند دیر یا زود به اهمیت آن پی خواهند برد و چه بهتر که ما به عنوان مهندسان الکترونیک توانایی و اطلاعات خود را دراین زمینه به روز نگه داریم تا در زمان مقتضی بتوانیم نیازهای این صنعت را براورده و کسب و کار خود را هم از منافع مالی آن بی بهره نگذاریم…

 
 

بلوتوث چیست و چگونه کار میکند؟

/0 دیدگاه /در /توسط


بلوتوث چیست؟

فناوری بلوتوث یک استاندارد ارتباطی بی‌سیم است که به دستگاه‌ها امکان می‌دهد تا در فواصل کوتاه به یکدیگر متصل و تبادل داده داشته باشند. بلوتوث یک  فناوری محبوب در زمینه IoT (اینترنت اشیا) شده است و به طور گسترده در دستگاه های مختلف مانند تلفن های هوشمند، لپ تاپ ها، بلندگوها و بسیاری موارد دیگر مورد استفاده قرار گرفته است.

فناوری بی سیم ،ماوس و صفحه کلید را به رایانه های ما متصل می کند. این فناوری تلفن‌های همراه ما را به ماشین‌هایمان متصل می‌کند تا از آخرین پادکست‌ها در طول رفت و آمد صبحگاهی مطلع شویم . ساعت‌های هوشمند و ردیاب‌ها نیز از دیگر تجهیزاتی هستند که توسط تکنولوژی های بیسیم فعالیت ما را به تلفن‌های هوشمندمان ارسال می‌کند.

هنگامی که دو دستگاه نیاز به برقراری ارتباط با یکدیگر دارند، قبل از شروع برقرای ارتباط باید روی تعدادی از نکات به توافق برسند. اولین نقطه توافق فیزیکی است: آیا آنها از طریق سیم صحبت خواهند کرد یا سیگنال های بی سیم.؟ اگر از سیم استفاده می کنند، چند عدد مورد نیاز است – یک، دو، هشت یا 25.؟ هنگامی که  در مورد ویژگی های فیزیکی تصمیم گیری شد، چندین سوال دیگر مطرح می شود:

    1. چه مقدار داده در یک زمان ارسال خواهد شد؟ به عنوان مثال، پورت های سریال داده ها را 1 بیت در هر زمان (کلاک) ارسال می کنند، در حالی که پورت های موازی میتوانند چندین بیت را همزمان ارسال می کنند.

    2. دستگاه ها چگونه با یکدیگر صحبت خواهند کرد؟ همه طرفین در یک تبادل دیتای الکترونیکی باید بدانند که بیت ها به چه معنا هستند و آیا پیامی که دریافت می کنند همان پیامی است که ارسال شده است. این سازوکار به معنای توسعه مجموعه ای از دستورات و پاسخ ها است که به عنوان پروتکل شناخته می شوند.


ارتباطات بلوتوث:

ارتباطات بی سیم در حال حاضر یک پدیده رایج است. بسیاری از ما در دفاتر و منازل خود به اینترنت وای فای دسترسی داریم. اما دستگاه‌های بلوتوث مستقیماً با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، نه اینکه ترافیک را از طریق یک دستگاه مانند روتر بی‌سیم ارسال کنند. این نوع ارتباط باعث می‌شود دستگاه عمر مفید بیشتر و مصرف برق کمتری داشته باشد و عمر باتری را بهبود می‌بخشد.

دستگاه های بلوتوث با استفاده از امواج رادیویی کم مصرف در باند فرکانسی بین 2.400 گیگاهرتز و 2.4835 گیگاهرتز ارتباط برقرار می کنند .این باند یکی  از معدود باندهایی است که طبق توافقات بین المللی برای استفاده از دستگاه های صنعتی، علمی و پزشکی (ISM) کنار گذاشته شده است.

بسیاری از دستگاه‌هایی که ممکن است قبلاً از آنها استفاده کرده باشید از همین باند فرکانس رادیویی بهره می‌برند. از جمله کیبورد و ماوس بیسیم ، هدست ها و جدیدترین نسل تلفن‌های بی‌سیم. اطمینان از عدم تداخل دستگاه های بلوتوث و سایر فناوری های ارتباطی بی سیم با یکدیگر ضروری است.

دو نوع فناوری  اصلی بلوتوث وجود دارد: بلوتوث کم انرژی (LE) و بلوتوث کلاسیک .هر دو با استفاده از یک باند فرکانس کار می کنند، اما بلوتوث LE محبوب ترین گزینه است. برای کار کردن به انرژی بسیار کمتری نیاز دارد و همچنین می‌تواند برای شبکه‌های پخش یا مش استفاده شود، علاوه بر اینکه امکان برقراری ارتباط از طریق اتصالات نقطه به نقطه بین دو دستگاه را فراهم می‌کند.

فناوری بلوتوث کلاسیک می‌تواند سرعت داده کمی بالاتر از بلوتوث LE (3 مگابایت در مقایسه با 1 مگابیت یا 2 مگابایت بر ثانیه) ارائه دهد، اما فقط می‌تواند برای ارتباط مستقیم بین دو دستگاه با استفاده از اتصالات نقطه به نقطه استفاده شود. هر یک از دو نوع فناوری بلوتوث نقاط قوت خاص خود را دارد و سازندگان نسخه ای را انتخاب می کنند که به بهترین وجه با نیازهای محصول آنها مطابقت دارد.


ریشه کلمه Bluetooth:

هارالد بلوتوث در اواخر دهه 900 پادشاه دانمارک بود. او موفق شد دانمارک و بخشی از نروژ را در یک پادشاهی واحد متحد کند، سپس مسیحیت را وارد دانمارک کرد. او بنای یادبود بزرگی به نام سنگ رون جلینگ به یاد والدینش به جا گذاشت. در سال 986 در جریان نبردی با پسرش اسوند فورکبرد کشته شد. انتخاب این نام برای استاندارد نشان می‌دهد که شرکت‌های منطقه شمال اروپا (کشورهایی از جمله دانمارک، سوئد، نروژ و فنلاند) چقدر برای صنعت ارتباطات اهمیت قائل هستند، حتی اگر در مورد نحوه عملکرد فناوری اطلاعات کمی داشته باشد.

اصلا چرا پادشاه هارالد به “بلوتوث” معروف شد؟ ریشه این نام مستعار احتمالاً آنقدرها هم جذاب نیست. ظاهراً هارالد دندان پوسیده ای داشت که همانطور که از نام دانمارکی او نشان می دهد آبی یا سیاه به نظر می رسید: Harald Blatand Gormsen، در واقع bla به معنای دندان آبی و دندانه دار.

در یک شب طوفانی!!!، در یک بار در تورنتو، دو مهندس از اینتل و اریکسون که بر روی پروژه کار می کردند، مشغول نوشیدن نوشیدنی بودند. آنها به دنبال نام خوبی بودند تا برای فناوری جدید خود انتخاب کنند. در طول گفتگو، آنها در مورد عشق مشترک خود به تاریخ صحبت کردند. یکی از آنها به کتابی اشاره کرد که به تازگی در مورد وایکینگ ها خوانده بود، از جمله یکی از پادشاهان وایکینگ عجیب و غریب: هارالد بلوتوث.

در سال 1997، چندین شرکت بزرگ ارتباطی مانند آی‌بی‌ام، اینتل، اریکسون، نوکیا و توشیبا فناوری جدیدی را برای اتصال دستگاه‌ها توسعه دادند. نوکیا و اریکسون، دو شرکت نوردیک، این پروژه را رهبری کردند.

مهندسان یک ارتباط موازی بین هارالد بلوتوث، پادشاه متحد کننده، و ابزاری که برای اتصال دستگاه های مختلف در یک شبکه منحصر به فرد ایجاد کرده بودند، ایجاد کردند. یکی از آنها، جیم کارداچ، اسنادی را  گردآوری کرد تا انتخاب نام را برای مافوق خود توضیح دهد. این اسناد شامل تصویری از هارالد حک شده روی سنگ بود که یک تلفن همراه و یک لپ تاپ در دست داشت.

 


لوگوی بلوتوث

بلوتوث برای چندین ماه به یک نام رمز تبدیل شد، اما قرار بود با نام “RadioWire” یا “PAN” (Personal Area Network) جایگزین شود. اما تیم ارتباطی قدرت معنای پشت “بلوتوث” را درک کردند و آن را به عنوان نام رسمی فناوری حفظ کردند. بلوتوث به طور رسمی در سال 1998 راه اندازی شد و اریکسون اولین تلفن بلوتوث را در سال 1999 ایجاد کرد. این فناوری هنوز هم امروزه به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.


بلوتوث چگونه عمل میکند:

دستگاه‌های بلوتوث BR/EDR همیشه باید جفت شوند و این روش باعث می‌شود که هر یک از دو دستگاه به دیگری اعتماد کنند و بتوانند داده‌ها را به روشی امن با استفاده از رمزگذاری مبادله کنند.

هنگامی که دستگاه‌های بلوتوث BR/EDR در محدوده یکدیگر قرار می‌گیرند، یک مکالمه الکترونیکی انجام می‌شود تا مشخص شود آیا آنها به یکدیگر اعتماد دارند یا نه و داده‌هایی برای اشتراک‌گذاری موجود هست یا خیر. کاربر معمولاً مجبور نیست دکمه ای را فشار دهد یا دستور بدهد. مکالمه الکترونیکی به طور خودکار انجام می شود. هنگامی که مکالمه انجام شد، دستگاه ها – چه بخشی از یک سیستم کامپیوتری باشند یا یک سیستم صوتی استریو خانگی – یک شبکه را تشکیل می دهند.

بلوتوث LE اما متفاوت عمل می کند. ممکن است دستگاه ها برای ایجاد یک رابطه قابل اعتماد بین یکدیگر جفت شوند، اما همه محصولات به این روش نیاز ندارند. یک دستگاه بلوتوث LE که می‌خواهد کشف شود، پیام‌های خاصی (Packets) را در فرآیندی به نام تبلیغات (Advertising)  پخش می‌کند.

بسته های تبلیغاتی حاوی اطلاعات مفیدی در مورد دستگاه تبلیغاتی هستند. دستگاه مناسب دیگری با اسکن (listening) بسته های تبلیغاتی و انتخاب بسته هایی که از دستگاه های موردنظر هستند، دستگاه تبلیغاتی را پیدا می کند. معمولاً اسکن تنها زمانی اتفاق می‌افتد که کاربر با فشار دادن یک دکمه در یک برنامه تلفن هوشمند، آن را فعال کند.

معمولاً جزئیات دستگاه های مناسبی که کشف شده اند به کاربر ارائه می شود و سپس یکی را برای اتصال انتخاب می کند.

لوازم جانبی بلوتوث (به عنوان مثال، یک ردیاب فعالیت یا یک ساعت هوشمند) که به یک دستگاه مرکزی (مانند یک تلفن هوشمند) متصل هستند، یک شبکه منطقه ای شخصی (PAN) یا piconet را تشکیل می دهند که ممکن است کل فضای یک ساختمان را دربر بگیرند یا ممکن است مسافت زیادی را در بر نگیرد. مثلا فاصله بین گوشی هوشمند در جیب و ساعت روی مچ دست.

هنگامی که یک piconet ایجاد می شود، اعضای آن فرکانس های رادیویی را به صورت هماهنگ پرتاب می کنند تا با یکدیگر در تماس باشند و از تداخل با سایر piconet های بلوتوثی که ممکن است در همان اتاق یا دستگاه هایی با استفاده از فناوری های بی سیم دیگر مانند WiFi کار می کنند، جلوگیری کنند.

این تکنولوژی حتی یاد می گیرد که کدام کانال های رادیویی خوب کار می کنند و کدام یک با تداخل مواجه هستند تا بتواند به صورت پویا از کانال های نا مطلوب دوری کند و فقط از کانال هایی استفاده کند که تداخل ندارند. این فرآیند که پرش فرکانس تطبیقی (adaptive frequency hopping ) نامیده می‌شود به دستگاه‌های بلوتوث اجازه می‌دهد تا حتی در محیط‌هایی که تعداد بسیار زیادی دستگاه بی‌سیم کار می‌کنند، واقعاً خوب کار کنند.


شعاع عملیاتی بلوتوث :


bluetooth-speaker

اگرچه بسیاری از بلوتوث در درجه اول به عنوان یک فناوری کوتاه برد یاد می کنند، اما می توان از آن برای اتصال دستگاه های با فاصله بیش از یک کیلومتر (3280 فوت) از هم نیز استفاده کرد.

در واقع، بسیاری از انواع محصولات مانند هدفون های بی سیم، نیاز دارند که برد ارتباطی دستگاه ها بسیار کوتاه باشد. اما از آنجایی که فناوری بلوتوث بسیار انعطاف‌پذیر است و می‌توان آن را بر اساس نیازهای برنامه پیکربندی کرد، سازندگان می‌توانند تنظیمات بلوتوث را روی دستگاه‌های خود تنظیم کنند تا به محدوده مورد نیاز خود دست یابند و در عین حال عمر باتری را به حداکثر برسانند و بهترین کیفیت سیگنال را به دست آورند.

چندین عامل بر دامنه دستگاه های بلوتوث تأثیر می گذارد:

    1. طیف رادیویی: باند فرکانسی فناوری بلوتوث آن را به انتخاب خوبی برای ارتباطات بی سیم تبدیل می کند.
    2. لایه فیزیکی (PHY): برخی از جنبه‌های کلیدی نحوه استفاده از رادیو برای ارسال و دریافت داده‌ها مانند نرخ داده، نحوه تشخیص و تصحیح خطا، حفاظت از تداخل و سایر تکنیک‌هایی که بر وضوح سیگنال در محدوده‌های مختلف تأثیر می‌گذارند را تعریف می‌کند.
    3. حساسیت گیرنده: اندازه گیری حداقل قدرت سیگنالی که گیرنده همچنان می تواند داده ها را دریافت کرده و به درستی رمزگشایی کند.
    4. قدرت انتقال: همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید، هرچه قدرت سیگنال ارسالی بالاتر باشد، برد بیشتری را می توان بدست آورد. اما افزایش قدرت انتقال نیز باتری شما را سریعتر تخلیه می کند.
    5. بهره آنتن: در اصل، این تغییر سیگنال های الکتریکی از فرستنده به امواج رادیویی و بازگشت دوباره به انتهای گیرنده است.
    6. تلفات مسیر: عوامل متعددی ممکن است سیگنال را تضعیف کنند، از جمله مسافت، رطوبت، و کانالی که از طریق آن حرکت می کند (مانند چوب، بتن یا فلز).

یکی از جدیدترین به‌روزرسانی‌های فناوری بلوتوث، تکنیکی به نام تصحیح خطای رو به جلو (FEC) می باشد که برای بهبود حساسیت گیرنده معرفی شده است. FEC خطاهای داده‌ای را که در انتهای گیرنده شناسایی می‌شوند تصحیح می‌کند و محدوده مؤثر دستگاه را چهار بار یا بیشتر بدون نیاز به استفاده از توان انتقال بیشتر بهبود می‌بخشد.

این  تکنولوژی بدان معناست که دستگاه زمانی که در فاصله بسیار طولانی تری از فرستنده قرار دارد، میتواند با موفقیت بیشتری داده ها را دریافت کند ، در جایی که سیگنال بسیار ضعیف تر خواهد بود.


امنیت بلوتوث :


امنیت بلوتوث

فناوری بلوتوث شامل تعدادی از ملاحظات امنیتی است که می تواند حتی سخت ترین الزامات امنیتی مانند موارد مندرج در استانداردهای پردازش اطلاعات فدرال (FIPS) را برآورده کند.

هنگام اتصال به یک دستگاه جدید، کاربران معمولاً فرآیندی به نام جفت شدن را طی می کنند. جفت شدن هر دستگاه را به کلیدهای امنیتی ویژه مجهز می کند و باعث می شود که به یکدیگر اعتماد کنند. دستگاهی که نیاز به جفت شدن دارد به دستگاه دیگری که با آن جفت نشده است متصل نمی شود.

این کلیدهای امنیتی به فناوری بلوتوث اجازه می دهد تا از داده ها و کاربران به روش های مختلفی محافظت کند. به عنوان مثال، داده های مبادله شده بین دستگاه ها را می توان رمزگذاری کرد تا توسط دستگاه های دیگر قابل خواندن نباشد. همچنین می‌تواند به آدرسی که به عنوان هویت یک دستگاه عمل می‌کند و در مبادلات داده‌های بی‌سیم گنجانده شده است اجازه دهد هر چند دقیقه یک‌بار پنهان و تغییر داده شود. این کار کاربران را از خطر ردیابی با استفاده از داده های ارسال شده توسط دستگاه های الکترونیکی شخصی محافظت می کند.

اگر صاحب دستگاه‌های دارای بلوتوث هستید، این فرایند را خودتان تجربه کرده‌اید. به عنوان مثال، اگر یک ماوس بی سیم بخرید، اولین بار که آن را روشن می کنید،  با دستگاهی که قصد استفاده از آن را دارید جفت می کنید. ممکن است ماوس را روشن کنید، سپس به تنظیمات بلوتوث در لپتاپ خود بروید تا دستگاه را به محض مشاهده نام آن در لیست لوازم جانبی بلوتوث نزدیک، جفت کنید. یک کامپیوتر می تواند بسیاری از اتصالات بلوتوث را به طور همزمان مدیریت کند.

با این حال، سازندگان این لوازم جانبی، اتصالات را به حالت یک به یک ، در یک زمان محدود می کنند. می‌خواهید با صفحه‌ کلیدتان فقط روی کامپیوتر شخصی خود تایپ کند یا هدفون‌تان به‌طور خاص به تلفنتان متصل شود. برخی به کاربر اجازه می‌دهند دستگاه را با چندین کامپیوتر، تبلت یا تلفن جفت کند، اما ممکن است فقط به آنها اجازه داده شود که هر بار به یک دستگاه متصل شوند. همه چیز بستگی به این دارد که سازنده چه تصمیمی برای محصول خود گرفته باشد.

برخی از دستگاه ها برای امنیت بیشتر در حین جفت شدن با دستگاه دیگر به کد نیاز دارند. این نمونه‌ای از روشهای احراز هویت است و تضمین می‌کند که دستگاهی که با آن جفت میشوید، همانی است که فکر می‌کنید، به جای متصل شدن به دستگاه دیگری در جای دیگری در محیط.

به عنوان مثال، بسیاری از خودروها این امکان را در اختیار شما قرار میدهند که  بدون اینکه دست خود را از روی فرمان بردارید، تماس بگیرید. اولین باری که می خواهید از این امکانات استفاده کنید، باید گوشی خود و سیستم صوتی خودرو را با استفاده از نمایشگر خودرو و گوشی هوشمند خود با هم جفت کنید. ماشین شماره ای به شما می دهد تا آن را در تلفن همراهتان وارد کنید. جهان پردازش نوین.

تلفن شما به شما امکان می دهد تا بدانید که دستگاهی می خواهد با استفاده از یک کد عددی با تلفن شما جفت شود. شما کد را از روی صفحه نمایش سرگرمی وارد می کنید تا تأیید کنید که این جفت سازی مجاز است. پس از آن، می توانید از سیستم تلفن هندزفری بدون نیاز به جفت شدن مجدد استفاده کنید.

کاربر همچنین بر روی نشان داده شدن دستگاه به سایر دستگاه های بلوتوث کنترل دارد. برای مثال، در کامپیوتر یا تلفن هوشمند، می‌توانید به سادگی حالت بلوتوث دستگاه را به حالت  «غیر قابل کشف» تغییر دهید یا به سادگی بلوتوث را تا زمانی که دوباره به آن نیاز پیدا کنید، غیرفعال کنید.

 


هدست بلوتوث


بلوتوث کلاسیک :

بلوتوث کلاسیک نسخه اصلی فناوری بلوتوث است که برای اولین بار در سال 1999 معرفی شد. این بلوتوث برای برنامه های کاربردی با پهنای باند بالا مانند پخش صدا و تصویر طراحی شده است و از دستگاه هایی با نیاز انرژی بالاتر پشتیبانی می کند. بلوتوث کلاسیک از باند 2.4 گیگاهرتز ISM (صنعتی، علمی و پزشکی) استفاده می کند و حداکثر سرعت داده 3 مگابیت در ثانیه دارد.


بلوتوث کلاسیک

برد آن تا 100 متر است که آن را برای استفاده در محیط های داخلی و خارجی مناسب می کند. دستگاه های بلوتوث کلاسیک می توانند با استفاده از پروتکل های مختلفی مانند A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) برای پخش صدا و AVRCP (Audio/Video Remote Control Profile) برای کنترل از راه دور دستگاه های صوتی و تصویری به دستگاه های دیگر متصل شوند.


بلوتوث Low Energy (BLE):

بلوتوث کم انرژی (BLE) نسخه جدیدتری از فناوری بلوتوث است که در سال 2010 معرفی شد. BLE که با نام Bluetooth Smart نیز شناخته می‌شود، برای برنامه‌های کم مصرف مانند ردیاب‌های تناسب اندام، دستگاه‌های خانه هوشمند و چراغ‌ها طراحی شده است. BLE از همان باند ISM 2.4 گیگاهرتزی بلوتوث کلاسیک استفاده می کند، اما مصرف انرژی کمتر و برد کمتری دارد.


BLE-Mesh

دستگاه های BLE می توانند ماه ها یا حتی سال ها با باتری سکه ای کار کنند. BLE دارای حداکثر سرعت داده 1 مگابیت در ثانیه و برد تا 50 متر است. دستگاه‌های BLE می‌توانند با استفاده از پروتکل‌های مختلفی مانند GATT (Generic Attribute Profile) برای تبادل داده و GAP  (Generic Access Profile) برای کشف و اتصال دستگاه به دستگاه‌های دیگر متصل شوند.

یکی از تفاوت های اصلی بلوتوث کلاسیک و BLE مصرف انرژی آنهاست. دستگاه‌های بلوتوث کلاسیک نسبت به دستگاه‌های BLE انرژی بیشتری مصرف می‌کنند، که باعث میشود برای کاربردهای قابل حمل و با باتری مناسب نباشند. دستگاه‌های BLE طوری طراحی شده‌اند که انرژی بسیار کمی مصرف می‌کنند و برای برنامه‌هایی که با باتری‌های کوچک کار می‌کنند ایده‌آل هستند. به همین دلیل است که BLE معمولاً در دستگاه های IoT مانند ردیاب های تناسب اندام، ساعت های هوشمند و سایر دستگاه های پوشیدنی استفاده می شود.


تفاوتهای بلوتوث کلاسیک و کم مصرف

یکی دیگر از تفاوت های بلوتوث کلاسیک و BLE محدوده ارتباط آنهاست. بلوتوث کلاسیک برد طولانی تری نسبت به BLE دارد و برای برنامه هایی که به منطقه پوشش بیشتری نیاز دارند مناسب است. BLE دارای برد کوتاه تری است و آن را برای برنامه هایی مناسب تر می کند که به منطقه تحت پوشش کمتری مانند ناوبری داخلی یا خدمات مبتنی بر مکان نیاز دارند.جهان پردازش نوین

از نظر امنیت، هر دو بلوتوث کلاسیک و BLE ویژگی های امنیتی مشابهی مانند رمزگذاری و احراز هویت را ارائه می دهند. با این حال، دستگاه‌های BLE می‌توانند از اتصالات امن نیز استفاده کنند، که با استفاده از پروتکل تبادل کلید امن برای برقراری ارتباط امن بین دستگاه‌ها، لایه امنیتی بیشتری را فراهم می‌کند.


جدول مقایسه :

ویژگی ها بلوتوث کلاسیک BLE بلوتوث
1 باند فرکانسی 2.4 GHZ ISM Band (2.402 GHZ-2.480 GHZ Utilized) 2.4 GHZ ISM Band (2.402 GHZ-2.480 GHZ Utilized)
2 تعداد کانال 79 Channel each of width 1 MHZ 40 Channel each of width 2 MHZ
3 استفاده از کانال/گسترش Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)
4 مصرف توان High (Approx. 1W) Low (Approx. 0.001 W-0.5 W)
5 برد ارتباط 10m to 30m 10m to 30m
6 نرخ داده 1 Mbps for BR 2-3 Mbps for EDR 500kbps-1Mbps
7 تکنیک مدولاسیون FSK for BR 8-DPSK or π/4-DQPSK for EDR GFSK
8 مسیر ارتباط Two way directional (Bidirectional) One way direction (Unidirectional)
9 جفت شدن Required Not Required
10 انتقال صوت Yes NO
11 تاخیر 100 ms 6 ms
12 موارد استفاده Used for streaming applications like audio streaming, file transfer and headsets Used for sensor data, control of devices, and low bandwidth applications

بلوتوث کم انرژی (BLE) در زمینه های مختلف قابل استفاده است. برخی از کاربردهای رایج BLE به شرح زیر می باشد:

    1. مکان یابی داخلی
    2. ردیابی دارایی ها و اشیاء متصل
    3. ردیابی تماس و کارمند
    4. لوازم هوشمند و ردیاب های سلامت یا تناسب اندام
    5. کنترل دسترسی
    6. مدیریت موجودی
    7. مسیریابی و ناوبری
    8. بازاریابی مجاورتی
    9. لوازم امنیتی و اتوماسیون خانگی
    10. پرداخت موبایلی
    11. دستگاه های صوتی


مزایای BLE :

مزایای اصلی بلوتوث کم انرژی (BLE) موارد زیر است.

    1. مصرف برق کم
    2. زمان آماده به کار طولانی
    3. هزینه توسعه کم
    4. بهبود در ردیابی
    5. باز کردن دسترسی به اسناد
    6. موجودی خودکار دقیق تر
    7. فراوانی در گوشی های هوشمند


معایب BLE :

موارد زیر معایب بلوتوث کم انرژی (BLE) است.

    1. منطقه تحت پوشش محدود
    2. نمی تواند از ارتباطات راه دور پشتیبانی کند (پشتیبانی تا 200 متر در خط دید)
    3. نمی‌تواند از نرخ داده بالاتری که توسط وای‌فای و ارتباطات سلولی ارائه می‌شود پشتیبانی کند (پشتیبانی از نرخ داده ۱ مگابیت بر ثانیه و ۲ مگابیت در ثانیه)
    4. به راحتی تحت تاثیر محیط اطراف (مانند دیوار، بدن انسان و غیره) قرار می گیرد.


کلام پایانی :

به طور خلاصه، بلوتوث کلاسیک و BLE هر دو فناوری های ارتباطی بی سیم هستند که از پروتکل بلوتوث استفاده می کنند، اما برای اهداف متفاوتی طراحی شده اند و ویژگی های متفاوتی دارند.

بلوتوث کلاسیک برای برنامه هایی که به سرعت انتقال داده بالا نیاز دارند و به برق دسترسی دارند، مناسب تر است، در حالی که BLE برای برنامه های کم مصرف و سرعت داده پایین که نیاز به کارکرد با باتری های کوچک مانند دستگاه های اینترنت اشیا دارند، بهتر است. هر دو مزایا و معایب خاص خود را دارند و انتخاب بین این دو بستگی به نیازهای خاص برنامه دارد.