เทคโนโลยี Bluetooth

ในแวดวงการใช้ Mobile Device ไม่ว่าจะเป็นคอมพิวเตอร์เคลื่อนที่ทุกประเภท หรือ โทรศัพท์มือถือ ไม่ก็Tablet  จะมีเทคโนโลยีไรสายที่ควบคู่กันอยู่ นั่นคือ WiFi และ Bluetooth  ซึ่ง WiFi จะมีคนรู้จักเป็นอย่างดี ในด้านการเชื่อมต่อเข้าถึงเครือข่ายอินเทอร์เน็ตไร้สาย  แต่กับเทคโนโลยี Bluetooth อาจจะมีคำถามว่า Bluetooth คืออะไร  และก็มีไม่น้อยที่ไม่รู้ว่า เอาไปใช้งานอะไร

โดยแท้จริงแล้ว เทคโนโลยี Bluetooth เป็นเทคโนโลยีความถึ่วิทยุคลื่นสั้น ที่คาดว่าจะเข้ามาแทนที่การใช้สายเคเบิลและอินฟาเรดในในอุปกรณ์ต่างๆ ที่ต้องต่อเข้ากับเครื่องคอมพิวเตอร์ ทำให้ลดข้อยุ่งยากจากการใช้สายเคเบิลซึ่งไม่สะดวก ซึ่งหากอุปกรณ์อยู่ในรัศมีของคลื่นก็สามารถเชื่อมการติดต่อได้ทันที ในอนาคต เทคโนโลยี Bluetooth จะถูกพัฒนา ให้เป็นมาตรฐานการเชื่อมต่อเครือข่ายภายในกลุ่มย่อย อาทิ ภายในรถยนต์ หรืออุปกรณ์ไฟฟ้าภายในบ้านต่อเชื่อมเข้ากับเครือข่ายภายใน หรือแม้กระทั่งเครือข่ายอินเทอร์เน็ตทำให้ผู้ใช้สามารถควบคุมอุปกรณ์ในบ้านจากระยะไกลได้



กำเนิด Bluetooth
ผู้ที่เริ่มต้นเทคโนโลยี Bluetooth คือ บริษัท อีริคสัน โมบาย คอมมูนิเคชั่น โดยเริ่มต้นที่จะค้นคว้าวิจัยใน ปี 1994 โดยที่วิจัยถึงความเป็นไปได้ที่จะนำคลื่นสัญญาณวิทยุ มาใช้ระหว่างโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์ต่างๆ และเป็นผู้นำชื่อ Bluetooth มาใช้

ส่วนที่มาของคำว่า Bluetooth นั้นความจริงแล้วเป็นการรำลึกถึงกษัตริย์ Harald Bluetooth ผู้ปกครองประเทศกลุ่มสแกนดิเนเวีย ซึ่งในปัจจุบันเป็นกลุ่มผู้นำในด้านการผลิตโทรศัพท์มือถือป้อนสู่ตลาดโลก และระบบ Bluetooth นี้ ก็ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อใช้กับโทรศัพท์มือถือ และเริ่มต้นจากประเทศในแถบนี้ด้วยเช่นกัน

การทำงานของ Bluetooth
Bluetooth เป็นการส่งข้อมูลแบบ 2 ทางระหว่างอุปกรณ์ กับอุปกรณ์ ที่มีเทคโนโลยี bluetooth เหมือนกัน สื่อสารด้วยเทคโนโลยีความถึ่วิทยุคลื่นสั้นช่วงความถึ่ 2.400 และ 2.4835 GHz.และเพื่อป้องกันการชนกันของสัญญาณ ( มีช่วงความถี่ใกล้เคียงกับสัญญาณ Microwave ) วิธีการส่งจะอาศัยเทคโนโลยีที่ชื่อว่า frequency hopping ซึ่งมีหลักการทำงานคือ จะแบ่งช่องสัญญาณออกเป็น 79 ช่องความถี่(ช่องละ 1 MHz) และจะทำการเปลี่ยนแปลงระดับของความถี่ในกำลังส่งสัญญาณ 1,600 ครั้งต่อ 1 วินาที

Bluetooth เชื่อมต่อในรูปแบบ oriented service ซึ่งจะมี 2 ช่องการสื่อสารในตัวเองที่เรียกว่า master และ Slave โดยอุปกรณ์ที่มีสถานะเป็น Master จะเป็นตัวส่งการเชื่อมต่อการสื่อสาร ส่วนตัวลูกข่ายหรือ Slave จะเป็นตัวที่ถูกค้นหาเข้ามาเชื่อมต่อ โดยในหนึ่งอุปกรณ์ Bluetooth สามารถสลับสถานะ ทำหน้าที่สลับกันได้  (เป็นได้ทั้ง master และ slave ในเวลาเดียวกัน เรียกว่า Scatternet)  สังเกตุได้จากภาพด้านบน notebook จะเป็น slave ของ เครื่อง PC แต่ในเวลาเดียวกัน ตัว notebook จะเป็น Master เชื่อมต่ออีก 2 อุปกรณ์(ในวงกรอบสีแดง)
โดยปกติแล้ว  Bluetooth นี้ สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์ได้ 7 ตัว

ปัจจุบันข้อกำหนด Bluetooth ออกมาแล้วดังรายละเอียด ด้านล่าง
Bluetooth 1.0
Bluetooth 1.1
Bluetooth 1.2 มีความเร็ว 721 Kbps (1Mbps)
Bluetooth 2.0 มีความเร็ว 2.1 Mbps
Bluetooth 2.0 EDR
Bluetooth 2.1 EDR มีความเร็ว 3.0 Mbps
Bluetooth 3.0 มีความเร็ว 24 Mbps
Bluetooth 4.0           

EDR : Enhanced Data Rate เพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูลสูงสุดเป็น 3 Mbps.

ปัจจุบัน(2012) เรากำลังใช้มาตรฐาน Bluetooth 3.0 ซึ่งในมาตรฐานนี้ มีคุณลักษณะเฉพาะด้านการประหยัดพลังงาน และใช้มาตราฐานเดียวกับ Wifi คือ IEEE 802.11

อัตราสูงสุดในการส่งข้อมูลผ่าน Bluetooth คือ 1 MBit/s ใน version 1.2 ซึ่งใน version 2.0+EDR(enhanced data rate)ได้เพิ่มเป็น 3 MBit/s ซึ่งฝั่ง master ใช้การจองแบบ SCO (synchronous connection oriented) โดยในอุปกรณ์หลัก จะรองรับการเชื่อมต่อและควบคุมอุปกรณ์ที่เข้ามาเชื่อมต่อได้มากที่สุด 3 ชิ้น ในตัว piconet ซึ่งจะทำการจองเป็นระยะ ๆ การเชื่อมต่อนั้นยังสามารถส่งแบบ symmetric data rates ระหว่างผู้ทำการติดต่อสื่อสารโดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับการส่งสัญญาณเสียง การเปลี่ยนจาก timeslot มาใช้ point-to-multipoint packets ระหว่างตัว master และ ตัว slave ทุกตัวภายใน piconet กับ ACL (asynchronous connection less) packet นั่นเป็นการเชื่อมต่อที่มีอัตราการส่งข้อมูลสูงขึ้นเฉพาะหนึ่งทิศทาง และถึงแม้ว่าจะมีความแตกต่างภายใน class ของอุปกรณ์ กับปริมาณการใช้พลังงานที่ใช้สูงขึ้นจาก class 1 ถึง class 3 พร้อมทั้งมีระยะในการทำงานที่ไกลขึ้น โดย Bluetooth ตัวหนึ่งนั้นสามารถใช้ประโยชน์ได้มากขึ้นจากการใช้พลังงานที่ต่ำกว่าปกติ โดยที่มีรายละเอียดดังนี้

• Class 1 : ใช้พลังงานในการส่ง 100 mW (ส่งได้ 100 เมตร)
• Class 2 : ใช้พลังงานในการส่ง 25 mW (ส่งได้ 20 เมตร)
• Class 3 : ใช้พลังงานในการส่ง 1 mW (ส่งได้ 10 เมตร)

ความปลอดภัยในการเชื่อมต่อ และ ส่งข้อมูลผ่านทาง Bluetooth 

ความปลอดภัยในการเชื่อมต่อ และ ส่งข้อมูลผ่านทาง Bluetooth มีเป้าหมายใน 4 ประการ

1. Confidentiality (การรักษาความลับ)
2. (device) Authentication (การพิสูจน์ตัวตน)
3. (device) Authorization (การกำหนดสิทธิ์)
4. Integrity (ความถูกต้อง สมบูรณ์ของข้อมูล)

นอกเหนือจากนี้ Bluetooth ยังได้กำหนดระดับค่าความปลอดภัย ไว้ 3 ระดับ คือ

1. ระดับ Security Mode 1 : เป็นระดับที่ไม่มีระบบความปลอดภัย
2. ระดับ Security Mode 2 : Service level security (ความปลอดภัยในระดับการให้บริการ) เช่นพวก Application ต่าง ๆ ที่สามารถปรับปรุงให้มีการ Cryptographic (การเข้ารหัสรูปแบบต่าง ๆ)
3. ระดับ Security Mode 3 : Device level security(ความปลอดภัยในระดับอุปกรณ์) หมายถึง การเข้าใจการเข้ารหัสซึ่งเป็นการพัฒนาใน LMP รวมถึง Application ต่าง ๆ ที่นอกเหนือจากนี้

Bluetooth Packet
ในการส่งข้อมูลของ Bluetooth จะมีการส่งเป็น Packet ซึ่งแต่ละ Packet จะประกอบด้วย 3 ส่วน ซึ่งก็คือ (1) Access Code ส่วน Code มีขนาด 72 Bit และ(2) Header จะมีขนาด 54 Bit (3) ส่วน Payload จะมีขนาด 0 – 2745 Bit โดยจะขึ้นอยู่กับลักษณะการใช้งานเป็นหลัก

ลักษณะของ Packet มีอยู่ 2 ลักษณะ

1. Packet ควบคุม มี 2 แบบ คือมีแต่ Access Code หรือ มีทั้ง Access Code + Header
   แต่ไม่มี Payload
2. Packet ข้อมูล จำเป็นต้องมีครบทั้ง 3 ส่วนคือ Access Code + Header + Payload

•Bluetooth Core Protocols

• Base band และ Link Control ทั้งคู่เป็นส่วนที่ใช้เชื่อมต่อกันระหว่างอุปกรณ์ Bluetooth ในชั้นนี้มีหน้าที่สำคัญในการจับคู่สัญญาณความถี่คลื่นวิทยุ
• Audio เป็นส่วนที่เชื่อมต่อโดยตรงกันกับ Base band ใช้สำหรับการส่งและรับ ข้อมูลประเภทเสียง
• Link Manager Protocol (LMP) ทำหน้าที่เชื่อมต่อและควบคุมการทำงานต่างๆ เช่น เข้ารหัส และ การตรวจสอบแพ็คเกจที่มาจาก Base band
• Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) มีหน้าที่ในการรวม และตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลที่มาจากแต่ละแพ็คเกจ
• Service Discovery Protocol (SDP) มีหน้าที่ในการสำรวจตรวจสอบข้อมูลและ ลักษณะพิเศษของอุปกรณ์บลูทูธอื่นๆ

Cable Replacement Protocol RFCOMM

ทำหน้าที่จำลองข้อมูลที่ได้จาก L2CAP เป็นสัญญาณที่สามารถใช้ได้ใน แอพพลิเคชั่น

Telephony Protocol Telephony Control Protocol-Binary (TCS-BIN)

ทำหน้าที่กำหนดสัญญาณการ ควบคุม สำหรับสร้างข้อมูลเสียง

Adopted Protocols

• OBEX (Object Exchange
  เป็นโปรโตคอลที่ใช้ในการส่งข้อมูลไฟล์
• TCP/UIP/IP
  เป็นตัวกำหนดวิธีการที่จะให้อุปกรณ์บลูทูธสามารถติดต่อสื่อสาร กับอุปกรณ์อื่นๆ ในกรณีที่เป็นการเชื่อมต่ออินเตอร์เน็ต รายละเอียดการใช้จะเป็น TCP/IP/PPP ส่วนในกรณีที่เป็นสำหรับ WAP จะใช้ UDP/IP/PPP

รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Bluetooth

• Encryption : 60-64Bit and 104/128Bit Wep Encryption
• ระบบที่ต้องการ : PPC, Symbian Phone, Linux, Windows xxx
• เป็น USB ฟอร์มแฟคเตอร์ที่มีความเหมาะสมต่อการใช้งานทั้งบนเคร ื่องเดสก์ทอปและโน้ตบุ๊ค
• การแชร์ไฟล์ด้วยวิธี drag-and-drop จะทำให้การแลกเปลี่ยนข้อมูลและการ coolaboration ทำได้อย่างง่ายดาย

ประโยชน์ของ BlueTooth

Bluetooth ถือเป็นเทคโนโลยีของการสื่อสารระยะใกล้ โดยใช้คลื่นวิทยุแทนการใช้เชื่อมต่อด้วยสาย ทำให้สามารถส่งผ่านข้อมูล หรือการเชื่อมต่ออุปกรณ์เข้าด้วยกัน ช่วยลดความยุ่งยาก อีกทั้งยังเพิ่มความสะดวกสบายในการทำงานมากขึ้นด้วย  ซึ่งโดยสรุป bluetooth จะทำงานใน 2 ลักษณะ คือ

1. รับส่งไฟล์ข้อมูล(ภาพ,เสียง หรือ video) ระหว่างอุปกรณ์ที่มีเทคโนโลยี Bluetooth 
   อาทิ เครื่องคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์มือถือ Tablet  
2. การเชื่อต่อ หรือการควบคุมอุปกรณ์ร่วม
   อาทิ เมาส์กับเครื่องคอมพิวเตอร์ หูฟังกับโทรศัพท์เคลื่อนที่ 
   หรือโทรศัพท์เคลื่อนที่กับ คอมพิวเตอร์ PC และ Notebook

 อาจกล่าวได้ว่า  Bluetooth เป็นเทคโนโลยีการสื่อสารที่ เหมาะสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์หรือ Deviceขนาดเล็กๆ  เพื่อสร้าง Network วงแคบๆส่วนตัวที่เรียกว่า PAN ( Personal area network )

ศึกษาเพิ่มเติมที่ : http://www.bluetooth.com/

อ่านเพิ่มเติมที่ wikipedia