بلوتوث منخفض الطاقة

أنواع تقنية بلوتوث منخفضة الطاقة

بلوتوث هو معيار تقني لاسلكي للشبكات الشخصية ذات المدى القصير التي تربط أجهزة بلوتوث منخفضة الطاقة. تعمل تقنية بلوتوث منخفضة الطاقة (BLE) بنفس طريقة بلوتوث تقريبًا، لكنها تستخدم طاقة أقل. تهدف BLE بشكل أساسي إلى نقل كميات صغيرة من البيانات لاسلكيًا. وتُستخدم بشكل أساسي في الأجهزة الصحية القابلة للارتداء، وتطبيقات الأجهزة الصحية، والأجهزة الأخرى لشبكة المنطقة المحيطة بالجسم. تم تصميم BLE للاتصال المباشر بجهاز يعمل باستمرار على طاقة البطارية.

تتوفر بلوتوث منخفضة الطاقة بأنواع مختلفة:

• سماعات الرأس ومكبرات الصوت بلوتوث: تستخدم سماعات الرأس ومكبرات الصوت بلوتوث الآن تقنية LE لتوفير عمر بطارية وأداء أفضل من الجيل السابق من أجهزة الصوت بلوتوث. يرجع ذلك إلى أن الناس أصبحوا يفضلون شحن سماعات الرأس ومكبرات الصوت اللاسلكية مرة واحدة في الأسبوع بدلاً من كل يوم مقابل وقت اتصال أبطأ قليلاً أو جودة صوت أعلى.
• الأجهزة القابلة للارتداء: تُعد أي أجهزة قابلة للارتداء، مثل أشرطة اللياقة البدنية، والساعات الذكية، ومراقبي معدل ضربات القلب، أو علامات الاستشعار، أهدافًا رئيسية للأجهزة القابلة للارتداء لتقنية بلوتوث LE. إن الغرض الأساسي من ارتداء هذه العناصر هو توصيلها لاسلكيًا، وإذا تمكنت من الاتصال باستخدام بروتوكول منخفض الطاقة، فسيكون ذلك رائعًا لعمر البطارية. تحتوي الأجهزة القابلة للارتداء على الكثير من البيانات التي يمكن أن تكون مفيدة لـ Bluetooth LE لمراقبة صحتك ولياقتك البدنية. تشمل البيانات الخطوات التي تم اتخاذها، ومعدل ضربات القلب، وموقع GPS، والارتفاع، ونوعية النوم، والمزيد.
• الأجهزة الصحية الذكية: تعمل الأجهزة الصحية الذكية الأخرى، مثل موازين الحرارة الرقمية، والمقاييس، ومراقبي نسبة السكر في الدم، ومقاييس التشبع بالأكسجين، بنفس طريقة الأجهزة القابلة للارتداء. سيجعل استخدام Bluetooth LE للاتصال أكثر متعة للمريض أو مقدم الرعاية الصحية. سيؤدي توصيل أجهزة Bluetooth منخفضة الطاقة هذه إلى توفير بيانات في الوقت الفعلي، مما يمكن أن يحسن بشكل كبير من جودة رعاية المرضى.
• أجهزة المنزل الذكي: تستخدم قائمة طويلة من أجهزة المنزل الذكي تقنية Bluetooth LE. سيجعل استخدام بروتوكول منخفض الطاقة هذه الأجهزة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. وستحصل أيضًا على طاقة بطارية أكبر لأجهزة المنزل الذكي التي يصعب الوصول إليها. وتشمل القائمة الطويلة لأجهزة المنزل الذكي أنظمة الأمن، واستائر النوافذ، وأضواء موفرة للطاقة، والحرارة الذكية، ومطهر الهواء، ومغذيات الحيوانات الأليفة الأوتوماتيكية، وصانعات القهوة الأوتوماتيكية، والمزيد.

وظيفة وميزة بلوتوث منخفضة الطاقة

تُعد تقنية بلوتوث منخفضة الطاقة جديدة نسبيًا وأصبحت تقنية اتصالات لاسلكية مهمة في مجال تقليل استهلاك الطاقة في الاتصال.

• استهلاك الطاقة المنخفض للغاية: نظرًا لأن Bluetooth LE مخصصة للأجهزة التي يجب أن تعمل على البطاريات في كثير من الأحيان، فإن استهلاك الطاقة منخفض للغاية. يمكن للأجهزة التي تستخدم Bluetooth LE أن تعمل لسنوات على بطاريات صغيرة.
• زمن الوصول المنخفض: يمكن لـ Bluetooth LE نقل البيانات بسرعة، حيث يبلغ معدل نقل البيانات عادةً حوالي 1 ميجابت في الثانية. على الرغم من أن Bluetooth Classic أسرع، إلا أن زمن الوصول المنخفض لـ BLE سريع بما يكفي لمعظم التطبيقات، مثل إرسال إشعار إلى هاتف ذكي. 
• حزم الاتصال والإعلان: ترسل BLE حزم يمكن استخدامها بواسطة الإشارات للإعلان عن وجودها للأجهزة القريبة أو الاتصال بأجهزة أخرى. يحتوي BLE على ثلاثة أنواع من حزم الاتصال: طلب الاتصال، واستجابة الاتصال، ودلالة الاتصال. تُستخدم حزم الإعلان للإشارة إلى وجود الجهاز.
• حزم البيانات الصغيرة: تم تصميم Bluetooth LE لنقل البيانات الصغيرة وغير المتكررة. يمكن أن يصل حجم الحزمة إلى 255 بايت، وهو حجم صغير مقارنة بتقنيات لاسلكية أخرى.
• الأمان: تمتلك Bluetooth LE بعض أنظمة الأمان القوية باستخدام خوارزميات التشفير والاتصالات الآمنة. عند تبادل حزم البيانات بين الأجهزة، يتم تشفيرها لمنع سرقة المعلومات والاختراق. يجب أيضًا على أجهزة BLE أن تصادق بعضها البعض قبل أن تتمكن من الاتصال، مما يحمي من الاتصالات غير المرغوب فيها.
• النطاق: يمكن لـ BLE العمل على نفس المسافات مثل بلوتوث العادي، أي حوالي 30 إلى 50 مترًا. ومع ذلك، سيتغير النطاق اعتمادًا على الجهاز، والبيئة التي يستخدم فيها الجهاز، وكيفية تشغيل الجهاز.
• سهولة الاقتران: يمكن للمستخدمين اقتران الأجهزة بسهولة باستخدام Bluetooth LE. يسمح الاقتران البسيط لجهازين بالقيام بذلك دون أي معرفة خاصة، بينما يعني اقتران خارج النطاق (OOB) أن المستخدم يمكنه الحصول على معلومات من جهاز واحد واستخدامها للاقتران بجهاز آخر.

تطبيقات بلوتوث منخفضة الطاقة

يمكن العثور على تقنية بلوتوث منخفضة الطاقة في معدات اللياقة البدنية، والرعاية الصحية، وأجهزة المنزل الذكي. تطبيقاتها كما يلي:

• التسويق القريب القائم على الموقع: تستخدم الشركات إشارات BLE في التسويق القائم على الموقع لإرسال تنبيهات أو عروض ترويجية للعملاء المستهدفين من خلال هواتفهم الذكية عبر Bluetooth LE. على سبيل المثال، عند دخول العميل إلى متجر، تكتشف الإشارة هاتفًا ذكيًا به إشارة LE وتُرسل عرضًا ترويجيًا للمنتج وفقًا لسجل شراء العميل.
• الملاحة الداخلية: تستخدم المستشفيات والمتاحف والمطارات أجهزة BLE على نطاق واسع للملاحة الداخلية. تساعد الأجهزة الأشخاص على معرفة موقعهم في الوقت الفعلي باستخدام تطبيقات الهاتف الذكي، وهي مفيدة بشكل خاص في المباني الكبيرة حيث تكون إشارات GPS ضعيفة.
• تتبع الأصول: تتبع أجهزة بلوتوث أماكن العناصر المهمة مثل الأدوات أو الأصول أو المخزون. تساعد أجهزة LE المزودة بخدمات تحديد الموقع المدمجة الأفراد والشركات على العثور على الأشياء المفقودة أو الضائعة بسرعة من خلال البحث عن إشارات بلوتوث.
• مراقبة اللياقة البدنية والصحة: تُستخدم أجهزة BLE مثل مراقبي معدل ضربات القلب، ومُتتبعات اللياقة البدنية، والمقاييس الذكية على نطاق واسع في تطبيقات الصحة واللياقة البدنية. يمكن لهذه الأجهزة الاتصال بسلاسة وبسرعة مع الهواتف الذكية لتتبع مستوى نشاط الشخص، ووزنه، ومعدل ضربات قلبه، أو حتى أنماط نومه. بناءً على هذه البيانات، يمكن للأفراد اتخاذ قرارات مستنيرة بشأن خيارات نمط حياتهم وعافيتهم بشكل عام.
• أجهزة المنزل الذكي: من الأقفال الذكية إلى أنظمة الإضاءة، توجد تقنية بلوتوث منخفضة الطاقة في مجموعة متنوعة من أدوات المنزل الذكي. تسمح هذه الأجهزة للمستخدمين بتحكم أو مراقبة منازلهم من خلال الهواتف الذكية، مما يوفر لأصحاب المنازل الراحة والطمأنينة.
• تطبيقات الرعاية الصحية: في سيناريوهات طبية، تربط تقنية BLE أجهزة متنوعة، مثل أجهزة قياس السكر في الدم والأجهزة القابلة للارتداء في المجال الطبي، بهواتف ذكية المرضى أو محطات الرعاية الصحية. يسمح هذا الاتصال بمراقبة العلامات الحيوية للشخص، ومستويات السكر في الدم، والمعلمات المهمة الأخرى في الوقت الفعلي، مما يجعل من السهل على الأطباء الاستجابة بسرعة لأي تغييرات في حالة المريض.

كيفية اختيار بلوتوث منخفضة الطاقة

بالإضافة إلى الميزات التقنية لجهاز بلوتوث منخفض الطاقة، يجب على مشتري الجملة مراعاة معايير أخرى قبل الشراء. تساهم هذه العوامل في سهولة استخدام الجهاز، ومتانته، وقيمته الإجمالية.

• التوافق: ما مدى توافق الجهاز مع الأجهزة الأخرى؟ هل الجهاز متوافق بشكل جيد مع منصته المستهدفة، مثل Android أو iOS أو Windows؟ (سيتم توصيل معظم الأجهزة الطرفية بتطبيقات الهاتف المحمول وسطح المكتب). ضع في الاعتبار أيضًا التوافق مع الأطر والأجهزة الحالية. إذا كان الجهاز يتصل بإطار عمل أو أداة محددة، فتأكد من أن الجهاز متوافق بشكل جيد ومحدث مع المنتجات غير ذات الصلة.
• الشهادة: يجب مراعاة الشهادة وتُقدم راحة البال. تضمن أن الجهاز تم تجريبه، وليس محاكيًا، في بيئة تشبه المعمل. وبالتالي، تلبي معايير واشتراطات بلوتوث منخفضة الطاقة. يتمتع الجهاز المعتمد بموثوقية متزايدة، وتنفيذ أفضل، ومخاطر أقل. يمكن للمورد تقديم معلومات حول أي جهاز بشهادات بلوتوث منخفضة الطاقة.
• النطاق: إذا كنت تخطط لاستخدام جهاز في مساحة مفتوحة أو بعيدًا عن الهاتف أو الكمبيوتر الشخصي، ففكر في جهاز ذو نطاق موسع. يمكن للأجهزة ذات النطاق الموسع الاتصال في مناطق أكبر دون عوائق. يمكن أن تُقلل هياكل الأجهزة المصممة بشكل سيء أو حواجز بلوتوث مثل الجدران والأعمدة من النطاق القياسي. في غياب العوائق، يوفر بلوتوث منخفض الطاقة نطاقًا يبلغ 100 متر.
• معدل نقل البيانات: في عمليات الشراء بالجملة، يُعد معدل نقل البيانات ميزة مهمة يجب مراعاتها. إذا كنت تخطط لاستخدام الأجهزة لنقل البيانات السريع، فابحث عن أجهزة ذات معدلات نقل عالية. بخلاف ذلك، تُعد معدلات النقل المنخفضة كافية للتطبيقات الأساسية مثل بث الصوت. يحتوي بلوتوث منخفض الطاقة على ملفات تعريف مختلفة تدعم معدلات نقل بيانات متنوعة، من 500 إلى 2000 كيلوبت في الثانية.
• ملف تعريف الجهاز / الطوبولوجيا: تتوفر ملفات تعريف جهاز مختلفة، ويؤثر ملف تعريف الجهاز على وظائفه وقدراته. يمكن أن يكون الجهاز عبارة عن إشارة، أو فأرة بلوتوث منخفضة الطاقة، أو مقياس حرارة صحي. يقدم كل جهاز تطبيقات وميزات فريدة وفقًا للملف الشخصي. لذلك، من المهم مراعاة الطوبولوجيا وملف التعريف قبل الشراء.
• البيئة: تؤثر حالة البيئة على أداء وتنفيذ جهاز بلوتوث منخفض الطاقة. إذا كان مشتري الجملة يستهدفون بيئات صناعية، فسيتحمل جهاز مصمم خصيصًا لهذه البيئة تحديات درجة الحرارة والاهتزاز والقاذورات. يجب أيضًا مراعاة عوامل أخرى مثل الرطوبة والارتفاع.

أسئلة شائعة حول بلوتوث منخفضة الطاقة

س 1: ما هي طاقة بلوتوث المنخفضة (LE)؟

ج 1: بلوتوث منخفضة الطاقة (LE) هي تقنية لاسلكية تمكّن أجهزة بلوتوث من التواصل مع بعضها البعض. تم تصميم Bluetooth LE للأجهزة التي تتطلب استهلاك طاقة أقل.

س 2: ما هي الصناعات التي تستخدم تقنية بلوتوث منخفضة الطاقة (LE) على نطاق واسع؟

ج 2: تُستخدم تقنية بلوتوث منخفضة الطاقة في صناعات متنوعة، مثل صناعات اللياقة البدنية، والرعاية الصحية، والتجزئة، والسيارات.

س 3: ما هي الأجهزة التي تستخدم بشكل شائع تقنية بلوتوث منخفضة الطاقة (LE)؟

ج 3: تُستخدم العديد من الأجهزة تقنية بلوتوث منخفضة الطاقة، مثل الساعات الذكية، والأقفال الذكية، وسماعات الأذن اللاسلكية، ومراقبي نسبة السكر في الدم، ومراقبي معدل ضربات القلب، والإشارات، ومُتتبعات اللياقة البدنية.

س 4: كيف تُنقل بيانات Bluetooth LE؟

ج 4: تستخدم Bluetooth LE بروتوكولًا قائمًا على الحزم لنقل البيانات عبر تردد لاسلكي. تعمل في نطاق ISM 2.4 جيجاهرتز وتتوافق مع مواصفات Bluetooth الأساسية.

س 5: هل تستخدم بلوتوث منخفضة الطاقة شبكة متداخلة؟

ج 5: لا، لا تستخدم بلوتوث منخفضة الطاقة شبكة متداخلة. تستخدم BLE نظام اتصال من نقطة إلى نقطة حيث يمكن لأجهزة متعددة الاتصال، لكن جهازين فقط يمكنهما التحدث في وقت واحد.