Teclado bluetooth enlazado a un computador de bolsillo.
Un auricular para teléfono móvil por Bluetooth.
Bluetooth es una especificación industrial para Redes Inalámbricas de Área Personal (WPAN) que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda ISM de los 2,4 GHz. Los principales objetivos que se pretenden conseguir con esta norma son:
- Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos.
- Eliminar los cables y conectores entre éstos.
- Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre equipos personales.
Los dispositivos que con mayor frecuencia utilizan esta tecnología pertenecen a sectores de las telecomunicaciones y la informática personal, como PDA, teléfonos móviles, computadoras portátiles, ordenadores personales, impresoras o cámaras digitales.
Nombre y logo
El nombre procede del rey danés y noruego Harald Blåtand, cuya traducción al inglés es Harald Bluetooth,
conocido por unificar las tribus noruegas, suecas y danesas y por
convertirlos al cristianismo. La idea de este nombre fue propuesto por
Jim Kardach que desarrolló un sistema que permitiría a los teléfonos
móviles comunicarse con los ordenadores y unificar la comunicación de
los sistemas digitales.
El logo de Bluetooth son las runas de las iniciales del nombre y el apellido.
la (Hagall) y la
(Berkana).
Usos y aplicaciones
Apple Mighty Mouse con tecnología Bluetooth.
Se denomina Bluetooth al protocolo de comunicaciones diseñado especialmente para dispositivos de bajo consumo, que requieren corto alcance de emisión y basados en transceptores de bajo costo.
Los dispositivos que incorporan este protocolo pueden comunicarse
entre ellos cuando se encuentran dentro de su alcance. Las
comunicaciones se realizan por radiofrecuencia
de forma que los dispositivos no tienen que estar alineados y pueden
incluso estar en habitaciones separadas si la potencia de transmisión es
suficiente. Estos dispositivos se clasifican como "Clase 1", "Clase 2" o
"Clase 3" en referencia a su potencia de transmisión, siendo totalmente
compatibles los dispositivos de una clase con los de las otras.
Clase |
Potencia máxima permitida
(mW) |
Potencia máxima permitida
(dBm) |
Alcance
(aproximado) |
Clase 1 |
100 mW |
20 dBm |
~30 metros |
Clase 2 |
2.5 mW |
4 dBm |
~10-5 metros |
Clase 3 |
1 mW |
0 dBm |
~1 metro | | |
En la mayoría de los casos, la cobertura efectiva de un dispositivo
de clase 2 se extiende cuando se conecta a un transceptor de clase 1.
Esto es así gracias a la mayor sensibilidad y potencia de transmisión
del dispositivo de clase 1, es decir, la mayor potencia de transmisión
del dispositivo de clase 1 permite que la señal llegue con energía
suficiente hasta el de clase 2. Por otra parte la mayor sensibilidad del
dispositivo de clase 1 permite recibir la señal del otro pese a ser más
débil.
Los dispositivos con Bluetooth también pueden clasificarse según su ancho de banda:
Versión |
Ancho de banda |
Versión 1.2 |
1 Mbit/s |
Versión 2.0 + EDR |
3 Mbit/s |
Versión 3.0 + HS |
24 Mbit/s |
Versión 4.0 |
24 Mbit/s |
Perfiles Bluetooth
Para utilizar Bluetooth, un dispositivo debe implementar alguno de
los perfiles Bluetooth. Estos definen el uso del canal Bluetooth,así
como canalizar al dispositivo que se quiere vincular.
Lista de aplicaciones
Manos libres para el iPhone con tecnología Bluetooth.
- Conexión sin cables vía OBEX.
- Transferencia de fichas de contactos, citas y recordatorios entre dispositivos vía OBEX.
- Reemplazo de la tradicional comunicación por cable entre equipos GPS y equipamiento médico.
- Controles remotos (tradicionalmente dominado por el infrarrojo).
- Enviar pequeñas publicidades desde anunciantes a dispositivos con
Bluetooth. Un negocio podría enviar publicidad a teléfonos móviles cuyo
Bluetooth (los que lo posean) estuviera activado al pasar cerca.
- Las consolas Sony PlayStation 3 , Microsoft Xbox360 y Wii incorporan Bluetooth, lo que les permite utilizar mandos inalámbricos, aunque los mandos originales de la Wii funcionan mezclando la tecnología de infrarrojos y Bluetooth.
- Enlace inalámbrico entre sistemas de audio y los altavoces (o altoparlantes) correspondientes.
Especificaciones y novedades
La utilidad Bluetooth fue desarrollada como un reemplazo del cable en
1994 por Jaap Haartsen y Mattisson Sven, que estaban trabajando para
Ericsson en Lund, Suecia. La utilidad se basa en la tecnología de saltos de frecuencia de amplio espectro.
Las prestaciones fueron publicadas por el Bluetooth Special Interest
Group (SIG). El SIG las anunció formalmente el 20 de mayo de 1998. Hoy
cuenta con una membresía de más de 14.000 empresas en todo el mundo. Fue
creado por Ericsson, IBM, Intel, Toshiba y Nokia, y posteriormente se
sumaron muchas otras compañías. Todas las versiones de los estándares de
Bluetooth están diseñadas para la compatibilidad hacia abajo, que
permite que el último estándar cubra todas las versiones anteriores.
Bluetooth v1.0 y v1.0b
Las versiones 1.0 y 1.0b han tenido muchos problemas, y los
fabricantes tenían dificultades para hacer sus productos interoperables.
Las versiones 1.0 y 1.0b incluyen en hardware de forma obligatoria la
dirección del dispositivo Bluetooth (BD_ADDR) en la transmisión (el
anonimato se hace imposible a nivel de protocolo), lo que fue un gran
revés para algunos servicios previstos para su uso en entornos
Bluetooth.
Bluetooth v1.1 (2002)
- Ratificado como estándar IEEE 802.15.1-2002
- Se corregieron muchos errores en las especificaciones 1.0b.
- Añadido soporte para canales no cifrados.
- Indicador de señal recibida (RSSI).
Bluetooth v1.2 (2005)
Esta versión es compatible con USB 1.1 y las principales mejoras son las siguientes:
- Una conexión más rápida y Discovery (detección de otros dispositivos bluetooth).
- Salto de frecuencia adaptable de espectro ampliado (AFH), que mejora
la resistencia a las interferencias de radio frecuencia, evitando el
uso de las frecuencias de lleno en la secuencia de saltos.
- Mayor velocidad de transmisión en la práctica, de hasta 721 kbit/s, que en v1.1.
- Conexiones Sincrónicas extendidas (ESCO), que mejoran la calidad de
la voz de los enlaces de audio al permitir la retransmisión de paquetes
corruptos, y, opcionalmente, puede aumentar la latencia de audio para
proporcionar un mejor soporte para la transferencia de datos simultánea.
- Host Controller Interface (HCI) el apoyo a tres hilos UART.
- Ratificado como estándar IEEE 802.15.1-2005
- Introdujo el control de flujo y los modos de retransmisión de L2CAP.
Bluetooth v2.0 + EDR (2004)
Esta versión de la especificación principal Bluetooth fue lanzado en
2004 y es compatible con la versión anterior 1.2. La principal
diferencia es la introducción de una velocidad de datos mejorada (EDR
"Enhanced Data Rate" "mayor velocidad de transmisión de datos") para
acelerar la transferencia de datos. La tasa nominal de EDR es de 3 Mbit /
s, aunque la tasa de transferencia de datos práctica es de 2,1 Mbit /
s. EDR utiliza una combinación de GFSK y Phase Shift Keying modulación (PSK) con dos variantes, π/4-DQPSK y 8DPSK. EDR puede proporcionar un menor consumo de energía a través de un ciclo de trabajo reducido.
La especificación se publica como "Bluetooth v2.0 + EDR", lo que
implica que EDR es una característica opcional. Aparte de EDR, hay otras
pequeñas mejoras en la especificación 2.0, y los productos pueden
reclamar el cumplimiento de "Bluetooth v2.0" sin el apoyo de la mayor
tasa de datos. Por lo menos un dispositivo de estados comerciales "sin
EDR Bluetooth v2.0" en su ficha técnica.
Bluetooth v2.1 + EDR (2007)
Bluetooth Core Version especificación 2.1 + EDR es totalmente
compatible con 1.2, y fue adoptada por el Bluetooth SIG ( Bluetooth
Special Interest Group) el 26 de julio de 2007.
La función de titular de la 2.1 es Secure Simple Pairing (SSP): se
mejora la experiencia de emparejamiento de dispositivos Bluetooth,
mientras que el aumento del uso y la fuerza de seguridad. Vea la sección
de enlace de abajo para más detalles.
2.1 permite a otras mejoras, incluida la "respuesta amplia
investigación" (EIR), que proporciona más información durante el
procedimiento de investigación para permitir un mejor filtrado de los
dispositivos antes de la conexión, y oler subrating, lo que reduce el
consumo de energía en modo de bajo consumo.
Bluetooth v3.0 + HS (2009)
La versión 3.0 + HS de la especificación principal Bluetooth
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fue aprobado por el Bluetooth SIG el 21 de abril de 2009. Bluetooth 3.0
+ HS soporta velocidades de transferencia de datos teórica de hasta 24
Mbit / entre sí, aunque no a través del enlace Bluetooth propiamente
dicho. La conexión Bluetooth nativa se utiliza para la negociación y el
establecimiento mientras que el tráfico de datos de alta velocidad se
realiza mediante un enlace 802.11. Su principal novedad es AMP
(Alternate MAC / PHY), la adición de 802,11 como transporte de alta
velocidad. Estaban inicialmente previstas dos tecnologías para
incorporar en AMP:. 802.11 y UWB, pero finalmente UWB no se encuentra en
la especificación.
La incorporación de la transmisión a alta velocidad no es obligatoria
en la especificación y por lo tanto, los dispositivos marcados con "+
HS" incorporan el enlace 802.11 de alta velocidad de transferencia de
datos. Un dispositivo Bluetooth 3.0, sin el sufijo "+ HS" no apoyará a
alta velocidad, y sólo admite una característica introducida en
Bluetooth 3.0 + HS (o en CSA1).
- Alternativa MAC / PHY
Permite el uso de alternativas MAC y PHY para el transporte de datos
de perfil Bluetooth. La radio Bluetooth está siendo utilizada para la
detección de dispositivos, la conexión inicial y configuración del
perfil, sin embargo, cuando deben enviarse grandes cantidades de datos,
se utiliza PHY MAC 802.11 (por lo general asociados con Wi-Fi) para
transportar los datos. Esto significa que el modo de bajo energía de la
conexión Bluetooth se utiliza cuando el sistema está inactivo, y la
radio 802.11 cuando se necesitan enviar grandes cantidades de datos.
- Unicast de datos sin conexión
Datos de los permisos de servicio para ser enviado sin establecer un
canal L2CAP explícito. Está diseñado para su uso en aplicaciones que
requieren baja latencia entre la acción del usuario y la reconexión /
transmisión de datos. Esto sólo es adecuado para pequeñas cantidades de
datos. Control de energía mejorada Actualización de la función de
control de potencia para eliminar el control de lazo abierto de energía,
y también para aclarar las ambigüedades en el control de energía
presentado por los esquemas de modulación nuevo añadido para EDR.
Control de potencia mejorada elimina las ambigüedades mediante la
especificación de la conducta que se espera. Esta característica también
añade control de potencia de bucle cerrado, es decir, RSSI filtrado
puede empezar como se recibe la respuesta. Además, un "ir directamente a
la máxima potencia" solicitud ha sido introducido. Con ello se espera
abordar el tema auriculares pérdida de enlace normalmente se observa
cuando un usuario pone su teléfono en un bolsillo en el lado opuesto a
los auriculares. La alta velocidad (AMP) característica de la versión
3.0 de Bluetooth se basa en 802,11, pero el mecanismo de AMP fue
diseñado para ser utilizado con otras radios también. Fue pensado
originalmente para UWB, pero la WiMedia Alliance, el organismo
responsable por el sabor de la UWB destinado a Bluetooth, anunciado en
marzo de 2009 que fue la disolución. El 16 de marzo de 2009, la WiMedia
Alliance anunció que iba a entrar en acuerdos de transferencia de
tecnología para la WiMedia Ultra-Wideband (UWB) especificaciones.
WiMedia ha transferido todas las especificaciones actuales y futuros,
incluido el trabajo sobre el futuro de alta velocidad y las
implementaciones de energía optimizado, el Bluetooth Special Interest
Group (SIG), Wireless USB Promoter Group y el Foro de Implementadores
USB. Después de la finalización con éxito de la transferencia de
tecnología, marketing y relacionados con cuestiones administrativas, la
WiMedia Alliance dejará de operar.
En octubre de 2009, el Bluetooth especial de desarrollo del Grupo de
Interés en suspensión de UWB como parte de la alternativa MAC / PHY,
v3.0 + Bluetooth solución HS. Un número pequeño, pero significativo, de
antiguos miembros de WiMedia no tenía y no iba a firmar con los acuerdos
necesarios para la transferencia de propiedad intelectual. El SIG de
Bluetooth se encuentra ahora en el proceso de evaluar otras opciones
para su plan de acción a largo plazo.
Bluetooth v4.0 (2010)
El SIG de Bluetooth ha completado la especificación del Núcleo de
Bluetooth en su versión 4.0, que incluye Bluetooth clásico, Bluetooth de
alta la velocidad y protocolos Bluetooth de bajo consumo. Bluetooth de
alta velocidad se basa en Wi-Fi, y Bluetooth clásico consta de
protocolos Bluetooth legado. Esta versión ha sido adoptada el 30 de
junio de 2010. Bluetooth baja energía (BLE) es un subconjunto de
Bluetooth v4.0 con una pila de protocolo completamente nuevo para la
rápida acumulación de enlaces sencillos. Como alternativa a los
protocolos estándar de Bluetooth que se introdujeron en Bluetooth v1.0 a
v4.0 está dirigido a aplicaciones de potencia muy baja corriendo una
célula de la moneda. Diseños de chips permiten dos tipos de
implementación, de modo dual, de modo único y mejoradas versiones
anteriores.
- En una implementación de un solo modo de la pila de protocolo de energía de baja se lleva a cabo únicamente. RSE Nordic Semiconductor y Texas Instruments han dado a conocer solo las soluciones Bluetooth modo de baja energía.
En una puesta en práctica de modo dual, funcionalidad Bluetooth de
bajo consumo se integra en un controlador Bluetooth clásico existente.
En la actualidad (2011-03) las empresas de semiconductores han anunciado
la disponibilidad de chips de cumplimiento de la norma: Atheros, CSR,
Broadcom y Texas Instruments.
Las acciones de arquitectura compatible con todas las de la radio
actual Bluetooth clásico y la funcionalidad que resulta en un aumento
del costo insignificante en comparación con Bluetooth Classic. El 12 de
junio de 2007, Nokia y Bluetooth SIG anunciaron que Wibree formará parte
de la especificación Bluetooth, como una tecnología de muy bajo consumo
Bluetooth.
El 17 de diciembre de 2009, el Bluetooth SIG adoptado la tecnología
Bluetooth de bajo consumo como el rasgo distintivo de la versión 4.0.
Los nombres provisionales Wibree y Bluetooth ULP (Ultra Low energía)
fueron abandonados y el nombre BLE se utilizó durante un tiempo. A
finales de 2011, los nuevos logotipos "Smart Bluetooth Ready" para los
anfitriones y "Smart Bluetooth" para los sensores se presentó como la
cara pública del general BLE.
Información técnica
La especificación de Bluetooth define un canal de comunicación a un
máximo 720 kbit/s (1 Mbit/s de capacidad bruta) con rango óptimo de 10 m (opcionalmente 100 m con repetidores).
Opera en la frecuencia de radio de 2,4 a 2,48 GHz con amplio espectro y saltos de frecuencia con posibilidad de transmitir en Full Duplex con un máximo de 1600 saltos por segundo.
Los saltos de frecuencia se dan entre un total de 79 frecuencias con
intervalos de 1 MHz; esto permite dar seguridad y robustez.
La potencia de salida para transmitir a una distancia máxima de 10 metros es de 0 dBm (1 mW), mientras que la versión de largo alcance transmite entre 20 y 30 dBm (entre 100 mW y 1 W).
Para lograr alcanzar el objetivo de bajo consumo y bajo costo se ideó una solución que se puede implementar en un solo chip utilizando circuitos CMOS.
De esta manera, se logró crear una solución de 9×9 mm y que consume
aproximadamente 97% menos energía que un teléfono celular común.
El protocolo de banda base
(canales simples por línea) combina conmutación de circuitos y
paquetes. Para asegurar que los paquetes no lleguen fuera de orden, los
slots pueden ser reservados por paquetes síncronos, empleando un salto
diferente de señal para cada paquete.
La conmutación de circuitos puede ser asíncrona o síncrona. Cada canal
permite soportar tres canales de datos síncronos (voz) o un canal de
datos síncrono y otro asíncrono.
Cada canal de voz puede soportar una tasa de transferencia de 64 kbit/s
en cada sentido, la cual es suficiente para la transmisión de voz.
Un canal asíncrono puede transmitir como mucho 721 kbit/s en una
dirección y 56 kbit/s en la dirección opuesta. Sin embargo, una conexión
síncrona puede soportar 432,6 kbit/s en ambas direcciones si el enlace
es simétrico.
Arquitectura hardware
El hardware que compone el dispositivo Bluetooth está compuesto por dos partes:
- un dispositivo de radio, encargado de modular y transmitir la señal.
- un controlador digital, compuesto por una CPU,
un procesador de señales digitales (DSP - Digital Signal Processor)
llamado Link Controller (o controlador de Enlace) y de las interfaces
con el dispositivo anfitrión.
El LC o Link Controller se encarga del procesamiento de la banda base
y del manejo de los protocolos ARQ y FEC de la capa física; además, se
encarga de las funciones de transferencia tanto asíncrona como síncrona,
la codificación de audio y el cifrado de datos.
La CPU del dispositivo se encarga de las instrucciones relacionadas
con Bluetooth en el dispositivo anfitrión, para así simplificar su
operación.
Para ello, sobre la CPU corre un software denominado Link Manager cuya
función es la de comunicarse con otros dispositivos por medio del
protocolo LMP.
Dispositivo de Radio Bluetooth Genérico.
Entre las tareas realizadas por el LC y el Link Manager, destacan las siguientes:
- Envío y Recepción de Datos.
- Paginación y Peticiones.
- Establecimiendo de conexiones.
- Autenticación.
- Negociación y establecimiento de tipos de enlace.
- Establecimiento del tipo de cuerpo de cada paquete.
- Establecer el dispositivo en modo sniff o hold: El primero, sniff,
significa olfatear, pero en castellano y en informática se traduce por
escuchar (el medio): en este caso es la frecuencia o frecuencias en la
que está funcionando el dispositivo. Así, cualquier paquete de datos
enviado en esa frecuencia será "leído" por el dispositivo, aunque no
vaya dirigido a él. Leerá todos los datos que se envíen en esa
frecuencia por cualquier otro dispositivo Bluetooth, es lo que se
denomina rastreo de paquetes.
Una técnica parecida pero a nivel de frecuencias es la que se utiliza
para detectar redes wi-fi, generalmente para encontrar redes abiertas
(sin contraseña), al escanear todas las frecuencias se obtiene
información de cada frecuencia o canal de las redes wi-fi disponibles.
Hold por su parte significa mantener, retener; esto quiere decir que el
dispositivo se mantendrá en esa frecuencia aunque no emita ni reciba
nada, manteniendo esa frecuencia siempre disponible aunque otros
dispositivos la utilicen.
Usos de Bluetooth
Bluetooth se utiliza principalmente en un gran número de productos tales como teléfonos, impresoras, módems
y auriculares. Su uso es adecuado cuando puede haber dos o más
dispositivos en un área reducida sin grandes necesidades de ancho de
banda. Su uso más común está integrado en teléfonos y PDA, bien por
medio de unos auriculares Bluetooth o en transferencia de ficheros.
además se puede realizar y confeccionar enlaces o vincular distintos
dispositivos entre sí.
Bluetooth simplifica el descubrimiento y configuración de los
dispositivos, ya que estos pueden indicar a otros los servicios que
ofrecen, lo que permite establecer la conexión de forma rápida (sólo la
conexión, no la velocidad de transmisión).
El SIG de Bluetooth
Puede compararse la eficiencia de varios protocolos de transmisión inalámbrica, como Bluetooth y Wi-Fi, por medio de la capacidad espacial (bits por segundo y metro cuadrado).
Bluetooth contra Wi-Fi
Bluetooth y Wi-Fi
cubren necesidades distintas en los entornos domésticos actuales: desde
la creación de redes y las labores de impresión a la transferencia de
ficheros entre PDA y ordenadores personales. Ambas tecnologías operan en las bandas de frecuencia no reguladas (banda ISM).
Wi-Fi
Wi-Fi
es similar a la red Ethernet tradicional y como tal el establecimiento
de comunicación necesita una configuración previa. Utiliza el mismo
espectro de frecuencia que Bluetooth con una potencia de salida mayor
que lleva a conexiones más sólidas. A veces se denomina a Wi-Fi la
“Ethernet sin cables”. Aunque esta descripción no es muy precisa, da una
idea de sus ventajas e inconvenientes en comparación a otras
alternativas. Se adecua mejor para redes de propósito general: permite
conexiones más rápidas, un rango de distancias mayor y mejores
mecanismos de seguridad.
Wi-Fi Direct
Wi-Fi Direct es un programa de certificación que permite que varios dispositivos Wi-Fi se conecten entre sí sin necesidad de un punto de acceso intermedio.
Cuando un dispositivo ingresa al rango del anfitrión Wi-Fi Direct,
éste se puede conectar usando el protocolo ad hoc existente, y luego
recolecta información de configuración usando una transferencia del
mismo tipo de la de Protected Setup. La conexión y configuración se
simplifican de tal forma que algunos sugieren que esto podría reemplazar
al Bluetooth en algunas situaciones.