Tecnologia Bluetooth


a cura del prof. Daniele Pauletto

Ideata da Ericsson, che nel 1994 lanciò una campagna di ricerca per studiare interfacce radio di basso costo e consumo, destinate a collegare i telefonini con il resto del mondo digitale.
L'evoluzione vera e propria si ebbe all'inizio del 1998, quando partì l'iniziativa Bluetooth Special Interest Group (SIG), consorzio che comprende la stessa Ericsson insieme a Nokia, Ibm, Lucent, Motorola Nokia, Toshiba, Intel, 3Com e di altre 1400 compagnie, tutte unite dall’obiettivo di sviluppare uno standard per l'interconnessione via onde radio.

All'interno del panorama Wireless (connessioni senza fili) il Bluetooth è sicuramente una tecnologia che rivoluzionerà il mercato della connessione delle reti wireless, principalmente per i bassi costi di trasmissione su cui essa si basa e soprattutto per la possibilità di far comunicare qualunque tipo di dispositivo wireless attraverso onde radio (telefoni, stampanti, notebook, PDA, impianti HiFi, tv,computer, PC, cellulari, elettrodomestici, device,etc ) Per fare ciò ciascun dispositivo deve possedere all'interno di un chip, integrato, in grado di trasmettere e ricevere informazioni nell'etere usando un ricetrasmettitore che opera nella frequenza di 2,4 GHz, frequenza assegnata per usi industriali.

Questi piccoli network wireless (reti domestiche) sono generalmente chiamati piconet. Un piconet è costituito da due o più periferiche che condividono un canale di comunicazione utilizzando Bluetooth , fino ad un massimo di 8 dispositivi.La frequenza di 2,4 Ghz è sotto le frequenze UHF radio amatoriali che vanno dai 5,65 - 5,85 Ghz. Il sistema di comunicazione bluetooth è progettato per funzionare anche in ambienti con forte presenza di interferenze.La velocità di comunicazione è prossima ad 1 Mbps anche con piccole potenze nell'ordine di alcuni milliWatt, impiegando la tecnologia TDD (Time Division Duplex, gestione del traffico asimmetrico). 

Bluetooth permette infatti di gestire sia i dati sia la voce, utilizzando una trasmissione a pacchetto su rete radio per i dati e una modalità connection-oriented per la voce. I dispositivi dotati di questa tecnologia comunicano dunque tra loro creando e riconfigurando dinamicamente (la configurazione cambia infatti automaticamente quando si inserisce o si elimina un dispositivo) delle reti ad hoc dette picoreti ,composte da un massimo di otto nodi; più picoreti possono a loro volta interconnettersi, aumentando le possibilità di espansione. 

Tutto questo è possibile grazie al "service discovery protocol" ( SDP )che permette ad un dispositivo Bluetooth di determinare quali sono i servizi che gli altri apparecchi presenti nella picorete mettono a disposizione.Tale protocollo può fungere sia da server (ossia può essere interrogato da un altro dispositivo e rispondere con i propri servizi) sia da client (interrogando gli altri dispositivi) e ogni apparecchio dispone delle informazioni relative ai servizi di cui è capace e dei protocolli supportati.Quando un dispositivo si inserisce per la prima volta in una picorete, inoltre, effettuerà una "scansione" di tutti i nodi presenti per capire come può interagire con essi. 

Una piccola rete Bluetooth può supportare un collegamento punto a punto ( point to pont ) e multi punto ( multipoint ). Tale modalità di interconessione dinamica consente di sincronizzare i dati tra due apparecchi Bluetooth automaticamente, ad esempio un pda con un notebook, sfruttando l'SDP per distanze comprese tra 10 - 100 metri. 

In un collegamento tutti gli apparecchi Bluetooth connessi sono generalmente in modalità standby, cioè di attesa, seguendo un ciclo di scansione ad intervalli di tempo al fine di verificare la presenza di eventuali altri dispositivi.La scansione effettuata può essere di due tipi : PS ( Page Scan ) e IS ( Inquiry Scan ).

La scansione PS consente la la ricerca di un collegamento con un altro apparecchio Bleutooth, che può risultare in modalità:

connectable mode 
non-connectable mode. 
La scansione IS simile alla precedente, permette di identificare la tipologia di apparecchi disponibili nella picorete, discoverable mode o non-discoverade mode, e di approntare i necessari protocolli per il collegamento.

Il Bluetooth opera nella gamma di frequenza dai 2,4 ai 2,483 Ghz, suddivisa in canali da 1 Mhz impiegando la tecnica FHSS*.( Frequency Hopping Spread Spectrum, tecnologia che consente a più utenti di condividere lo stesso insieme di frequenze, cambiando automaticamente la frequenza di trasmissione fino a 1600 volte al secondo, al fine di una maggiore stabilità di connessione e di una riduzione delle interferenze tra canali di trasmissione)..Lo spectrum spreading consiste in una continua variazione di frequenza utilizzando una modulazione di frequency hopping.Gli hops corrispondono ai salti di frequenza all'interno della gamma assegnata ( 2,402 Ghz -2,480 Ghz, con salti di 1 Mhz, complessivamente 79 hops set).

La tecnologia Bluetooth consente due principali modalità di collegamento tra unità master e slave:

ACL 
SCO


Il collegamento ACL ( Asynchronous Connectionless) consente la trasmissione dei dati ( Td ) con una modalità sincrona. La velocità di trasmissione dati nella modalità asimmetrica sarà 723 Kbps - 57,6Kbps nell'altra direzione, nella modalità simmetrica invece, sarà pari a circa 434 Kbps.

Il collegamento SCO ( Synchronous Connection Oriented ) consente una trasmissione radio ( Tr ) e una trasmissione Voce ( Tv ).La velocità di trasmissione voce sincrona bidirezionale sfrutta una codifica voce Continuous Variable Slope Delta Modulation ( CVSD ) , permettendo un bit rate di 64 Kbps.

I dati di una piconet vengono trasmessi a pacchetti e sono composti da un AC ( Access Code ), da un H ( Header ), e da un P ( Payload ).

La modalità di trasmissione e ricezione dati può cambiare in relazione alle esigenze di comunicazione delle varie unità Bluetooth, passando per esempio da una sola comunicazione voce a una sola comunicazione dati. 

 

 

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