Bluetooth - Tecnología de Punta
Bluetooth - Tecnología de punta
Bluetooth es la norma que define un estándar global de comunicación inalámbrica que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes equipos mediante un enlace por radiofrecuencia. Los principales objetivos que se pretende conseguir con esta norma son:
Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos.
Eliminar cables y conectores entre éstos.
Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre nuestros equipos personales.
La tecnología Bluetooth comprende hardware, software y requerimientos de interoperactividad, por lo que para su desarrollo ha sido necesaria la participación de los principales fabricantes de los sectores de las telecomunicaciones y la informática, tales como: Ericsson, Nokia, Motorola, Toshiba, IBM e Intel, entre otros.
Posteriormente se han ido incorporando muchas más compañías, y se prevé que próximamente lo hagan también empresas de sectores tan variados como automatización industrial, maquinaria, ocio y entretenimiento, fabricantes de juguetes, electrodomésticos, etc., con lo que en poco tiempo se nos presentará un panorama de total conectividad de nuestros aparatos tanto en casa como en el trabajo.
Historia
De la misma manera, Bluetooth intenta unir diferentes tecnologías como las de los ordenadores, los teléfonos móviles y el resto de periféricos. El símbolo de Bluetooth es la unión de las runas nórdicas H y B.
En 1994, Ericsson inició un estudio para investigar la viabilidad de una nueva interfaz de bajo costo y consumo para la interconexión vía radio (eliminando así cables) entre dispositivos como teléfonos móviles y otros accesorios. El estudio partía de un largo proyecto que investigaba unos multicomunicadores conectados a una red celular, hasta que se llegó a un enlace de radio de corto alcance, llamado MC link. Conforme este proyecto avanzaba se fue haciendo claro que éste tipo de enlace podía ser utilizado ampliamente en un gran número de aplicaciones, ya que tenía como principal virtud que se basaba en un chip de radio.
El SIG de Bluetooth
El SIG (Special Interest Group) de Bluetooth es un grupo de compañías que trabajan juntas para desarrollar, promover, definir y publicar las especificaciones de esta tecnología inalámbrica a corta distancia para la conexión entre dispositivos móviles, así como gestionar los programas de calidad para que los usuarios disfruten de más prestaciones.
Este grupo se fundó en febrero de 1999 por estos promotores:
- Ericsson Mobile Communications AB.
- Intel Corporation.
- IBM Corporation.
- Toshiba Corporation.
- Nokia Mobile Phones.
En mayo del mismo año, se invitó a otras compañías para participar en el grupo, publicando la versión 1.0 de las especificaciones Bluetooth en julio de 1999. En diciembre, el núcleo inicial de promotores admitió a otras cuatro grandes compañías:
- Microsoft.
- Lucent.
- 3COM.
- Motorola.
Al ser partícipes del SIG, las compañías pueden dotar de Bluetooth a sus productos con la garantía que ofrece el pertenecer al grupo y conocer las especificaciones técnicas de la tecnología, además de poder utilizar libremente la banda radio de Bluetooth (2,4 GHz) mientras que las compañías externas no pueden aplicar la tecnología al no tener su patente.
El SIG creció hasta llegar a más de 1800 miembros en abril de 2000.1
En octubre de 2006, Nokia anunció el lanzamiento de Wibree como sustituo de Bluetooth, dedicándose al mismo segmento de dispositivos y aplicaciones pero con un menor consumo de energía.
Descripción
Bluetooth proporciona una vía de interconexión inalámbrica entre diversos aparatos que tengan dentro de sí esta tecnología, como móviles (Nokia 6600), consolas (Nokia N-Gage), dispositivos PDA, cámaras digitales, computadoras portátiles, impresoras, o simplemente cualquier dispositivo que un fabricante considere oportuno, usando siempre una conexión segura de radio de muy corto alcance. El alcance que logran tener estos dispositivos es de 10 metros para ahorrar energía ya que generalmente estos dispositivos utilizan mayoritariamente baterías. Sin embargo, se puede llegar a un alcance de hasta 100 metros (similar a Wi-Fi) pero aumentando el consumo energético considerablemente. Para mejorar la comunicación es recomendable que nada físico como por ejemplo una pared se interponga.
El primer objetivo para los productos Bluetooth de primera generación eran los entornos de la gente de negocios que viaja frecuentemente. Esto originaba una serie de cuestiones previas que deberían solucionarse tales como:
- El sistema debería operar en todo el mundo.
- El emisor de radio deberá consumir poca energía, ya que debe integrarse en equipos alimentados por baterías.
- La conexión deberá soportar voz y datos, y por lo tanto aplicaciones multimedia.
- La tecnología debería tener un bajo costo. Como objetivo se quiso alcanzar los 5 US$ por dispositivo.
- Muchos celulares han adquirido esta característica que por lo general es un gran avance.
La tecnología
La especificación de Bluetooth define un canal de comunicación de máximo 720 kb/s (1 Mbps de capacidad bruta) con rango óptimo de 10 metros (opcionalmente 100 m con repetidores).
La frecuencia de radio con la que trabaja está en el rango 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/s. Los saltos de frecuencia se dan entre un total de 79 frecuencias con intervalos de 1Mhz; 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 9x9 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, un salto diferente de señal es usado para cada paquete. Por otro lado, la conmutación de circuitos puede ser asíncrona o síncrona. Tres canales de datos síncronos (voz), o un canal de datos síncrono y uno asíncrono, pueden ser soportados en un solo canal. Cada canal de voz puede soportar una tasa de transferencia de 64 kb/s en cada sentido, la cual es suficientemente adecuada para la transmisión de voz. Un canal asíncrono puede transmitir como mucho 721 kb/s en una dirección y 56 kb/s en la dirección opuesta, sin embargo, para una conexión asíncrona es posible soportar 432,6 kb/s en ambas direcciones si el enlace es simétrico.
Arquitectura Hardware 
El hardware que compone el dispositivo Bluetooth esta compuesto por dos partes:
un dispositivo de radio, encargado de modular y transmitir la señal
un controlador digital, compuesto por una CPU, por un procesador de señales digitales (DSP - Digital Signal Processor) llamado Link Controller (o controlador de Enlace) y de los interfaces con el dispositivo anfitrión.
El LC o Link Controller está encargado de hacer el procesamiento de la banda base y del manejo de los protocolos ARQ y FEC de capa física. Además, se encarga de las funciones de transferencia (tanto asíncrona como síncrona), codificación de Audio y encriptación de datos.
El CPU del dispositivo se encarga de atender las instrucciones relacionadas con Bluetooth del dispositivo anfitrión, para así simplificar su operación. Para ello, sobre el CPU corre un software denominado Link Manager que tiene la función de comunicarse con otros dispositivos por medio del protocolo LMP.
Entre las tareas realizadas por el LC y el Link Manager, destacan las siguientes:
- Envío y Recepción de Datos.
- Empaginamiento y Peticiones.
- Determinación de Conexiones.
- Autenticación.
- Negociación y determinación de tipos de enlace.
- Determinación del tipo de cuerpo de cada paquete1.
- Ubicación del dispositivo en modo sniff o hold.
Versiones
- Bluetooth v.1.1
- Bluetooth v.1.2
- Bluetooth v.2.0
La versión 1.2, a diferencia de la 1.1, provee una solución inalámbrica complementaria para co-existir bluetooth y Wi-Fi en el espectro de los 2.4 GHz, sin interferencia entre ellos.
La versión 1.2 usa la técnica "Adaptive Frequency Hopping (AFH)", que ejecuta una transmisión más eficiente y una encriptación más segura. Para mejorar las experiencias de los usuarios, la V1.2 ofrece una calidad de voz (Voice Quality - Enhanced Voice Procesing) con menor ruido ambiental, y provee una más rápida configuración de la comunicación con los otros dispositivos bluetooth dentro del rango del alcance, como pueden ser PDAs, HIDs (Human Interface Devices), ordenadores portátiles, ordenadores de sobremesa, Headsets, impresoras y celulares.
La versión 2.0, creada para ser una especificación separada, principalmente incorpora la técnica "Enhanced Data Rate" (EDR) que le permite mejorar las velocidades de transmisión en hasta 3Mbps a la vez que intenta solucionar algunos
errores de la especificación 1.2.
Usos y aplicaciones
Conexión sin cables entre los celulares y equipos de manos libres y kit para autos.
Red inalámbrica en espacios reducidos donde no sea tan importante un gran ancho de banda.
Comunicación sin cables entre la PC y dispositivos de entrada y salida. Mayormente impresora, teclado y mouse.
Transferencia de ficheros entre dispositivos 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 entre anunciantes y dispositivos con bluetooth. Un negocio podría enviar publicidad a celulares / teléfonos móviles con bluetooth activado al pasar cerca.
Las consolas Sony Playstation 3 y Nintendo Wii traen bluetooth para utilizar mandos inalámbricos.
La tecnología de Bluetooth te permite conectar todos tus periféricos de la oficina vía inalámbrica. Conectar tu PC o notebook con las impresoras, los scanners y los faxes sin preocuparse por los cables. Puedes aumentar tu libertad conectando tu ratón o el teclado vía inalámbrica con tu computadora. Si tus cámaras fotográficas digitales poseen Bluetooth, puedes enviar imágenes de video de cualquier localización a cualquier localización sin la molestia de conectar tu cámara fotográfica con el teléfono móvil. Bluetooth permite que tengamos teléfonos de tres vías. Cuando estás en movimiento, funciona como un teléfono móvil (uso de red celular). Y cuando tu teléfono entra en el rango de otro teléfono móvil con Bluetooth funciona como una radio (hablar entre celulares sin usar la red de telefonía móvil)
Clases de dispositivo
La clasificación de los dispositivos bluetooth como "Clase 1", "Clase 2" o "Clase 3" es únicamente una referencia de la potencia de trasmisión del dispositivo, siendo totalmente compatibles los dispositivos de una clase con los de la otra.
Los dispositivos de Clase 1 se definen como con un alcance de 100 metros, mientras que los de Clase 2 llega a los 20/30 metros, y los de Clase 3 a un metro aproximadamente. Si un dispositivo de clase 1 desea conectarse con uno de clase 2, deberán colocarse la distancia del alcance del de clase 2, ya que por más que el otro sea clase 1, debe ponerse a la distancia donde llega el de clase 2.
Cabe aquí aclarar que las distancias que indican las especificaciones son medidas tomando punto a punto dos dispositivos de la misma clase, instalados a campo abierto, sin ninguna interferencia. La realidad es que en instalaciones normales en interiores de edificios, la distancia oscila entre 5 y 25 metros, según las condiciones ambientales.
Además, existen ciertos dispositivos en los que la señal se amplifica hasta un nivel en teoría por encima del máximo permitido por la tecnología. Así, es fácil encontrar a la venta adaptadores USB Bluetooth con un alcance de 150 metros, que son considerados de Clase 1. Por otro lado, mediante técnicas como Bluetooone o Bluesniping se logra, mediante antenas más potentes y/o direccionales, obtener alcances de entre uno y dos kilómetros.
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