Come funziona la tecnologia Bluetooth

aprile 2005 La tecnologia Bluetooth è nata quando nel 1994
Ericsson iniziò lo studio di fattibilità di un’interfaccia
radio di bassa potenza per collegare i cellulari agli accessori (come l’auricolare/microfono).

Nel 1998 Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba e Intel formarono lo Special
Interest Group (SIG) per Bluetooth, che nel 1999 pubblicò la
release 1.0A delle specifiche.

Questa fu seguita dalle versioni 1.0B (2000), 1.1 (2001), 1.2 (2003) e 2.0
(2004), mentre il SIG raccoglieva l’adesione di migliaia di aziende.

L’obiettivo iniziale era eliminare un cavo fastidioso, ma presto si
svilupparono altri modelli di utilizzo di Bluetooth, che hanno permesso di creare
Personal Area Network (reti personali nello spazio di pochi metri),
punti di accesso voce/dati e altre applicazioni wireless.

Oggi Bluetooth è supportato da cellulari, auricolari con microfono,
cuffie, PDA, stampanti, notebook, videocamere, segreterie telefoniche, televisori,
registratori video e DVD, elettrodomestici (come la lavatrice/asciugatrice Toshiba),
lettori di CD e dispositivi di interconnessione come adattatori USB, access
point, bridge e altri ancora sono in fase di sviluppo.

Specifiche
Bluetooth trasmette nella banda da 2.400 a 2.483,5 MHz, la
stessa dove operano le reti wireless 802.11b/g, ma con potenza molto inferiore
(tipicamente 1 mW contro i 35-100 mW del Wi-Fi).

Anziché utilizzare un canale di frequenza fisso, Bluetooth salta 1600
volte al secondo, casualmente, da uno all’altro dei 79 canali larghi 1
MHz.

Questo metodo si chiama spread-spectrum frequency hopping (salto
di frequenza con spettro distribuito) e serve a ridurre al minimo la probabilità
di interferenza tra diversi dispositivi attivi nella stessa area. La portata
è solitamente di pochi metri (10 in campo aperto).

I dispositivi Bluetooth sono classificati secondo tre classi di potenza:
Classe 1 (100 mW massimi), Classe 2 (2,5 mW massimi) e Classe 3 (1 mW massimo).
La maggior parte dei dispositivi è di classe 2 con potenza di 1 mW.

Connessioni
I dispositivi Bluetooth possono interagire in diversi modi. Quello più
semplice, utilizzato ad esempio tra cellulare e auricolare, coinvolge due dispositivi
in una connessione point-to-point (da punto a punto). Uno dei
dispositivi agisce da master e l’altro da slave.

In altre applicazioni, possono esserci più dispositivi slave (fino a
sette); in questo caso la topologia prende il nome di point-to-multipoint.
Una rete Bluetooth con un master e uno o più slave si chiama piconet.

Gli slave attivi sono identificati da un indirizzo di tre bit AM_ADDR
(indirizzo di membro attivo).

Ci possono essere altri slave sincronizzati con il master, non attivi, che
vengono detti parcheggiati e sono identificati da un indirizzo di otto
bit PM_ADDR, che ne limita il numero a 256.

I dispositivi parcheggiati rimangono sincronizzati con il master e in un tempo
brevissimo possono diventare membri attivi e comunicare nella piconet.

Quando più piconet (fino a 10) interagiscono nella stessa area, formano
una scatternet, che è una forma di rete paritetica (peer
to peer).

Gli slave di una piconet possono partecipare in un’altra piconet come
master o slave. Ogni piconet funziona secondo il proprio frequency hopping (il
salto casuale tra le 79 frequenze), mentre i dispositivi membri di più
piconet vi partecipano al momento opportuno attraverso un multiplexing a divisione
di tempo.

Ogni canale è diviso in time slot (finestre temporali)
di 625 microsecondi. I dati sono trasmessi in pacchetti che occupano fino a
cinque time slot.

Il dispositivo master trasmette nei time slot pari, mentre gli slave trasmettono
in quelli dispari. Circa il 20% della banda passante (1 Mbps per canale) viene
utilizzato per le intestazioni dei pacchetti e gli scambi di informazioni di
controllo.

Il trasferimento di dati tra due dispositivi può avvenire in due modi:
SCO (sincrono, orientato alla connessione, utilizzato per la
voce) e ACL (asincrono, senza connessione – i pacchetti sono
indipendenti tra loro – usato per i dati).

I canali voce usano la commutazione di circuito e, per evitare collisioni e
problemi di temporizzazione, il master riserva i time slot SCO a intervalli
fissi. I canali per la trasmissione dati usano invece la commutazione di pacchetto.

continua…