Tecnología Bluetooth

  La tecnología bluetooth se utiliza en numerosos dispositivos de modo habitual.

  Se trata de una especificación industrial para redes inalámbricas de área personal ["Wireless Personal Area Network" ("WPAN"), en inglés] creado por Bluetooth Special Interest Group, Inc. 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. 

  Curiosamente,  el logotipo de Bluetooth combina las runas Hagall y Berkana, que corresponden a las iniciales de Harald Blåtand (rey danés y noruego conocido por unificar las tribus danesas y convertirlas al cristianismo), puesto que la etimilogía del nombre no posee un origen tecnológico, ni se corresponde a unas siglas o una abreviatura.

Runa Berkana.

Runa Hagall.

 

 

 

 

SOPORTE FÍSICO 

  Todo dispositivo bluetooth posee un soporte fisico compuesto por dos partes:

•   Dispositivo de radio: Modula y transmite la señal.
•   Controlador digital: Compuesto por una UCP, un procesador de señales digitales ["Digital Signal Processor" ("DSP"), en inglés] llamado controlador de enlace ("Link Controller", en inglés) y de las interfaces con el dispositivo anfitrión.

  El CE se encarga del procesamiento de la banda base y del manejo de los protocolos ARQ (protocolos utilizados para el control de errores en la transmisión de datos, garantizando la integridad de los mismos) y FEC (protocolo de corrección de errores usado por el estándar DVB-H, puesto que las interfaces de entrada y salida son IP) 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 UCP del dispositivo se encarga de las instrucciones relacionadas con bluetooth en el dispositivo anfitrión, para así simplificar su operación. Para ello, sobre la UCP corre un soporte lógico denominado administrador de enlace ("Link Manager", en inglés) cuya función es la de comunicarse con otros dispositivos por medio del protocolo PCE.

  Desde el punto de vista electrónico, 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 dúplex completo 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, lo que 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 móvil 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, las ranuras pueden ser reservadas 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.

 

PROTOCOLOS 

  Bluetooth está definido como un protocolo de arquitectura de capa que está formado por unos protocolos centrales, protocolos de reemplazo de cable, protocolos de control de telefonía, y protocolos adoptados. Como mínimo, toda pila de protocolos de Bluetooth debe tener los siguientes protocolos: PCE, PCAEL y PDS. Además, los dispositivos que se comunican por Bluetooth pueden usar casi siempre los protocolos HCI y CR:

•   PCE:  El protocolo de control de enlace ["Link Management Protocol" ("LMP"), en inglés] se usa para el establecimiento y control del enlace de radio entre dos dispositivos. Está implementado en el controlador.
•   PCAEL:  El protocolo de control y adaptación del enlace lógico ["Logical Link Control and Adaptation Protocol" ("L2CAP"), en inglés] es usado para multiplexar múltiples conexiones lógicas entre dos dispositivos que usan diferentes protocolos de nivel superior; proporciona segmentación y reemsamblado de los paquetes. En su modo básico, PCAEL proporciona a los paquetes una carga útil que se puede configurar hasta 64 kB, y con una UTM ["Maximum Transmission Unit" ("MTU"), en inglés] por defecto de 672 bytes. En los modos de Retransmisión y control de flujo, PCAEL puede configurarse para datos isócronos o para un canal de datos fiables mediante la retransmisión y la comprobación de CRC (Comprobación de redundancia cíclica; algoritmo matemático para detectar errores en la transmisión de datos). El apéndice 1 de la especificación de Bluetooth añade dos modos adicionales a PCAEL (la confiabilidad en cualquiera de estos modos es opcionalmente garantizada por la capa inferior BDR/EDR mediante la configuración del número de retransmisiones y el tiempo de espera antes de descartar paquetes. La capa inferior garantiza que los paquetes lleguen en orden); estos nuevos modos dejan obsoletos los anteriores modos de retransmisión y control de flujo:
•   Modo de retransmisión mejorado ["Enhanced Retransmission Mode", ("ERTM"), en inglés]: Este modo es una versión mejorada del modo original de retransmisión. Proporciona un canal PCAEL confiable.
•    Modo streaming ["Streaming Mode" ("SM"): Es un modo muy simple, sin retransmisión ni control de flujo. Proporciona un canal PCAEL no confiable.
•   PDS: El protocolo de descubrimiento de servicio ["Service Discovery Protocol" ("SDP"), en inglés] permite a un dispositivo descubrir servicios que ofrecen otros dispositivos y sus parámetros asociados. Cada servicio está identificado por un identificador universalmente único ["Universally Unique Identifier" ("UUID"), en inglés].
•   CR: La comunicación de raciofrecuencia ["Radio Frequency Communications" ("RFCOMM"), en inglés] es un protocolo de reemplazo de cable usado para generar un flujo de datos virtual en serie. RFCOMM ofrece transporte de datos binarios y emula las señales de control de EIA-232 a través de la capa de banda base de bluetooth. CR ofrece un flujo de datos confiable y sencillo para el usuario, similar a TCP, y es utilizado por muchos perfiles relacionados con la telefonía. Muchas aplicaciones bluetooth utilizan CR debido a su amplio soporte y la posibilidad de encontrar aplicaciones públicas en la mayoría de sistemas operativos; además, las aplicaciones que usen el puerto serie para comunicarse, podrán ser portadas a CR fácilmente.
•   PERB:  El protocolo de encapsulación de red de bluetooth ["Bluetooth Network Encapsulation Protocol" ("BNEP"), en inglés] se usa para transferir datos de otra pila de protocolos a través de un canal PCAEL. Su principal propósito es la transmisión de paquetes IP en un perfil de red de área personal. PERB realiza una función parecida a la que hace PAS ["Subnetwork Access Protocol" ("SNAP"), en inglés] en las redes inalámbricas de área local.
•   PCTAV/PDTAV:  El protocolo de control de transporte de audio y vídeo ["Audio/Video Control Transport Protocol" ("AVCTP"), en inglés] es usado por el perfil de control remoto para transferior órdenes de control de audio/vídeo a través de un canal PCAEL; los botones de control en unos aurículares estéreo usan este protocolo para controlar el reproductor de música. El protocolo de distribución de transporte de audio y vídeo ["Audio/Video Distribution Transport Protocol" ("AVDTP"), en inglés] se usa para el perfil de destribución avanzada de audio para transferir música a los auriculares estéreo a través de un canal PCAEL pensado para la distribución de video.
•   PCTB:  El protocolo de control de telefonía binario ["Telephony Control Protocol - Binary" ("TCS BIN"), en inglés] es el protocolo orientado a bits que define la señalización del control de llamadas para el establecimiento de las llamadas de voz y datos entre dispositivos bluetooth.
•   Protocolos adoptados: Aquellos que han sido definidos por otras organizaciones de estandarización y han sido incorporados en la pila de protocolos de bluetooth, permitiendo a bluetooth codificar protocolos solamente cuando sea necesario {PPP, TCP/IP UDP, PIO ["OBject EXchange" ("OBEX"), en inglés], PAI ["Wireless Application Protocol" ("WAP"), en inglés]}.

 

USOS 

   Bluetooth es un protocolo de comunicaciones diseñado especialmente para dispositivos de bajo consumo, que requieren corto alcance de emisión y basados en transceptores de bajo coste.

  Los dispositivos que incorporan este protocolo pueden comunicarse entre sí 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, Clase 3 o Clase 4 en referencia a su potencia de transmisión, siendo totalmente compatibles los dispositivos de una caja de ordenador.

  Para utilizar Bluetooth, un dispositivo debe implementar alguno de los perfiles Bluetooth (especificación de una interfaz de alto nivel para su uso entre dispositivos Bluetooth). Estos definen el uso del canal Bluetooth, así como canalizar al dispositivo que se quiere vincular.

  Bluetooth se utiliza principalmente en un gran número de productos tales como teléfonos, impresoras, tabletas, teléfonos inteligentes, altavoces 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 tabletas, 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 (solo la conexión, no la velocidad de transmisión).

APLICACIONES 

  Entre las aplicaciones más relevantes de la tecnología bluetooth se encuentran:

•   Conexión sin cables vía PIO.
•   Transferencia de fichas de contactos, citas y recordatorios entre dispositivos vía PIO.
•    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, PlayStation 4, Microsoft Xbox 360, Xbox One, Wii U y Nintendo Switch incorporan Bluetooth, lo que les permite utilizar mandos inalámbricos, aunque el mando original de Wii U se conecta a la consola mediante conexión inalámbrica y los mandos de Wii utilizan tecnología infrarroja para la función de puntero.

 

 VENTAJAS E INCONVENIENTES

     Entre las ventajas que posee la tecnología bluetooth se encuentran:

•    Libertad inalámbrica: Elimina la necesidad de cables para conectar dispositivos como auriculares, ratones o teclados, lo que proporciona mayor movilidad y comodidad.
•    Bajo consumo de energía: Es ideal para dispositivos alimentados por batería, ya que consume poca energía, prolongando la duración de la batería de los aparatos.
•    Amplia compatibilidad: Existe en una gran variedad de dispositivos, desde teléfonos y computadoras hasta altavoces y tecnologías vestibles, lo que facilita la interconexión entre ellos.
•   Facilidad de uso:  La conexión entre dispositivos se logra a través de un proceso de "emparejamiento" o "vincular" que es sencillo y rápido de configurar.
•   Transmisión de voz y datos: Permite la transmisión de audio y datos de forma simultánea entre dispositivos.
•    Compatibilidad con versiones anteriores: Los dispositivos con versiones más nuevas de Bluetooth pueden comunicarse con dispositivos más antiguos sin problema.

   Entre los inconvenientes que tiene la tecnología bluetooth están:

•    Vulnerabilidades de seguridad: A pesar de que la tecnología ha avanzado, las conexiones bluetooth pueden ser susceptibles a riesgos de seguridad como escuchas ilegales o ataques de intermediario si los dispositivos no están actualizados.
•    Baja velocidad: La velocidad de transferencia de datos es más lenta en comparación con otras tecnologías como la conexión inalámbrica, lo que puede ser un inconveniente para transferir archivos grandes.
•    Alcance limitado: El alcance de una conexión bluetooth es corto, generalmente de unos pocos metros, lo que limita la distancia entre los dispositivos que pueden conectarse.
•   Interferencia:  Otras señales inalámbricas pueden interferir con la conexión bluetooth, lo que podría causar interrupciones o una conexión inestable.

   En resumen, la tecnología bluetooth, aunque ampliamente utilizada actualmente, es bastante limitada y, como en otros tipos de tecnología similar, depende del uso que se le pretenda dar.

 

  Aguardo que la presente entrada haya sido interesante para el lector. De ser así, espero que éste la comente y/o la comparta, por favor.