Bluetooth

Bluetooth est une spécification de l’industrie des télécommunications. Elle utilise une technique radio courte distance destinée à simplifier les connexions entre les appareils électroniques. Elle a été conçue dans le but de remplacer les câbles entre les ordinateurs et les imprimantes, les scanneurs, les claviers, les souris, les manettes de jeu vidéo, les téléphones portables, les PDA, les systèmes et kits mains libres, les autoradios, les appareils photo numériques, les lecteurs de code-barres, les bornes publicitaires interactives. Les premiers appareils utilisant la version 3.0 de cette technologie sont apparus début 2010.

Normes Bluetooth

Le standard Bluetooth se décompose en différentes normes :

• IEEE 802.15.1 définit le standard Bluetooth 1.x permettant d’obtenir un débit de 1 Mbit/s ;
• IEEE 802.15.2 propose des recommandations pour l’utilisation de la bande de fréquence 2,4 GHz (fréquence utilisée également par le Wi-Fi). Ce standard n’est toutefois pas encore validé ;
• IEEE 802.15.3 est un standard en cours de développement visant à proposer du haut débit (20 Mbit/s) avec la technique Bluetooth ;
• IEEE 802.15.4 est un standard en cours de développement pour des applications sans fils à bas débit et à faibles coûts. Il est actuellement utilisé par Zigbee pour ses couches basses.

Les éléments fondamentaux d’un produit Bluetooth sont définis dans les deux premières couches protocolaires, la couche radio et la couche bande de base. Ces couches prennent en charge les tâches matérielles comme le contrôle du saut de fréquence et la synchronisation des horloges.

La couche radio (RF)

La couche radio (la couche la plus basse) est gérée au niveau matériel.C’est elle qui s’occupe de l’émission et de la réception des ondes radio.Elle définit les caractéristiques telles que la bande de fréquence et l’arrangement des canaux, les caractéristiques du transmetteur, de la modulation, du récepteur, etc.Le système Bluetooth opère dans les bandes de fréquences ISM* (Industrial, Scientific and Medical) 2,4 GHz dont l’exploitation ne nécessite pas de licence. Cette bande de fréquences est comprise entre 2 400 et 2 483,5 MHz.
Un transceiver à saut de fréquences est utilisé pour limiter les interférences et l’atténuation.
Deux modulations sont définies : une modulation obligatoire utilise une modulation de fréquence binaire pour minimiser la complexité de l’émetteur ; une modulation optionnelle utilise une modulation de phase (PSK à 4 et 8 symboles). La rapidité de modulation est de 1 Mbaud pour toutes les modulations. La transmission duplex utilise une division temporelle.
Les 79 canaux RF sont numérotés de 0 à 78 et séparés par 1 MHz en commençant par 2 402 MHz.
Le codage de l’information se fait par sauts de fréquence. La période est de 625 µs, ce qui permet 1 600 sauts par seconde.
Il existe trois classes de modules radio Bluetooth sur le marché ayant des puissances différentes et donc des portées différentes :
Classe Puissance Portée
1 100 mW (20 dBm) 100 mètres
2 2,5 mW (4 dBm) 10 à 20 mètres
3 1 mW (0 dBm) Quelques mètres
La plupart des fabricants d’appareils électroniques utilisent des modules de classe 2.

La bande de base (baseband)

La bande de base (ou baseband en anglais) est également gérée au niveau matériel.
C’est au niveau de la bande de base que sont définies les adresses matérielles des périphériques (équivalentes à l’adresse MAC d’une carte réseau). Cette adresse est nommée BD_ADDR (Bluetooth Device Address) et est codée sur 48 bits. Ces adresses sont gérées par la IEEE Registration Authority.C’est également la bande de base qui gère les différents types de communication entre les appareils. Les connexions établies entre deux appareils Bluetooth peuvent être synchrones ou asynchrones.La bande de base peut donc gérer deux types de paquets :
• les paquets SCO (Synchronous Connection-Oriented) ;
• les paquets ACL (Asynchronous Connection-Less).