Fundamentos Técnicos de Bluetooth: Estándar, Funcionamiento y Arquitectura de Conectividad Inalámbrica

Bluetooth: Estándar de Comunicación Inalámbrica

La necesidad de empresas de informática y de telecomunicaciones de desarrollar una interfaz abierta y de bajo costo para facilitar la comunicación entre dispositivos sin la utilización de cables, aprovechando la movilidad de los dispositivos inalámbricos, dio como resultado una tecnología cuyo nombre clave fue "Bluetooth".

Bluetooth es un estándar empleado en enlaces de radio de corto alcance, destinado para reemplazar el cableado existente entre dispositivos electrónicos.

Características Principales

La tecnología empleada permite a los usuarios conexiones instantáneas de voz y datos entre varios dispositivos en tiempo real. El modo de transmisión empleado asegura protección contra interferencias y seguridad en el envío de datos.

• Robustez
• Baja complejidad
• Bajo consumo
• Bajo costo

El radio Bluetooth es un pequeño microchip que opera en una banda de frecuencia disponible mundialmente.

¿Cómo Funciona Bluetooth?

Cada dispositivo deberá estar equipado con un microchip (transceptor), que transmite y recibe en la frecuencia de 2.4 GHz.

• Además de los datos, están disponibles tres canales de voz.
• Cada dispositivo tiene una dirección única de 48 bits basado en el estándar IEEE 802.
• Las conexiones son uno a uno con un rango máximo de 10 metros (dependiendo del medio podría ser más).
• Los datos se pueden intercambiar a velocidades de hasta 1 megabit por segundo.

Clases de Potencia

Las clases de potencia definen el alcance máximo del dispositivo:

1. 100 metros
2. 20 metros
3. 1 metro

Arquitectura de Hardware Bluetooth

El hardware que compone el dispositivo Bluetooth está compuesto por dos partes principales:

• Dispositivo de radio: Encargado de modular y transmitir la señal.
• 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 las interfaces con el dispositivo anfitrión.

Diferentes aplicaciones pueden operar bajo distintos conjuntos de protocolos; sin embargo, todos ellos tienen un enlace de datos y una capa física Bluetooth común.

Conmutación y Velocidades de Transmisión

El protocolo Bluetooth utiliza una combinación de conmutaciones de circuito y paquetes. Para asegurar que los paquetes no sean recibidos fuera de orden, ranuras de tiempo (hasta 5) pueden ser reservadas para los mismos.

Mecanismos de Seguridad y Eficiencia

Se aplican saltos de frecuencia (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS) para evitar interferencia y desvanecimiento. Un salto de señal diferente es usado para cada paquete.

Tipos de Conmutación

La conmutación de circuitos puede ser síncrona o asíncrona:

• Cada canal síncrono soporta una velocidad de 64 Kb/s, lo cual es utilizado para transmisiones de voz.
• Un canal asíncrono puede transmitir 721 Kb/s en una dirección y 57,6 Kb/s en la dirección opuesta.

Modulación

Se utiliza una modulación GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying), donde un "1" binario representa una desviación de frecuencia positiva, y un "0" binario representa una desviación de frecuencia negativa.

Códigos de Acceso y Perfiles

En el sistema Bluetooth, todas las transmisiones que se realizan a través del canal físico se inician con un código de acceso. Se definen tres códigos diferentes:

• Código de acceso del dispositivo (DAC)
• Código de acceso del canal (CAC)
• Código de acceso de consulta (IAC)

Para utilizar Bluetooth, un dispositivo debe implementar alguno de los perfiles Bluetooth. Estos definen el uso específico del canal Bluetooth para diferentes aplicaciones (manos libres, transferencia de archivos, etc.).