Bluetooth (ang. "sinozęby") jest standardem opisanym w specyfikacji IEEE-.802.15.1.
- Jest to technologia bezprzewodowej komunikacji pomiędzy różnymi urządzeniami elektronicznymi takimi jak np. klawiatura, zegarek, komputer, laptop, palmtop, telefon komórkowy i wieloma innymi.
Zasięg wynosi maksymalnie do 200 m w terenie otwartym, choć w specyfikacji podana jest wartość 10 m.
Używa fal radiowych w paśmie ISM 2,4 GHz. Urządzenie umożliwiające wykorzystanie tej technologii to Bluetooth Adapter.
- Innym zastosowaniem tej technologii jest bezprzewodowy dostęp do internetu. W laptopach realizowany jest przez adapter włączany do portu CIA. W uproszczeniu można powiedzieć, że jest to telefon komórkowy bez klawiatury, z kartą SIM, łączący się z numerem dostępowym.
Nazwa technologii pochodzi od przydomka króla duńskiego Haralda Sinozębego, który znany był ze zjednoczenia walczących dotąd ze sobą plemion z Danii, Norwegii i Szwecji. Podobnie Bluetooth, który został zaprojektowany, aby "zjednoczyć" różne technologie jak: komputery, telefonię komórkową, drukarki, aparaty cyfrowe.
Logo Bluetooth łączy litery H i B alfabetu runicznego.
Zasięg urządzenia determinowany jest przez klasę mocy:
- klasa 1 (100 mW) ma największy zasięg, do 100 m
- klasa 2 (2,5 mW) jest najpowszechniejsza w użyciu, zasięg do 10 m
- klasa 3 (1 mW) rzadko używana, z zasięgiem do 1 m
Bluetooth jest uniwersalnym interfejsem radiowym pracującym w paśmie Industrial-Scientific-Medical (ISM) od 2.4GHz do 2.5GHz. Obecnie zyskuje coraz większe znaczenie, zastępuje bowiem technologię opartą na podczerwieni oraz krótkodystansową technologię synchronizacji bezprzewodowej.
Sieci osobiste (Personal Area Networks - PAN) pojawiają się zamiast kabli i przewodów łączących urządzenia osobiste: telefony przenośne, notebooki i urządzenia kieszonkowe. Sieci PAN umożliwiają łatwą komunikację między urządzeniami w bezpośrednim otoczeniu użytkownika oraz komunikację z sieciami zewnętrznymi poprzez telefon komórkowy lub punkty dostępowe sieci LAN i WAN.
Idea stworzenia bezprzewodowej technologii Bluetooth narodziła się w 1994 roku, kiedy dział komunikacji bezprzewodowej firmy Ericsson (Ericsson Mobile Communications) rozpoczął badania nad możliwościami opracowania niedrogiego interfejsu radiowego o niskim poborze mocy, łączącego telefon komórkowy z komputerem przenośnym. Wyprodukowany radioodbiornik wbudowano w oba urządzenia. Dzięki takiemu rozwiązaniu umożliwiono bezprzewodową transmisję pomiędzy różnymi sprzętami elektronicznymi, przy jednoczesnym wyeliminowaniu konieczności stosowania przewodów oraz łączy.
Na początku roku 1998 grupa czołowych firm komputerowych i komunikacyjnych, w tym takie firmy jak Intel, IBM, Toshiba, Ericsson i Nokia rozpoczęły wspólnie pracę nad rozwojem możliwości szybkich i łatwych połączeń przy użyciu urządzeń przenośnych, bez korzystania z kabli. Aby zapewnić, że ta technologia będzie mogła być bez problemów zastosowana w wielu rodzajach urządzeń, przedstawiciele tych firm stworzyli specjalną grupę, formalnie powołaną do działania 20 maja 1998 roku, mającą opracować bezpłatną technologię o otwartej specyfikacji, określoną kodem "Bluetooth".
Grupa ta szybko pozyskała nowych członków spośród przedstawicieli takich firm, jak 3COM/Palm, Axis Communication, Compaq, Dell, Lucent Technologies UK Limited, Motorola, Qualcomm, Xircom i wciąż zachęca do udziału w tym przedsięwzięciu wszystkie inne firmy, zainteresowane oferowaniem produktów umożliwiających standardowe bezprzewodowe połączenia.
26 lipca 1999 r. grupa Bluetooth SIG poinformowała o publicznym udostępnieniu specyfikacji Bluetooth w wersji 1.0. Technologię popiera obecnie już ponad 2000 przedsiębiorstw, co czyni z niej w praktyce standard w dziedzinie prostej łączności pomiędzy urządzeniami bezprzewodowymi.
Bluetooth pozwala urządzeniom przenośnym takim jak telefony komórkowe, słuchawki itp. łączyć się i komunikować bezprzewodowo poprzez sieci ad hoc (technologia w której połączenia sieciowe tworzone są automatycznie, dla potrzeb konkretnego zadania). Urządzenie Bluetooth samo łączy się z innym, bez jakiejkolwiek interwencji ze strony użytkownika. Każde urządzenie może komunikować się z co najwyżej siedmioma innymi, tworząc w ten sposób piconet. Ponadto każde urządzenie może należeć do kilku sieci piconet w tym samym czasie.
Zasada działania technologii Bluetooth
Technologia ta polega na osadzaniu w dostępnych dzisiaj urządzeniach przenośnych małych niedrogich nadajników-odbiorników krótkiego zasięgu, bezpośrednio lub za pomocą karty, na przykład karty PC.
Radio działa na dostępnym globalnie nielicencjonowanym zakresie radiowym, umożliwiającym przepływ danych z szybkością do 721kb/s oraz trzy kanały głosowe.
Na świecie istnieje pasmo częstotliwości, z którego korzystanie nie wymaga licencji - jest to pasmo około 2.4GHz, dokładnie między 2.402GHz a 2.480GHz (występują niewielkie różnice regionalne: w Japonii, Francji i Hiszpanii pasmo to jest nieco ograniczone). To pasmo zostało uznane za idealnie nadające się do transmisji danych na małe odległości.
Logiczna architektura sieci Bluetooth jest również przemyślana. Sieć składa się z tworzonych ad-hoc pikosieci czy połączeń punkt-punkt. Znajdujące się w sieci urządzenia komunikują się pomiędzy sobą, mogą rówież tworzyć "łańcuchy", jeśli docelowe urządzenie znajduje się poza zasięgiem wywołującego.
Połączenie jest nadzorowane przez LMP, zarówno pod kątem poprawności transmisji, jak i pod kątem wykorzystywanej do niego mocy. Oparta na pikosieciach i połączeniach punkt-punkt struktura sieci Bluetooth ma zasadniczą zaletę w porównaniu z sieciami opartymi na protokole CSMA - pracują jedynie te nadajniki, które rzeczywiście w danej chwili coś przesyłają. Dzięki takiemu rozwiązaniu, pomimo złożoności protokołu transmisji i konieczności jej nawiązywania praktycznie nawet dla każdego przesyłanego pakietu, Bluetooth pozwala na uzyskanie całkiem przyzwoitej szybkości transmisji - 1 Mb/s.
Podstawowe parametry łącza
Technologia Bluetooth służy do transmisji danych z przepustowością do 1Mb/s na odległość do 10 metrów (zasięg może być wydłużony do 100 metrów przy użyciu opcjonalnego wzmacniacza). Łączność taka zapewnia przesyłanie głosu i danych (w tym obrazów) pomiędzy urządzeniami zgodnymi ze standardem Bluetooth.
Każde urządzenie elektroniczne lub gadżet, wyposażone w łącze Bluetooth, może wymieniać bezprzewodowo informacje, jeżeli znajdzie się w zasięgu innego urządzenia wyposażonego w podobne łącze. Na przykład palmtop lub telefon komórkowy mogą ujednolicić swój spis telefonów z danymi pochodzącymi z komputera automatycznie z chwilą wejścia użytkownika do biura.
Technologia Bluetooth została zaprojektowana i jest promowana tak, aby w jak największym stopniu wykorzystać koniunkturę w dziedzinie usług bezprzewodowego przesyłania danych.
Łączenie z urządzeniami bezprzewodowymi
Standard Bluetooth przewiduje możliwość automatycznego rozpoznawania innych urządzeń wyposażonych w łącze Bluetooth i synchronizacji z nimi.
Jest to jedna z najważniejszych i najsilniej podkreślanych zalet z punktu widzenia użytkownika.
Wiele zastosowań (wymienionych poniżej) uzależnionych jest od funkcjonowania tej możliwości w sposób bezproblemowy i niewidoczny dla użytkownika. Zdolność do komunikowania się z innymi urządzeniami bez żadnej interwencji użytkownika nasuwa kwestię zabezpieczenia danych. Problem ten został wszechstronnie dopracowany.
W architekturę Bluetooth wbudowane są mechanizmy potwierdzania autentyczności i szyfrowania, wskutek czego urządzenia będą mogły się komunikować tylko z tymi urządzeniami, które wskaże użytkownik. Dla zapewnienia zgodności przy połączeniu z telefonami komórkowymi, notebookami i palmtopami różnych producentów, Bluetooth Special Interest Group (SIG) prowadzi w sposób ciągły program warsztatów szkoleniowych dla projektantów, podczas których zespoły konstrukcyjne mogą testować swoje produkty wyposażone w łącza Bluetooth, badając ich kompatybilność ze specyfikacją standardu i z konstrukcjami innych producentów.
Niektórzy producenci telefonów komórkowych rozważają możliwość zintegrowania znacznej części układu scalonego Bluetooth z istniejącym układem do cyfrowego przetwarzania sygnałów (DSP), który jest sercem telefonu komórkowego. Technologia cyfrowego przetwarzania sygnałów szybko zwiększa swą wydajność brutto, wskutek czego po wprowadzeniu układów o wyższej wydajności do telefonów komórkowych nowej generacji, możliwe będzie włączenie funkcji Bluetooth do głównego układu scalonego telefonu. W takiej sytuacji koszty zostaną jeszcze bardziej obniżone, a ponadto zachęci to producentów notebooków do pójścia tą samą drogą.
Mały pobór mocy
Wiele zastosowań, jakie przewiduje się dla technologii Bluetooth, dotyczy urządzeń zasilanych z akumulatorów lub baterii. Zmusza to konstruktorów do starannego zbadania możliwości jak największego obniżenia poboru mocy przez łącze Bluetooth, tak aby nie wpływało ono w znaczącym stopniu na ogólne zużycie mocy przez urządzenie.
Zużycie mocy przez łącze Bluetooth jest obniżone dzięki temu, że połączenie następuje tylko w razie potrzeby (tzw. połączenie ad hoc), a ponadto zasięg nadajnika jest ograniczony do 10 metrów.
Dokładny pobór mocy zależy od konkretnej implementacji, ale konstruktorzy Ericssona zdołali zmniejszyć pobór prądu z akumulatora przez łącze Bluetooth do 30 mikro A w trybie uśpienia, 60 mikro A w trybie oczekiwania, 300 mikro A w trybie gotowości oraz 3-30 mili A w trakcie transmisji. Takie zużycie energii oznacza zwiększenie poboru mocy przez telefon komórkowy zaledwie o 3%, a ponadto oczekuje się, że w miarę doskonalenia konstrukcji wartości te będą nadal obniżane.
Standard otwarty, nie zastrzeżony
Podstawą sukcesu systemu GSM była dobra technologia oparta na standardach otwartych, a nie zastrzeżonych. W celu osiągnięcia szybkiej popularyzacji w skali światowej, standard Bluetooth zastosował tę samą zasadę, z dodatkowym wymogiem, że każdy członek Bluetooth SIG jest zobowiązany do zrzeczenia się swych praw do własności intelektualnej. Dzięki takiemu posunięciu, czas wprowadzenia na rynek produktów zgodnych ze standardem Bluetooth będzie znacznie krótszy, gdyż każdy członek Grupy Specjalnego Zainteresowania Bluetooth będzie pracować według tego samego harmonogramu.
Zastosowania technologii Bluetoot
Z racji koncentracji Bluetooth SIG na wykorzystaniu technologii Bluetooth do łączenia ze sobą urządzeń, w początkowym okresie zastosowania będą one najprawdopodobniej obejmować dziedziny komputerów osobistych, telefonów komórkowych i punktów dostępu. Jednak wielu przedstawicieli branży i analityków uważa, że jest to dopiero początek rozwoju tej taniej technologii.
Następujące zastosowania wzbudzają największe zainteresowanie i przypuszczalnie będą udostępnione w pierwszej kolejności:
- telefon "trzy w jednym". Technologia Bluetooth umożliwia wykorzystanie telefonu komórkowego na trzy sposoby. W biurze telefon może służyć jako telefon wewnętrzny - bez ponoszenia opłat za połączenia. W domu ten sam telefon może funkcjonować jako telefon ze słuchawką przenośną, podłączony do publicznej sieci kablowej. Natomiast w czasie przebywania na zewnątrz telefon będzie pełnił funkcje normalnego telefonu komórkowego. doskonały zestaw słuchawkowy. Lekki zestaw słuchawkowy do telefonu komórkowego z łączem Bluetooth pozwala użytkownikowi na korzystanie z aparatu bez zajmowania rąk. Jest to szczególnie użyteczne podczas prac domowych, pracy w biurze lub podczas prowadzenia samochodu.
- błyskawiczne wysyłanie pocztówek. Możliwe będzie wykonanie zdjęcia cyfrowego i przesłanie go do telefonu komórkowego za pośrednictwem łącza Bluetooth. Do obrazu można dodać komentarz tekstowy, a całość wysłać jako pocztę elektroniczną do odbiorcy.
- automatyczne synchronizowanie danych. Będzie to pierwszy z trzech przykładów zastosowań, łącznie określanych jako "niewidoczne przetwarzanie" (hidden computing). Użytkownik urządzeń z łączami Bluetooth może synchronizować dane zawarte w swoim komputerze biurkowym, notebooku, palmtopie i telefonie komórkowym. Odbywa się to automatycznie z chwilą wejścia do miejsca pracy. Wszelkie zmiany w danych - na przykład w spisie adresów czy terminarzu - dokonane w jednym urządzeniu zostaną automatycznie zsynchronizowane z innymi urządzeniami natychmiast po tym, jak urządzenia te znajdą się wzajemnie w swoim zasięgu.
- "sztuczka z teczką". Drugim przykładem "niewidocznego przetwarzania" jest pobieranie poczty elektronicznej bez konieczności wyjmowania notebooka z teczki. Uzyskuje się to w ten sposób, że notebook automatycznie odbiera pocztę elektroniczną drogą bezprzewodową bez interwencji użytkownika. Po otrzymaniu korespondencji, użytkownik zostaje dyskretnie powiadomiony przez telefon komórkowy i może przejrzeć pocztę elektroniczną na wyświetlaczu telefonu.
- Trzecim przykładem "niewidocznego przetwarzania" jest możliwość wprowadzenia do notebooka korespondencji, która zostanie automatycznie przesłana pocztą elektroniczną z chwilą włączenia telefonu komórkowego. Jest to możliwość szczególnie wygodna dla pasażerów linii lotniczych i użytkowników w innych miejscach, gdzie nie wolno włączać telefonów komórkowych, na przykład w szpitalach.
- konferencje interaktywne. Podczas zebrań czy konferencji użytkownicy mogą wymieniać się między sobą informacjami ze swoich komputerów, w sposób natychmiastowy i bez konieczności łączenia się kablami.
- most do Internetu. Użytkownik może podczas podróży mieć dostęp do Internetu ze swego notebooka, za pośrednictwem łącza Bluetooth do telefonu komórkowego albo za pośrednictwem punktu dostępu sieci ISDN lub sieci lokalnej, wyposażonego w łącze Bluetooth.
- przenośny telefon głośnomówiący. Po połączeniu notebooka z telefonem komórkowym przez łącze Bluetooth, użytkownik może korzystać z notebooka w charakterze telefonu głośnomówiącego, zarówno w biurze czy w domu, jak i w samochodzie.
Ze względu na tak szeroki zakres zastosowań przewidziano trzy klasy urządzeń, charakteryzujące się różną mocą sygnału.
Klasy te dysponują odpowiednio mocą maksymalną 100; 2,5 oraz 1 mW, przy czym w każdej z klas (z wyjątkiem najsłabszej) obowiązuje zarządzanie mocą nadajników przez link Link Manager Protocol tak, by nie była ona większa niż rzeczywiście niezbędna w danych warunkach transmisji.
Tak rygorystyczne zarządzanie mocą nadajników pozwala na znaczną redukcję generowanego przez sieć szumu elektromagnetycznego, a także obniża pobór mocy, co jest istotne w przypadku użycia bezprzewodowych urządzeń zasilanych z baterii.