Bluetooth
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Bluetooth est une spécification de l'industrie des télécommunications. Elle utilise une technologie 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 scanners, les claviers, les souris, les téléphones portables, les PDA, les autoradios et les appareils photo numériques.
Son nom est directement inspiré du roi danois Harald Ier surnommé Harald Blåtand (« à la dent bleue »), connu pour avoir réussi à unifier les États du Danemark, de Norvège et de Suède. Le logo de Bluetooth, est d'ailleurs inspiré des initiales en alphabet runique de Harald Blåtand.
- 1994 : création par le fabricant suédois Ericsson
- 1998 : plusieurs grandes sociétés (Agere, IBM, Intel, Microsoft, Motorola, Nokia et Toshiba) s'associent pour former le Bluetooth Special Interest Group (SIG)
- juillet 1999 : sortie de la spécification 1.0
- Le 28 mars 2006, le « Bluetooth Special Interest Group » (SIG) annonce la prochaine génération de la technologie sans fil Bluetooth, qui sera capable d'assurer des débits cent fois supérieurs à la version actuelle, passant donc de 1 Mb/s à 100 Mb/s (soit 12,5 Mo/s). Cette technologie - utilisée dans les téléphones mobiles, périphériques informatiques et autres appareils portables comme les assistants personnels (PDA) - va voir sa vitesse de transmission augmenter dans les années à venir, lui permettant alors d'être utilisée pour les vidéos haute définition et l'échange de fichiers avec un baladeur MP3 par exemple. La nouvelle norme incorporera une technologie radio, connue comme l'ultra wideband ou UWB.
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[modifier] Spécification
Le SIG travaille sur la spécification de la norme, qui a évolué des versions 1.0, 1.1 ,1.2, 2.0, 2.0 + EDR (Enhanced Data Rate), 2.1 + EDR et 3.0. Le site Internet https://www.bluetooth.org regroupe les travaux du SIG, et toutes les versions de la norme Bluetooth.
[modifier] La pile de protocoles
Afin d'assurer une compatibilité entre tous les périphériques Bluetooth, la majeure partie de la pile de protocoles est définie dans la spécification.
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[modifier] 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 technologie Bluetooth ;
- IEEE 802.15.4 est un standard en cours de développement pour des applications Bluetooth à bas débit.
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.
[modifier] 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.
La technologie Bluetooth utilise l'une des bandes de fréquences ISM (Industrial, Scientific and Medical) réservée pour l'industrie, la science et la médecine. La bande de fréquences utilisée est disponible au niveau mondial et s'étend sur 83,5 MHz (de 2,4 à 2,4835 GHz).
Cette bande est divisée en soixante-dix-neuf canaux séparés de 1 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 mètres |
| 3 | 1 mW (0 dBm) | 1 mètre |
La plupart des fabricants d'appareils électroniques utilisent des modules de classe 3.
[modifier] 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).
[modifier] Réseau piconet
Un piconet est un mini réseau qui se crée de manière instantanée et automatique quand plusieurs périphériques Bluetooth sont dans un même rayon. Un piconet est organisé selon une topologie en étoile : il y a un maître et plusieurs esclaves.
Un périphérique maître peut administrer jusqu'à :
- 7 esclaves actifs ;
- 255 esclaves en mode parked.
La communication est directe entre le maître et un esclave. Les esclaves ne peuvent pas communiquer entre eux.
Tous les esclaves du piconet sont synchronisés sur l'horloge du maître. C'est le maître qui détermine la fréquence de saut pour tout le piconet.
[modifier] Réseau scatternet
Les périphériques esclaves peuvent avoir plusieurs maîtres : les différents piconets peuvent donc être reliés entre eux. Le réseau ainsi formé est appelé un scatternet (littéralement réseau dispersé).
[modifier] Le contrôleur de liaisons (LC)
Cette couche gère la configuration et le contrôle de la liaison physique entre deux appareils.
[modifier] Le gestionnaire de liaisons (LM)
Cette couche gère les liens entre les périphériques maîtres et esclaves ainsi que les types de liaisons (synchrones ou asynchrones).
C'est le gestionnaire de liaisons qui implémente les mécanismes de sécurité comme :
- l'authentification,
- le pairage,
- la création et la modification des clés,
- et le chiffrement.
[modifier] L'interface de contrôle de l'hôte (HCI)
Cette couche fournit une méthode uniforme pour accéder aux couches matérielles. Son rôle de séparation permet un développement indépendant du matériel et du logiciel.
Les protocoles de transport suivants sont supportés :
L2CAP signifie Logical Link Control & Adaptation Protocol. HCI permet un transfert de données à débit maximum, soit 720 kbit/s pour la norme 1.2, et un débit trois fois plus élevé pour la norme 2.0+EDR.
[modifier] Multiplexage
Cette couche permet d'utiliser simultanément différents protocoles de niveaux supérieurs.
Un mécanisme permet d'identifier le protocole de chaque paquet envoyé pour permettre à l'appareil distant de passer le paquet au bon protocole, une fois celui-ci récupéré.
[modifier] Segmentation et réassemblage
La couche L2CAP assure également la segmentation (et le réassemblage) des paquets de protocoles de niveaux supérieurs en paquets de liaison de 64 Ko.
[modifier] Les services
[modifier] RFCOMM
RFCOMM est un service basé sur les spécifications RS-232, qui émule des liaisons séries. Il peut notamment servir à faire passer une communication IP par Bluetooth. RFCOMM est utilisé lorsque le débit des données n'atteint pas plus de 360 kbit/s (par exemple, téléphones mobiles).
[modifier] SDP
SDP signifie Service Discovery Protocol. Ce protocole permet à un appareil Bluetooth de rechercher d'autres appareils et d'identifier les services disponibles. Il s'agit d'un élément particulièrement complexe de Bluetooth.
[modifier] OBEX
OBEX signifie Object Exchange. Ce service permet de transférer des objets grâce à OBEX, protocole d'échange développé pour l'IrDA.
[modifier] Les profils
Un profil correspond à une spécification fonctionnelle d'un usage particulier. Les profils peuvent également correspondre à différents types de périphériques.
Les profils ont pour but d'assurer une interopérabilité entre tous les appareils Bluetooth.
Ils définissent :
- la manière d'implémenter un usage défini
- les protocoles spécifiques à utiliser
- les contraintes et les intervalles de valeurs de ces protocoles
Les différents profils sont :
- GAP : Generic Access Profile
- SDAP : Service Discovery Application Profile
- SPP : Serial Port Profile
- HS Profile : Headset Profile
- DUN Profile : Dial-up Networking Profile
- LAN Access Profile : ce profil est maintenant obsolète ; il est remplacé par le profil PAN
- Fax Profile
- GOEP : Generic Object Exchange Profile
- SP : Synchronization Profile
- OPP : Object Push Profile
- FTP : File Transfer Profile
- CTP : Cordless Telephony Profile
- IP : Intercom Profile
- A2DP : Advanced Audio Distribution Profile (profil de distribution audio avancée)
- AVRCP : Audio Video Remote Control Profile (Commande à distance)
- HFP : HandsFree Profile
- PAN : Personal Area Network Profile
- VDP : Video Distribution Profile
- BIP : Basic Imaging Profile
- BPP : Basic Printing Profile
- SYNC : Synchronisation Profile
- SAP : SIM Access Profile
- PBAP : PhoneBook Access Profile
- HIDP : Human Interface Device Profile
[modifier] Le profil d'accès générique (GAP)
Le profil d'accès générique est le profil de base dont tous les autres profils héritent. Il définit les procédures génériques de recherche d'appareils, de connexion et de sécurité.
[modifier] La qualification et la certification Bluetooth
Afin d'obtenir la certification Bluetooth, des tests de qualification sont nécessaires.
[modifier] Utilisation pratique du Bluetooth
[modifier] Principes généraux
Dans sa version actuelle, largement répandue, essentiellement dans les appareils mobiles, comme les téléphones portables, la liaison Bluetooth exploite les caractéristiques suivantes :
- très faible consommation d'énergie
- très faible portée (quelques mètres)
- faible débit
- très bon marché et peu encombrant
En conséquence, il sera présent sur des appareils fonctionnant souvent sur batterie, désirant échanger une faible quantité de données sur une courte distance :
- téléphones portables (presque généralisé), où il sert essentiellement à la liaison avec une oreillette ou à l'échange de fichiers
- ordinateurs portables, essentiellement pour communiquer avec les téléphones portables (pour servir de MODEM, pour sauvegarder les carnets d'adresses, pour l'envoi de SMS, etc.)
- périphériques divers, comme des claviers, pour faciliter la saisie sur les appareils qui en sont dépourvus
- périphériques spécialisés, comme des appareils à électrocardiogramme, qui peuvent communiquer sans fil avec l'ordinateur du médecin
La compatibilité entre marques est assez bonne, mais pas parfaite : certains appareils ne parviennent pas à se raccorder à d'autres.
[modifier] Exemples d'utilisation dans le jeu vidéo
Les manettes sans-fil des consoles de type Nintendo Wii, Playstation ou Xbox utilisent le protocole Bluetooth. Le jeu Wiifit de Nintendo utilise aussi ce protocole.
[modifier] Mise en œuvre
Afin d'échanger des données, les appareils doivent être appairés. L'appairement se fait en lançant la découverte à partir d'un appareil et en échangeant un code. dans certains cas, le code est libre, et il suffit aux deux appareils de saisir le même code. Dans d'autres cas, le code est fixé par l'un des deux appareils (appareil dépourvu de clavier, par exemple), et l'autre doit le connaître pour s'y raccorder. Par la suite, les codes sont mémorisés, et il suffit qu'un appareil demande le raccordement et que l'autre l'accepte pour que les données puissent être échangées. Afin de limiter les risques d'intrusion, les appareils qui utilisent un code préprogrammé (souvent 0000) doivent être activés manuellement, et l'appariement ne peut se faire que durant une courte période.
[modifier] L'origine du nom
Le roi Viking Harald Bluetooth réussit à unifier la Norvège et le Danemark ; célèbre pour ses talents de communicateur, il avait le don de rapprocher les gens et de les amener à se parler.
Son nom est directement inspiré du roi danois Harald Ier surnommé Harald Blåtand (« à la dent bleue »), connu pour avoir réussi à unifier les États du Danemark, de Norvège et de Suède. Le logo de Bluetooth, est d’ailleurs inspiré des initiales en alphabet runique de Harald Bluetooth.
[modifier] Voir aussi
- Bluecasting
- Bluejacking
- Bluesnarfing
- BlueSoleil
- Publicité et téléphone mobile
- Wibree, une technologie créée par Nokia, intégrée dans la norme Bluetooth sous le nom de Low Energy Bluetooth
- Zigbee
- Billet électronique
[modifier] Liens externes
- (en) Site officiel de l'organisation Bluetooth : On peut y télécharger la spécification complète au format PDF (en anglais - 1 200 pages).
- (en) Cours d'introduction à Bluetooth Inclut l'information sur l'architecture, protocoles, établissant des raccordements, la sécurité et des comparaisons
- (fr) Sécurité Bluetooth : Dossier sur la sécurité du protocole Bluetooth : explications et exemples
- (fr) TCPIP via Bluetooth
Voir aussi : Liste des systèmes de transmission d'informations
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