Bluetooth : comment ça marche ?

Le Bluetooth… On ne peut pas dire que le terme soit récent, mais on l’entend sans aucun doute de plus en plus dans notre vie quotidienne. Du coup, on s’est dit que ça pourrait être pas mal de refaire un petit topo ! Parce-que finalement, c’est quoi, le Bluetooth ? Toutes les réponses dans ce petit dossier.

 

Bluetooth

 

Ça vient d’où, le Bluetooth ?

Dans les années 80, l’industrie électronique a pris conscience du besoin d’inventer un standard de communication sans fil assez économique et facile à déployer pour le grand public. Pour que Michel n’aie pas besoin de se lever pour zapper pendant la pub de PSG-OM par exemple. Du coup, la technologie infra-rouge (IrDA) débarque dans la maison de Michel sous la forme d’une télécommande. Le principe est simple : l’information est transmise par un flux lumineux invisible entre la télécommande de Michel et son téléviseur. Problème : quand Jacques se lève chercher une bière, impossible pour Michel de changer de chaîne, le flux lumineux étant interrompu par l’imposante surcharge pondérale de Jacques. De plus si la quantité de données transmises par ce flux est suffisante pour une télécommande, elle est très faible, et de nouveaux usages se développent rapidement qui nécessitent de transmettre plus d’informations dans le même temps donné.

 

La télécommande infrarouge, ancêtre du Bluetooth

 

En 1994, c’est donc Ericsson qui crée le Bluetooth, rapidement rejoint en quelques années par de grandes compagnies comme IBM, Intel, Microsoft ou Nokia pour former le Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG). Un nouveau standard est né, toutes les grandes compagnies travaillant ensemble sur la norme. Il a depuis beaucoup évolué et est utilisé par votre smartphone, votre ordinateur, votre montre, vos manettes de Playstation, vos enceintes… Et bientôt beaucoup plus avec l’avènement des objets connectés, mais ça fera l’objet d’un prochain dossier !

 

Minute Culture !

Puisque vous voulez vraiment le savoir – et que Wikipedia nous le dit -, le nom « Bluetooth » vient d’un roi Danois qui a unifié l’ensemble des tribus de son pays bien avant la naissance de votre arrière-grand-père. Il se faisait appeler « Dent Bleue ». L’équipe marketing a adoré.

 

Principe de fonctionnement

Le Bluetooth, comme le WiFi, se sert des ondes radios pour transmettre les informations. C’est pour cette raison que placer un objet, voire un mur entre l’émetteur et le récepteur n’empêche en aucun cas la bonne transmission des données. Le Bluetooth utilise la bande 2,4 GHz, comme le WiFi encore une fois. Cette bande faisant partie des bandes de fréquences dites ISM (Industrielles, Scientifiques, Médicales), elle ne nécessite pas de licence pour être exploitée.

 

un réseau Bluetooth

 

Toutefois, les similitudes avec le WiFi s’arrêtent là et les différences sont nombreuses. Par la portée et la puissance tout d’abord. Le Bluetooth a principalement été conçu pour des appareils mobiles, ne disposant pas nécessairement d’une alimentation secteur. Sa consommation d’énergie est donc beaucoup plus faible, pour une portée bien plus restreinte. La plupart des transmetteurs Bluetooth vendus sur le marché, dits « de classe II », sont vendus pour une portée maximale de 15 à 20 mètres… qui se limite dans la pratique bien souvent à quelques mètres.

Par le débit également : les connexions Bluetooth les plus efficaces atteignent 24 Mb/s, en utilisant d’ailleurs la norme 802.11 comme son grand-frère, tandis que les meilleurs connexions WiFi « classiques » dépassent aisément les 1 Gb/s (1024 Mb/s, 1000 de plus quoi…)

 

le Piconet utilisé par le Bluetooth

 

Et surtout, ils différent dans leur mode de fonctionnement. Le Bluetooth utilise le principe des piconets (pico-réseaux) pour la connexion : un appareil maître, et jusqu’à sept appareils esclaves, qui ne peuvent pas communiquer entre eux. En réalité, l’appareil maître ne peut maintenir la connexion qu’avec un seul des appareils, et alterne donc l’envoi/réception des données à chacun d’entre eux… divisant ainsi le débit total disponible par le nombre d’appareils connectés. La sécurité est également fondamentalement différente de celle du WiFi. La recherche des périphériques disponibles à portée est automatique et permanente. Quand un périphérique est trouvé la connexion est effectuée par un premier appairage des deux appareils ne nécessitant qu’une authentification basique par code PIN. Heureusement que la portée est faible… le Bluetooth est absolument inadapté au transfert d’informations sensibles.

 

Encore un peu de technique ?

Le problème avec le Bluetooth, c’est qu’il est facile de se perdre dans les méandres des différentes normes utilisées au cours de l’évolution du protocole. Le Bluetooth SIG, à l’origine du nom commercial du standard, a estampillé d’un numéro les différentes versions de celui-ci. Pendant ce temps, l’IEEE en charge de la normalisation « officielle » des différents protocoles, en a normalisé quelques-unes de son côté… mais pas toutes ! Enfin, plusieurs protocoles additionnels et facultatifs peuvent accompagner certaines versions du Bluetooth…

 

L'arduino intègre aussi le Bluetooth

 

 

On vous a fait un petit récapitulatif, le plus clair possible :

 

    • Bluetooth 1.0 : La base. Ça ne marchait pas encore terrible, beaucoup de problèmes d’inter-opérabilité entre les différents constructeurs… Débit Max : 1 Mb/s !

 

    • Bluetooth 1.1 : Toujours le même débit maximum, mais pas mal de problèmes résolus. Normalisée par l’IEEE sous le doux sobriquet de IEEE 802.15.1-2002.

 

    • Bluetooth 1.2 : Si le débit théorique reste le même, en pratique on a déjà accéléré un peu ! L’IEEE l’appellera 802.15.1-2002

 

    • Bluetooth 2.0/2.1 + EDR : C’est là que les protocoles supplémentaires entrent en jeu (oui, sinon c’était trop facile). L’EDR, pour Enhanced Data Rate, permet une augmentation très nette des débits à 3 Mb/s, mais est optionnel. Ainsi un périphérique Bluetooth 2.0 peut ne pas supporter l’EDR. Mais comme c’est rare, on retiendra surtout que ça va beaucoup plus vite ! Il y aura également une version 2.1. C’est exactement la même, mais l’appairage a enfin été simplifié et sécurisé.

 

    • Bluetooth 3.0 + HS : On rentre dans le vif du sujet. Comme pour l’EDR, le HS (pour High Speed) est optionnel. Par contre pour les périphériques qui le supportent, c’est une véritable révolution. Oublié le 802.15, on passe au 802.11 pour le transfert des données… Un cousin du WiFi en somme, avec des débits pouvant atteindre 24 Mb/s !

 

    • Bluetooth 4.0 + LE : On y est, c’est à ça que ressemble le Bluetooth actuel. Toujours rétro-compatible avec les périphériques de toutes les versions précédentes, il est capable de supporter l’EDR ou le HS. Le standard LE, pour Low Energy, certifie pour les appareils le supportant une consommation énergétique extrêmement faible, leur assurant une meilleure autonomie. Il est destiné uniquement aux périphériques type « montre connectées » car les débits sont toutefois très faibles. Pour les appareils se passant du LE, les débits et la latence ont encore été améliorés !

 

    • Bluetooth 4.1/4.2/… : La norme continue à évoluer de nos jours pour s’adapter aux nouveaux objets connectés qui arrivent dans tous les secteurs du marché. La version 4.1 apporte une coopération du Bluetooth avec la 4G mobile, la version 4.2 améliore la sécurité… Bref, ce n’est pas fini !

Pour finir sur l’aspect technique, on ne pouvait franchement pas vous laisser partir sans vous avoir parlé du système de profils, qui viennent encore légèrement pimenter le tout. Les profils sont encore un type de norme, intégrée aux périphériques Bluetooth. Pour résumer, à l’aide de ces profils le périphérique informe l’appareil émetteur des services qu’il supporte : rendu et émission de son bas débit pour les oreillettes (HSP – HeadSet Profile), rendu uniquement de son haut débit pour les enceintes (A2DP), …

Ils sont les garants du bon fonctionnement de votre matériel Bluetooth avec l’appareil émetteur. Plus d’une vingtaine de profils normalisés existent déjà, et de nombreux seront encore ajoutés avec l’apparition de nouveaux types d’objets connectés.

 

Conclusion

Voilà, cette fois vous savez tout ou presque sur le Bluetooth. C’est un protocole qui a su évoluer et s’adapter à l’évolution des usages et des besoins, avec succès puisqu’il répond encore aujourd’hui parfaitement à ceux-ci.

 

L'avenir du Bluetooth

 

Mais son histoire n’est pas finie, loin de là. Croyez-nous sur parole, vous en entendrez de plus en plus parler au cours des prochaines années. Les objets connectés arrivent en force : dans très peu de temps votre frigo, vos plaques de cuisson, votre machine à laver ou même vos ampoules seront connectées grâce au Bluetooth, laissant entrevoir une infinité de nouvelles possibilités pour l’avenir. Mais comme nous vous le disions plus haut, ce sera l’objet d’un prochain dossier sur BlueVibes !

Cyril M.

Auteur: Cyril M.

Quand il ne sillonne pas les Internets à la recherche de gadgets insolites, c'est que Cyril est en train de les essayer. Toujours à la pointe des dernières trouvailles en matière de high-tech et autres objets connectés. On ne comprend pas toujours ce qu'il dit, mais on se marre bien.

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