Qu’est-ce que le Bluetooth et comment ça marche ?

Publié le : 21 avril 202318 mins de lecture

Nous avons mentionné cette technologie à plusieurs reprises, principalement lorsque nous avons parlé des meilleurs écouteurs Bluetooth et des meilleurs écouteurs Bluetooth. Mais qu’est-ce que c’est et comment ça marche ? Découvrons-le dans cet article.

Bluetooth (en abrégé BT) est une norme de technologie sans fil pour l’échange de données entre des appareils fixes et mobiles, généralement sur de courtes distances. Il utilise des ondes radio UHF (Ultra Haute Fréquence) de très hautes fréquences comprises entre 2400 MHz et 2485 MHz, et donc de courtes longueurs d’onde, comprises entre 0,1 m et 1 m. Il a été développé dans les années 1990 comme une alternative aux câbles encombrants pour la transmission de données. Par rapport aux autres technologies de transfert (USB, LAN, WLAN), le Bluetooth permet le transfert de données sur de courtes distances et se caractérise par une connexion simple et efficace . Cependant, il atteint des vitesses de transmission inférieures. Par conséquent, il est idéal pour la transmission d’un seul fichier et les utilisations moins complexes, mais l’envoi de données plus volumineuses peut prendre du temps. Aujourd’hui, les appareils dotés de matériel et de logiciels adaptés à l’utilisation de la technologie Bluetooth sont les plus divers : smartphones, ordinateurs, ordinateurs portables, tablettes, appareils photo numériques, imprimantes, consoles, écouteurs, montres connectées et même certaines machines industrielles.

Pourquoi ce nom de Bluetooth ?

Comme la plupart des gens normaux, vous n’avez probablement pas passé le temps à réfléchir aux origines du terme « Bluetooth ». Bien sûr, le nom omniprésent de la technologie sans fil n’a rien à voir avec la couleur bleue ou les dents, mais quelque chose à voir avec la Scandinavie médiévale.

Harald « Bluetooth » Gormsson était le roi viking du Danemark entre 958 et 986. On se souvient de cela pour avoir uni des parties du Danemark et de la Norvège en une seule nation et uni les Danois au christianisme.

Alors qu’est-ce qu’un roi viking a à voir avec la technologie sans fil ? C’était un rassembleur.

Les origines de la technologie Bluetooth

Dans nos maisons, bien que de nombreuses technologies sans fil existent déjà, nous sommes inondés de câbles. Dans les années 1980, le problème était encore plus grand, en raison de l’inexistence des technologies sans fil et de la taille accrue des câbles. Au cours de ces années, plusieurs tentatives ont été faites pour remplacer les technologies de transmission câblées conventionnelles par des alternatives sans fil . Le premier candidat à connecter des appareils sans fil était la technologie infrarouge. La forte consommation d’électricité et la limitation d’avoir à maintenir un « contact visuel » entre les deux appareils ont empêché cette technologie de s’imposer. En 1989, le développement de la technologie Bluetooth a commencé et 10 ans plus tard, un consortium composé des sociétés Ericsson, IBM, Intel, Nokia et Toshiba a créé le Bluetooth Special Interest Group ( SIG ) , qui compte aujourd’hui plus de 35 000 entreprises de télécommunications, d’électronique, de développement et de connexion. Le SIG supervise le développement de tous les nouveaux appareils BT, gère leurs réglementations et protège les brevets et les marques. Quiconque souhaite développer un appareil Bluetooth doit respecter les normes du SIG. Bluetooth était le nom de code du projet , mais a ensuite été adopté comme nom de marque final. Ce nom vient du roi viking danois qui a réuni les tribus de Norvège et du Danemark en un seul royaume au Xe siècle : Harald Blåtand ; son nom signifie en italien « blue tooth », en anglais « blue tooth ». Le symbole Bluetooth  se compose de anciennes runes germaniques ᚼ et ᛒ , les initiales de Harald Blåtand, superposées.

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Qu’est-ce que le Bluetooth ?

Comme le Wi-Fi, Bluetooth est une technologie qui permet aux appareils de se connecter les uns aux autres sans avoir besoin de câbles. Cette norme utilise des ondes radio pour connecter et transmettre des informations entre plusieurs appareils compatibles.

Il peut être utilisé, par exemple, pour connecter un clavier sans fil à un ordinateur, des écouteurs à un téléphone ou une souris à une tablette. Si les deux appareils sont compatibles et compatibles Bluetooth, ils pourront communiquer entre eux sans fil.

Comment fonctionne le Bluetooth ?

Tout appareil qui veut profiter de cette technologie a besoin d’une puce Bluetooth installée. Cette puce permet à l’appareil de rechercher d’autres appareils Bluetooth et de leur transmettre des données.

Ces puces communiquent entre elles en envoyant et en recevant des ondes radio dans l’une des 79 fréquences différentes réservées non seulement aux appareils Bluetooth, mais aussi aux machines industrielles ou médicales.

Pour connecter deux appareils Bluetooth, vous devez les coupler. Dans ce cas, l’un des – généralement l’accessoire – doit être rendu « découvert », ce qui signifie qu’il diffusera un signal indiquant aux autres appareils qu’il est présent. L’autre appareil, généralement un ordinateur ou un téléphone, peut alors se connecter à cet appareil en utilisant l’une des 79 fréquences radio dans la portée Bluetooth, choisies au hasard.

S’il n’y a pas de mot de passe à entrer, les deux appareils peuvent immédiatement communiquer entre eux. Si un code PIN est présent, l’appareil tentant de se connecter devra saisir le code secret. Il s’agit d’une mesure de sécurité pour empêcher les appareils non autorisés de se connecter à un autre appareil Bluetooth.

Chaque appareil peut se connecter à 8 autres en même temps, chacun utilisant des fréquences radio différentes. Il existe plusieurs versions de Bluetooth qui ont évolué au fil des ans. Les versions récentes de cette technologie se concentrent sur l’efficacité énergétique et la stabilité pour éviter les fluctuations de performances.

La connexion sans fil entre deux appareils ou plus : piconet et scatternet

Bluetooth utilise des ondes radio dans les bandes radio industrielles, scientifiques et médicales ( ISM ) sans licence dans la plage de 2 400 MHz à 2 485 MHz . Tous les appareils conformes aux normes BT SIG peuvent fonctionner dans le monde entier sans restriction dans cette bande de fréquences. Une connexion peut être initiée à partir de n’importe quel appareil, qui assume le rôle de Master . Les appareils qui se connectent sont appelés Esclaves . Le maître et l’esclave créent un réseau connu sous le nom de piconet. Celle-ci reste active jusqu’à ce que le Maître désactive la fonction Bluetooth de son appareil. Les appareils qui souhaitent se connecter à un piconet en tant qu’esclave passent en mode balayage et perçoivent le signal du maître à des intervalles de 2,56 secondes. La distance entre les participants d’un piconet doit être faible et la fonction Bluetooth de chaque appareil doit toujours rester active . La méthode d’activation varie d’un appareil à l’autre ; il s’agit généralement d’un bouton avec le symbole Bluetooth dessus. La connexion doit toujours être autorisée, parfois avec un code PIN . Cette procédure de connexion est d’assurer la sécurité évitant tout accès indésirable au piconet. Cela n’a généralement besoin d’être fait qu’une seule fois ; L’appareil couplé est enregistré dans la liste des appareils déjà reconnus par le Master et la prochaine fois qu’il se connecte automatiquement dès qu’il entre dans la portée du piconet, tant que Bluetooth est activé. Un piconet peut comprendre jusqu’à huit appareils BT actifs. Un appareil Bluetooth peut participer simultanément à plusieurs piconets en tant qu’esclave, mais ne peut être le maître que d’un seul réseau. Jusqu’à dix piconets forment ce que l’on appelle un scatternet . Tous les appareils de ce réseau peuvent entrer en contact les uns avec les autres, mais le débit de données dans un scatternet est plus lent.

Les profils Bluetooth

Chaque puce BT a sa propre pile de protocoles . Il s’agit d’un progiciel qui détermine les différents profils Bluetooth que l’appareil peut utiliser. Les profils établissent quel type de données peut être échangé, quels types d’appareils peuvent être connectés et quels services peuvent être utilisés. Vous trouverez les profils Bluetooth pris en charge par votre appareil dans les données techniques correspondantes. Pour pouvoir utiliser une certaine fonction, tous les appareils participant à un piconet doivent prendre en charge le profil correspondant. Il est souvent possible d’ajouter et d’intégrer des profils manquants en contactant le fabricant de la puce ou le fournisseur de la pile de protocoles.

Les différentes configurations de réseau Bluetooth

Pour répondre aux différents types de développeurs et d’utilisateurs qui ont besoin de différents types de connectivité, il existe trois configurations de réseau Bluetooth :

  • La plus simple est la connexion point à point , qui relie par exemple votre smartphone au casque pour vous permettre d’écouter vos morceaux préférés. Il vous permet d’établir une connexion entre deux appareils . La connexion point à point Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR) est optimisée pour le streaming audio et est implémentée dans des appareils tels que des haut-parleurs, des écouteurs et des voitures. La connexion point à point Bluetooth Low Energy (LE) est optimisée pour le transfert de données et est donc utilisée dans les souris, les claviers, les montres intelligentes, les moniteurs, etc.
  • Ensuite, il y a la connexion de diffusion , qui est présente dans les aéroports pour permettre aux voyageurs de trouver facilement la porte d’embarquement. Il établit une connexion un à plusieurs : un maître (souvent appelé balise ou balise Bluetooth ) transmet des données à de nombreux esclaves à sa portée. Cette configuration est optimisée pour l’échange d’informations et est idéale pour les services de localisation . En installant une balise dans un bâtiment, vous pouvez indiquer aux occupants où se trouvent les lieux d’intérêt, tels que des œuvres d’art dans un musée, des ascenseurs dans un gratte-ciel, des postes de travail dans une usine, des portes dans un aéroport, des quais dans une gare, etc.
  • Le plus grand est le mesh , qui permet la connexion de tous les appareils au sein de grands bâtiments ou même de quartiers. Le maillage est une configuration qui établit une connexion plusieurs à plusieurs . Pour cela il permet de créer de grands réseaux d’appareils . Il est principalement utilisé dans les grands bâtiments pour le contrôle, la surveillance et l’automatisation de milliers d’appareils, qu’il s’agisse de systèmes de chauffage, de climatisation, d’éclairage, de machines industrielles, d’ascenseurs, etc. Le maillage permet de connecter des milliers d’instruments avec un haut degré de fiabilité et de sécurité.

Les 2 versions radio du Bluetooth

Fonctionnant dans une gamme de fréquences ISM sans licence, la technologie Bluetooth prend en charge deux options radio : Low Energy (LE) et Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR) :

  • Bluetooth Low Energy (également connu sous le nom de Smart) est optimisé pour un fonctionnement à très faible consommation . Pour permettre une excellente fiabilité à des fréquences autour de 2,4 GHz, il s’appuie sur une approche de spectre étalé à sauts de fréquence robuste  qui transmet les données sur 40 canaux tout en évitant les interférences. Le LE a une flexibilité énorme . Il vous permet d’échanger des données avec différentes couches physiques, niveaux de puissance (de 1 mW à 100 mW), différentes vitesses (de 125 kb/s à 2 Mb/s) et de multiples options de sécurité. Bluetooth LE prend en charge toutes les configurations de réseau : point à point pour le transfert de données, diffusion pour les services de localisation et maillage pour créer de grands réseaux d’appareils.
  • Le Bluetooth BR/EDR est conçu pour les opérations à moyenne et faible puissance et utilise une approche de saut de fréquence adaptatif pour transmettre des données sur 79 canaux en évitant les interférences. Il a également une bonne flexibilité , avec plusieurs couches physiques prises en charge, des vitesses de transfert entre 1 Mb/s et 3 Mb/s, une puissance variable entre 1 mW et 100 mW et de nombreuses options de sécurité. Le Bluetooth BR/EDR est optimisé pour la transmission et le streaming de signaux audio dans une configuration point à point .

Quelles sont les différences entre le Bluetooth et le Wi-Fi ?

Il est important de noter que Bluetooth et Wi-Fi ne sont pas la même chose. Bluetooth n’a pas besoin d’un réseau Wi-Fi pour fonctionner, ni l’inverse. Bien que les deux utilisent des ondes radio et des fréquences pour se connecter à l’endroit sans fil, les technologies sont différentes et sont généralement utilisées pour différentes choses.

Bluetooth est conçu pour connecter deux appareils directement ensemble en les associant afin qu’ils puissent communiquer, généralement dans le but de transmettre des informations (telles que des sons ou des instructions) d’un appareil à un autre. La distance avec laquelle ils pourront se connecter est très courte, généralement de 10 à 20 mètres, tandis que la portée Wi-Fi est plus grande.

Le Wi-Fi est généralement utilisé pour connecter de nombreux appareils à un seul appareil central, l’exemple le plus courant étant cependant certainement un routeur ou un modem. Le Wi-Fi est considéré comme plus stable et fonctionne mieux lorsqu’il est connecté pendant de longues périodes et lors du transfert de grandes quantités de données.

Les appareils ayant accès à la technologie Bluetooth

Les prévisions indiquent que d’ici la fin de 2019, il y aura 4 milliards d’appareils compatibles avec la technologie Bluetooth . Les nombreux types d’appareils compatibles et la recherche continue pour augmenter leurs performances font de cette technologie le protagoniste du marché technologique d’aujourd’hui et lui assurent une place d’honneur dans la communication sans fil des appareils du futur. Ces dernières années, la technologie Bluetooth a monopolisé le marché des appareils audio sans fil, et les prochains domaines où le SIG souhaite apporter sa technologie sont les maisons intelligentes, les bâtiments et les industries.

Smartphones, tablettes, ordinateurs, audio et divertissement

Cent pour cent des nouveaux smartphones, tablettes et ordinateurs de bureau et portables sont équipés de puces et de logiciels Bluetooth. Ces quatre objets sont la base à partir de laquelle chacun de nous peut se connecter sans fil à tous les autres appareils compatibles. Casques, écrans, téléviseurs, voitures, montres connectées ne sont que quelques-uns des nombreux appareils auxquels nous pouvons accéder en établissant une connexion sans fil avec notre smartphone, tablette ou ordinateur grâce au Bluetooth. Comme pour les ordinateurs, de nombreux accessoires indispensables tels que souris , claviers , haut-parleurs , imprimantes peuvent être connectés sans fil via Bluetooth.

L’un des premiers câbles que la technologie Bluetooth a presque complètement éliminé est celui des appareils audio. Les haut-parleurs, les écouteurs et les systèmes stéréo sont de plus en plus sans fil : certains smartphones ont même supprimé la possibilité de se connecter à des écouteurs via un fil. L’absence de câbles a rendu plus facile et plus pratique l’utilisation de ces appareils pour écouter nos chansons préférées. La technologie Bluetooth permet une diffusion audio fiable en temps réel depuis un PC ou un smartphone vers tous les types de casques, haut-parleurs et systèmes audio. De nombreux téléviseurs, moniteurs, systèmes de télécommande, consoles de jeux, casques de réalité virtuelle, assistants vocaux et numériques passent également des fils au Bluetooth.

Appareils médicaux et de fitness

Bluetooth vous permet de porter des trackers de fitness et des montres intelligentes pour surveiller les pas, les exercices, l’activité physique et même le sommeil, sans l’encombrement et les tracas des câbles pour se connecter à votre smartphone. Ces appareils gardent une trace de tous les entraînements effectués et des résultats obtenus, et transmettent ces données immédiatement aux athlètes et aux entraîneurs. Les appareils Bluetooth sont également utilisés dans le domaine médical : glucomètres et oxymètres de pouls pour surveiller la glycémie et l’hémoglobine, mais aussi les inhalateurs pour l’asthme et d’autres outils. Ceux-ci transmettent des données en temps réel aux médecins, qui sont donc constamment au courant de l’état des patients et peuvent intervenir rapidement en cas de problème.

Voitures

La technologie Bluetooth est présente dans toutes les voitures modernes. Grâce à lui, le conducteur et le véhicule sont de plus en plus connectés, augmentant la sécurité et le confort de chaque trajet. Le système d’info divertissement présent dans de nombreuses voitures vous permet d’ appeler et de contrôler de nombreux instruments tels que des appareils audio et des navigateurs par satellite sans utiliser vos mains et sans l’encombrement des câbles, ce qui permet au conducteur de se concentrer sur la route et de réduire le risque d’accidents liés à la distraction. Certaines automobiles ont une excellente connectivité via Bluetooth avec les smartphones, qui peut être utilisé pour verrouiller et déverrouiller votre véhicule, régler les sièges et les rétroviseurs et fournir des clés virtuelles à d’autres personnes pour déverrouiller et conduire votre voiture. Certains accessoires portables dans la voiture vous permettent de surveiller certains paramètres du conducteur tels que la pression artérielle, la fréquence cardiaque et d’autres niveaux d’activité pour identifier immédiatement les signes de fatigue et avertir la personne qui conduit qu’il est temps de faire une pause-café ou de dormir. De nombreux systèmes de contrôle filaires sont remplacés par des capteurs sans fil plus légers, moins chers et moins sujets aux bris. Ceux-ci permettent un contrôle plus facile et plus immédiat des paramètres du véhicule et de l’efficacité énergétique, pour alerter immédiatement en cas d’entretien nécessaire.

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