Bluetooth

Il Bluetooth è una tecnologia per la realizzazione di reti PAN (Personal Area Network) wireless, basate su onde elettromagnetiche a radiofrequenza. Una PAN è una rete con un raggio di copertura molto corto, pensata per collegare dispositivi fissi e portatili dislocati su (o nei pressi di) una singola persona (ad esempio un computer, una stampante, un telefono, ecc).

Il progetto Bluetooth è nato nel 1998, con la formazione di uno Special Interest Group tra Ericcson e altre grandi aziende. Successivamente, esso è stato standardizzato come IEEE 802.15.

Piconet e scatternet

Una piconet è una rete Bluetooth costituita da al più 8 dispositivi: un master e al massimo 7 slave. Il master è l’entità centrale che gestisce l’allocazione delle risorse tra i vari slave. Un dispositivo può funzionare sia come master che come slave:

• all’interno della stessa piconet, il suo ruolo può cambiare nel tempo
• se esso appartiene contemporaneamente a più piconet, può agire da master in alcune di esse e da slave in altre.

Due o più piconet “sovrapposte” (che hanno dispositivi in comune) possono essere collegate tra loro, formando una scatternet. La funzione di bridge (collegamento) tra due piconet viene svolta da un dispositivo che appartiene contemporaneamente a entrambe le reti (e potrebbe indifferentemente essere un master in entrambe, uno slave in entrambe, oppure un mater in una e uno slave nell’altra).

La scatternet permettono di realizzare reti Bluetooth con più di 8 dispositivi e con una più ampia area di copertura, ma in pratica non sono praticamente mai usate: se serve una rete “grande”, risulta più pratico il Wi-Fi.

Caratteristiche del canale radio

Bluetooth opera alla frequenza di 2.4 GHz, e usa la tecnica di accesso al canale Frequency Hopping Spread Spectrum con Time Division Duplexing (FHSS/TDD).

• Il frequency hopping è analogo a quello impiegato dal Wi-Fi: sono definiti 79 canali da 1 MHz (situati alle frequenze $(2402 + k)$ MHz, per $k = 0, 1, ..., 78$), e si salta (hop) da uno all’altro in base a una sequenza pseudocausale. Il canale viene dunque suddiviso in time slot: per ogni time slot si salta alla frequenza successiva nella sequenza pseudocasuale. Tutti i dispositivi Bluetooth appartenenti a una stessa piconet saltano tra le frequenze in modo sincronizzato, così da rimanere sempre in grado di comunicare l’uno con l’altro.
• Il time division multiplexing è usato per la fase di trasmissione alternata master/slave.

Classi di potenza

I dispositivi Bluetooth si classificano in tre classi di potenza, in base alla potenza massima del segnale trasmesso, che determina la copertura della rete:

• la classe di potenza 1 fissa una potenza massima in uscita di $20\text{ dBm} = 100\text{ mW}$, che permette una copertura di circa 100 metri;
• la classe di potenza 2 ha una potenza massima in uscita pari a $4 \text{ dBm }\sim 2.5\text{ mW}$, con una copertura di circa 10 metri;
• la classe di potenza 3, infine, prevede una potenza massima di $0\text{ dBm} = 1 \text{ mW}$, che limita la copertura a circa 10 cm.

Tipi di link

Tra il master e gli slave di una piconet possono essere stabiliti due diversi tipi di link: SCO e ACL.