O que é Bluetooth

Bluetooth é uma tecnologia de comunicação sem fio que permite a transferência de dados e o estabelecimento de conexões entre dispositivos eletrônicos, como smartphones, tablets, computadores e acessórios, a uma curta distância. Utilizando ondas de rádio de baixa potência, o Bluetooth permite a troca de informações entre dispositivos próximos, facilitando a interação entre diferentes aparelhos e possibilitando a conexão sem a necessidade de cabos físicos. Esta tecnologia é amplamente empregada em dispositivos modernos para a transferência de arquivos, a conexão de acessórios como fones de ouvido e teclados, além de ser fundamental em diversas aplicações da Internet das Coisas (IoT) e automação residencial.

A História do Bluetooth

A história do Bluetooth começou em 1989, quando o CTO da Ericsson, Nils Rydbeck, almejava desenvolver uma tecnologia de conexão de curto alcance via ondas de rádio para ser usada entre um dispositivo base (computador) e fones de ouvido sem fio. Em parceria com o físico Johan Ulman e os engenheiros Sven Mattison e Jaap Haartsen, Nils Rydbeck iniciou a elaboração de um sistema de pareamento de dispositivos para a troca de informações entre eles. A tecnologia ficou em processo de desenvolvimento interno e não teve muita evolução até o ano de 1997.

A partir de 1997, várias empresas estavam interessadas em elaborar uma tecnologia semelhante ao Bluetooth. A Ericsson tinha desenvolvido o MC Links, a Nokia, o Low Power RF, a Intel, o Business-RF; mas nenhuma delas tinha funcionado ainda. Nesse mesmo período, a IBM procurava parceiros para conseguir conectar o aparelho ThinkPad com outros dispositivos. A preocupação dessas empresas era que a criação de vários sistemas diferentes causasse problemas de compatibilidade entre os aparelhos e as várias tecnologias. Por isso, as empresas se juntaram para desenvolver uma tecnologia única, que fosse compatível com o maior número de dispositivos possível e cujo controle não fosse restringido a poucas empresas. Assim, em 1998, foi criada a Bluetooth Special Interest Group. A associação foi lançada com IBM e Ericsson como fundadores e um total de cinco membros: Ericsson, Intel, Nokia, Toshiba e IBM.

O primeiro dispositivo Bluetooth foi lançado em 1999. Ele era um fone de ouvido móvel viva-voz, que ganhou o prêmio "Best of show Technology" na COMDEX. O primeiro celular Bluetooth foi o modelo T36 desenvolvido pela Ericsson, que não chegou a ser vendido ao público. Somente o modelo T39 revisado que, em 2001, chegou às prateleiras das lojas. Neste mesmo ano, a IBM lançou o IBM ThinkPad A30, que foi o primeiro notebook com Bluetooth integrado.

Origem do Nome Bluetooth

A tecnologia Bluetooth recebeu seu nome em homenagem ao rei Haroldo I, conhecido por unificar as tribos da Dinamarca, Noruega e Suécia. Ele era frequentemente referido como Haroldo “Bluetooth” por ter um dente podre azulado. A escolha do nome foi inspirada na unificação promovida pelo rei, que se alinha ao objetivo do Bluetooth de conectar diferentes dispositivos em um único ambiente. Na época de desenvolvimento, o nome era temporário, até que a área de marketing tivesse uma ideia melhor para nomear a tecnologia. Contudo, devido a problemas com as opções de nomes PAN (Personal Area Network) e RadioWire, a tecnologia acabou por ser batizada como Bluetooth oficialmente.

Versões do Bluetooth

Bluetooth 1.0

Essa foi a versão desenvolvida em 1998. Ela ainda tinha muitos problemas de implementação e tinha taxa de transmissão de apenas 721kB/s. As versões seguintes, Bluetooth 1.1 e Bluetooth 1.2, lançadas em 2001 e 2003, respectivamente, resolveram as restrições da primeira versão: proporcionaram uma conexão mais estável e menos interferências, aumentando o mercado do Bluetooth.

Bluetooth 2.0

As versões 2.0 do Bluetooth, lançadas a partir de 2004, incluíram o Enhanced Data Rate (EDR) que aumentou o potencial de fluxo de dados para 3Mb/s, embora não costume ultrapassar os 2,1Mb/s. De qualquer forma, isso já triplicou o potencial de taxa de transmissão em relação à versão 1.0. O Bluetooth 2.1, lançado em 2007, tinha o padrão de segurança Secure Simple Pairing (SSP), e tinha um controle aprimorado do consumo de energia.

Bluetooth 3.0

Na versão 3.0 do Bluetooth, lançada em 2009, a velocidade ótima de transmissão triplicou em relação ao Bluetooth 2.0, chegando em um valor de 24 Mb/s. Essa taxa só é obtida, contudo, porque os dados são transmitidos por uma conexão WiFi – o Bluetooth é usado apenas para estabelecer e manejar a conexão. Somente dispositivos "Bluetooth v3.0+HS", com o sufixo HS (High Speed) conseguem obter essa velocidade de transmissão. Essa melhoria da tecnologia permitiu seu uso na transmissão de vídeo e transferência de arquivos grandes.

Bluetooth 4.0

Em 2010 foi lançado o Bluetooth 4.0, que tinha o objetivo de aumentar a eficiência energética da tecnologia. Nesse ano, foi lançado o Bluetooth Low Energy, direcionado para dispositivos que precisam otimizar o gasto de energia, que diminuiu o alcance e o fluxo máximo de dados.

O Bluetooth 4.1 foi lançado em 2013 com mais melhorias na otimização do gasto de energia. A tecnologia fica quase inativa quando o aparelho é afastado da conexão, e há otimizações na retomada da conexão e na transmissão de dados para Internet das Coisas (IoT). O Bluetooth 4.2 lançado em 2014 apresenta suporte para IPv6 e métodos de criptografia para assegurar que a conexão ocorra entre dispositivos autorizados.

Bluetooth 5.0

Lançado em 2016, o Bluetooth 5.0 tem menor risco de interferência com 4G e WiFi, e tem uma taxa de transferência de até 50Mb/s. Já o Bluetooth 5.1, lançado no início de 2019, tem a capacidade de identificar a proximidade de um outro dispositivo (em centímetros). No final do ano de 2019, o Bluetooth 5.2 foi lançado. Essa tecnologia permite o ajuste dinâmico da potência de transmissão com a funcionalidade LE Power Control (LEPC) e tem uma otimização para conexões de som com menor consumo de energia, chamada Bluetooth LE Audio.

O Bluetooth 5.3 foi lançado em 2021 e é voltado para aplicações IoT e dispositivos vestíveis. Isso porque ele alterna entre modos de alto e baixo desempenho para economizar energia. O Bluetooth 5.4, versão mais recente da tecnologia foi lançado em fevereiro de 2023. Seu diferencial é a especificação PAwR (Periodic Advertising with Responses) para a troca bidirecional de dados em conexões formadas por muitos dispositivos Bluetooth LE (até 32.640).

A Arquitetura do Bluetooth

A conexão Bluetooth é feita diretamente entre os aparelhos conectados, não há um intermediário. Antes de dois dispositivos se conectarem é necessário que haja um pareamento. Nesse processo, os dispositivos compartilham suas informações de registro um com o outro para que possam se identificar. Essa troca costuma ser feita apenas uma vez, e nas próximas vezes eles podem se conectar automaticamente quando um estiver no alcance do outro.

Os dispositivos Bluetooth se organizam em uma rede IEEE 802.15.1 que opera sobre uma curta faixa, a baixa potência, e a um baixo custo. Os dispositivos 802.15.1 são organizados em uma picorrede na qual é usado um modelo mestre/escravo para controlar o envio de dados entre eles. Nessa rede, cada dispositivo é mestre ou escravo, e cada mestre pode se conectar a até sete escravos. Cada mestre rege a comunicação entre seus escravos, recebendo ou transmitindo dados para eles; cada escravo pode receber ou transmitir dados apenas para seu mestre. Além dos dispositivos escravos, a rede também pode conter até 255 dispositivos estacionados, que não podem se comunicar até que o nó mestre tenha mudado seus estados de estacionado para ativo

Um aparelho pode se conectar com vários dispositivos Bluetooth simultaneamente. Esse é o caso de uma pessoa que usa um notebook conectado a um teclado, mouse e fones de ouvido sem fio. Nessa ocasião, o notebook é o mestre (principal) e os demais, que são escravos (secundários), podem ter diferentes perfis. Os Perfis Bluetooth adicionam protocolos ao Bluetooth para determinar com maior precisão o tipo de dado que o dispositivo Bluetooth está transmitindo. Assim, o perfil Bluetooth que um aparelho suporta está relacionado à aplicação a que ele está direcionado.

Perfis Bluetooth

A2DP (Perfil Avançado de Distribuição de Áudio): Define como um fluxo de áudio deve ser transmitido de um dispositivo Bluetooth a outro. A transmissão é feita em somente um sentido, logo, tem o potencial de ter maior qualidade.

VDP (Perfil de Distribuição de Vídeo): Perfil que define como ocorre a transmissão de vídeo de uma fonte para um receptor. Um dos usos é a transmissão de filmes em uma televisão a partir de uma central de mídia.

AVRCP (Perfil de Controle Remoto de Áudio e Vídeo): Perfil de Bluetooth para controle remoto de aplicações de som e vídeo. Pode ser usado em conjunto com os perfis A2DP e VDP.

HFP (Perfil de Mãos Livres): O HFP é usado para chamadas sem usar as mãos, principalmente nos sistemas dos carros para executar interações com o celular sem precisar tirá-lo do bolso.

GOEP (Perfil de Troca de Objetos Genéricos): Perfil para fazer a troca de dados específicos entre dois aparelhos, como a transferência de arquivos entre um celular e um computador.

Sync: Perfil usado para sincronizar dados entre um dispositivo principal e os secundários, pode ser usado em conjunto com o GOEP

Vantagens e Desvantagens

As principais vantagens do Bluetooth são sua alta compatibilidade com os dispositivos, pois, hoje em dia, a maioria dos computadores, celulares e tablets têm essa tecnologia; e sua facilidade de uso, pois o pareamento entre dois dispositivos só precisa ser feito uma vez. Além disso, essa tecnologia tem um baixo consumo de energia (principalmente o Bluetooth LE), funciona com a maioria dos sistemas operacionais e as versões novas do bluetooth costumam ser compatíveis com as versões mais antigas.

Entre as desvantagens do Bluetooth estão a interferência causada pelo meio e a vulnerabilidade na segurança característica das redes sem fio. Além disso, a quantidade de dispositivos conectados simultaneamente é limitada e o alcance é pequeno, apesar de algumas conexões Bluetooth alcançarem a faixa dos 100 metros, a maioria das conexões suportam, no máximo, 10 metros.

Especificações

O Bluetooth opera em uma faixa de frequência entre 2.402 - 2.480 GHz da banda ISM, reservada para uso mundial e não licenciado para aplicações industriais, científicas e médicas. Um fator que contribui para o sucesso dessa tecnologia é a oferta de duas opções de rádio: Bluetooth Classic e Bluetooth LE (Low Energy), que expande a versatilidade dessa ferramenta.

O Bluetooth Classic, conhecido também como Bluetooth Basic Rate/Enhanced Data Rate (BR/EDR) oferece suporte a uma taxa de dados de até 3Mb/s, maior que o Bluetooth LE. A conexão entre os dispositivos é ponto-a-ponto, isto é, só pode ser usado para comunicação direta entre dois dispositivos, e até 79 canais são suportados. A tecnologia do Bluetooth Classic é a padrão para streaming de áudio sem fio, e é usada em sistemas de info-entretenimento nos carros, fones de ouvido e caixas de som sem fio.

O Bluetooth Low Energy é usado para operações que tenham baixa demanda de energia. Ele tem uma quantidade menor de canais (40) e de suporte a taxas de dados (1 - 2 Mb/s), mas o suporte a diferentes topologias de comunicação é uma grande vantagem em relação às do Bluetooth Classic. O Bluetooth LE não somente oferece conexão ponto-a-ponto, mas também o broadcast e as malhas. Atualmente, além das capacidades de comunicação entre dispositivos, com o Bluetooth LE, um dispositivo é capaz de determinar a posição, distância e presença de outro dispositivo, para satisfazer a demanda de serviços de localização de alta precisão em ambientes fechados.

Aplicações

Streaming de áudio

A tecnologia do bluetooth proporcionou o fim dos cabos de áudio, mudando a forma como as pessoas ouvem música e demais mídias no dia-a-dia. Dentre as principais aplicações de streaming de áudio estão:

• Fones de ouvido sem fio;
• Caixas de som sem fio;
• Sistemas de infoentretenimento nos carros.

Redes de dispositivos

A comunicação entre dezenas, centenas ou milhares de dispositivos pode ser feita de forma segura usando a tecnologia Bluetooth Mesh.Os principais usos dessa tecnologia são:

• Sistemas de controle;
• Sistemas de monitoramento;
• Sistemas de automação.

Transferência de Dados

A conexão Bluetooth proporciona a transferência de dados entre diversos tipos de dispositivos, desde eletrodomésticos até sensores usados na área da saúde. As áreas abaixo são destaque nesse quesito:

• Esportes e fitness;
• Acessórios para computadores;
• Saúde e bem estar.

Serviços de Localização

O uso do Bluetooth como tecnologia de posicionamento cresceu com o aumento da demanda dessa tecnologia em ambientes fechados. Com o Bluetooth, um dispositivo consegue identificar a presença, distância e a posição de outro dispositivo.

Perguntas

Como o Bluetooth evita interferência com outros aparelhos?

Resposta: Através dos Frequency-Hopping Spread Spectrum, em uma gama de 79 possíveis frequências no intervalo de 2,4 e 2,485 GHz.

Quando ocorreu o surgimento do grupo Bluetooth SIG e o que significa essa sigla ?

Resposta: O Bluetooth SIG é o Special Interest Group, criada em 1998 pelas empresas Nokia, Intel, Toshiba, IBM e Ericsson.

Quais são as principais vantagens da tecnologia do Bluetooth?

Resposta: Suas vantagens são baixo custo de implementação, baixo consumo de energia e grande utilização ao redor do mundo.

Quem é o homenageado pelo nome da tecnologia Bluetooth?

Haroldo I da Dinamarca, também designado por Haroldo Dente-Azul (Bluetooth)

O que significa Bluetooth LE? Por quê tem esse nome?

Significa Bluetooth Low Energy. Ele é direcionado para dispositivos que precisam otimizar o gasto de energia