Introduzione al protocollo Bluetooth
Riflettendo un attimo nasce spontanea una domanda: se esistesse una sorta di rete locale non cablata, alla quale gli utenti che rispondono a certi parametri possono collegarsi e prelevare i dati di interesse, le cose non migliorerebbero?
E’ questa la domanda che si sono posti i ricercatori ai quali da qualche anno si deve la stesura e l’applicazione del protocollo Bluetooth, un sistema di connettività globale che presume la realizzazione di link ad accesso multiplo, diretto ed automatico, come avverrebbe in una comune LAN (Local Area Network). L’idea nacque nel 1994 quando la Ericsson Mobile Communications lanciò una campagna di ricerca per studiare interfacce radio di basso costo e consumo, destinate a collegare i telefonini con il resto del mondo digitale. L’iniziativa fu appoggiata successivamente da grandi nomi come Nokia, Intel, Toshiba ed IBM. Lo standard è stato voluto per consentire, ad una larga varietà di apparati elettronici (non solo i telefonini), di connettersi tra di loro, per scambiarsi quelle informazioni che, altrimenti, per la diversa natura dei dispositivi, dovrebbero essere prima convertite per essere rese compatibili. L’innovazione del Bluetooth non sta nell’aver introdotto un nuovo protocollo, quanto nel fatto che si tratta di un sistema di ricetrasmissione universale a differenza degli altri protocollo utilizzati fino ad oggi (per esempio il GSM – Global System for Mobile telecomunications - per le comunicazioni telefoniche radiomobili, il protocollo TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) per la gestione delle reti locali e globali, ecc.). Bluetooth si propone come obiettivo l’adozione di un’interfaccia standardizzata comune a categorie eterogenee di dispositivi elettronici: l’equipaggiamento di ogni apparato con un’interfaccia che gli permette di interagire, dialogare con quelli di altre categorie, concettualmente estranee (altrimenti incompatibili) per scambiarsi informazioni o accedere a determinati servizi specifici di ciascuna.
Quindi, lo scopo non è quello di eliminare i sistemi specializzati o i protocolli già in uso: quelli resteranno perché ogni apparato possa lavorare all’interno della propria categoria; Bluetooth sarà piuttosto un’aggiunta, una sorta di BUS comune per accedere al mondo esterno. Per fare un esempio, i computer continueranno ad avere le loro porte seriali e parallele, e la loro connessione in rete locale e si interfacceranno con tutte le periferiche interne ed esterne: in aggiunta, potranno inviare o ricevere documenti di ogni formato (file di testo, audiovisivi digitalizzati, ecc.) connettendosi con apparati con i quali prima era d’obbligo un passaggio, un sistema di comunicazione da frapporre tra essi ed il mondo esterno. Quindi un TV con interfaccia Bluetooth potrebbe inviare il programma che sta ricevendo direttamente ad un computer, che permetterebbe di vederle o digitalizzarle in tempo reale; allo stesso tempo, un VCR riuscirebbe a registrare su cassetta un audiovisivo elaborato dal computer, senza dover ricorrere a schede di cattura immagine e conversione video, e nemmeno a cavi coassiali e prese SCART.
Un ampio impiego del Bluetooth è rappresentato anche dal campo della telefonia: esiste già un prototipo di auricolare senza fili che si connette tramite interfaccia Bluetooth al cellulare realizzando un sistema vivavoce completo. Un cellulare, poi, potrebbe essere fornito di una base in casa collegata alla linea cablata; bene, nel campo di copertura del collegamento il telefonino, ricevendo il segnale di collegamento dalla base, potrebbe sfruttare la normale linea telefonica, mentre uscendo dalla copertura funzionerebbe come un vero e proprio cellulare, agganciandosi alla rete radiomobile di pertinenza. Il tutto con un solo apparecchio e quindi risparmiando il più possibile.
Inoltre lo stesso cellulare potrebbe funzionare anche da interfono: infatti, se dovessimo chiamare una persona al telefonino e questa si trovasse nelle vicinanze (nel campo di copertura dell’interfaccia Bluetooth), i due apparati si metterebbero subito in comunicazione, direttamente senza passare dalla centrale telefonica radiomobile. Un altro settore di applicazione è rappresentato dall’home automation: elettrodomestici, hi-fi intelligenti, sistemi di riscaldamento, collegati al computer o comandabili e sorvegliabili tramite la linea telefonica, un dispositivo Bluetooth è in grado di mettere in comunicazione tutti quanti senza fili.
Bluetooth è dunque un link wireless via radio, che prevede per ogni dispositivo un ricetrasmettitore (RTX) operante a 2,4 GHz, in quella banda di frequenza riconosciuta universalmente come ISM (Instrumentation Scientific and Medical), una gamma ad accesso libero, utilizzabile cioè da chiunque senza il pagamento di tasse di concessione. In Europa, negli Stati Uniti ed in buona parte del mondo le frequenze di lavoro sono comprese tra 2400 e 2483,5 MHz e man mano tutti i Paesi stanno adeguando la banda riservata al Bluetooth.
Ciò a totale vantaggio dell’utente, che potrà portare con sé ed utilizzare in ogni parte i propri apparati mobili Bluetooth. Proprio per evitare l’affollamento dei canali, la potenza dei trasmettitori è decisamente bassa (pochi mW) e così la portata dei sistemi è ridotta a circa dieci metri. La bassa emissione dei dispositivi li rende peraltro sicuri, e pone l’utente al riparo dai danni di cui ogni tanto si parla: gli effetti indesiderati e nocivi attribuiti alle emissioni RF dei cellulari GSM, i cui stadi TX sviluppano anche 2,5 watt! Ogni comunicazione avviene secondo il protocollo TCP/IP.
Ogni stringa di dati è composta da pacchetti più corti di quelli adottati dagli apparati standard operanti in banda ISM, e ciò è stato voluto per ottenere maggiore insensibilità ai disturbi, quindi sicurezza della trasmissione, sicurezza che viene elevata grazie all’adozione della tecnica Frequency Hopping (salto di frequenza).
Questa consente alle interfacce radio Bluetooth di spostarsi su più canali una volta instaurata una comunicazione, e ciò per agganciare la frequenza meno disturbata. La possibilità di ricercare automaticamente il canale meno disturbato consente a due dispositivi di proseguire la comunicazione senza entrare in conflitto con altri; ovviamente l’attribuzione del canale è fatta in base a determinati parametri.
La possibilità di arrivare alla saturazione dei canali, all’impossibilità di connettere due dispositivi, è alquanto remota, ed è più o meno la stessa di non riuscire a telefonare con un cellulare quando le linee radiomobili sono sovraccariche. Infatti è difficile trovare apparati che stanno comunicando su tutta la gamma, nello stesso raggio d’azione: se almeno una coppia è più lontana ed il suo segnale giunge debole, il sistema Bluetooth che vuole comunicare può occupare proprio il canale più debole; ne risulterà una minima interferenza, sia per la sua comunicazione che per quella degli apparati ai quali andrà a sovrapporsi. Un’altra particolarità del protocollo Bluetooth è l’adozione della tecnica Fast Acknowledgment, cioè dal riconoscimento rapido dei terminali: in sostanza, ogni dispositivo identifica la vicinanza degli altri, cosicché quando si vuole instaurare una comunicazione quello interessato identifica se la chiamata è diretta ad esso o meno. Dal punto di vista dell’hardware, ogni interfaccia Bluetooth integra un ricetrasmettitore radio di piccola potenza ed un processore in banda base, ovvero un’unità di controllo che supporta la ricetrasmissione di segnali vocali e di dati digitali, sia in modalità point-to-point (due dispositivi che dialogano esclusivamente tra di loro) che multipoint (un dispositivo che dialoga contemporaneamente con più di uno).
Verso l’interno dell’apparato che equipaggia, ogni interfaccia Bluetooth comunica mediante un canale in banda base, cioè una sorta di BUS molto veloce che permette il trasporto di dati alla velocità delle moderne reti locali, e quindi anche di audiovisivi campionati in real-time.