[+update] Quais os benefícios do Bluetooth 5.0 e as evoluções da tecnologia durante os anos

O Bluetooth 5.0 foi anunciado recentemente e trouxe mudanças significativas para a conexão dispositivos. O novo padrão oferece o dobro da velocidade e quatro vezes o alcance em relação à geração anterior. [+update] Além do aumento considerável na velocidade e alcance da conexão, o Bluetooth 5 traz também uma banda mais larga de capacidade de mensagens e interoperabilidade e coexistência melhorados em relação a outras tecnologias de conectividade.

O SIG (Bluetooth Special Interest Group) tem como foco total a Internet das Coisas (IoT) nessa atualização, destacando a importância da tecnologia na comunicação dos diferentes dispositivos que funcionarão conectados no futuro em sua casa.

“Com o lançamento do Bluetooth 5 nós continuamos a evoluir para alcançar as necessidades do desenvolvedores de IoT e consumidores, enquanto nos mantemos fiéis ao que o Bluetooth é em sua essência: o padrão wireless global para uma conectividade simples e segura.”

Entenda as evoluções do sistema de comunicação sem fio e o que isso influencia no seu dispositivo:

Bluetooth é uma tecnologia para comunicação sem fio que permite que diversos dispositivos – smartphones, computadores, gadgets, periféricos e vestíveis – se conectem entre si e troquem dados. O padrão Bluetooth é global, tem baixo consumo de energia e a troca de dados é feita por meio de radiofrequência, não importando a posição em que os dispositivos estão no momento da transmissão. A faixa ISM (Industrial Scientific Medical) em que ele opera é entre 2,4 GHz e 2,5 GHz, a mais comum em dispositivos sem fio domésticos, usada também em roteadores sem fio e telefones sem fio.

O alcance máximo da tecnologia é dividido em três classes:
Classe 1: potência máxima de 100 mW (miliwatt), alcance de até 100 metros
Classe 2: potência máxima de 2,5 mW, alcance de até 10 metros
Classe 3: potência máxima de 1 mW, alcance de até 1 metro

Histórico

O Bluetooth começou a ser pensado em 1994 pela Ericsson como uma solução de comunicação entre dispositivos que não utilizasse cabos. Em 1998, a empresa fez uma parceria com IBM, Toshiba, Nokia e Intel para formar o consórcio Bluetooth SIG (Bluetooth Special Interest Group. Em 1999, outras companhias como Motorola e Microsoft entraram para o grupo. A diversidade de empresas de tecnologia possibilitou o desenvolvimento de padrões que garantissem o uso da tecnologia nos mais variados dispositivos.

Por causa desta diversidade, foi adotado o famoso codinome da tecnologia em homenagem ao rei Harald Bluetooth, que uniu a Dinamarca e Noruega durante sua monarquia. O logotipo da tecnologia Bluetooth é junção das letras nórdicas Hagall e Berkanan, iniciais do nome do rei homenageado.

That's Smart. That's Bluetooth. from Bluetooth SIG on Vimeo.

Bluetooth 1.0 e 1.0B

Primeiras versões da tecnologia
Apresentou alguns problemas que dificultavam sua implementação e interoperabilidade entre dispositivos via Bluetooth
Velocidade padrão 721 Kb/s.

Bluetooth 1.1 e 1.2

(2001-2003)
Padrão IEEE 802.15
Muitos erros encontrados na versão anterior foram resolvidos
Adicionado suporte para canais não encriptados
Received Signal Strength Indicator RSSI

Bluetooth 2.0

 
(2004)
Diminuição do consumo de energia
Aumento na velocidade de transmissão de dados para até 3 Mb/s 
Correção das falhas existentes na versão 1.2
Otimização da conexão
Padrão EDR (Enhanced Data Rate), transferência 3x mais rápida que a anterior

Bluetooth 2.1

(2007)
Mais informações nos sinais Inquiry – melhor seleção de dispositivos antes de estabelecer conexão
Melhoria na segurança – recursos de criptografia
Melhor gerenciamento de consumo de energia
Mesma velocidade que o 2.0

Bluetooth 3.0

(2009)
Altas taxas de velocidade para transferência de dados – 24 Mb/s
Incorporação de transmissões no padrão 802.11
Controle de energia inteligente 
Compatível com versões anteriores
Velocidades mais altas do Bluetooth 3.0 são alcançadas apenas em dispositivos compatíveis com as instruções HS (High Speed)

Bluetooth 4.0

Lançado em dezembro de 2009
Exige menos energia quando o dispositivo está ocioso
Com consumo de energia otimizado, tornou viável ser incorporado em vestíveis
Pode trabalhar com dispositivos mais exigentes

Bluetooth 5.0

Alcance até 4 vezes superior ao padrão 4.0
Dobro da velocidade
Novas funcionalidades

Aparelhos que possuem tecnologia Bluetooth de diferentes versões continuam se comunicando entre si sem problemas. Mas caso um dispositivo 2.0 for conectado a outro de versão 1.2, por exemplo, a velocidade da transmissão de dados será limitada à taxa suportada pela mais antiga.

Utilizações

Controle sem fio e comunicação entre celulares, fones de ouvido e sistemas viva voz para carros. 
Comunicação sem fio entre PCs em um espaço onde pequena banda é necessária.
Comunicação sem fio entre PCs e dispositivos periféricos como mouse, teclados e impressoras.
Comunicação sem fio smartphones e estações de telefonia dentro do campo de alcance.
Transferência de arquivos entre dispositivos usando OBEX.
Substituição de dispositivos tradicionais com fio em equipamentos de teste, receptores GPS, equipamentos médicos, leitores de código de barras e dispositivos de controle de tráfego.
Substituição da tecnologia infravermelho.
Conexão entre controles sem fio e seus respectivos consoles. 
Acesso dial-up à internet em um computador pessoal ou PDA usando um celular compatível com dados como modem.

Diferença entre Bluetooth e Wi-Fi

Wi-Fi é mais parecido com conexões Ethernet tradicionais, e requer configuração para instalar recursos compartilhados, transmitir arquivos, e configurar links de áudio. Apesar de utilizar a mesma frequência de transmissão que o Bluetooth, o Wi-Fi conta com mais potência para conexões mais rápidas e de maior alcance.

Protocolos da tecnologia Bluetooth

Os protocolos na especificação Bluetooth é divida em: aplicações, protocolos Middleware e protocolos de transporte.
Aplicações: grupo de aplicações que utilizam o link Bluetooth;
Protocolos de Middleware: são uma forma de “tradução” que permite a operacionalidade de novas aplicações ou aplicações já existentes;
Protocolos de Transporte: responsáveis pela gerência de links lógicos e físicos para as camadas superiores e a localização de outros dispositivos com a mesma especificação.

Elementos de hardware
RF (Radio Frequency): camada que lida com os aspectos relacionados ao uso de radiofrequência.
– RF transceiver: detector de dados e sintetizador de rádio frequência;
– RF front-end: elemento responsável pela troca de estados entre receptor e emissor;
Antena: responsável pela transmissão do sinal.
Baseband: camada que determina como os dispositivos localizam e se comunicam com outros aparelhos via Bluetooth – frequência de rádio.
LMP (Link Manager Protocol): responde por aspectos da comunicação em si, lidando com parâmetros de autenticação, taxas de transferência de dados, criptografia, níveis de potência e etc.
HCI (Host Controller Interface): interface de comunicação com hardware Bluetooth responsável pelo código de processamento dos códigos de alto nível.
L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol): serve de ligação com camadas superiores e inferiores, lida com parâmetros de QoS (Quality of Service – Qualidade de Serviço), entre outros.
Protocolos middleware: possibilitam compatibilidade com aplicações já existentes por meio do uso de protocolos e padrões de outras entidades –  IP (Internet Procotol), WAP (Wireless Application Procotol), PPP (Point-to-Point Protocol) e OBEX (Object Exchange).

Comunicação e conexão

Um dispositivo mestre Bluetooth pode se comunicar com até mais sete dispositivos. Esse grupo de rede com até oito dispositivos é chamado Piconet. Uma piconet é uma rede ad-hoc, usando protocolos de tecnologia Bluetooth. Até 255 dispositivos podem estar inativos e voltar ao status de ativo a qualquer momento por meio do dispositivo mestre.

Especificações de Bluetooth permitem conexão de duas ou mais piconets juntas para formar uma scatternet, com alguns dispositivos agindo como ponte para simultaneamente trabalhar como o mestre e o receptor em uma piconet. Alguns adaptadores antigos têm serviços limitados, oferecendo apenas o enumerador Bluetooth e uma versão menos potente do rádio. Outros dispositivos podem formar links entre computadores com Bluetooth, porém não fornecem a variedade de serviços que os adaptadores modernos oferecem.

Conclusão

O Bluetooth é uma tecnologia que assume papel fundamental para a conectividade de dispositivos eletrônicos. Além da evolução de seus recursos, novas funcionalidades continuam sendo desenvolvidas para usuários.

Fontes: Info Wester, Bluetooth