Bluetooth : définition et fonctionnement

Bluetooth : définition et fonctionnement Protocole, concurrence avec ZigBee, création d'un réseau mesh à partir d'un Raspberry Pi, voici l'essentiel de ce qu'il faut savoir sur cette avancée technologique.

Qu'est-ce que le Bluetooth ?

Le Bluetooth définit un standard de communication développé en 1994 par le fabricant suédois Ericsson. Cette technologie, basée sur l'utilisation d'ondes radio UHF, permet une connexion entre plusieurs périphériques et l'échange bidirectionnel de données et de fichiers sur une très courte distance. Il fonctionne sur les fréquences comprises entre 2.4 GHz et 2.483 GHz. Le principal avantage du Bluetooth réside dans le fait de pouvoir réaliser une connexion entre deux appareils sans aucune liaison filaire. Très vite, le Bluetooth a investi le monde de la téléphonie mobile et de l'informatique.

Pour la petite histoire, le terme de Bluetooth provient du surnom du roi danois Harald Blatand, traduit en anglais par Harald Blue tooth (roi à la dent bleue), célèbre pour avoir réunifié les différentes tribus danoises de son époque au sein d'un même royaume.

Quelle différence entre le Wifi et le Bluetooth ?

Si le Bluetooth et le Wifi sont tous les deux des technologies sans fil utilisant la même bande de fréquence radio de 2,4 GHz, ces protocoles ont été conçus pour des usages très différents. Le Wifi sert à offrir un accès à Internet rapide à plusieurs devices grâce à sa bande-passante. Il a pour cela une portée de plusieurs dizaines de mètres. A l'opposé, le Bluetooth est un protocole de proximité utilisé pour établir une communication entre deux appareils. Par exemple, pour connecter un casque audio ou un wearable, comme une montre connectée, à un smartphone. Sa portée est limitée à quelques mètres et le Bluetooth ne peut pas prendre en charge plus de huit objets.

Comment se connecter avec le Bluetooth ?

La première étape pour se connecter en Bluetooth est d'activer le protocole sur son smartphone. L'icône du Bluetooth s'affiche alors en haut de l'écran. Ensuite, il faut télécharger l'application de l'objet connecté à commander et l'appairer. Une notification précise quand les deux appareils sont appairés. Le smartphone peut à ce moment prendre le contrôle sur l'autre périphérique. La plupart du temps, les deux appareils échangent automatiquement un code de reconnaissance, qui est mémorisé pour les échanges ultérieurs. Pour les produits ne disposant pas du Bluetooth, il est possible de les raccorder au réseau grâce à un adaptateur USB, qui leur octroie cette fonctionnalité.

Comment fonctionne le système Bluetooth ?

Le Bluetooth se sert des ondes radio sur la bande de fréquences 2,4 GHz. Pour qu'un appareil fonctionne en Bluetooth, il doit disposer d'un logiciel de gestion de transfert de données adéquat ainsi que d'une puce Bluetooth disposant d'une unité émettrice et réceptrice. Chaque appareil possède une adresse et émet ses signaux. C'est à l'utilisateur de les rendre visibles en activant le Bluetooth sur ces appareils afin d'autoriser une communication entre eux. Dès que les signaux se croisent, ils vérifient leurs adresses respectives lors de l'appairage et se connectent pour le transfert de données. 

Le Bluetooth est-il dangereux ?

Les réseaux sans fil sont souvent pointés du doigt en raison du danger généré par les ondes. L'utilisateur doit veiller à ce que ses équipements fonctionnant à 2,45 GHz ne dépassent pas une émission de 100 milliwatts. Mais généralement, les objets connectés ne représentent aucun danger pour la santé (lire notre article sur le sujet). D'après les mesures effectuées par l'agence nationale des fréquences, une enceinte Bluetooth, par exemple, émet 0,2 à 0,3 V/m, soit 0,5% de la valeur limite réglementaire fixée à 61 V/m. Avec la promulgation de la loi Abeille, les fabricants ont l'obligation, depuis le 1er juillet 2020, d'indiquer sur leurs objets s'utilisant près de la tête, du corps et des bras le taux de rayonnement absorbées par le corps humain, soit le débit d'absorption spécifique (DAS) exprimé en watt par kilogramme.

Le Bluetooth en voiture

Pour connecter son smartphone par Bluetooth en voiture, il suffit d'appairer la voiture à son téléphone, exactement de la même façon que tout autre objet connecté. Cela permet au conducteur de retrouver le contenu de son mobile directement sur son tableau de bord, d'écouter ses musiques et de téléphoner en mode "main libre". Car depuis juillet 2015, il est interdit de conduire avec une oreillette en Bluetooth.

Enceintes Bluetooth

Les enceintes portables sont plébiscitées par le grand public pour écouter de la musique. Celles-ci sont connectées au smartphone, PC ou tablette des utilisateurs en Bluetooth. Parmi les offres sur le marché, on trouve les enceintes JBL, Bose, Sony, Xiaomi mais aussi Echo d'Amazon.

Bluetooth 5, la dernière norme

Apparu en 2016, le Bluetooth 5 permet de doubler la bande-passante par rapport au Bluetooth 4.0, de fournir une portée quatre fois plus longue (de 40 m à 350 m et jusqu'à 500 mètres avec certains modules) et de multiplier le débit par 1,7 avec des paquets de données transmis de 255 octets, contre 31 octets pour le Bluetooth 4.2. Le Bluetooth 5 permet également d'améliorer l'interopérabilité avec les autres technologies de communication sans fil et de réduire ainsi le risque d'interférences.

Bluetooth low energy

En 2010, la version 4.0 du Bluetooth introduit un mode de fonctionnement Low Energy (BLE) pour les objets connectés. Contrairement au Bluetooth, le BLE ne nécessite pas un appairage obligatoire de type maître/esclave pour fonctionner. Les devices peuvent ainsi être connectés en réseau mesh. 

Bluetooth mesh : une architecture réseau pour la maison   

En pleine mutation, le Bluetooth s'invite à la table des acteurs de la smart home et vient concurrencer des acteurs tels que ZigBee ou Z-Wave. Les acteurs du réseau pour la maison ont accès depuis 2017 à un nouveau protocole Bluetooth basé sur le réseau maillé (mesh). Avec ce Bluetooth mesh, le Bluetooth est aujourd'hui capable d'étendre son rayon d'action dans toute la maison, et même en dehors. La résistance aux perturbations susceptibles de brouiller le message transmis bénéficie de son côté d'une nette amélioration. Pour les industriels, le Bluetooth mesh offre une solution très attendue à l'interopérabilité avec des applications dans l'automatisation des bâtiments ou dans le suivi des biens et des personnes.

Pour les particuliers, le Bluetooth en réseau maillé se présente comme une alternative aux solutions déjà existantes. Il se distingue par la possibilité, pour un équipement compatible, de communiquer avec un autre équipement sur un réseau Bluetooth sans être contraint de se situer à proximité d'une tablette ou d'un smartphone. Autrement dit, les équipements compatibles deviennent eux-mêmes les relais du réseau. C'est la fin de la box domotique qui contrôle tous les appareils depuis une seule centrale.   

Bluethooth mesh VS Zigbee

Dans la guerre technologique pour l'architecture réseau de la maison, Bluetooth possède un argument de poids : il est connu du grand public. Dans la vie de tous les jours, beaucoup associent en effet la technologie Bluetooth à la technologie sans fil par excellence (avec le Wifi). Il est très souvent inutile de définir ce qu'est le Bluetooth et un nombre très important d'individus sont aujourd'hui capables de connecter deux appareils en Bluetooth sans même avoir connaissance du protocole utilisé. Sans expertise particulière, le ZigBee demeure de son côté une technologie loin d'être maîtrisée par le grand public. Avant l'arrivée du Bluetooth mesh, il faut avouer que ZigBee avait un temps d'avance sur l'un de ses principaux concurrents. En termes de portée et de robustesse du signal, ZigBee faisait figure de valeur sûre. En améliorant de façon significative la fiabilité, la sécurité et l'évolutivité de sa technologie avec le réseau maillé, Bluetooth a toutefois comblé, en quelques mois seulement, son retard.

Réseau mesh sur Raspberry Pi

Les propriétaires d'un Raspberry Pi qui souhaitent pouvoir communiquer entre eux même ont la possibilité de créer un réseau mesh à partir de leur nano ordinateur. La procédure requiert une certaine aisance technique et de solides connaissances. Elle demeure toutefois réalisable pour qui aspire à créer un réseau mesh sur Raspberry Pi.

Dictionnaire de l'IoT