Qué es el Bluetooth - Para qué sirve, y cómo funciona

Cómo Funciona el Bluetooth

A medida que nuestro mundo se ha vuelto cada vez más conectado, hemos adoptado muchas tecnologías para ayudarnos a mantenernos en contacto con nuestros amigos y familiares. Una de las más populares es la tecnología Bluetooth, que se encuentra en muchos de los dispositivos que usamos todos los días.

La tecnología inalámbrica conecta ratones y teclados a nuestras computadoras. Conecta nuestros teléfonos a nuestros coches para ponernos al día con los últimos podcasts durante nuestros desplazamientos matutinos, y conecta nuestros relojes inteligentes y rastreadores de actividad a nuestros teléfonos inteligentes.

Cuando dos dispositivos necesitan comunicarse entre sí, tienen que ponerse de acuerdo en varios puntos antes de que pueda comenzar la conversación. El primer punto de acuerdo es físico: ¿Hablarán a través de cables o señales inalámbricas? Si usan cables, ¿cuántos se necesitan: uno, dos, ocho o 25? Una vez que se deciden los atributos físicos, surgen varias preguntas más:

¿Cuántos datos se enviarán a la vez? Por ejemplo, los puertos seriales envían datos de 1 bit a la vez, mientras que los puertos paralelos envían varios bits a la vez.

¿Cómo se comunicarán entre sí? Todas las partes en una discusión electrónica necesitan saber qué significan los bits y si el mensaje que reciben es el mismo que se envió. Esto significa desarrollar un conjunto de comandos y respuestas conocido como protocolo.
Sin necesidad de conexión física, el Grupo de Interés Especial de Bluetooth (SIG, por sus siglas en inglés) crea estándares de tecnología inalámbrica para que los fabricantes de hardware los utilicen al crear nuevos dispositivos.

A medida que la tecnología evoluciona, también lo hace la tecnología de comunicaciones inalámbricas. En el momento de escribir esto, hay dos estándares de tecnología Bluetooth que los desarrolladores utilizan para mantenerlo conectado. Aunque son similares, hay diferencias sutiles que los hacen útiles para diferentes aplicaciones. A continuación, aprenderemos sobre los dos tipos de tecnología Bluetooth.

Conexiones Bluetooth

La comunicación inalámbrica es ahora un fenómeno común. Muchos de nosotros tenemos conexiones de internet WiFi en nuestras oficinas y hogares. Pero los dispositivos Bluetooth se comunican directamente entre sí, en lugar de enviar el tráfico a través de un dispositivo intermediario como un enrutador inalámbrico. Esto hace la vida muy conveniente y mantiene el consumo de energía extremadamente bajo, mejorando la duración de la batería.

Los dispositivos Bluetooth se comunican utilizando ondas de radio de baja potencia en una banda de frecuencia entre 2.400 GHz y 2.483.5 GHz [fuente: Grupo de Interés Especial de Bluetooth (SIG)]. Esta es una de las pocas bandas que se reservan por acuerdo internacional para el uso de dispositivos industriales, científicos y médicos (ISM).

Muchos dispositivos que ya puede que use aprovechan esta misma banda de radiofrecuencia, incluidos monitores de bebé, abrepuertas de garaje y la última generación de teléfonos inalámbricos. Asegurarse de que los dispositivos Bluetooth y otras tecnologías de comunicación inalámbrica no interfieran entre sí es esencial.

Hay dos tipos de tecnología Bluetooth a partir de 2020: Bluetooth de Baja Energía (LE) y Bluetooth Clásico (más formalmente conocido como Bluetooth Tasa Básica/Tasa de Datos Mejorada, o BR/EDR) [fuente: SIG de Bluetooth]. Ambos operan utilizando la misma banda de frecuencia, pero Bluetooth LE es la opción más popular, de lejos. Necesita mucha menos energía para operar y también se puede utilizar para redes de difusión o malla además de permitir la comunicación sobre conexiones punto a punto entre dos dispositivos.

La tecnología Bluetooth clásica puede ofrecer una tasa de datos ligeramente más alta que Bluetooth LE (3 Mbs en comparación con 1 Mbs o 2 Mbs) pero solo se puede usar para comunicación directa entre dos dispositivos utilizando conexiones punto a punto. Cada uno de los dos tipos de tecnología Bluetooth tiene sus fortalezas particulares y los fabricantes adoptan la versión que mejor se adapta a las necesidades de su producto.

¿Por Qué se Llama Bluetooth?

Harald Bluetooth fue rey de Dinamarca a finales del siglo X. Logró unir Dinamarca y parte de Noruega en un solo reino, luego introdujo el cristianismo en Dinamarca. Dejó un gran monumento, la piedra rúnica de Jelling, en memoria de sus padres. Fue asesinado en 986 durante una batalla con su hijo, Svend Barba Partida. Elegir este nombre para el estándar indica lo importante que son las empresas de la región nórdica (naciones que incluyen Dinamarca, Suecia, Noruega y Finlandia) para la industria de las comunicaciones, aunque diga poco sobre cómo funciona la tecnología.

Cómo funciona la tecnología Bluetooth

Los dispositivos Bluetooth BR/EDR siempre deben estar emparejados y este procedimiento resulta en que cada uno de los dos dispositivos confíe en el otro y pueda intercambiar datos de manera segura, utilizando cifrado.

Cuando los dispositivos Bluetooth BR/EDR están dentro del alcance el uno del otro, se produce una conversación electrónica para determinar si confían mutuamente o no y tienen datos para compartir. El usuario generalmente no tiene que presionar un botón o dar un comando, la conversación electrónica ocurre automáticamente. Una vez que ha ocurrido la conversación, los dispositivos, ya sea que sean parte de un sistema informático o un estéreo, forman una red.

Bluetooth LE funciona de manera diferente. Los dispositivos también pueden emparejarse para formar una relación de confianza entre ellos, pero no todos los tipos de productos requieren esto. Un dispositivo Bluetooth LE que desea ser descubierto emite mensajes especiales (conocidos como paquetes) en un proceso llamado publicidad.

Los paquetes publicitarios contienen información útil sobre el dispositivo publicitario. Otro dispositivo adecuado encontrará el dispositivo publicitario escaneando (escuchando) los paquetes publicitarios y seleccionando aquellos que provienen de dispositivos apropiados. Normalmente, el escaneo solo ocurre cuando el usuario lo activa, por ejemplo, presionando un botón en una aplicación para teléfonos inteligentes. Por lo general, el usuario luego recibe detalles de los dispositivos apropiados que se descubrieron y luego selecciona uno para conectarse.

Los periféricos Bluetooth (por ejemplo, un rastreador de actividad y un reloj inteligente) que están conectados al mismo dispositivo central (por ejemplo, un teléfono inteligente) forman una red de área personal (PAN) o piconet que puede llenar un edificio entero o puede abarcar una distancia no mayor que la entre el teléfono inteligente en su bolsillo y el reloj en su muñeca.

Una vez que se establece un piconet, sus miembros saltan entre frecuencias de radio al unísono para mantenerse en contacto entre sí y evitar interferir con otros piconets Bluetooth que puedan estar operando en la misma habitación o dispositivos que utilicen otras tecnologías inalámbricas como WiFi.

Incluso la tecnología Bluetooth aprende qué canales de radio funcionan bien y cuáles están experimentando interferencias para poder evitar dinámicamente los canales malos y usar solo los canales que estén libres de interferencias. Este proceso, llamado salto de frecuencia adaptativo, permite que los dispositivos Bluetooth funcionen realmente bien, incluso en entornos donde hay una gran cantidad de dispositivos inalámbricos operando.

Alcance del Bluetooth

Aunque muchos piensan en Bluetooth principalmente como una tecnología de corto alcance, también se puede utilizar para conectar dispositivos a más de un kilómetro de distancia (3.280 pies) [fuente: SIG de Bluetooth]. De hecho, muchos tipos de productos, como los auriculares inalámbricos, requieren que el rango de comunicación de los dispositivos sea muy corto. Pero como la tecnología Bluetooth es muy flexible y se puede configurar según las necesidades de la aplicación, los fabricantes pueden ajustar los ajustes de Bluetooth en sus dispositivos para lograr el rango que necesitan al mismo tiempo que maximizan la duración de la batería y obtienen la mejor calidad de señal.

Varios factores afectan el alcance de los dispositivos Bluetooth:

1. Espectro de radio: La banda de frecuencia de la tecnología Bluetooth la convierte en una buena opción para la comunicación inalámbrica.
2. Capa física (PHY): Esto define algunos aspectos clave de cómo se utiliza la radio para transmitir y recibir datos, como la tasa de datos, cómo se realiza la detección y corrección de errores, la protección contra interferencias y otras técnicas que influyen en la claridad de la señal en diferentes rangos.
3. Sensibilidad del receptor: La medida de la intensidad mínima de la señal a la que un receptor aún puede recibir y decodificar correctamente datos.
4. Potencia de transmisión: Como cabría esperar, cuanto mayor sea la potencia de señal transmitida, mayor será el rango que se puede lograr. Pero aumentar la potencia de transmisión también agotará la batería más rápido.
   Ganancia de antena: Básicamente, esto cambia las señales eléctricas del transmisor en ondas de radio y viceversa en el extremo receptor.
5. Pérdida de trayectoria: Varios factores pueden debilitar la señal, incluida la distancia, la humedad y el medio a través del cual viaja (como madera, concreto o metal).

Una de las actualizaciones más recientes de la tecnología Bluetooth introdujo una técnica llamada corrección de errores hacia adelante (FEC) para mejorar la sensibilidad del receptor. FEC corrige errores de datos que se detectan en el extremo receptor y mejora el rango efectivo de un dispositivo por cuatro o más veces sin tener que usar más potencia de transmisión. Esto significa que un dispositivo puede recibir datos con éxito cuando está a una distancia mucho mayor del transmisor, donde la señal será mucho más débil [fuente: SIG de Bluetooth].

Seguridad del Bluetooth

La tecnología Bluetooth incluye una serie de medidas de seguridad que pueden satisfacer incluso los requisitos de seguridad más estrictos, como los incluidos en los Estándares Federales de Procesamiento de Información (FIPS).

Al configurar un nuevo dispositivo, los usuarios suelen pasar por un proceso llamado emparejamiento. El emparejamiento equipa a cada dispositivo con claves de seguridad especiales y hace que confíen mutuamente. Un dispositivo que requiere emparejamiento no se conectará a otro dispositivo con el que no se haya emparejado.

Esas claves de seguridad permiten que la tecnología Bluetooth proteja datos y usuarios de varias maneras. Por ejemplo, los datos intercambiados entre dispositivos pueden estar cifrados para que no puedan ser leídos por otros dispositivos. También puede permitir que la dirección, que actúa como la identidad de un dispositivo y que se incluye en los intercambios de datos inalámbricos, se disimule y cambie cada pocos minutos. Esto protege a los usuarios del riesgo de ser rastreados utilizando datos transmitidos por sus dispositivos electrónicos personales.

Si tiene dispositivos habilitados para Bluetooth, ha experimentado esto usted mismo. Por ejemplo, si compra un ratón inalámbrico, la primera vez que lo enciende, lo empareja con el dispositivo con el que planea usarlo. Es posible que encienda el ratón y luego vaya a la configuración de Bluetooth en su computadora para emparejar el dispositivo una vez que vea su nombre en una lista de accesorios de Bluetooth cercanos. Una computadora puede manejar muchas conexiones Bluetooth a la vez por diseño. Es posible que desee usar un ratón inalámbrico, un teclado y unos auriculares.

Sin embargo, los fabricantes de esos accesorios van a limitar las conexiones a una a la vez. Quiere que su teclado escriba solo en su computadora, o que sus auriculares escuchen específicamente su teléfono. Algunos permiten al usuario emparejar el dispositivo con varias computadoras, tabletas o teléfonos, pero es posible que solo se les permita conectarse con una a la vez. Todo depende de lo que el fabricante haya decidido que sea sensato para su producto.

Algunos dispositivos requieren un código para la seguridad mientras se emparejan con otro dispositivo. Este es un ejemplo de autenticación y garantiza que el dispositivo con el que está configurando esa relación de confianza sea el que piensa, en lugar de otro dispositivo en algún otro lugar del entorno. Por ejemplo, muchos autos le permiten recibir llamadas sin quitar las manos del volante. La primera vez que quiera usar esta función, tendrá que emparejar su teléfono y el sistema de audio del automóvil utilizando la pantalla de entretenimiento del automóvil y su teléfono inteligente juntos.

El automóvil le da un número para ingresar. Su teléfono le avisa que un dispositivo quiere emparejarse usando un código numérico. Ingresa el código de la pantalla de entretenimiento para confirmar que este es un emparejamiento autorizado. Después de eso, puede usar el sistema de teléfono manos libres sin necesidad de emparejar nuevamente.

El usuario también tiene control sobre la visibilidad de un dispositivo para otros dispositivos Bluetooth. En una computadora o teléfono inteligente, por ejemplo, también puede simplemente cambiar el modo Bluetooth del dispositivo a "no descubrible" o simplemente desactivar Bluetooth hasta que lo necesite nuevamente.