Tecnología y Telecomunicaciones

La explosion de Bluetooth: tecnologia, aplicaciones y productos

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La explosión de Bluetooth: tecnología, aplicaciones y productos

Autor: Ramón Jesús Millán Tejedor

Publicado en Comunicaciones World nº 168, IDG Communications S.A., 2002

IntroducciÓn

La integración de las nuevas tecnologías de la informática y las telecomunicaciones en el hogar, han hecho necesario el desarrollo de un estándar que facilite la comunicación entre toda clase de aparatos. Uno de los grandes problemas que está suponiendo la revolución tecnológica actual es la duplicación de componentes; como por ejemplo la pantalla, presente en el teléfono móvil, el ordenador portátil, la agenda electrónica, etc. Por otro lado, los inconvenientes derivados del cable como medio físico de comunicación entre dispositivos en entornos de creciente movilidad, han aumentado el interés por las tecnologías inalámbricas; que presentan además otras ventajas como: alta seguridad, bajos costes de operación, fácil y barata instalación y mantenimiento, ruptura de barreras geográficas, etc.

Los enlaces infrarojos se han convertido en la tecnología de comunicación sin hilos a cortas distancias más utilizada en nuestros días; por ejemplo, en el mando a distancia de la mayoría de los televisores y en la conexión de ordenadores a periféricos mediante el estándar conocido por IrDA (Infrared Data Association). Estos transmisores, a pesar de su bajo coste, tienen varios inconvenientes; por ejemplo, que: las distancias están limitadas a 1 o 2 metros, necesita de un enlace directo visual, no pueden transmitir voz, y únicamente pueden ser utilizados en entre dos dispositivos. En cambio, los enlaces vía radio ofrecen un rango mucho mayor, es posible la propagación a través de varios objetos y materiales, y se pueden utilizar para conectar varios dispositivos simultáneamente.

Bluetooth es un estándar de comunicación vía radio a corta distancia que facilitará la conexión inalámbrica entre equipos electrónicos e informáticos, eliminado la necesidad de conectores o cables propietarios entre los diversos dispositivos electrónicos, proporcionando una mayor flexibilidad y libertad en las comunicaciones. Esta especificación describe la forma en que teléfonos móviles, ordenadores, agendas electrónicas, cámaras digitales, vídeos, electrodomésticos, etc.; pueden conectarse de forma sencilla y barata. Entre las características de esta tecnología, cabe destacar la libertad, seguridad, simplicidad, versatilidad y fiabilidad que ofrece para la conexión entre dispositivos.

Concepto de Bluetooth

Bluetooth es un estándar de facto concebido para establecer conexiones sin hilos de corto alcance entre un amplio número de dispositivos electrónicos, fijos y móviles. La tecnología Bluetooth funciona a través de minúsculos y baratos transmisores y receptores radio de alta frecuencia, baja potencia y corto alcance, implementados en un pequeño microchip de silicio; que es integrado en teléfonos móviles, ordenadores personales y, en general, en todos los dispositivos electrónicos que se desee, directamente o a través de adaptadores.

La banda de radiofrecuencia utilizada es la de 2,45 GHz ISM (Industrial, Scientific and Medical); en concreto las frecuencias entre 2.400 y 2.483,5 MHz en Estados Unidos y Europa (sólo parte de esta banda está disponible en España y Francia), y entre 2.471 y 2.497 MHz en Japón. La banda de 2,45 GHz ISM está, por lo tanto, disponible prácticamente en todo el mundo sin necesidad de licencia. El ancho de banda de los canales dentro de la banda ISM es de 1 MHz, es decir, se soportan hasta 79 canales (23 en Japón) de radiofrecuencia; y se utiliza modulación binaria por desplazamiento en frecuencia o FSK (Frecuency Shift Keying).

La solución ha sido diseñada para ser totalmente operativa incluso en entornos muy ruidosos y sujetos a muchas interferencias electromagnéticas, utilizando el acceso múltiple por división en el código con salto en frecuencia o CDMA-FH (Code Division Multiple Access – Frecuency Hop) y métodos de corrección de errores hacia delante o FEC (Forward Error Control) muy avanzados. El sofisticado modo de transmisión adoptado por la especificación Bluetooth, proporciona además, una alta seguridad de los datos transmitidos mediante encriptación y autentificación.

El estándar ha definido dos niveles de potencia; el nivel de potencia menor (1 mW) cubre una distancia de alrededor de una habitación (hasta 10 metros) y el nivel de potencia mayor (100 mW) conseguido mediante un amplificador opcional cubre una distancia de alrededor de una casa (hasta 100 metros). En ambos casos no está restringido a enlaces directos, es decir, funciona aunque haya obstáculos intermedios.

El enlace es capaz de transmitir voz o datos (incluyendo imágenes) en tiempo real, con una capacidad máxima por canal de alrededor de 720 Kbps (o de 1 Mbps considerando los bits de control de errores, autentificación, etc.).

Cualquier equipo electrónico o dispositivo con características Bluetooth puede intercambiar información remota cuando esté al alcance de otro; con sólo encenderlo o encontrarse dentro del área de cobertura, el dispositivo busca otros compatibles y establecen la comunicación, sincronizándose automáticamente en caso de que sea necesario. La tecnología soporta varias conexiones simultáneas, tanto punto a punto como punto a multipunto. En la especificación actual, hasta siete dispositivos esclavos pueden comunicarse con un dispositivo maestro, formando lo que se denomina una picored. Dos o más dispositivos compartiendo el mismo canal constituyen una picored; siendo el maestro el encargado de controlar el tráfico, iniciar la comunicación y decidir que esquema de salto de frecuencia utilizar. Por otro lado, pueden estar enlazadas de forma conjunta hasta diez de estas picoredes, formando redes dispersas que posibilitan comunicaciones entre configuraciones muy flexibles.

El SIG

El fabricante de equipos de telecomunicaciones sueco Ericsson, ha sido el principal promotor de Bluetooth a raíz de un estudio iniciado en 1994 que pretendía conseguir una interfaz radio de baja potencia y bajo coste que reemplazase el cable entre los teléfonos celulares y sus correspondientes accesorios. En Febrero de 1998, cinco promotores, Ericsson, IBM, Intel, Nokia y Toshiba; forman un grupo de interés especial o SIG (Special Interest Group), constituido por empleados voluntarios de las distintas compañías miembro. Poco después, en Mayo de 1998, Bluetooth es lanzado como un estándar de licencia gratuita. Un año más tarde, en 1999, más de 650 compañías firmaron el acuerdo de subscriptores de esta tecnología, entre las que se encontraban las principales empresas de las distintas ramas de las industrias de la electrónica, informática y telecomunicaciones; por otro lado, ese mismo año los promotores se elevan a nueve, con la incorporación de 3Com, Lucent, Microsoft y Motorola. En la actualidad, más de 2.500 compañías han firmado el acuerdo de licencia, obteniendo el derecho a desarrollar y vender dispositivos Bluetooth.

El principal objetivo del consorcio es establecer un estándar de facto para la interfaz aire y el software que lo controla, asegurando de esta forma la interoperabilidad entre los distintos dispositivos de los diferentes fabricantes. La versión 1.0 del estándar abierto Bluetooth fue publicada en 1999, y la versión 1.1 actual apareció a finales del año 2001. Entre las mejoras previstas en la versión 2.0 están el incremento de la capacidad y la posibilidad de operar a mayores distancias.

La especificación Bluetooth está disponible al público y sus royalties son gratuitos. La razón por la que Bluetooth se ha establecido como un estándar abierto es que, en contraposición con los estándares propietarios, la aceptación por parte del mercado es mucho mayor. Para mantener la calidad y asegurar la compatibilidad, los productos Bluetooth han de ser probados antes de que puedan ser comercializados con la marca Bluetooth.

El convertirse en un miembro del SIG significa básicamente, firmar un acuerdo de licencia sin coste que da derecho a utilizar la especificación Bluetooth para desarrollar y fabricar productos y aplicaciones utilizando la especificación Bluetooth. Por otro lado, también da derecho a influir en las especificaciones finales que adopten los promotores.

En la Web Site del SIG, cuya página de inicio está presentada en la Figura 1, se puede encontrar información detallada sobre sus actividades, estándares y la tecnología Bluetooth en general.

Figura 1: Sitio Web del SIG.

El mercado de Bluetooth

Un reciente estudio de la compañía de investigaciones de mercado Frost & Sullivan estima en 1,2 millones el número de productos Bluetooth distribuidos en el 2001, lo que ha supuesto un volumen de negocio de 862 millones de dólares. Estos resultados aunque importantes, están por debajo de las previsiones iniciales, y se prevé que el mercado no empezará a crecer aceleradamente hasta el 2003; cuando se solventen los problemas de coste del silicio que redundan en el precio de los dispositivos, los problemas de interoperabilidad y seguridad, y los límites en el tipo de aplicaciones actuales. No obstante, se ha de considerar, que el proceso de desarrollo de Bluetooth ha sido espectacularmente rápido puesto que no se estandarizó hasta 1998 y, además, las empresas de tecnología se han visto especialmente afectadas por la crisis económica mundial actual.

La razón de la reciente desconfianza de los medios de comunicación y de la industria en Bluetooth, se ha derivado principalmente del retraso en el lanzamiento al mercado de los productos que incorporan esta tecnología, programado inicialmente para finales del año 1999 y que no ha sido una realidad hasta primeros del año 2001. Por otro lado, este retraso ha facilitado el desarrollo de otras tecnologías vía radio alternativas, principalmente las basadas en el protocolo IEEE 802.11 del IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers); como por ejemplo, el IEEE802.b o Wi-Fi de la WECA (Wireless Ethernet Compatibility Allicance). No obstante, aunque algunos expertos consideran estas tecnologías competitivas y existen actualmente ciertos problemas de interferencia entre ambas, otros muchos las consideran complementarias; siendo Bluetooth clasificada como una tecnología de red de área local personal inalámbrica o WPAN (Wireless Personal Area Network) y Wi-Fi como una tecnología de red de área local inalámbrica o WLAN (Wireless Local Area Network). Dentro de este contexto, la 3G o UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) sería considerada como una tecnología de red de área amplia inalámbrica o WWAN (Wireless Wide Area Network). Según esto, los dispositivos Bluetooth soportan anchos de banda inferiores y menores distancias, pero esto supone también un menor coste y un menor consumo de potencia que los dispositivos WLAN. Por otro lado, también ha de valorarse el hecho de que Bluetooth es una tecnología orientada a la comunicación de voz y datos, es decir, está concebida para ofrecer conectividad a más dispositivos que los presentes en una LAN tradicional.

Por todo esto, se prevé que Bluetooth alcanzará una alta aceptación por parte de los usuarios de los productos y son muchas las empresas implicadas en su desarrollo, con lo cual está asegurado el éxito a largo plazo. De hecho, según datos el estudio de Frost & Sullivan, las ventas que alcanzarán estos productos será de alrededor de 1.000 unidades, superando los 3.180 millones de dólares a lo largo del 2007.

Las actuales aplicaciones de Bluetooth

Las primeras aplicaciones de Bluetooth están enfocadas a personas que viajan continuamente por negocios. Los dispositivos portátiles que integran el chip Bluetooth posibilitan actualmente, entre otras, aplicaciones del tipo:

Utilizar un teléfono tres en uno; que funciona en casa como un inalámbrico con tarifa de teléfono fijo, como móvil con su correspondiente tarifa cuando se sale de casa y como walkie-talkie sin coste alguno cuando entra dentro del alcance de otro teléfono Bluetooth.

Navegar por Internet mediante ordenadores personales fijos o portátiles sin conexión física de cables a una roseta de teléfono; facilitando de este modo la instalación y reduciendo la inversión necesaria en cableado.

Sincronizar automáticamente y de forma totalmente transparente al usuario, un ordenador y un asistente digital personal; de forma que, por ejemplo, se transfieran los datos del día del asistente digital personal al ordenador personal de sobremesa antes de entrar en la oficina.

Transferir documentos y presentaciones automáticamente a los participantes de una reunión sin necesidad de un cable.

Navegar por Internet a través de una red celular en un ordenador portátil sin necesidad de cableado alguno entre el ordenador y el teléfono móvil.

Contestar las llamadas al teléfono móvil con un auricular manos libres sin necesidad de cable en combinación con la tecnología de reconocimiento de voz.

Enviar o imprimir una postal instantáneamente utilizando una cámara digital.

Utilizar el teléfono móvil como control remoto para operar los sistemas de iluminación, calefacción y de alarma.

Conectar dos o más ordenadores portátiles o personales de casa o de una oficina sin necesidad de realizar ningún tendido de cable, para transferir datos, permitir que varios usuarios jueguen simultáneamente en red, compartir recursos tipo impresoras o grabadoras de CDROM, etc.

En un futuro, cabe pensar también en aplicaciones más avanzadas, como por ejemplo: acceder a determinadas zonas restringidas sin necesidad de introducir o enseñar la tarjeta de identificación, embarcar directamente en los vuelos sin necesidad de mostrar la tarjeta de embarque, realizar nuestros pagos automáticamente mediante un monedero electrónico enviando la información de la tarjeta de crédito directamente al cajero o dependiente, automatizar los electrodomésticos del hogar, etc.

Los primeros productos Bluetooth aparecieron en el mercado en el año 2001, teniendo en estos momentos una amplia oferta y gama de dispositivos; por ejemplo: auriculares manos libres sin cables para teléfonos móviles, varios modelos de teléfonos móviles GSM y GPRS, tarjetas PCMCIA para ordenadores portátiles, adaptadores USB para ordenadores personales, radios para Internet sin cables, pantallas con acceso a Internet sin cables, impresoras, puntos de acceso a la RTB y RDSI, etc. Por lo tanto, Bluetooth es ya una realidad y es la tecnología inalámbrica de distancias cortas que ha conseguido un desarrollo más tangible de productos, algunos de los cuales serán presentados a continuación. Los detalles técnicos y precios de estos productos pueden ser consultados a través de varias Web.

El primer auricular manos libres Bluetooth del mercado, fue el HBH-15 de Sony Ericsson, que permite una conexión manos libres con el móvil incluso sin estar en una misma habitación, puesto que en la conexión no existen cables. Se trata de un dispositivo ligero, con un diseño ergonómico y de fácil funcionamiento. Este auricular puede utilizarse con teléfonos móviles que incorporen el chip Bluetooth, o bien con teléfonos que no lo incorporen pero a los que se les acopla un adaptador con este chip. Por ejemplo, podría utilizarse con el teléfono móvil T68 de Sony Ericsson, el primer teléfono móvil GPRS del mercado con pantalla a color que incorporó el chip Bluetooth. Cuando entra una llamada, simplemente presionando sobre el botón situado en el auricular y utilizando el reconocimiento de voz del T68, aceptaremos o rechazaremos la llamada. Pero además de marcar y contestar llamadas, con la voz podremos navegar también por el menú del teléfono o almacenar notas de voz en memoria. La tecnología Bluetooth permite también intercambiar melodías de timbre y tarjetas electrónicas, así como jugar interactivamente con el teléfono. Los dos productos se muestran en la Figura 2. Por otro lado, mediante una tarjeta PCMCIA Bluetooth, como la presentada en la Figura 3 de Motorola, sería posible que el portátil se conectase a Internet con una velocidad de hasta 43 Kbps a través de un teléfono Bluetooth GPRS con módem integrado como el citado T68, sin requerir de ningún tipo de conexión físico e incluso pudiendo tener guardado el teléfono en el bolsillo o en la maleta.

Figura 2: Teléfono Bluetooth T68i y auricular manos libres HBH-15 de Ericsson.

La pantalla Web sin cables H610 de Ericsson mostrada en la Figura 4, es un completo centro de comunicaciones sin hilos en el hogar, incluyendo en un único dispositivo un teléfono, un navegador Web, una libreta de direcciones y un centro de mensajería. De esta forma, se puede navegar por Internet o leer el email, desde cualquier lugar de la casa. Consiste en una pequeña estación base que se comunica sin hilos vía Bluetooth con una compacta pantalla color táctil que puede llevarse de habitación en habitación. Los comandos y las funciones son activados en un teclado virtual por la pulsación con un dedo o a través de un lápiz especialmente diseñado.

Figura 3: Tarjeta PCMCIA Bluetooth de Motorola.

La radio Internet sin cables H100 de Ericsson mostrada en la Figura 4, permite el acceso a miles de estaciones radio de Internet sin necesidad de utilizar el ordenador. Los botones de la radio permiten a los usuarios navegar, seleccionar estaciones y salvar sus favoritas. Los usuarios pueden también crear sus propios archivos musicales y acceder a ficheros de sonido desde Internet o desde un ordenador. Los altavoces estéreo integrados ofrecen una alta calidad sonora, aunque el producto también puede ser utilizado con cascos o en otro sistema estéreo dentro de la casa. La radio está alimentada por batería y puede situarse en cualquier lugar de la casa accediendo a la conexión a Internet de banda ancha mediante un dispositivo como el punto de acceso BlueDSL de Inventel.

Figura 4: Pantalla Web sin cables H610 y radio Internet sin cables H100 de Ericsson.

También han aparecido en el mercado impresoras Bluetooth como la Deskjet 995c de Hewlett Packard presentada en la Figura 5, que permite imprimir con altas prestaciones y a alta velocidad (hasta 17 páginas por minuto en blanco y 13 páginas por minuto en color) desde un ordenador personal, portátil, agenda personal o terminal móvil, separados de la impresora hasta 10 m. De este modo, varios dispositivos ubicados en diferentes sitios podrían compartir la impresora sin necesidad de realizar costosos tendidos de cable. Este modelo también soporta conexión vía USB y vía IrDA.

Figura 5: Impresora HP Deskjet 995c.

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Este título ha sido acreditado con el Sello de Calidad EUR-ACE, otorgado por la Red Europea de Acreditación de Educación en Ingeniería (ANAEE)

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Denominación del título: Graduado/a en Ingeniería de Tecnologías de Telecomunicación Centro Responsable: Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación Centro/s en que se imparte: Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación Créditos: 240 ECTS-4 año(s) Rama: Ingeniería y Arquitectura Tipo Enseñanza: Presencial Profesión regulada: no Publicación en BOE: 20-10-2011 1º Curso de implantación: 2010 Número de Plazas (Memoria de Verificación): 75 Lenguas utilizadas: Castellano Estado: Implantado

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