Bluetooth

 

Introduzione

Far comunicare dispositivi elettronici a distanza. Riuscire a far convergere l'attuale tecnologia in modo tale da unire in una rete senza fili tutto il mondo che ci circonda. Può sembrare una visuale utopistica, ma è proprio quello a cui puntano i fondatori del Bluetooth. Il Bluetooth è uno standard di comunicazione senza fili tra dispositivi elettronici ad onde radio ad alta frequenza. Le caratteristiche del Bluetooth ne fanno una delle tecnologie maggiormente rivoluzionarie dei prossimi anni.

Attualmente i nostri uffici, le nostre case, sono piene di fili che collegano tutti i diversi dispositivi, il PC, la stampante, lo scanner, il modem. Se poi volessimo far interagire uno di questi strumenti con il nostro cellulare od il nostro palmare, o li collegassimo con altri fili, ci dovremmo necessariamente rivolgere allo standard attuale di comunicazioni wireless, l'IRDA, le porte ad infrarossi. Ma la comunicazione ad infrarosso è poco stabile, lenta, ed i dispositivi devono stare a pochissimi centimetri l'uno dall'altro, e non possono essere mossi.

Tutte queste limitazioni decadono con l'avvento del Bluetooth. I dispositivi Bluetooth si connettono l'un l'altro anche a decine di metri di distanza, in movimento, anche da una stanza all'altra. Le periferiche che potranno essere collegate tramite Bluetooth sono moltissime, tutte interoperabili tra loro. Non solo, il Bluetooth sarà uno dei mezzi più importanti per lo scambio di dati tra terminali mobili. Non avremo più bisogno di dettare a voce il nostro numero telefonico, basteranno pochi istanti per inviarlo via Bluetooth al terminale del nostro interlocutore, e così biglietti da visita o appuntamenti in agenda.

I modi di utilizzo sono pressoché infiniti. Il giovamento che trarrà l'innovazione dell'industria della comunicazione mobile dall'avvento del Bluetooth sarà enorme. Il gioco in multiplayer sarà finalmente possibile anche off line, basterà avere tutti il medesimo videogame sui propri terminali ed essere vicini qualche decina di metri, una prova in nuce di questo tipo di soluzione si può già vedere con i terminali Nokia dotati di IRDA che danno la possibilità di giocare contemporaneamente in due con due diversi terminali collegati dalla porta ad infrarossi. Inoltre il Bluetooth è una tecnologia interna al dispositivo stessa, invisibile da fuori, che non apporta alcun bisogno di modifiche alla scocca dell'apparecchio.

In definitiva il Bluetooth elimina cavi e fili tra i dispositivi mobili e quelli fissi, facilita sia la comunicazione voce che quella dati ed offre la possibilità di creare delle vere e proprie reti mobili apposite, sincronizzando i nostri terminali con i dispostivi in nostro possesso. La tecnologia Bluetooth è, ovviamente, al centro delle attenzioni soprattutto dell'industria delle telecomunicazioni, ma anche quella dei PC e dell'elettronica di consumo è molto interessata al nuovo sistema. Eppure il Bluetooth potrebbe diffondersi in decine di altri campi della nostra vita di tutti i giorni, come l'industria automobilistica, la sanità, addirittura i giocattoli, insomma, una nuova rivoluzione senza fili si prepara a pervadere la nostra vita di tutti i giorni.

 

La storia del Bluetooth

 

Ma perché il nome Bluetooth ? La storia di questo appellativo ci rimanda indietro nei secoli. Harald Bluetooth era il nome di un antico re vichingo, vissuto tra il 940 ed il 981 D.C. La particolarità di Harald Bluetooth fu l'unione di due paesi tanto diversi tra loro, come Danimarca e Norvegia, sotto un unico regno, con lui a capo. Inoltre Harald portò a termine la completa cristianizzazione dei due paesi.

 

In tal modo il nome Bluetooth è rimasto a significare l'unione di due realtà diverse, ma con la volontà di collaborare per un futuro migliore. Così Bluetooth è stato preso come simbolo per la nuova tecnologia, che porterà ad unire differenti dispositivi, anche molto diversi tra loro, in un'unica grande rete senza fili. Anche il simbolo del Bluetooth rimanda all'antico re vichingo. Consiste, infatti, nei due simboli celtici raffiguranti la H e la B, le iniziali di Harald Bluetooth.

 

Le basi dell'odierno Bluetooth le getta Ericsson nel lontano 1994. l'azienda svedese iniziò una ricerca per trovare una nuova interfaccia di comunicazione ad onde radio a basso costo, tra i cellulari ed i diversi accessori, che soppiantasse l'IRDA. L'idea era quella che un minuscolo ricevitore radio immesso sia nel cellulare che nell'eventuale dispositivo da unire, avrebbero sostituito i vari fili usati all'epoca. Dopo circa un anno dal progetto iniziale, lo sviluppo della nuova tecnologia entrò nella fase operativa ed il lavoro passò alla sezione ingegneristica dell'Ericsson.

 

Il progetto iniziale di fornire nuovi accessori per telefonia mobile ad onde radio, fu soppiantato da un progetto molto più ambizioso, la creazione di una vera e propria nuova tecnologia per far comunicare qualsiasi tipo di dispositivo a breve distanza. Ericsson capì l'importanza degli studi effettuati e decise di allargare il gruppo di sviluppo ad altri partner. Si arriva quindi al 1998, con la formazione del SIG (Special Interest Group) insieme a Nokia, Intel, IBM e Toshiba. Inizialmente Ericsson ha fornito un importante contributo per quanto riguarda la tecnologia radio. Toshiba ed IBM hanno lavorato per sviluppare un protocollo comune per l'integrazione del Bluetooth all'interno di dispositivi portatili. Nokia si è occupata della trasmissione dati e del software ed Intel della progettazione dei nuovi chip necessari. Gli obiettivi iniziali del gruppo erano aiutare lo sviluppo di una nuova tecnologia ad onde corte per far comunicare a breve distanza, creando uno standard fisso, ma aperto a tutte le aziende che ne volessero far parte. Gia nel mese di aprile del 1999 il consorzio contava ben 600 membri. Nel mese di luglio dello stesso anno uscirono le prime specifiche tecniche del neonato Bluetooth. Da quel momento varie versioni del Bluetooth sono state ratificate dal SIG, tutte rispondenti ai requisiti di interoperabilità, armonizzazione della banda e promozione della tecnologia.

 

Obiettivo principale del SIG è appunto garantire il perfetto funzionamento di apparati Bluetooth costruiti da differenti aziende. L'interoperabilità dei dispositivi Bluetooth è canone base per garantire il successo della nuova tecnologia, è quindi ovvio che sia il primo punto di interesse del SIG. Inoltre è stata decisa l'adozione dei Profili, ovvero di una serie di differenze sulla produzione di dispositivi dotati di Bluetooth ad interagire tra loro. Ad esempio difficilmente una stampante dovrà interagire con un monitor, di conseguenza i Profili da inserire in ambo i prodotti si riducono ed aiutano a semplificarne lo sviluppo.

 

I primi prodotti Bluetooth sono già usciti sul mercato durante il 2000. Ovviamente per un lancio commerciale di massa occorrerà attendere ancora qualche tempo. Secondo uno studio condotto dalla Canhers In-Stat Group, vi saranno tre diversi periodi di sviluppo e lancio di prodotti per il nuovo standard. La prima fase è quella nella quale ci troviamo, con predominanza di primi prodotti dalla tecnologia semplice, come auricolari per cellulari o PC Card da inserire nei Notebook, e da altri prodotti di fascia più alta, come cellulari e PC portatili con funzionalità Bluetooth già presenti, per una clientela prettamente business. Inoltre vi saranno i primi esemplari di quelle che saranno poi le categorie più soggette all'implementazione del Bluetooth, ovvero palmari e cordless. La seconda fase avverrà nel tardo 2001.

 

Si inizieranno a vedere primi PC con il chip Bluetooth direttamente sulla scheda madre e tutti gli apparecchi ad esso collegati ne saranno provvisti, quali stampanti, fax, videocamere digitali, scanner, etc. Vi saranno inoltre i primi prodotti per l'industria e la medicina . Le prime soluzioni Bluetooth per l'industria automobilistica faranno il loro ingresso sul mercato nel 2002. La terza ed ultima fase comprenderà i cellulari di fascia bassa e tutti i PC, da tavolo e portatili. Certo le premesse per una nuova rivoluzione wireless ci sono tutte.

 

I dettagli sulla tecnologia Bluetooth

 

Il bisogno di una nuova tecnologia che mettesse in comunicazione tutti i dispositivi elettronici che oggigiorno utilizziamo è lampante. Ma sarà ancor più importante lo sviluppo del Bluetooth in vista dell'arrivo di svariati elementi tecnologici nelle nostre case. Sempre più automatizzazione, unita all'avere tutti gli elettrodomestici collegati in rete tra loro ed a loro volta connessi ad Internet, ci farà avere il bisogno di un dispositivo di controllo remoto efficiente ed unico per tutti.

 

L'importanza del Bluetooth in questo settore è basilare. Il Bluetooth è una tecnologia che permette il trasporto di dati e di voce a corta distanza, grazie ad uno standard dai costi molto bassi, che utilizza pochissima energia e che può essere facilmente implementato in qualsiasi dispositivo. Le specifiche tecniche del Bluetooth definiscono una trasmissione ad onde radio a breve o media distanza, fino ad un massimo di 100 metri, capace di trasportare sia trasmissioni voce che dati, fino ad un massimo di 720 kbps per ogni canale.

 

La frequenza radio nella quale funzioneranno i dispositivi Bluetooth è completamente libera e non soggetta ad alcuna restrizione di utilizzo, come invece lo spettro radio per i sistemi di comunicazione mobile. La banda utilizzata è quella che va da 2.4 a 2.48 Ghz, utilizzando il Frequence Hop (FH), un segnale full duplex che arriva fino a 1600 hops al secondo, e dividendo la banda di frequenza in 79 sottocanali, tra i quali la trasmissione salta, con intervalli da 1 Mhz, per consentire un'alta immunità alle interferenze.

 

Queste specifiche radio sono state anche stabilite in modo tale che il futuro chip fosse singolo ed avesse delle dimensioni ben precise, per farlo entrare in qualunque tipo di dispositivo. Il chip utilizza fino a tre canali voce sincronizzati contemporaneamente, oppure un solo canale voce, se, simultaneamente, se ne occupa un altro con una trasmissione dati. I canali dati, invece, supportano una velocità di 723.2 Kbps in asimmetrico oppure 433.9 Kbps in simmetrico. Con questi numeri un dispositivo centrale dotato di Bluetooth può dividere il proprio canale asimmetrico per interagire con un massimo di sette dispositivi dipendenti.

 

Utilizzando particolari accorgimenti tecnici, il numero dei dispositivi che si possono unire in una vera e propria rete wireless è praticamente infinito. Inoltre un dispositivo che funziona come dipendente, può a sua volta essere centrale per un'altra serie di dispositivi. Questa funzione è nota come Scatternet. Fino a dieci piccole reti possono formare una Scatternet senza alcun problema di interferenze. Ogni dispositivo Bluetooth può essere tolto da una piccola rete ed aggiunto ad un'altra, senza alcun problema. Si può parlare di piccola rete quando vi sono due o più dispositivi Bluetooth che condividono il medesimo canale.

 

Come abbiamo detto le piccole reti unite tra loro formano le cosiddette Scatternet, per consentire lo scambio di dati ed informazioni senza problemi tra tutte le diverse piccole reti. Se vi sono più piccole reti nel raggio dei vari dispositivi Bluetooth che le formano, non vi sarà alcun problema di interferenza, visto che ogni dispositivo utilizzerà un canale differente e la completa larghezza di banda disponibile, grazie al Frequence Hop. Tutti i dispositivi di una piccola rete che, almeno una volta, entrano in collegamento con uno o più dispositivi di un'altra piccola rete, vengono sincronizzati tra loro in canali diversi.

 

Non vi è nessuna limitazione di connessione tra i diversi dispositivi Bluetooth, eccetto ovviamente la distanza. Anche se due piccole reti si trovano in luoghi diversi dello stesso edificio, la comunicazione potrà avvenire senza problema alcuno. Per regolare il traffico dei diversi dispositivi uno di essi dovrà diventare l'unità centrale, ma questo non vuol dire che altri dispositivi non possano interagire tra loro bypassando il dispositivo centrale. Visto che le frequenze radio sono facilmente intercettabili, lo standard Bluetooth è stato dotato di diversi dispositivi di sicurezza. Quelli principali comprendono una routine a risposta automatica per l'autenticazione, che previene eventuali accessi casuali alla rete, un codice di cifratura di flusso, che permette il mantenimento della segretezza delle trasmissioni, una serie di codici di accesso generati casualmente durante la connessione, che prevengono qualsiasi tipo di utilizzo fraudolento.

 

Gli algoritmi di sicurezza utilizzano tre diverse entità che sono l'indirizzo del dispositivo Bluetooth, unico per ogni apparato, un po' come l'IP dei nostri PC, una chiave d'uso privata a 128 bit, che viene segnata durante l'allaccio della connessione e mai rivelata, ed un numero scelto casualmente, differente in ogni connessione. L'architettura di rete del Bluetooth è alquanto semplice, composta da una parte radio analogica e da una parte fissa digitale. La parte fissa, detta Host Controller. L'Host Controller comunica con i dispositivi Bluetooth presenti tramite un segnale digitale trasportato appunto dalla CPU dell'Host tramite un'altra parte della rete chiamata Link Controller. Il Link Controller guida le funzioni di collegamento simmetrico ed asimmetrico, oltre alla codifica audio ed alla cifratura. Tramite il Link Controller il segnale radio è capace di attraversare muri ed oggetti.

 

La visione dei costruttori

Da tutto ciò che abbiamo visto finora appare chiaro che il Bluetooth sarà una delle basi fondanti dei prossimi sistemi di terza generazione. È quindi ovvio che tutti i maggiori costruttori di terminali se ne stiano occupando. Quasi tutte le aziende del settore stanno per lanciare, o addirittura hanno già lanciato, terminali mobili o accessori dotati di Bluetooth. Andiamo a vedere quale importanza danno al Bluetooth le quattro maggiori aziende mondiali di cellulari.

Ericsson - La casa svedese è certamente la più attiva nella ricerca e nello sviluppo delle funzionalità Bluetooth, d'altronde il Bluetooth è un'invenzione uscita dai laboratori dell'Ericsson. È quindi ovvio che moltissimi sforzi sono stati fatti ed altri ancora ne saranno fatti per promuovere lo sviluppo della nuova tecnologia. Oltretutto Ericsson è l'unica azienda costruttrice a fornire componenti per tutte le parti della rete Bluetooth, dall'Host Controller al terminale. Ericsson mette a disposizione delle aziende interessate vere e proprie soluzioni personalizzate per connettività Bluetooth. Dopo tutto ciò, era ovvio che il primo cellulare ad uscire sul mercato dotato di Bluetooth fosse un modello Ericsson, l'R520m. Ericsson sta sforzandosi molto nel settore Bluetooth, ed ha dichiarato che, in futuro, tutti i suoi terminali mobili ne saranno dotati. Ericsson è, infine, molto impegnata nel coadiuvare lo sviluppo di nuovi servizi Bluetooth in collaborazione con diverse compagnie del settore. Si devono proprio agli sforzi dell'azienda svedese i primi servizi specifici per terminali Bluetooth, che si stanno sperimentando nei paesi scandinavi. Ericsson, ad esempio, ha da poco iniziato a fornire i distributori di benzina norvegesi, di reti Bluetooth, grazie alle quali i possessori di un terminale Bluetooth, potranno pagare la benzina effettuata direttamente dal proprio cellulare, anche se ci fosse in funzione l'impianto self service.

Motorola - Altra azienda all'avanguardia nel Bluetooth è Motorola. La casa americana lancerà tra pochissimo il suo primo cellulare Bluetooth negli USA, il Timeport T270. Per Motorola il Bluetooth è un passo importante nella creazione di una nuova realtà personale della comunicazione. Una realtà nella quale gli elementi con i quali interagiamo si sincronizzano automaticamente l'un l'altro, permettendoci di usufruire di una gamma di servizi molto ampia, dove, quando pensiamo di voler accedere ad una determinata rete, possiamo farlo senza batter ciglio. Questo è il mondo del futuro targato Bluetooth nella visione di Motorola. L'obiettivo finale di Motorola è assicurare l'apertura di una nuova dimensione delle applicazioni wireless, dimensione che ci assicurerà la possibilità di mettere in contatto diversi dispositivi, tutti dotati di Bluetooth. Secondo Motorola ci si appresta a creare delle Personal Area Network, ovvero delle piccole reti personali, nelle quali ognuno mette in comunicazione i dispositivi che reputa più utili alla propria vita. Ci sarà, quindi, chi semplicemente renderà il proprio ufficio senza fili, unendo stampanti, PC, scanner, monitor, modem, etc, e chi invece, nella propria casa unirà in rete il televisore, il forno, la lavatrice, la vasca da bagno, in modo da attivarli con il proprio palmare o cellulare dotato di Bluetooth o addirittura con l'orologio. Secondo Motorola stiamo entrando in una nuova era delle comunicazioni ed il futuro è nelle nostre mani, nei nuovi terminali mobili dotati di Bluetooth.

Nokia - Nokia sembrava essere rimasta un po' indietro nella corsa al Bluetooth dei costruttori, ma ecco arrivare sul mercato i primi dispositivi Bluetooth, seconda azienda telefonica a venderli commercialmente. Nokia ha una visione particolare del Bluetooth, a seconda se ci riferiamo al presente od al futuro. Nel presente Nokia vede il Bluetooth come una tecnologia da implementare soprattutto nei telefonini, ma non solo quelli nuovi, bensì anche quelli già sul mercato. Nokia è la prima azienda, infatti, a dare la possibilità di upgrade Bluetooth di un suo prodotto, il Nokia 6210, grazie ad un apposito kit, consistente in batteria Bluetooth e PC Card. Quindi possibilità di creare velocemente un mercato Bluetooth grazie alla leadership di Nokia nel campo dei cellulari. Per il futuro Nokia pensa alle cose in grande. Ovviamente la maggior parte dei terminali di nuova generazione avrà la compatibilità Bluetooth, ma anche oggetti di vita quotidiana, come orecchini che all'occorrenza diventano un auricolare, occhiali da sole che si connettono con il cellulare e ci indicano sulle lenti le ultime news, o l'andamento della Borsa, orologi che comunicano con il PC, etc. Insomma una presenza del Bluetooth pervadente, in ogni oggetto ed in ogni attività. Tutti i momenti della nostra vita saranno scanditi dall'utilizzo di dispositivi dotati di Bluetooth, dal più semplice al più complesso.

Siemens - Anche Siemens, come Ericsson, sta ponendo molte delle proprie forze sullo sviluppo delle varie componenti della rete Bluetooth. Siemens sviluppa ogni parte del Bluetooth, dall'Host al cellulare. Per questo motivo l'azienda tedesca ha messo a punto un vero e proprio network specifico, chiamato blu21, in modo da fornire al cliente la completa gamma dei servizi Bluetooth. Le prerogative di blu21 sono quelle di una rete wireless, facile da usare, dai costi molto contenuti e dal basso consumo energetico, ottimizzata per l'uso in campus, aeroporti ed altri luoghi pubblici, oltre ovviamente ad una larga fornitura di nuovi servizi a valore aggiunto dedicati. Con blu21 la propria mobilità vorrà dire flessibilità assoluto, risparmi di tempo e denaro e la scomparsa degli odiosi cavi. Basterà un click del mouse e documenti, programmi, files di grosse o piccole dimensioni, potranno essere scambiati da un dispositivo Bluetooth all'altro. Si potranno mettere in rete diverse centinaia di utenti contemporaneamente, questo senza alcun problema di sovraffollamento. Maggiore interesse quindi nei dispositivi di rete piuttosto che in quelli mobili, questa è la visione di Siemens per il prossimo futuro.

 

Le conclusioni

IL Bluetooth cambierà il nostro modo di comportarci. Su questo non vi può essere alcun dubbio. La rivoluzione wireless che ci attende supera ogni nostra immaginazione. Nel 2005, secondo uno studio della Canhers In-Stat, si venderanno ben 995 milioni di dispositivi dotati di Bluetooth nel mondo. E' chiara l'importanza del cambiamento che una mole simile di apparecchi elettronici e non, dotati di questa tecnologia, porterà nelle nostre case. Addirittura qualcuno ha pensato al Bluetooth come una vera e propria rete mobile cittadina, visto che le frequenze sono completamente libere e non vi è nessun obbligo da seguire.

La limitazione alla costruzione di un network Bluetooth era la distanza tra un dispositivo ed un altro, che può essere di poche decine di metri, ottimo per un ufficio, ma alquanto inadatto ad una rete. Ma anche in questo si stanno facendo passi da gigante ed uno speciale adattatore, capace di diffondere le onde radio Bluetooth fino a mille metri, sta per essere lanciato sul mercato. Oltretutto la velocità di trasmissione del Bluetooth è elevatissima. Una larghezza di banda che potrebbe addirittura essere superiore al 3G. Intanto i primi cellulari dotati di Bluetooth stanno uscendo sul mercato, non senza aver subito ritardi.

I problemi del Bluetooth, infatti, sono stati, ed ancora restano, molti. Il primo è l'ancora alto prezzo dei chip Bluetooth. Molte aziende stanno lavorando a chip più economici, ma intanto i prezzi restano elevati. Altro grave problema è consentire l'utilizzo dei più disparati dispositivi Bluetooth, senza aver alcun problema di compatibilità. I risultati della incompatibilità di diversi apparecchi Bluetooth è stata chiara quando la prima prova ufficiale con centinaia di dispositivi, tenutasi al CeBIT 2001, si è risolta in un clamoroso fiasco. Quasi nessuno dei terminali riusciva a comunicare con quelli prodotti da altre aziende.

Dopo l'insuccesso del CeBIT, i partecipanti al SIG hanno deciso di effettuare ulteriori test di compatibilità sui protocolli utilizzati dai nuovi prodotti Bluetooth, in modo tale da ridurre al minimo problemi di questo tipo. Ma una difficoltà sottovalutata potrebbe essere la frequenza radio utilizzata. Proprio quella frequenza che è il fiore all'occhiello del Bluetooth, infatti, viene utilizzata da molti altri apparecchi elettronici, visto che è senza regolamentazione. La conseguenza è un sovraffollamento del sistema ed un pauroso aumento delle interferenze. Gli ostacoli sulla strada del Bluetooth sono certamente molti. Da non sottovalutare ad esempio la scelta di Microsoft di non supportare le periferiche Bluetooth nel suo nuovo sistema operativo Windows XP, mentre sarà supportato uno dei sistemi rivali al Bluetooth, l'802.11 WLAN.

Eppure il Bluetooth è una tecnologia di per sé straordinaria, con possibilità di utilizzo pressoché infinite. La necessità di mettere in comunicazione diversi dispositivi senza aver cavi ovunque è sempre più importante. Pensiamo al 3G. In un futuro non molto remoto, i nostri telefonini si trasformeranno in veri e propri computer. Ma ci sarà chi non vorrà rinunciare alla comodità di aver un cellulare dalle dimensioni minuscole, senza, però, rinunciare, magari in orari di lavoro, ai nuovi servizi a valore aggiunto. La soluzione potrebbero essere terminali dotati di uno schermo LCD a parte, dalle dimensioni notevolmente maggiori di quelli attuali, che può essere messo facilmente in comunicazione con il nostro cellulare 3G, senza rinunciare ne alla comodità ne alla funzionalità. Senza uno standard come il Bluetooth questa operazione sarebbe pressoché impossibile. Il Bluetooth sarà certamente uno dei futuri pilastri della comunicazione mobile, prima, e di tutta l'industria High Tech, poi. A noi toccherà solo goderne i frutti, sperando che ciò avvenga il prima possibile.