Como funciona o Bluetooth

À medida que nosso mundo se tornou cada vez mais conectado, adotamos muitas tecnologias para nos ajudar a manter contato com nossos amigos e familiares. Uma das mais populares é a tecnologia Bluetooth, que pode ser encontrada em muitos dos dispositivos que usamos todos os dias. A tecnologia sem fio conecta mouses e teclados aos nossos computadores. Ele conecta nossos telefones aos nossos carros para acompanhar os podcasts mais recentes durante nossas viagens matinais e conecta nossos smartwatches e rastreadores de atividades aos nossos smartphones.

Quando quaisquer dois dispositivos precisam se comunicar um com o outro, eles precisam concordar em vários pontos antes que a conversa possa começar. O primeiro ponto de concordância é físico: eles falarão por fios ou por sinais sem fio? Se eles usam fios, quantos são necessários - um, dois, oito ou 25? Uma vez que os atributos físicos são decididos, várias outras questões surgem:

Sem a necessidade de conexão física, o Bluetooth Special Interest Group (SIG) cria padrões de tecnologia sem fio para os fabricantes de hardware usarem ao criar novos dispositivos. Conforme a tecnologia evolui, a tecnologia de comunicação sem fio também. No momento em que este livro foi escrito, havia dois padrões de tecnologia Bluetooth que os desenvolvedores usam para mantê-lo conectado. Embora semelhantes, existem diferenças sutis que os tornam úteis para diferentes aplicações. Aprenderemos sobre os dois tipos de tecnologia Bluetooth a seguir.

1. Conexões Bluetooth
2. Como funciona a tecnologia Bluetooth
3. Alcance do Bluetooth
4. Segurança Bluetooth

A comunicação sem fio agora é um fenômeno comum. Muitos de nós temos conexões de Internet WiFi em nossos escritórios e residências. Mas os dispositivos Bluetooth se comunicam diretamente uns com os outros, em vez de enviar tráfego por meio de um dispositivo intermediário, como um roteador sem fio. Isso torna a vida muito conveniente e mantém o uso de energia extremamente baixo, aumentando a vida útil da bateria .

Os dispositivos Bluetooth se comunicam usando ondas de rádio de baixa potência em uma banda de frequência entre 2.400 GHz e 2.483,5 GHz [fonte: Bluetooth Special Interest Group (SIG) ]. Esta é uma das poucas bandas que são reservadas por acordo internacional para o uso de dispositivos industriais, científicos e médicos (ISM).

Muitos dispositivos que você já usa tiram proveito dessa mesma banda de radiofrequência, incluindo babás eletrônicas , abridores de portas de garagem e a mais nova geração de telefones sem fio . Certificar-se de que os dispositivos Bluetooth e outras tecnologias de comunicação sem fio não interferem entre si é essencial.

Existem dois tipos de tecnologia Bluetooth em 2020: Bluetooth Low Energy (LE) e Bluetooth Classic (mais formalmente conhecido como Bluetooth Basic Rate / Enhanced Data Rate ou BR / EDR) [fonte: Bluetooth SIG ]. Ambos operam usando a mesma banda de frequência, mas Bluetooth LE é a opção mais popular, de longe. Ele precisa de muito menos energia para operar e também pode ser usado para redes broadcast ou mesh, além de permitir a comunicação por conexões ponto a ponto entre dois dispositivos.

A tecnologia Bluetooth clássica pode fornecer uma taxa de dados um pouco mais alta do que o Bluetooth LE (3 Mbs em comparação com 1Mbs ou 2 Mbs), mas só pode ser usada para comunicação direta entre dois dispositivos usando conexões ponto a ponto. Cada um dos dois tipos de tecnologia Bluetooth tem seus pontos fortes específicos e os fabricantes adotam a versão que melhor se adapta às necessidades de seus produtos.

Por que é chamado de Bluetooth?

Harald Bluetooth era o rei da Dinamarca no final dos anos 900. Ele conseguiu unir a Dinamarca e parte da Noruega em um único reino, depois introduziu o Cristianismo na Dinamarca. Ele deixou um grande monumento, a pedra rúnica de Jelling, em memória de seus pais. Ele foi morto em 986 durante uma batalha com seu filho, Svend Forkbeard. A escolha desse nome para o padrão indica a importância das empresas da região nórdica (países como Dinamarca, Suécia, Noruega e Finlândia) para a indústria de comunicações, mesmo que diga pouco sobre como a tecnologia funciona.

Dispositivos Bluetooth BR / EDR devem estar sempre emparelhados e este procedimento faz com que cada um dos dois dispositivos confie no outro e seja capaz de trocar dados de forma segura, utilizando criptografia.

Quando os dispositivos Bluetooth BR / EDR ficam dentro do alcance um do outro, uma conversa eletrônica ocorre para determinar se eles confiam um no outro ou não e têm dados para compartilhar. O usuário normalmente não precisa pressionar um botão ou dar um comando - a conversa eletrônica acontece automaticamente. Depois que a conversa ocorre, os dispositivos - sejam parte de um sistema de computador ou um aparelho de som - formam uma rede.

O Bluetooth LE funciona de maneira diferente. Os dispositivos também podem ser emparelhados para formar uma relação confiável entre eles, mas nem todos os tipos de produto exigem isso. Um dispositivo Bluetooth LE que deseja ser descoberto transmite mensagens especiais (conhecidas como pacotes) em um processo chamado publicidade. Os pacotes de publicidade contêm informações úteis sobre o dispositivo de publicidade. Outro dispositivo adequado irá encontrar o dispositivo de publicidade escaneando (ouvindo) os pacotes de publicidade e selecionando aqueles que são de dispositivos apropriados. Normalmente, a digitalização só acontece quando o usuário a aciona, digamos, pressionando um botão em um aplicativo de smartphone. Normalmente, o usuário recebe detalhes dos dispositivos apropriados que foram descobertos e, a seguir, seleciona um para se conectar.

Periféricos Bluetooth (por exemplo, um rastreador de atividade e um smartwatch) que estão conectados ao mesmo dispositivo central (por exemplo, um smartphone) formam uma rede de área pessoal (PAN) ou piconetque pode ocupar um prédio inteiro ou pode abranger uma distância não maior do que entre o smartphone no bolso e o relógio no pulso. Uma vez que uma piconet é estabelecida, seus membros pulam frequências de rádio em uníssono para que fiquem em contato uns com os outros e evitem interferir com outras piconets Bluetooth que podem estar operando na mesma sala ou dispositivos que usam outras tecnologias sem fio, como WiFi. A tecnologia Bluetooth até aprende quais canais de rádio estão funcionando bem e quais estão sofrendo interferência, para que possa evitar canais ruins de forma dinâmica e usar apenas os canais que estão livres de interferência. Esse processo, chamado de salto de frequência adaptável, permite que os dispositivos Bluetooth funcionem muito bem, mesmo em ambientes onde há um grande número de dispositivos sem fio em operação.

Embora muitos pensem no Bluetooth principalmente como uma tecnologia de curto alcance, ele também pode ser usado para conectar dispositivos distantes mais de um quilômetro (3.280 pés) [fonte: Bluetooth SIG ]. Na verdade, muitos tipos de produtos, como fones de ouvido sem fio, exigem que o alcance de comunicação dos dispositivos seja muito curto. Mas, como a tecnologia Bluetooth é muito flexível e pode ser configurada de acordo com as necessidades do aplicativo, os fabricantes podem ajustar as configurações do Bluetooth em seus dispositivos para atingir o alcance de que precisam e, ao mesmo tempo, maximizar a vida útil da bateria e obter a melhor qualidade de sinal.

Vários fatores afetam o alcance dos dispositivos Bluetooth:

Uma das atualizações mais recentes da tecnologia Bluetooth introduziu uma técnica chamada correção de erros antecipada (FEC ) para melhorar a sensibilidade do receptor. O FEC corrige erros de dados detectados na extremidade receptora e melhora o alcance efetivo de um dispositivo em quatro ou mais vezes, sem ter que usar mais potência de transmissão. Isso significa que um dispositivo pode receber dados com sucesso quando estiver em um alcance muito maior do transmissor, onde o sinal será muito mais fraco [fonte: Bluetooth SIG ].

A tecnologia Bluetooth inclui uma série de medidas de segurança que podem satisfazer até mesmo os requisitos de segurança mais rigorosos, como aqueles incluídos nos Federal Information Processing Standards (FIPS).

Ao configurar um novo dispositivo, os usuários normalmente passam por um processo chamado emparelhamento . O emparelhamento equipa cada dispositivo com chaves de segurança especiais e faz com que eles confiem uns nos outros. Um dispositivo que requer pareamento não se conectará a outro dispositivo com o qual não tenha sido pareado.

Essas chaves de segurança permitem que a tecnologia Bluetooth proteja dados e usuários de várias maneiras. Por exemplo, dados trocados entre dispositivos podem ser criptografados para que não possam ser lidos por outros dispositivos. Também pode permitir que o endereço que atua como a identidade de um dispositivo e que está incluído nas trocas de dados sem fio seja disfarçado e alterado a cada poucos minutos. Isso protege os usuários do risco de serem rastreados por meio de dados transmitidos por seus dispositivos eletrônicos pessoais.

Se você possui dispositivos habilitados para Bluetooth, você já experimentou isso. Por exemplo, se você comprar um mouse sem fio, ao ligá-lo pela primeira vez, emparelhe-o com o dispositivo com o qual planeja usá-lo. Você pode ligar o mouse e ir para as configurações de Bluetooth em seu computador para emparelhar o dispositivo assim que vir seu nome em uma lista de acessórios Bluetooth próximos. Um computador pode lidar com várias conexões Bluetooth de uma vez por design. Você pode querer usar um mouse sem fio, teclado e fones de ouvido.

Os fabricantes desses acessórios, no entanto, vão limitar as conexões a uma de cada vez. Você deseja que o teclado digite apenas no computador ou que os fones de ouvido ouçam especificamente o telefone. Alguns permitem que o usuário emparelhe o dispositivo com vários computadores, tablets ou telefones, mas eles só podem se conectar com um de cada vez. Tudo depende do que o fabricante decidiu ser sensato para seu produto.

Alguns dispositivos exigem um código de segurança ao serem emparelhados com outro dispositivo. Este é um exemplo de autenticaçãoe garante que o dispositivo com o qual você está configurando essa relação de confiança seja aquele que você pensa que é, em vez de outro dispositivo em algum outro lugar do ambiente. Por exemplo, muitos carros permitem que você atenda chamadas sem tirar as mãos do volante. A primeira vez que quiser usar este recurso, você terá que emparelhar seu telefone e o sistema de áudio do carro usando a tela de entretenimento do carro e seu smartphone. O carro fornece um número para digitar. Seu telefone avisa que um dispositivo deseja emparelhar usando um código numérico. Você insere o código na tela de entretenimento para confirmar que este é um emparelhamento autorizado. Depois disso, você pode usar o sistema de telefone viva-voz sem precisar emparelhar novamente.

O usuário também tem controle sobre a visibilidade de um dispositivo para outros dispositivos Bluetooth. Em um computador ou smartphone, por exemplo, você também pode simplesmente alternar o modo Bluetooth do dispositivo para "não detectável" ou simplesmente desativar o Bluetooth até precisar dele novamente.

Publicado originalmente: 11 de novembro de 2019

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