O Bluetooth está em todos os lugares em nossos dispositivos conectados: smartphones, fones de ouvido, smartwatches, etc. O desenvolvimento mais recente, ou seja, Bluetooth 5, é frequentemente descrito como uma verdadeira revolução. Mas é realmente esse o caso? Entre o mito e a realidade, aqui está uma pequena decodificação das reais vantagens e desvantagens do Bluetooth 5.
Há uma boa chance de você usar diariamente um smartphone equipado com um chip Bluetooth 5. Talvez você também tenha investido algum dinheiro. dinheiro em fones de ouvido usando a mesma tecnologia. E quanto ao seu pulso? Provavelmente é adornado com um smartwatch com Bluetooth 5.
Mas você sabia que apenas uma parte desse equipamento realmente aproveita esse sistema de transmissão sem fio? Como você descobrirá neste artigo, existem muitos mitos sobre o Bluetooth 5, propagados principalmente por meio de grandes campanhas de marketing dos fabricantes. Um pouco de luz sobre suas possibilidades reais é, portanto, necessário.
História do Bluetooth
Bluetooth é um padrão de comunicação sem fio que usa ondas de rádio de curto alcance. Ele opera em frequências entre 2,4 GHz e 2,483 GHz. Seu objetivo é simplificar a comunicação entre dispositivos eletrônicos, eliminando cabos.As origens desta norma remontam a 1994. Foi o especialista sueco em telecomunicações Ericsson quem criou o primeiro rascunho desta norma, que agora reside em todos os dispositivos da nossa vida diária.
Em 1998, a Ericsson foi acompanhada por outros fabricantes, como Intel, IBM e Nokia. Eles então formam o Grupo de Interesse Especial ou SIG. Este grupo decidirá, portanto, as especificações da norma para seu futuro.
Somente em 1999 foi lançado o primeiro telefone com chip Bluetooth, o T39 do fabricante Ericsson. Ao mesmo tempo, o GIS está crescendo com grandes nomes como Microsoft e Motorola.
Foi em 2010 que o Bluetooth passou por uma grande evolução com o surgimento de uma variante Low Energy na versão 4.0. Este novo padrão visa principalmente objetos conectados, que estavam em alta na época.
O Bluetooth 5 apareceu em 2016. É descrito como uma revolução por muitos fabricantes, em particular no lado do áudio. Infelizmente, isso está longe de ser o caso na prática, embora essa versão claramente tenha grandes vantagens.
Para registro, a palavra Bluetooth - que significa “dente azul” - é inspirada no apelido do rei dinamarquês Harald Blatand, traduzido para o inglês como Harald Bluetooth. Este último unificou as tribos dinamarquesas sob seu reinado, assim como o Bluetooth visa unificar as comunicações entre dispositivos eletrônicos.
Bluetooth Classic e Bluetooth LE
Desde o Bluetooth 4.0, existem dois modos de operação para o Bluetooth. É importante distingui-los para entender melhor as vantagens do Bluetooth 5.Por um lado, existe o Bluetooth Classic, também conhecido como BR / EDR. É assim que conhecemos esse padrão de comunicação desde o início. O modo clássico é adequado para envio contínuo de dados. Auscultadores sem fios, controladores de jogos, teclados e ratos utilizam este modo de transmissão.
A revisão 4.0 do Bluetooth introduziu um novo modo de operação, Low Energy. Isso visa principalmente objetos conectados que devem enviar pequenos pacotes de dados e consumir pouca energia.
Ao contrário do Bluetooth Classic, o Low Energy não requer um emparelhamento mestre / escravo obrigatório para operar. Este comportamento permitiu assim a criação de redes mesh graças ao Bluetooth Mesh, onde os dispositivos comunicam entre si mesmo em caso de interrupção de um dos seus.
Bluetooth Classic e Low Energy são, portanto, totalmente diferentes. Nossos smartphones atuais, no entanto, operam no modo Dual. Este é um chip clássico que incorpora um segundo chip dedicado ao modo de baixa energia.
Para ver mais claramente, um pequeno exemplo: os fones de ouvido Sony WH-1000XM3 se conectam ao smartphone via Bluetooth Classic. Mas desde que você não esteja usando a música, as configurações do aplicativo são feitas com a parte Low Energy. A mudança de um modo para outro é totalmente transparente para o usuário.
E a compatibilidade com outras versões do Bluetooth? Não precisa se preocupar com isso. Bluetooth 5 é compatível com seus ancestrais. Assim, você pode usar facilmente um fone de ouvido de áudio com chip Bluetooth 4.0 em seu smartphone em Bluetooth 5. Também não há problema em usar um PC antigo com Bluetooth 3.0 e um mouse em Bluetooth 5. O dispositivo usando a versão mais recente será apenas restrito às limitações do protocolo mais antigo, mas a transmissão será perfeita entre seus dois dispositivos eletrônicos.
Bluetooth 5: um bom desenvolvimento, mas não para áudio
Provavelmente, você já ouviu falar de Bluetooth 5 na configuração de áudio. Muitos fabricantes promovem o uso de um chip desse tipo em seus fones de ouvido sem fio, permitindo melhor estabilidade do sinal e alcance até quatro vezes maior.Exceto que não é.
Na verdade, os dispositivos de áudio contam com o Bluetooth Classic. Infelizmente, este modo não mudou com a chegada do Bluetooth 5. Na verdade, o perfil de áudio A2DP usado em fones de ouvido sem fio não mudou por anos, sua última versão datando de 2015. Quer você use o equipamento em Bluetooth 3.0, 4.0, 4.1 ou 5 não altera a qualidade de escuta.
A única pequena evolução do Bluetooth 5 Classic reside no sistema SAM - para máscara de disponibilidade de slot - que reduz algumas das interferências devido a redes WiFi de 2,4 GHz, telefonia LTE e outros sinais Bluetooth próximos.
Portanto, por que não usar o Bluetooth Low Energy? Simplesmente porque não há nenhum perfil de áudio dedicado a este modo. Como vimos anteriormente, o áudio requer um fluxo constante de dados, o que o modo LE não permite, que depende de um envio muito curto de pequenos pacotes.
Então, a batalha pelo áudio sem fio já está perdida? De modo nenhum. Só vai levar um pouco de paciência. O grupo SIG de fato apresentou na CES 2020 a evolução futura do Bluetooth, chamado Bluetooth Audio LE. Este padrão futuro aparecerá com a versão 5.2 do Bluetooth em 2021.
Um protocolo orientado para objetos conectados
O Bluetooth 5 traz muitas mudanças. No entanto, isso é feito na parte de baixa energia dedicada aos objetos conectados. É aqui que as famosas histórias de alcance aumentado em quatro e fluxo duplicado entram em jogo. Mas, como você verá, também existem algumas lendas urbanas aqui para desmistificar.Vamos entrar um pouco nos detalhes da pilha Bluetooth. Uma “pilha” em ciência da computação é uma pilha de camadas de software e hardware que descrevem como um sistema funciona. O modelo mais conhecido é o OSI. O modelo Bluetooth é derivado dele, mas mantém as mesmas bases: uma camada física, uma camada de link, uma camada de aplicativo, etc. O diagrama abaixo representa a pilha Bluetooth.
Cada passagem por uma camada adiciona informações aos pacotes que passam por ela. No caso do Bluetooth 5, é a camada física - denominada PHY - que está passando por grandes mudanças. Esta nova versão do padrão adiciona duas variantes à camada básica PHY já presente no Bluetooth 4.0. Essas camadas são denominadas LE 1M, LE 2M e LE Coded. A camada LE 1M PHY é a única que deve ser implementada pelos fabricantes em seus chips Bluetooth 5. LE 2M e LE Coded são opcionais. No entanto, são essas duas novas variantes que trazem mais interesse ao Bluetooth 5.
Por padrão, a camada PHY LE 1M está presente desde o Bluetooth 4.0. Ele permite taxas de dados teóricas de até 1 Mbps, no nível mais baixo da pilha. Na saída do seu dispositivo, o fluxo será menor, cada camada adicionando informações à anterior.
A nova camada LE 2M dobra a taxa de transmissão, permitindo que mais pacotes sejam enviados no mesmo período de tempo. Na realidade, o fluxo não é multiplicado por 2, mas por 1,7. A razão se resume ao intervalo de tempo entre cada pacote, que permanece o mesmo que no Bluetooth 4.0. Outra desvantagem: o uso da camada LE 2M reduz o alcance de transmissão. Onde a camada LE 1M enviaria um sinal a 10 metros, a variante LE 2M enviará apenas o mesmo sinal a 8 metros. O objetivo da camada - opcional - LE 2M é gerenciar os dados cada vez mais importantes enviados por objetos conectados, como smartwatches com ECG por exemplo.
Mas vamos agora dar uma olhada na segunda camada opcional fornecida pelo Bluetooth 5. Chamada LE 2M Coded, esta visa estender a distância de transmissão em até quatro vezes a da camada LE 1M. Atenção, conforme especificado na documentação oficial do Bluetooth 5, o “alcance” do sinal aqui significa o alcance máximo utilizável. Tecnicamente, Blutooth 4.0 e 5 têm a mesma potência de transmissão. Mas, graças à camada LE 2M Coded, o sinal utilizável será transportado além do enviado pela camada LE 1M.
O segredo para esse intervalo maior está no uso de um novo modo de correção de erros chamado FEC. Este sistema de controle aliado ao clássico CRC - método de detecção de erros - permite assim reduzir drasticamente as perdas em um sinal ou, pelo menos, corrigi-lo corretamente na chegada ao receptor. O outro lado da moeda, no entanto, é uma velocidade de transmissão 2 a 8 vezes menor que a da camada LE 1M.
Para se ter uma ideia das mudanças trazidas por essas novas variantes da camada PHY dentro do Bluetooth 5, aqui está uma tabela retirada da documentação oficial. Pode-se observar que as duas variantes são opcionais. Também está claramente indicado que para um alcance efetivo mais alto, a velocidade de transmissão é perdida. Por outro lado, uma velocidade mais alta diminui o alcance.
Extensões de publicidade: Bluetooth a serviço do marketing?
O Bluetooth 5 é capaz de lidar com 8 vezes mais pacotes de dados do que o Bluetooth 4.0. Um grande passo em frente que no entanto diz respeito apenas a uma operação muito específica chamada Publicidade. Isso só funciona com Bluetooth Low Energy.A publicidade não é nova na revisão 5, ela já estava presente no padrão na versão 4.0. Funciona em broadcast, ou seja, o transmissor envia dados sem direcionar um receptor específico: qualquer receptor pode captar o sinal enviado. Isso é particularmente útil para beacons que emitem informações constantemente, como em lojas ou aeroportos. Você fica dentro do alcance e desde que tenha concordado em receber informações por meio de um aplicativo dedicado, seu smartphone exibirá a comunicação enviada pelo beacon via Publicidade. Os telefones Android usam o Google Nearby, por exemplo, enquanto a Apple tem seu iBeacon, mas a França continua bastante cautelosa sobre esse tipo de uso.
Este modo particular usa três dos quarenta canais de rádio atribuídos ao Bluetooth LE, a saber, os números 37, 38 e 39. Cada canal tem uma largura de 2 MHz. Mas onde o Bluetooth 4.0 estava satisfeito com pacotes de 37 bytes - dos quais apenas 31 de carga útil - o modo Advertising Extensions do Bluetooth 5 chega a 255 bytes de dados.
Este salto é possível graças a uma operação revisada dos canais vista anteriormente. Assim, os pacotes de cabeçalho - que contêm as informações necessárias para o trânsito dos dados de uma camada para outra - são gerenciados pelos canais 37, 38 e 39. A parte dada de um quadro é negociada. por um dos 37 canais restantes, de 0 a 36.
Não entraremos em mais detalhes, você terá entendido que a publicidade continua sendo um uso muito preciso do Bluetooth 5. Mas, sabendo que em 2021 os especialistas prevêem a implantação de mais de 500 milhões de beacons no mundo, nós entende a necessidade de GIS para apoiar este ponto. A publicidade de proximidade provavelmente será a que mais se beneficiará do Bluetooth 5 com modo de publicidade.
Conclusão
Como vimos ao longo deste relatório, os mitos e lendas sobre o Bluetooth 5 estão longe de refletir a realidade. Este padrão, portanto, não faz nada mais para ouvir música sem fio, preso como tem estado por anos a um perfil de áudio arcaico. Será necessário aguardar o famoso Bluetooth Audio LE que será integrado na versão 5.2 para realmente se beneficiar de grandes evoluções na parte de áudio.O Bluetooth 5 não é para jogar fora, porém, longe disso. Traz desenvolvimentos reais no campo dos objetos conectados, embora a maioria deles sejam opcionais. Como resultado, os construtores que jogam podem desfrutar de taxas de transferência aprimoradas de quase o dobro ou até mesmo maior alcance efetivo, graças ao FEC. Tantos desenvolvimentos que melhoram muito a eficiência de nossos relógios conectados, sensores de automação residencial e outros objetos conectados do dia a dia.
O mundo do marketing de proximidade também pode ser perturbado por esse padrão, graças ao modo de publicidade destinado a tags. Embora esses dispositivos ainda não sejam amplamente usados em nossas vidas diárias, eles continuarão a se multiplicar nos próximos anos. Portanto, o Bluetooth 5 tem um futuro brilhante pela frente!
Fonte 1:Documentação oficial da SIG
Fonte 2: Village audio
Fonte 3: Headphone Review
Fonte 4: Wikipedia
