vignette|Logo du Bluetooth.
, prononcé en français , est une norme de télécommunications permettant l'échange bidirectionnel de données à courte distance en utilisant des ondes radio UHF sur une bande de fréquence comprise entre 2,402 GHz et 2,480 GHz. Son but est de simplifier les connexions entre des appareils électroniques proches en supprimant des liaisons filaires. Elle peut remplacer par exemple les câbles entre ordinateurs, tablettes, haut-parleurs, téléphones mobiles entre eux ou avec des imprimantes, scanneurs, claviers, souris, manettes de jeu vidéo, téléphones portables, assistants personnels, systèmes avec mains libres pour microphones ou écouteurs, autoradios, appareils photo numériques, lecteurs de code-barres et bornes publicitaires interactives.
Logo et nom Le nom « » est directement inspiré du surnom anglicisé du roi viking danois Harald Ier dit Harald à la dent bleue (en danois , en anglais ), connu pour avoir réussi à unifier les tribus danoises au sein d'un même royaume, introduisant du même coup le christianisme. Ce nom a été proposé en 1996 par Jim Kardach d'Intel, un ingénieur travaillant alors sur le développement d'un système qui allait permettre aux téléphones cellulaires de communiquer avec des ordinateurs. Au temps où Kardach a fait cette proposition, un homologue d'Ericsson lui avait parlé de ce souverain après avoir lu le roman historique Orm le Rouge de Frans Gunnar Bengtsson, qui se déroule sous son règneJim Kardach, « Tech History: How Bluetooth got its name », EETimes, (consulté le ).. L'implication est que de la même façon que le roi Harald a unifié son pays et rassemblé le Danemark et la Norvège, Bluetooth relie les télécommunications et les ordinateurs et « unifie » les appareils entre eux Ericsson, « Milestones in the Bluetooth advance », page web archivée le 20 juin 2004. Brent A. Miller, « Bluetooth : A Wireless Personal Area Network », dans Hossein Bidgol, The Internet Encyclopedia, volume 1, John Wiley & Sons, 2004, p. 84-85..
Le logo de Bluetooth est d'ailleurs inspiré des initiales en alphabet runique (Futhark récent) de Harald Blåtand 8px (Hagall) (ᚼ) et 6px (Bjarkan) (ᛒ).
Chronologie 1994 : création de la norme par le fabricant suédois Ericsson à Lund. 1998 : plusieurs grandes sociétés (IBM, Intel, Nokia et Toshiba) s'associent avec Ericsson pour former le (SIG). 1999 : sortie de la spécification 1.0, puis 1.0B Specification of the Bluetooth System, voir "Revision history", p.415 , IEEE, décembre 1999. utilisant une modulation GFSK (Gaussian FSK). 1999 : premier téléphone Bluetooth. : le groupe Bluetooth SIG compte neuf sociétés après que 3Com, Lucent Technologies, Microsoft, Motorola l'ont rejoint. 2004 : publication de la norme Bluetooth 2.0 et du mode EDR (Enhanced Data Rate) qui permet d'obtenir un meilleur débit avec les modulations QPSK et 8DPSK. : le « » (SIG) annonce la commercialisation de produits compatibles avec la deuxième génération de la technique sans fil (puis 2.1 en 2007), qui est capable d'assurer des débits en crête 3 fois supérieurs à l'ancienne version, passant donc de à . La technique a vu sa vitesse de transmission augmenter, lui permettant ainsi d'être utilisée pour l'échange de fichiers avec un baladeur MP3 par exemple. La nouvelle norme devait aussi incorporer une technique radio, connue comme l'ultra wideband (UWB), mais cette évolution a été abandonnée Bluetooth group drops ultrawideband, eetimes.com, 29 octobre 2009., le Bluetooth visant prioritairement le marché des terminaux à très basse consommation. 2009 : le Bluetooth SIG publie la norme Bluetooth 3.0 et la variante HS () qui sera très peu utilisée. 2010 : apparition du Bluetooth 4.0 plus performant et moins gourmand en énergie : il intègre la variante Bluetooth à basse consommation (connue sous le nom de Bluetooth Low Energy, BLE en anglais). Cette nouvelle génération apparaît comme une évolution importante qui permet une large démocratisation d'appareils connectés en tous genres. : sortie de la version 4.1. : sortie de la version 4.2. : publication de la version 5La version 5 du Bluetooth est finalisée, lesmobiles.com décembre 2016.. : présentation de la norme 5.1.. : publication de la norme 5.2 Bluetooth core specifications, bluetooth.com ; consulté en avril 2020.. : publication de la norme 5.3. : publication de la norme 5.4. : publication de la norme 6.0.
Spécifications Le Bluetooth Special Interest Group (SIG) rédige et publie les spécifications du standard, annoncé en , qui a évolué, depuis 1999. Toutes les spécifications sont censées être compatible avec les versions précédentes.
Le groupe propose principalement quatre types de spécifications:
Le cœur de spécification (Core specification) Les avenants (Core Specification Addendum) Les suppléments (Core Specification Supplements) Les errata, non disponibles publiquement, ils nécessitent un compte
Normes vignette|droite|Module Bluetooth. Les versions publiées des normes Bluetooth sont les suivantes : Bluetooth v1.0 et v1.0B ; Bluetooth v1.1, normalisé en 2002 sous le nom IEEE 802.15.1-2002 ; Bluetooth v1.2, normalisé en 2003 puis publié sous le nom IEEE 802.15.1-2005 ; Bluetooth v2.0 + EDR, rendue publique en 2004 par le Bluetooth SIG Bluetooth SIG, Our history Bluetooth SIG, consulté en avril 2020. ; Bluetooth v2.1 + EDR, rendue publique en 2007 ; Bluetooth v3.0 + HS, rendue publique en 2009 ; Bluetooth v4.0, rendue publique en 2010 par le Bluetooth SIG ; Bluetooth v4.1, rendue publique en 2013 ; Bluetooth v4.2, rendue publique le (mise à jour matérielle) ; Bluetooth v5, rendue publique en ; Bluetooth Mesh, option rendue publique en qui ne s'applique qu'à la version BLE ; Bluetooth v5.2, rendue publique en par le Bluetooth SIG ; Bluetooth v5.3, rendue publique en par le Bluetooth SIG ; Bluetooth v5.4, rendue publique en Février 2023 par le Bluetooth SIG. Bluetooth v6.0, rendue publique en par le Bluetooth SIG.
Tableau de synthèse
Version Date Principales améliorations 1.0 Mai 1999 Création 1.0b Décembre 1999 Interopérabilité entre marques 1.1 2002 Quelques corrections de bug
Utilisation possible de canaux non chiffrés
Ajout d’un signal qui permet de mesurer la puissance de réception 1.2 2003 Débit pratique supérieur porté à 721 kbit/s et amélioration de la résistance aux interférences 2.0 2004 Débit pratique supérieur Rétrocompatibilité
Réduction de la consommation des périphériques et optimisation des transferts 2.0+EDR 2004 Débit maximal théorique porté à 3 Mbit/s (2,1 Mbit/s utiles) avec le mode EDR (Enhanced Data Rate) 2.1+EDR 2007 Couplage plus simple et plus rapide. Sécurité renforcée
Ajout d'un mode de connexion par « NFC » (Near Field Communication) qui facilite l'appairage à très courte portée. 3 2009 Débit théorique supérieur porté à en mode haute vitesse « HS/AMP » (Bluetooth v3.0 + Wi-Fi) optionnel et abandonné par la suite. 4+LE 2010 Bluetooth classique : peu de changement Restitutions musicales stéréophoniques de qualité comparable au CD.
Bluetooth LE (création) : réduction de la consommation des périphériques (Low Energy) 4.1 2013 Bluetooth classique : peu ou pas de changement Bluetooth LE : connexion de plusieurs appareils sur un seul accès maitre pour la sortie des smartphones LTE. 4.2 2014 Bluetooth classique : peu ou pas de changement Bluetooth LE : réduction de la consommation des protocoles IP sécurisés pour les objets connectés.
Augmentation de la taille utile des paquets (PDU) de 31 à 256 octets, ce qui permet de diminuer significativement les temps de téléchargement. 5 Décembre 2016Bluetooth classique : réduction des interférences avec d'autres appareils (Slot Availability Mask).
Bluetooth LE : débit théorique plus élevé (2 Mbit/s PHY), pratique : 1,4 Mbit/s, en option, portée de 40 m à 350 m et jusqu'à 500 mètres avec certains modules.5.1Janvier 2019Bluetooth classique : angles d'arrivée et de départ, utilisé pour géolocaliser les appareils Bluetooth LE : possibilité pour un appareil de déterminer la direction du signal Bluetooth (localisation)5.2Décembre 2019 Bluetooth classique : peu ou pas de changement
Bluetooth LE : création d'un profil audio (réservé jusque-là au Bluetooth classique) à l'aide du codec LC3.5.3.Juillet 2021Bluetooth classique : abandon des modes AMP/HS (obsolètes)
Bluetooth LE : améliorations du contrôle des clés de chiffrement et de la sélection des canaux radio5.4Février 2023Bluetooth classique : peu ou pas de changement Bluetooth LE : améliorations du chiffrement et de la sécurité de transmission6.0Août 2024Bluetooth classique : peu ou pas de changement Bluetooth LE : amélioration de la détection des périphériques. Amélioration de la localisation et détection de proximité des appareils LE par sondage bidirectionnel. Optimisation de la fiabilité, de la latence et des débits. Flexibilité du délai entre trames (était fixe à 150 µs), pour améliorer le débit (réduction du délai) ou l'efficacité énergétique (augmentation du délai). Facilitation des connexions et envois par échange d'information sur les couches de liaisons utilisées.
Couches protocolaires Les éléments fondamentaux d'un produit Bluetooth sont définis dans les deux premières couches protocolaires : la couche radio et la couche bande de base. Celles-ci prennent en charge les tâches matérielles comme le contrôle du saut de fréquence et la synchronisation des horloges.
Couche radio La couche radio (la couche la plus basse) est gérée au niveau matériel. C'est elle qui s'occupe de l'émission et de la réception des ondes radio. Elle définit les caractéristiques telles que la bande de fréquence et l'arrangement des canaux, les caractéristiques du transmetteur, de la modulation, du récepteur, etc.
Le système Bluetooth opère dans les bandes de fréquences ISM () dont l'exploitation ne nécessite pas de licence vu la faible puissance d'émission et le risque faible d'interférences. Cette bande de fréquences est comprise entre . Un à sauts de fréquence est utilisé pour limiter les interférences et l'atténuation.
Pour le Bluetooth classique (hors version BLE), deux modulations sont définies : une obligatoire utilisant une modulation de fréquence binaire (FSK) pour minimiser la complexité de l'émetteur ; une modulation optionnelle (mode EDR) utilise une modulation de phase (PSK à quatre et huit symboles). La rapidité de modulation est de pour toutes les modulations. La transmission duplex utilise une division temporelle.
Les du Bluetooth classique () sont numérotés de et séparés de en commençant par . Le codage de l'information se fait par sauts de fréquence et la période est de , ce qui permet .
En Bluetooth classique, trois classes de modules radio Bluetooth sont sur le marché :
Classe Puissance Portée () 1 () 100 2 () 3 () quelques mètres
La plupart des fabricants d'appareils électroniques utilisent des modules de classe 2.
En mode Bluetooth basse consommation (BLE), la puissance d'émission peut varier de () à () Bluetooth Core Specification 5.2, Vol6, chapter 3: transmitter characteristics bluetooth.com, 31 décembre 2019.. La modulation utilisée est de type GFSK (Gaussian FSK).
Bande de base La bande de base ( en anglais) est gérée au niveau matériel. C'est au niveau de la bande de base que sont définies les adresses matérielles des périphériques (équivalentes à l'adresse MAC d'une carte réseau). Cette adresse est nommée BD_ADDR () et est codée sur . Ces adresses sont gérées par la .
C'est également la bande de base qui gère les différents types de communication entre les appareils. Les connexions établies entre deux appareils Bluetooth peuvent être synchrones ou asynchrones, ces connexions sont appelées « liens logiques » (). La bande de base peut donc gérer deux types majeurs de liens logiques : les liens SCO () et les liens ACL ().