Una guida completa alle diverse versioni Bluetooth

Il cielo è blu, il mare è blu e, a quanto pare, anche il Bluetooth è blu. Nel 2024, le spedizioni globali di dispositivi Bluetooth hanno raggiunto cifre astronomiche. 5.4 miliardi Unità! Quel numero continua a salire vertiginosamente anno dopo anno. Dalla trasmissione di audio e testo/immagini, fino allo streaming video e all'alimentazione di connessioni IoT a basso consumo, la tecnologia Bluetooth ha reso la vita molto più comoda per le persone, ovunque. Fornisce questo modo cruciale ai dispositivi connessi di comunicare dati senza cavi. In questo articolo, esamineremo come le versioni Bluetooth si sono evolute dalla 1.0 alla 6.0 e ne esploreremo le crescenti applicazioni. Se non avete idea di questa onnipresente tecnologia wireless, preparatevi a essere illuminati dalle diverse versioni Bluetooth!

Cos'è la tecnologia Bluetooth?

Bluetooth è uno standard globale aperto per il trasferimento wireless di dati e voce, che mira a consentire una connettività wireless a basso costo e a corto raggio tra diversi dispositivi elettronici.

Origini della tecnologia Bluetooth

L'origine della tecnologia Bluetooth risale addirittura al 1942, quando l'attrice Hedy Lamarr e il compositore George Antheil brevettarono un'applicazione per l'utilizzo del sistema FHSS (frequency-hopping spread spectrum). L'idea alla base di questo brevetto era quella di ampliare la gamma di frequenze del segnale che influenzano i siluri a 88 frequenze, rendendo il processo più sicuro e meno soggetto a interferenze. Tuttavia, durante la guerra, l'esercito lo adattò alle comunicazioni wireless e ulteriori sviluppi lo trasformarono nella base delle moderne tecnologie wireless come Bluetooth, WiFi e 3G.

Bluetooth prende il nome dal re danese medievale Harald Bluetooth, che unì i regni di Danimarca e Norvegia. Questo nome significa integrazione e interazione di più dispositivi diversi. Jim Kardach di Intel propose il termine Bluetooth; il logo Bluetooth è costituito dalle iniziali HB, dal nome conferito ad Harald, ed è scritto in caratteri norreni antichi.

Una breve storia dello sviluppo della tecnologia Bluetooth

• Nel 1994, Ericsson iniziò a lavorare su quella che sarebbe diventata un'interfaccia wireless a basso consumo per i telefoni e i relativi accessori.
• Nel 1998, Ericsson, IBM, Intel, Nokia e Toshiba formarono il “Bluetooth Special Interest Group” per stabilire gli standard per le radio a corto raggio.
• Nel 1999 vennero rilasciate le specifiche Bluetooth 0.7-1.0, che designavano la frequenza di 2.4 GHz e definivano i protocolli principali.
• Nella seconda metà del 1999, Microsoft, Motorola e altri si unirono agli sforzi promozionali, innescando l'adozione globale del Bluetooth. L'alleanza raggiunse oltre 1,500 membri entro il 2000.
• 2001: 1. 1 IEEE 802.15.1.
• 2003: 1. 2 introdotto il salto di frequenza adattivo.
• 2004: 2. 1 ha adottato l'EDR, con una velocità di trasferimento massima di 3 Mbps.
• 2007: 2. 1 Connessione/associazione sicura, introdotto NFC.
• 2009: 3. 0 integrato con WiFi, velocità 24 Mbps.
• 2010: 4.0 ha optato per Bluetooth Low Energy.
• 2013: 4. 1 supporto per LTE.
• 2014: 4. 2 supportano IPv6 e 6LoWPAN.
• 2016: 5 velocità raddoppiata, autonomia estesa.
• 2019: 5. 1 posizione migliorata, gestione dell'alimentazione.
• 2020: 5. 2 supportato LE Audio, EATT.
• 2021: 5. 3 aggiunta di tariffe di connessione per le frequenze.
• 2023: 5. 4 aggiunti PAwR ed EAD
• Nel 2023, il Bluetooth SIG contava più di 40 membri.
• 2024 Bluetooth 6.0 sta arrivando.

La tecnologia Bluetooth si è evoluta e aggiornata attraverso numerose versioni, migliorando le prestazioni delle comunicazioni wireless e ampliando il campo di applicazione.

Versioni Bluetooth classiche: Bluetooth 1.0 – 3.0

Bluetooth 1.0

Nel luglio 1999, il Bluetooth SIG ha introdotto ufficialmente la specifica Bluetooth 1.0, portando la tecnologia a una fase commercialmente valida. Lo standard Bluetooth 1.0 era rivolto principalmente alle connessioni wireless punto-punto, come la comunicazione wireless tra dispositivi mobili e computer, computer e periferiche, cellulari e cuffie, tra gli altri.

Le specifiche originali del Bluetooth 1.0 definivano le funzionalità di base, ma non fornivano istruzioni sufficientemente dettagliate su come metterle in pratica. Questo rendeva davvero difficile la corretta interazione tra dispositivi diversi. A causa di questi problemi di interoperabilità, il Bluetooth 1.0 non è riuscito a soddisfare le aspettative e non ha ottenuto l'ampia diffusione sperata nel mondo della tecnologia.

Bluetooth 1.1

La versione non ufficiale 1.1 è stata introdotta nell'ottobre 2000, estendendo le funzionalità per supportare connessioni punto-multipunto e risolvendo i problemi presenti nella versione 1.0. La specifica ufficiale 1.1 è stata successivamente rilasciata nel marzo 2001. Per garantire comunicazioni sicure, Bluetooth utilizza la crittografia, in cui i dispositivi si scambiano le chiavi durante la connessione per autenticare le identità. La comunicazione non può avvenire se la verifica della chiave fallisce. Bluetooth 1.1 ha risolto il problema della contesa tra dispositivi che si contendevano i ruoli master-slave nella versione 1.0, definendo chiaramente il processo di associazione.

Ha standardizzato l'uso di 79 canali nello schema di salto di frequenza a 2.4 GHz in tutte le regioni. Inoltre, i dispositivi slave potevano segnalare il numero di canali supportati e le dimensioni dei pacchetti per consentire la regolazione dei parametri di trasmissione.

Bluetooth 1.2

Nel novembre 2003, Bluetooth SIG ha rilasciato le specifiche Bluetooth 1.2. Poiché Bluetooth 1.1 era vulnerabile alle interferenze delle reti LAN wireless 802.11b, la versione 1.2 ha introdotto la tecnologia AFH (Adaptive Frequency Hopping) per ridurre le interferenze con i dispositivi Bluetooth e altre apparecchiature di comunicazione wireless. Inoltre, sono stati identificati anche dispositivi Bluetooth 1.2 che estendevano il tipo di collegamento ESCO (Enhanced Synchronous Connection-Oriented) per la trasmissione voce/audio. Pur offrendo la possibilità di connessioni più veloci, questa tecnologia era comunque compatibile con i dispositivi Bluetooth 1.1.

Bluetooth 2.0

Bluetooth 2.0, rilasciato nel novembre 2004, ha introdotto la tecnologia EDR (Enhanced Data Rate), che rappresenta un importante passo avanti rispetto alla versione 1.2. EDR ha aumentato la velocità di trasferimento dati fino a 3 Mbps e triplicato la larghezza di banda rispetto alla versione precedente. Ciò ha consentito di trasferire file di grandi dimensioni con un consumo energetico due volte inferiore rispetto a Bluetooth 1.2. Bluetooth 2.0 supportava la comunicazione full-duplex, consentendo la trasmissione simultanea di voce e dati. Ha inoltre esteso la capacità di connessione multi-dispositivo.

Bluetooth 2.1

Nel marzo 2007, al CTIA Wireless 2007, è emerso lo standard Bluetooth 2.1+EDR. Una caratteristica chiave era l'integrazione NFC per semplificare l'accoppiamento tramite la trasmissione delle password senza inserimento manuale quando i dispositivi erano a distanza ravvicinata. La funzione Sniff Subrating ha consentito di risparmiare energia estendendo l'intervallo di conferma del segnale tra i dispositivi da 0.1 a 0.5 secondi. Inoltre, il Secure Simple Pairing (SSP) ha migliorato l'esperienza di accoppiamento, migliorando al contempo l'usabilità e la sicurezza.

Bluetooth 3.0

Nel 2009, il Bluetooth SIG ha introdotto Bluetooth 3.0 + High Speed (HS), mantenendo la compatibilità con le funzionalità della versione 2.0. L'aggiunta principale è stata un'estensione opzionale High Speed che sfruttava lo standard IEEE 802.11PAL (Protocol Adaptation Layer) per supportare una velocità di trasmissione fino a 24 Mbps, 8 volte superiore ai 2.0 Mbps massimi del Bluetooth 3.

L'innovazione principale è stata l'Alternate MAC/PHY (AMP), che ha consentito allo stack Bluetooth di utilizzare dinamicamente la radio appropriata per un determinato caso d'uso. Ciò ha portato a un certo miglioramento nell'ottimizzazione del consumo energetico con l'EPC (Enhanced Power Control) e allo scaricamento di una maggiore quantità di dati sulla modalità di inattività inferiore dello standard 802. Inoltre, l'avvento dell'UCD (Unidirectional Connectionless Data) ha contribuito a migliorare le funzionalità di trasmissione.

Versioni Bluetooth a basso consumo energetico: Bluetooth 4.0 – 6.0

Bluetooth 4.0

Nel dicembre 2009 è stato presentato Bluetooth 4.0: un'integrazione completa a tre modalità di Bluetooth classico, High Speed e l'innovativa estensione Bluetooth Low Energy (LE).

La svolta fondamentale è stata la tecnologia LE. Riduce il consumo energetico fino al 90% tramite una modalità di inattività a bassissimo consumo, utilizzando uno stack di protocolli a bassa larghezza di banda ottimizzato per i dispositivi IoT. Ciò significa che sensori e gadget IoT possono funzionare per anni con una minuscola batteria a bottone.

BLE offriva anche una bassa latenza di 3 ms, una portata di oltre 100 m, crittografia AES-128 e altre robuste funzionalità di connettività. Parallelamente, l'alta velocità consentiva un throughput elevato, utilizzando le radio 802.11, mentre il Bluetooth classico rimaneva retrocompatibile.

Questo approccio tri-mode ha consentito un'ottimizzazione versatile in termini di velocità dei dati, ovvero High Speed per l'utilizzo di larghezza di banda elevata nelle applicazioni LAN, LE per l'IoT a bassissimo consumo energetico e Classic per l'applicazione di streaming originale.

Bluetooth 4.1

Introdotto nel 2013, il Bluetooth 4 è stato un'importante release che ha introdotto miglioramenti in ambito IoT, principalmente per garantire una connettività diffusa ai dispositivi. Basato sul Bluetooth 1 LE, offre una maggiore velocità di trasferimento dati, ideale per dispositivi indossabili come i fitness tracker. I dispositivi possono funzionare simultaneamente come "Bluetooth Smart" e "Bluetooth Smart Ready", consentendo connessioni multi-dispositivo.

Inoltre, Bluetooth 4.1 ha introdotto il supporto per la coesistenza con le più recenti tecnologie cellulari, tra cui LTE, per consentire un'interconnettività fluida. Ha integrato il supporto per la sincronizzazione cloud basata su IPv6, rispondendo ai requisiti delle applicazioni IoT.

Bluetooth 4.2

Lanciato nel 2014, Bluetooth 4.2 ha introdotto un passo avanti più significativo supportando la connessione Internet tramite i protocolli IPv6 e 6LoWPAN. Questa innovazione ha permesso principalmente a diversi dispositivi Bluetooth di connettersi a Internet o a una LAN tramite un unico terminale gateway. Ha offerto velocità di trasferimento dati fino a 2.5 volte superiori e una capacità di trasmissione dati 10 volte superiore rispetto a Bluetooth 4.1.

In particolare, Bluetooth 4 ha migliorato la velocità di trasferimento e la protezione della privacy. I segnali Bluetooth nel nuovo standard possono connettersi o tracciare un dispositivo solo dopo aver ricevuto l'autorizzazione dall'utente. Questo rassicura inoltre gli utenti sulla possibilità di utilizzare i dispositivi indossabili senza timore, senza la preoccupazione di essere tracciati da persone non autorizzate.

Bluetooth 5.0

Bluetooth 5.0 è stato lanciato all'inizio del 2016, offrendo prestazioni migliorate rispetto ai precedenti standard Bluetooth. Ha migliorato significativamente la capacità dei messaggi, portandola a 255 byte, 8 volte superiore a quella del Bluetooth 4. Di conseguenza, la velocità di trasferimento dati è aumentata, arrivando persino a 2 Mbps in modalità a basso consumo, il doppio rispetto alle precedenti. Inoltre, la portata di comunicazione è stata estesa quattro volte rispetto al Bluetooth 2, arrivando teoricamente fino a 4.2 m.

In particolare, è stato con Bluetooth 5.0 che sono stati introdotti il posizionamento e la navigazione indoor, consentendo una precisione sub-metrica se integrati con il Wi-Fi. Proseguendo lo sviluppo del precedente panorama internet e dell'IoT, si è esteso ulteriormente al concetto di smart home su scala più ampia.

Bluetooth 5.1

Nel 5.1 è stata annunciata la versione 2019 del Bluetooth, che ha introdotto servizi innovativi di radiogoniometria e posizionamento centimetrico. Questo miglioramento mirava a migliorare la localizzazione tramite Bluetooth, rivelandosi molto utile per la navigazione indoor e il tracciamento di beni, un aspetto fondamentale in quest'area.

Questi miglioramenti includevano un migliore caching GATT e una migliore gestione dei dati ridondanti per ridurre il consumo energetico, funzionalità di trasmissione potenziate e la coesistenza con diversi protocolli wireless. Anche la qualità audio e la sincronizzazione Bluetooth LE sono state notevolmente migliorate.

Le precedenti tecnologie Bluetooth, come la 4.x, potevano gestire anche le reti mesh e i beacon per il tracciamento degli asset. Tuttavia, la tecnologia Bluetooth 5.1 offre maggiore versatilità ed efficienza, integrando le applicazioni sopra menzionate e potendo essere utile per qualsiasi altra applicazione, esistente o futura, che richieda una maggiore precisione di posizionamento e localizzazione.

Bluetooth 5.2

Il Bluetooth 5.2, introdotto anticipatamente nel 2020, si è concentrato principalmente sul miglioramento dell'esperienza audio. Tra le funzionalità chiave discusse figurano l'EATT (Enhanced Attribute Protocol), il controllo di potenza LE, il CTKD e il supporto dei canali isocroni LE. In particolare, LE Audio ha consentito lo streaming stereo in modalità connessa e broadcast, migliorando al contempo le prestazioni audio Bluetooth. L'integrazione di Bluetooth Auracase ha permesso agli utenti di riscontrare un miglioramento significativo nelle uscite audio di alta qualità.

Bluetooth 5.3

Nel 2021 è stato rilasciato il Bluetooth 5.3, che offre significativi miglioramenti in termini di efficienza di trasmissione, sicurezza e stabilità. Rispetto al Bluetooth 5.2, il Bluetooth 5.3 offre una latenza ridotta, una maggiore resistenza alle interferenze e una maggiore durata della batteria. In particolare, il Bluetooth 5.3 non altera la velocità o la portata di trasmissione. Di seguito sono riportati i quattro miglioramenti principali:

• Valutazione secondaria della connessione
• Miglioramenti del controllo delle dimensioni della chiave di crittografia
• Miglioramenti pubblicitari periodici
• Miglioramenti nella classificazione dei canali

Bluetooth 5.4

Presentato nel 2023 come ultima versione del Bluetooth, il Bluetooth 5 ha introdotto diversi miglioramenti per garantire una comunicazione più efficace, bidirezionale e sicura per i dispositivi a basso consumo. Tra le novità del Bluetooth 4 figurano:

• Pubblicità periodica con risposte (PAwR): abilitazione di reti bidirezionali sincronizzate nel tempo mediante la trasmissione di piccoli pacchetti di dati all'interno di sottoeventi per facilitare la sincronizzazione e il risparmio energetico.
• Dati pubblicitari crittografati (EAD) – Abilitazione della crittografia dei dati all'interno dei pacchetti pubblicitari. Solo i dispositivi con la chiave di sessione condivisa possono decrittografare gli EAD ed è disponibile l'opzione per la crittografia parziale/completa per aumentare la sicurezza.
• Sicurezza LE GATT: consente ai dispositivi di indicare la modalità e il livello di sicurezza.
• Selezione del codec di trasmissione: abilita la selezione del codec per la trasmissione ottimizzata di annunci pubblicitari estesi BLE.

Bluetooth 6.0

Bluetooth 6.0 è stato lanciato a settembre 2024 ed è onestamente una novità di grande portata. Basandosi sulle versioni precedenti, la versione 6.0 si concentra fortemente su precisione e accuratezza, spingendo il Bluetooth verso nuovi orizzonti per applicazioni di telemetria e tracciamento. Il fiore all'occhiello è il Bluetooth Channel Sounding, che consente ai dispositivi di misurare la distanza reciproca con una precisione centimetrica. Tra i punti salienti principali:

• Suono del canale Bluetooth®
• Filtraggio pubblicitario basato sulle decisioni
• Monitoraggio degli inserzionisti
• Miglioramento ISOAL
• Set di funzionalità estese LL
• Aggiornamento dello spazio del frame

Confronto delle versioni Bluetooth: Bluetooth vs Bluetooth a basso consumo energetico

Dalla versione 4.0, la tecnologia Bluetooth si è divisa in due rami distinti: Bluetooth Classic e Bluetooth Low EnergyIl Bluetooth classico, su cui si basa principalmente la nostra attuale idea di connettività wireless, trova applicazione in settori quali altoparlanti wireless, sistemi di infotainment per auto e cuffie. Operando nella banda dei 2.4 GHz, consente ai dispositivi di stabilire reti personali per la trasmissione di dati a corto raggio ed è diventato una tecnologia essenziale per l'abbinamento di dispositivi audio a piattaforme mobili.

Bluetooth Low Energy, d'altra parte, rappresenta un passo significativo in termini di efficienza energetica nell'ecosistema Bluetooth. Come suggerisce il nome, la caratteristica principale del BLE è il suo consumo energetico notevolmente basso e la modalità di sospensione altamente ottimizzata. Pur utilizzando la stessa banda a 2.4 GHz del Bluetooth classico, utilizza uno schema FHSS diverso, con una velocità di trasmissione dati pari a circa la metà di quella del Bluetooth classico.

I termini BT, BR, Basic Rate, EDR, BR/EDR e AMP sono sinonimi di Bluetooth classico, mentre BLE, Bluetooth Low Energy, Bluetooth Smart e LE si riferiscono a Bluetooth a bassa potenza.

Il Bluetooth dual-mode, come suggerisce il nome, è una combinazione sia del Bluetooth classico che del Bluetooth LE, consentendo ai dispositivi di supportare entrambi gli standard contemporaneamente.

Data la popolarità di dispositivi e sensori di piccole dimensioni e a basso consumo in varie applicazioni IoT, BLE si è affermato come protocollo Bluetooth più dominante nel settore. Produttori di dispositivi IoT come MOKOSmart hanno adottato la tecnologia BLE per sviluppare beacon, sensori e moduli Bluetooth specializzati per applicazioni IoT a basso consumo. Pertanto, il mercato ha assistito allo sviluppo di chip Bluetooth dual-mode. In sostanza, BLE non è solo una versione ridotta del Bluetooth classico, ma un'iterazione specializzata di connettività wireless a basso consumo energetico, progettata per applicazioni a basso consumo energetico e a bassa velocità di trasmissione dati.

Il futuro del Bluetooth: cosa aspettarsi dal Bluetooth 6.X

Dalla sua nascita nel 1998, il Bluetooth ha subito una notevole evoluzione durata 26 anni, passando dalla versione 1.0 all'attuale versione 5.0. Inizialmente focalizzato sulla trasmissione di audio, testo e video, il suo ambito di applicazione si è gradualmente spostato verso la trasmissione di dati a basso consumo, pensata appositamente per le applicazioni IoT. Pur mantenendo la retrocompatibilità, tratto distintivo della tecnologia, il Bluetooth ha visto una crescente adozione in una miriade di dispositivi IoT.

Con l'avanzare della variante BLE in termini di efficienza energetica e trasmissione, la versione Bluetooth classica ha incontrato un punto morto dopo la versione 3.0. È come se la tecnologia avesse trovato il suo punto di forza e avesse deciso di concentrare tutte le sue energie sul lato a basso consumo. BLE 4.0 ha segnato una svolta, dando il via alla rivoluzione del basso consumo a cui stiamo assistendo oggi; poi è arrivata la versione 5.0, che ha centrato l'equilibrio tra velocità e portata per quei dispositivi attenti al risparmio energetico. Ora la versione 6.0 si spinge oltre, soprattutto in termini di capacità di misurazione della distanza di precisione.

Settembre 3, 2024, l' Bluetooth SIG ha annunciato ufficialmente la versione 6.0, la cui caratteristica più rilevante è il Bluetooth Channel Sounding. È una di quelle funzionalità che sembrano tecniche, ma che probabilmente cambierà il nostro modo di pensare al posizionamento e alla portata dei dispositivi. Nonostante ciò, la versione 6.0 sembra fantastica sulla carta, probabilmente ci vorranno alcuni anni prima che arrivi nei gadget di consumo. È così che funzionano queste cose: la tecnologia viene annunciata, i produttori hanno bisogno di tempo per integrarla, poi i prodotti arrivano sul mercato.

Ma ecco cosa mi entusiasma: se la tendenza è quella giusta, le versioni 6.X che seguiranno si baseranno su tutto ciò che la 6.0 ha introdotto. Probabilmente ci aspettano delle vere sorprese, dato che il Bluetooth continua a spingersi in nuovi territori. L'ecosistema continua a evolversi e non vedo l'ora di scoprire cosa succederà.

Domande frequenti sulle versioni Bluetooth

Un dispositivo Bluetooth 3.0 può stabilire una connessione con un dispositivo Bluetooth 5.0?

I dispositivi Bluetooth 3.0 non sono in grado di connettersi direttamente ai dispositivi Bluetooth 5.0, poiché utilizzano protocolli di trasmissione diversi. Tuttavia, alcuni dispositivi Bluetooth 4.0 dual-mode possono supportare simultaneamente dispositivi Bluetooth 3.0 e Bluetooth 5.0.

Un dispositivo Bluetooth 5.0 può stabilire una connessione con un dispositivo Bluetooth 3.0?

I dispositivi Bluetooth 5.0 sono retrocompatibili con i dispositivi Bluetooth 3.0, consentendo così la connettività tra i due. Tuttavia, questa interoperabilità si traduce in velocità di trasmissione ridotte e consumi energetici più elevati.