Du Bluetooth 1.0 de 1998 au Bluetooth 5.0 de 2017, vous saurez tout sur cette technologie sans fil qui s’est adaptée aux usages ces 20 dernières années.

Le Bluetooth est une technologie sans fil que tout le monde connait. Elle existe depuis de nombreuses années et a connu ses premières heures de gloire à l’époque des oreillettes Bluetooth. La technologie est revenue sur le devant de la scène avec la myriade d’objets connectés qui voient le jour depuis quelques années. Si au début, on se limitait aux bracelets connectés, les montres sont rapidement apparues avec de nouveaux besoins en bande passante, mais également en termes d’autonomie. Le standard s’est donc adapté au fur et à mesure aux nouveaux usages. Petit tour d’horizon des différentes normes Bluetooth et de leur intérêt pour le consommateur.

Le Bluetooth et le Wi-Fi exploitent la même bande de fréquences, celle des 2,4 GHz. La comparaison s’arrête là puisque le Bluetooth et le Wi-Fi ne répondent pas du tout aux mêmes usages. Le Wi-Fi est beaucoup plus performant, mais plus gourmand en énergie et plus complexe donc plus cher. Au contraire, le Bluetooth possède une bande passante plus faible et sert plutôt à transmettre des données légères.

Le Bluetooth a vu le jour il y a maintenant 20 ans dans les laboratoires suédois d’Ericsson. Pour la petite histoire, le terme Bluetooth fait référence au roi danois Harald Blåtand qui avait réussi à unifier les royaumes vikings (Suède, Danemark et Norvège). Le lien avec les nouvelles technologies ? Les ingénieurs qui ont créé le Bluetooth sont suédois et ont réussi à unifier les communications des téléphones et des autres appareils (oreillettes, ordinateur, assistant personnel, etc.) entre eux grâce à un protocole commun. Le nom était donc tout trouvé. Le Bluetooth Special Interest Group (SIG) qui regroupe de nombreux industriels a ensuite formalisé les spécifications de la norme.

Du Bluetooth 1.0 au 3.0 : montée des débits

Ericsson T39 full

Ericson T39

Le 20 mai 1998, le Bluetooth Special Interest Group annonçait les spécifications de la norme Bluetooth 1.0. Moins de deux mois après, la France devenait championne du monde de Football et en décembre 1999, la version 1.0B de la norme voyait le jour. Le T39 d’Ericsson, premier téléphone Bluetooth, supportait officiellement la norme 1.0B, mais dans les faits, la future version 1.1 était de la partie. Par rapport à la version 1.0B, le Bluetooth 1.1 a corrigé de nombreux bugs.

La portée

Les puces Bluetooth n’ont pas toutes la même portée : elles se répartissent dans trois classes selon leur portée et leur puissance.

La classe 1 peut atteindre environ 100 mètres (100 mW max) contre 10 mètres pour la classe 2 (2,5 mW max) et 1 mètre pour la classe 3 (1 mW max).

Pour le Bluetooth LE, les constructeurs ne peuvent pas dépasser 10 mW, ce qui empêche donc de longues distances entre les appareils, mais limite la consommation d’énergie.

La version 1.2 de la norme apporte de nombreuses nouveautés, à commencer par le débit. S’il est toujours limité en théorie à 721 kbps, dans la pratique, le débit est supérieur à la version 1.1. La raison : une résistance plus élevée aux interférences (micro-ondes, Wi-Fi, etc.) grâce aux fréquences qui s’adaptent en fonction de l’environnement.

En 2004, le Bluetooth 2.0 + EDR (pour Enhanced Data Rate) voit le jour. L’EDR est optionnel (d’où l’utilisation du signe plus) et il est donc possible de retrouver des appareils Bluetooth 2.0 qui ne supportent pas l’EDR. Pourtant, l’EDR est l’une des plus grosses nouveautés de la nouvelle version. L’EDR permet de faire grimper les débits à 2,1 Mbps pour faire transiter les informations en un temps réduit, de quoi économiser la batterie. Le Bluetooth 2.1 + EDR pour sa part apporte quelques améliorations comme un appairage plus facile et sécurisé : le SSP pour Secure Simple Pairing.

En 2009, le Bluetooth SIG sort une version assez révolutionnaire. La version 3.0 + HS (pour High Speed) utilise dorénavant une connexion Bluetooth standard pour l’appairage, mais une connexion 802.11 (comme le Wi-Fi) pour le transfert des données. La bande passante monte alors à 24 Mbps. Tout comme l’EDR, les appareils peuvent supporter le Bluetooth 3.0 sans le HS, ce qui les empêche donc de profiter de la vitesse supérieure.

Enfin, signalons que chaque version de la norme depuis le Bluetooh 1.0 jusqu’au Bluetooth 3.0 est rétrocompatible. Si votre smartphone possède une puce Bluetooth 3.0, il pourra fonctionner avec un appareil Bluetooth 1.0. En revanche, un appareil comme un bracelet utilisant le Blueetooth 3.0 ne fonctionnera pas forcément avec un téléphone Bluetooth 2.0. Cela dépendra des fonctionnalités utilisées. Pour le Bluetooth 4.0, c’est plus compliqué et nous verrons cela juste en-dessous.

Bluetooth 4.0 et 5 : l’essor des objets connectés basse consommation

Bluetooth 4.0

La norme Bluetooth 4.0 est une petite révolution, puisqu’elle scinde la norme en deux branches. Elle intègre d’une part les standards Classic Bluetooth (des versions 1.0 à 3.0), High Speed (de la version 3.0) et d’autre part le nouveau standard Bluetooth low energy (LE).

La véritable nouveauté provient donc du Bluetooth LE qui réduit fortement la consommation de la puce Bluetooth avec un protocole réellement différent. Les constructeurs peuvent décider d’implémenter le Bluetooth Low Energy seul (single mode) ou avec le Classic Bluetooth (dual mode) pour conserver la compatibilité avec les anciennes versions du Bluetooth. C’est le Bluetooth LE qui a permis la forte croissance des objets connectés puisque la consommation qu’il engendre est extrêmement réduite. De même, la latence pour la connexion et le transfert de données est réduite. L’inconvénient, c’est un débit qui est inférieur à la première version du Bluetooth, mais les objets connectés type montres ou bracelets ne requièrent pas une bande passante très élevée.

Tableau de correspondance des logos Bluetooth Smart

Bluetooth 4.1

En décembre 2013, la version 4.1 du Bluetooth est sortie. Elle met encore plus l’accent sur les objets connectés. C’est une mise à jour mineure, mais qui doit apporter plus de confort d’utilisation. Par exemple, la 4G et le Bluetooth pourront communiquer entre eux pour synchroniser certaines actions. Les améliorations concernent également les débits et donc la consommation puisque moins un appareil est actif et moins il sera gourmand en énergie. Surtout, le Bluetooth 4.1 va permettre à un même appareil d’avoir plusieurs rôles. Par exemple, une montre connectée pourra être reliée à un capteur cardiaque pour recevoir les informations, mais aussi à un smartphone pour envoyer et recevoir des informations.

Pour la rétrocompatibilité avec les normes inférieures, il y a deux cas. Si l’appareil (montre connectée ou autre) utilise le Bluetooth Low Energy (Bluetooth Smart), il fonctionnera uniquement avec un smartphone compatible Bluetooth 4.0 LE (Bluetooth Smart Ready). Si l’appareil utilise le Bluetooth Classic (Bluetooth tout court), il pourra alors fonctionner avec certaines versions antérieures de la norme en tenant compte de la nécessité de fonctionner en EDR ou HS.

Bluetooth 4.2

Lancé en décembre 2014, le Bluetooth 4.2 apporte effectivement la prise en charge des protocoles IPv6 et 6LOWPAN aux appareils Bluetooth Smart, c’est-à-dire aux objets connectés recourant au profil basse consommation Bluetooth Low Energy (BLE).

Les nouvelles spécifications inaugurent également deux nouveaux profils. L’Internet Protocol Support Profile (IPSP), qui permet aux objets de se connecter plus directement et de manière plus autonome à Internet. Le téléphone ne servirait plus que de routeur, de passerelle entre l’objet et Internet, alors qu’il avait jusqu’à présent un rôle actif beaucoup plus déterminant. La spécification inaugure également une multitude de Generic Attribute Profiles (GATT), qui standardisent la manière dont communiquent toutes sortes de capteurs (cardio-fréquencemètre, pèse personne, thermomètre…).

Bluetooth 5

Au Bluetooth 4.2 succède non pas le Bluetooth 4.3, ni même le Bluetooth 5.0, mais le Bluetooth 5, ratifiée début 2017. Si la numérotation laisse penser qu’il s’agit d’une révolution, il ne s’agit en fait que d’une mise à jour itérative. Le Bluetooth SIG adopte à son tour cette tendance, initiée par Google avec Chrome, qui consiste à n’utiliser plus que des nombres entiers.

Le Bluetooth 5 est malgré tout une mise à jour majeure qui, pour commencer, double la portée et quadruple le débit des transmissions basse consommation Bluetooth Low Energy, ce qui ouvre la voie, entre autres, à la diffusion sans perte de musique.

De plus, depuis l’avènement du Bluetooth Low Energy, le Bluetooth est utilisé dans le retail à des fins publicitaires. Les commerces installent des balises qui détectent les téléphones, suivent leurs déplacements et leurs arrêts. Les clients disposant de l’application du commerçant peuvent ainsi recevoir des promotions ou des publicités ciblées. Et dans cette optique, le Bluetooth 5 permet aux balises de diffuser un ensemble d’informations « huit fois plus riche ».

Exemple d’utilisation du Bluetooth en magasin

Le rôle des profils

Pour se connecter entre eux, les appareils Bluetooth utilisent des profils. Les profils comportent des informations sur les données à transmettre et le mode de fonctionnement de l’appareil. Par exemple, les fameuses oreillettes Bluetooth utilisent toutes le profil HSP (Headset Profile) qui impose la qualité audio (64 kbps), mais aussi le fonctionnement des boutons pour décrocher ou régler le volume. Les profils permettent donc de sortir des produits qui seront forcément compatibles avec toutes les puces Bluetooth, sans avoir besoin de télécharger un logiciel spécial sur son téléphone.

Avec le Bluetooth Low Energy, le mode de fonctionnement des profils a un peu évolué. Il est maintenant beaucoup plus facile de créer un profil et de l’implémenter. Il faut toutefois toujours passer par le Bluetooh SIG pour le faire valider, mais il semblerait que ce soit beaucoup moins long. Et c’est une bonne chose, car les industriels ne peuvent pas toujours prédire certains usages et c’est donc un gain de temps pour le consommateur comme les constructeurs. Cette nouveauté participe à l’effort d’unification des différents objets connectés entre eux. Le Bluetooth regarde donc vers l’avenir et c’est une bonne idée pour pouvoir avancer rapidement sur le terrain des objets connectés.

L’intérêt du Bluetooth et des objets connectés

Comme nous venons de le voir, le Bluetooth a évolué afin de coller aux nouveaux usages. Selon tous les experts, le marché des objets connectés devrait exploser d’ici 2020. Frigos connectés, montres connectées, brosse à dents connectée, tout est possible. Les appareils qui communiquent avec nos smartphones existent déjà et l’imagination humaine devrait bien réussir à créer de nouveaux usages. Selon Cisco, d’ici 2020, il devrait se vendre 50 milliards d’objets connectés. En a-t-on réellement besoin ? Pas vraiment, non. Tout comme nous n’avions pas besoin d’un smartphone il y a encore quelques années. Mais on s’habitue rapidement à pouvoir réserver des billets de train directement sur son téléphone ou encore s’en servir en tant que GPS pour partir en vacances, alors pourquoi pas pour les objets connectés ?

Kolibree

Les objets connectés ne sont pas indispensables, mais deviendront très utiles au quotidien. Vous êtes au supermarché et vous ne vous souvenez plus s’il vous reste des oeufs dans le frigo ? Il suffira de l’interroger à distance. Il se met tout d’un coup à pleuvoir et vos fenêtres sont grandes ouvertes ? Vous adorez recevoir des statistiques sur votre vie ? Vous voulez avoir une jolie courbe en 3D représentant votre hygiène buccale ? Les objets connectés pourraient bien devenir vos meilleurs amis. Pour les autres, les objets connectés ne devraient pas devenir une nécessité sur le moyen terme et certains les voient même comme des ennemis.

Bien sûr, les objets connectés n’ont pas que des avantages. Étant donné qu’ils utilisent un système d’exploitation et une connexion sans fil, il est possible de les pirater. Il y a donc un risque pour la sécurité des données personnelles et d’intrusion dans la vie privée. Le protocole Bluetooth a beau être sécurisé, les hackers peuvent facilement le pirater pour accéder aux données d’un objet connecté. Il y a aussi le risque de panne plus élevé puisque les appareils embarqueront davantage d’électronique avec des pièces moins facilement réparables. Enfin, concernant la nocivité du Bluetooth pour la santé, on peut s’interroger, même si la puissance d’émission est largement plus faible que celle du Wi-Fi.

Pour les objets connectés, le Bluetooth est primordial. Il permet de transmettre des informations entre plusieurs appareils sans consommation excessive de données et surtout avec une interopérabilité quasi parfaite. Le Bluetooth n’a donc pas fini de faire parler de lui.