Le Bluetooth

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Description détaillée

Système de communication à gestion électronique qui permet d'envoyer très rapidement plusieurs informations entre différents calculateurs par liaison Hertzienne, donc sans fil.

Désormais familière, cette technologie est devenue incontournable et fait l'objet d'une demande très forte des consommateurs à tel point que, dans certains cas, un produit non pourvu de cette technologie pourra disparaître de la liste d'achat du client.

Un tel système est constitué de 3 modules principaux :

1. un émetteur/récepteur radio proprement dit fonctionnant dans la bande 2.4GHz et basé sur un processus binaire de modulation de fréquence
   
   
2. un module de gestion entrée/sortie qui assure la compatibilité entre le protocole Bluetooth et l'interface utilisatrice qui sera un calculateur (autoradio, GPS etc).
   
   
3. un module assurant la liaison entre les deux précédents et contrôlant le fonctionnement de l'ensemble, c'est à dire le transport des protocoles bande de base et quelques routines de liaison de bas niveau
   
   
   

Principe du Bluetooth

Principe de connexion entre les appareils Bluetooth :

Chaque composant Bluetooth est identifié par une adresse unique codée sur 48 bits. Lorsque deux éléments équipés de cette technologie sont à moins de 10 m (100 m avec amplificateur), ils s'échangent un mot de passe. Si celui-ci est correct les éléments sont reliés ensemble sur le piconets (équivalent d'un bus en filaire).

Par exemple pour faire reconnaître votre téléphone portable par l'autoradio du véhicule, vous devrez entrer un code sur votre téléphone. Une fois le code entré, l'autoradio identifie le téléphone, la liaison est réalisée. (Cette opération ne sera à effectuer que la première fois).

Architecture système :

Les calculateurs d'un réseau Bluetooth sont regroupés en sous réseaux appelés « piconets ». Dans un piconet, un des calculateurs joue le rôle de maître, et gère à ce titre l'horloge et les sauts de fréquence. Chaque maître peut accueillir jusqu'à 7 esclaves actifs, soit 8 appareils actifs maximum par piconet. Plusieurs piconets adjacents constituent un "scatternet" et peuvent interagir.

Un calculateur peut ainsi être esclave d'un piconet et maître d'un autre. La figure ci-dessous montre un exemple d'organisation de deux piconets. Un réseau peut donc comporté 71 calculateurs interconnectables






Organisation en piconets d'un réseau Bluetooth :

Deux points sont à souligner :

• Le protocole Bluetooth considère comme maître le premier composant qui a lancé une demande de connexion. Ainsi, n'importe quel composant d'un piconet peut devenir le maître
• Une fois un piconet constitué, suite à une période de repos, un composant esclave peut être élu maître et un composant maître peut devenir esclave. 

La trame est décomposée en trois champs :

Le Code d'accès (Access code), l'en-tête (Header) et le corps du message (Playload), ce qui donne une trame ayant le format suivant :

1. Le champ « Access Code » se décompose de la manière suivante :

Il y a 3 types de codes d'accès :

• Channel Access Code (CAC) : il identifie un piconet. Le CAC possède les trois champsPreamble, Sync Word, et Trailer.
  
  
• Device Access Code (DAC) : Ce code d'accès est utilisé pour certaines procédures de demande de réveil. Ce code ne possède pas le champ Trailer. Sa longueur est donc de 68 bits seulement.
  
  
• Inquiry Access Code (IAC) : il est utilisé par un composant pour rechercher quels composants sont à portée. Ce code ne possède pas le champ Trailer. Sa longueur est donc de 68 bits seulement, 

Détail des champs :   

• Preamble : Ce champ est utilisé pour contrebalancer la composante continue. Il ne peut prendre que 2 valeurs, en fonction du bit de poids faible du champ Sync Word :

• Sync Word : ce mot est calculé à partir des 24 bits de poids faible de l'adresse du composant Bluetooth, la LAP (Lower Address Part),

• Trailer : Ce champ est également utilisé pour réaliser une compensation de la composante continue. Sa valeur est fonction du bit de poids fort du SyncWord.

2 - Le champ « Header »

Le champ « header » se décompose de la manière suivante :

AM ADDR : Adresse du composant destinataire du message dans le piconet
TYPE : ce champ détermine le type du paquet de données, donne le type de liaison, et indique combien de « timeslots » (intervalle de temps de largeur 625 microsecondes) seront utilisés pour la transmission du message.
FLOW  : ce bit permet de réaliser un contrôle en stoppant la transmission de donnée temporairement,
FLOW=0  : interrompt la transmission
FLOW=1  : reprise de la transmission
ARQN :  ce bit est utilisé pour réaliser un acquittement du message. Il est transmis dans le message de retour :
ACK : ARQN=1  : le message a bien été reçu
NAK : ARQN=0 :  le message n'a pas été reçu, c'est la valeur par défaut du bit ARQN
SEQN : Ce bit permet de réaliser un filtrage des retransmissions. Ce bit est inversé à chaque nouveau paquet de données. Ce bit permet au destinataire d'ignorer une retransmission suite à un message bien reçu mais non acquitté
HEC :  Header Error Check : Contrôle de l'intégrité du champ « Header »

3 - Le champ « payload »

Ce champ transporte le contenue du message (donnée, information, codes…).

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Méthodes et pratiques

Diagnostic et paramétrage éventuel des systèmes Bluetooth avec l'outil de diagnostic du constructeur.

Remplacement éventuel des éléments et réglages initiaux.

Contrôle des informations nécessaires au bon fonctionnement des systèmes "Bluetooth" (codes téléphone, radio et bluetooth actif dans le cas d'un outil de diagnostic )

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Impact sur les compétences en atelier

L'intervention sur ces systèmes exige :

• de connaître la structure des réseaux multiplexés

• de maîtriser la lecture des schémas électriques.

• de maîtriser toutes les fonctions de l'outil de diagnostic.

• de connaître les procédures de configuration et de paramétrage.

• de maîtriser l'outil informatique.

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Exemple d’outillage approprié

Documentation technique, outil de diagnostic

Outil de diagnostic pouvant dialoguer avec les systèmes Bluetooth (généralement l'outil constructeur).