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No sólo música: cómo el Bluetooth te ayuda a oír, ver e incluso correr

Publicado por Vladyslav Vasylenko

В al artículo anterior Hemos examinado los códecs de audio Bluetooth utilizados para escuchar música. Sin embargo, los códecs son sólo una pequeña parte del «iceberg» de tecnologías que se necesitan no sólo para reproducir la música del usuario. Por eso hoy vamos a ocuparnos de los perfiles Bluetooth, sin los cuales ni siquiera podríamos oír a nuestros seres queridos, ni ver los datos de tu frecuencia cardiaca en un rastreador de fitness.

¿Qué es un perfil Bluetooth?

El perfil Bluetooth — es un conjunto de funciones que definen cómo interactúan entre sí los dispositivos Bluetooth. Es decir, cómo se conectan, se señalizan y transfieren datos entre ellos. Todos los perfiles enumerados en la sección correspondiente a continuación están diseñados para realizar diferentes funciones. Por ejemplo, un perfil (A2DP) se utiliza para reproducir música en unos auriculares, mientras que otro completamente distinto (HSP o HFP) sirve para transmitir tu voz y la de la persona con la que hablas.

Canales de conexión entre dispositivos Bluetooth

Como los dos dispositivos no están conectados físicamente entre sí, es necesario asegurarse de que están conectados entre sí. Por eso se utilizan dos tipos de canales de transmisión:

  • ACL o Asynchronous Connection-Less — se utiliza para transferir datos sin necesidad de garantizar la entrega en tiempo real;
  • SCO u Orientada a la Conexión Sincrónica — utilizada para transferir datos en tiempo real, es decir, con un retardo mínimo.

La conexión ACL se caracteriza por los siguientes rasgos: compatibilidad con el intercambio bidireccional de datos, corrección de posibles errores de transmisión y retardos variables. ACL se utiliza en una amplia gama de aplicaciones: transferencia de archivos por Bluetooth, transmisión de audio, interacción con teclados y ratones Bluetooth.

A diferencia de ACL, las conexiones SCO requieren un marco temporal claramente definido para garantizar retrasos mínimos al utilizar el perfil. Esto es necesario sobre todo para la transmisión de voz durante una conversación telefónica. Por eso no hay función de corrección de errores en situaciones en las que la otra parte no pueda oírte bien.

A grandes rasgos, el uso de los SCO es necesario para la transferencia rápida de información, mientras que los ACL son para garantizar la calidad.

He aquí una breve tabla comparativa de ambos tipos de transmisión de datos. Como puedes ver, está bastante claro cuándo y cómo utilizar uno u otro tipo de canal.

ACL SCO
Tipos de datos que deben transferirse Archivos normales, audio, control de gestión de dispositivos Voz (llamadas telefónicas)
Sincronización Asíncrono Sincrónico (intervalos de tiempo fijos)
Repetir la transmisión Posible Prácticamente imposible (para evitar retrasos)
Retraso Variable Establemente bajo

Mecanismos de intercambio de datos Bluetooth

La transferencia de datos entre dispositivos presenta dos variantes similares:

  • Bluetooth BR/EDR o Velocidad básica / Velocidad de datos mejorada;
  • Bluetooth Low Energy. A menudo se utiliza la abreviatura BLE o Bluetooth Smart.

Empecemos con BR/EDR y, en aras de la claridad, el siguiente diagrama. En primer lugar, el Dispositivo A (smartphone) debe encontrar de algún modo al Dispositivo B (auriculares). Para ello, es necesario iniciar el procedimiento Consultaen el que uno de los dispositivos inicia una búsqueda de «sus vecinos» utilizando paquetes de datos especiales. En nuestro caso, el papel de iniciador lo desempeña el dispositivo A. Tras la detección, el iniciador envía el correspondiente paquete de datos Buscapersonas para conectarse y comienza el proceso Emparejamiento con el establecimiento de un nivel de confianza, el código de verificación, la autenticación y, si es necesario, el cifrado. Después, puede realizar Establecimiento de enlaces a través de canales lógicos y definir los roles de los dispositivos: Master (maestro, iniciador de la conexión, Dispositivo A) o Slave (secundario, Apéndice B).

A continuación, entran en juego los canales de transmisión de datos mencionados anteriormente. Hay que elegir entre una conexión ACL o SCO. Como ya hemos dicho, hay que utilizar distintos métodos para distintos fines: transferir audio o archivos (ACL) o voz durante las llamadas (SCO).

A continuación, veremos algo similar a Modelo OSIdonde se utilizan pilas de Protocolos y Capas internas, incluyendo:

  • Perfiles Los protocolos describen la lógica de interacción entre dispositivos: A2DP, AVRCP, OBEX y otros. En la próxima sección nos ocuparemos de ellos;
  • Nivel de servicio — Detección y, si es necesario, emulación de protocolos compatibles de nivel superior. Por ejemplo, SDP (Service Discovery Protocol);
  • Gestión a través de canales de transmisión L2CAP;
  • Baseband y Link Manager para gestionar las conexiones, los roles maestro/esclavo y el consumo de energía;
  • Nivel físico (capa física), que transmitirá todo lo necesario por el canal de radio.

Luego se va solo Transferencia de datos entre los Dispositivos A y B según el protocolo requerido. Si quieres transmitir el audio de la pista de un usuario desde el Dispositivo A, los datos digitales se transfieren a A2DP (aquí es donde tiene lugar la codificación y descodificación), pasan por la pila Bluetooth a L2CAP, se dividen en partes y se envían por ACL a través de la radio. El dispositivo B recibe estos datos en su aplicación interna y empieza a reproducirlos en los altavoces.

Por supuesto, después de todos estos pasos, llega un punto Finalizar la conexión (Desconexión) que puede ser iniciado por cualquiera de los dos dispositivos. En este punto, los canales de transmisión lógico y físico se desconectan. Para aumentar aún más la velocidad de conexión, deben permanecer emparejados (conscientes el uno del otro).

En cuanto a la norma Bluetooth Low Energy, bastante reciente, podemos decir que los mecanismos son similares, pero utilizan protocolos y terminología diferentes. Por eso tenemos una gran desventaja — no hay compatibilidad entre dispositivos de ambas generaciones. Sin embargo, hay un gran punto a favor — la reducción del consumo de energía gracias al nuevo modo de funcionamiento. Tras el funcionamiento directo, los dispositivos aún conectados reducen significativamente los contactos «entre ellos, lo que ahorra mucha batería a ambos dispositivos. Esto es especialmente cierto para una gran variedad de smartwatches, rastreadores empresariales y audífonos (compatibles con el perfil TMAP).

Perfiles Bluetooth

Pasemos ahora a la lista de perfiles Bluetooth propiamente dichos. Cada uno de ellos está diseñado para cumplir un propósito específico. Si echas un vistazo a los perfiles del dispositivo que has elegido, comprenderás de inmediato su funcionalidad potencial. Digamos también algunas palabras sobre ellos.

Perfil A2DP (Advanced Audio Distribution Profile), es quizá el más famoso de todos los perfiles del mundo. Gracias a él, la gente lleva muchos años escuchando música o podcasts en sus auriculares inalámbricos. Es compatible con muchos códecs estándar, como SBC, AAC. Sin embargo, como quizá no te hayas dado cuenta, el perfil sólo funciona en una dirección: de Master (el smartphone en el que se está ejecutando la pista) a Slave (auriculares en los que se está reproduciendo la pista).

Si necesitas pausar la canción, cambiar a otra o subir/bajar el volumen, en este momento el perfil AVRCP (Audio/Video Remote Control Profile) se pone manos a la obra. Como su nombre indica, también permite controlar cuando se ve un vídeo.

Para las llamadas, sin embargo, se utiliza otro perfil bien conocido desde la antigüedad — HFP o Hands-Free Profile. Se utiliza para llamadas de voz, marcar, aceptar o rechazar llamadas, comprobar la intensidad de la señal, etc. Su función más importante es transmitir el sonido de la propia llamada.

En 2022, se introdujo el nuevo perfil mencionado anteriormente para sustituir a A2DP, HFP y AVRCP — TMAP (Telephony and Media Audio Profile). Como puedes ver, debería combinar una pila de perfiles para garantizar la compatibilidad entre la próxima generación de dispositivos con Bluetooth LE. Se admite el nuevo códec LC3, que también se supone que sustituirá a SBC y AAC. A medida que este perfil se generalice en el mundo (se requiere compatibilidad de hardware con Bluetooth versión 5.2 y superiores), puede ocurrir que tus geniales y caros auriculares (comprados hace más de 5 años) simplemente no funcionen con un nuevo smartphone. Sin embargo, es poco probable que esto ocurra en un futuro próximo.

En los viejos tiempos de los teléfonos con pulsador, los contactos de la agenda se transferían utilizando PBP (Phone Book Access Profile). Hoy en día no se olvida, porque sirve para conectar de forma inalámbrica un smartphone al coche y mostrar los contactos en una pantalla más grande.

Aquí tienes otros perfiles Bluetooth importantes que quizá utilices sin saber siquiera que existen.

Si el HFP se utiliza para las llamadas de voz, ¿quién permite enviar SMS/MMS y notificaciones a los smartwatches o a las pantallas de los coches? Esto es cosa de MAP (Message Access Profile). Para conectar un ratón, un teclado o un gamepad por Bluetooth, también necesitas un perfil. A saber, HID o Human Interface Profile.

¿Recuerdas cuando el Sony Ericsson K750i y el Siemens M65 se transferían todo tipo de música o imágenes? Para realizar esta operación se utilizaban perfiles OBEX (Object Exchange) y OPP (Object Push Profile).

¿Quizá te has enfrentado al problema de una necesidad urgente de Internet? No tienes cable Ethernet ni WiFi en casa. Pero tienes cerca un smartphone con Internet móvil. ¿Por qué no crear un hotspot Bluetooth entre los dos dispositivos? Esto es responsabilidad de PAN (Personal Area Networking Profile).

Cuando se trabaja en cadenas de supermercados, a menudo se utilizan dispositivos de impresión de etiquetas. Estos y otros productos (terminales de punto de venta, en la industria del automóvil) utilizan puertos COM en sus operaciones. Perfil SPP (Serial Port Profile) permite emular este puerto mediante una conexión Bluetooth, sustituyendo así la conexión por cable.

Perfil Perfil de acceso SIM (SAP o rSAP) permite que los dispositivos integrados en el coche con un transmisor GSM se conecten a la tarjeta SIM de un smartphone con Bluetooth. Esto elimina la necesidad de una tarjeta SIM aparte y permite utilizar la antena externa del coche.

Si llevas pulseras de fitness u otros dispositivos para controlar tu salud, también tienen su propio perfil. O mejor dicho, tienen varios: FMP (Fitness Machine Profile), HDP (Heart Device Profile), HRP (Heart Rate Profile) y PAMP (Physical Activity Monitor Profile). Cada una de ellas es necesaria para diferentes actividades de los usuarios.

Como puedes ver, hay muchos perfiles Bluetooth para una gran variedad de tareas de usuario. Algunos de ellos tienen ya muchos años (la primera versión de A2DP se adoptó oficialmente en mayo de 2003), pero siguen cumpliendo su función principal — complacer a los usuarios.