Passiamo a vedere più da vicino il funzionamento della tecnologia Bluetooth. Il principio da cui si è partiti è quello di un modello molto semplice che cerca di sfruttare una connessione di tipo analogica per far comunicare dispositivi digitali. In pratica si vuole fornire ogni dispositivo che voglia comunicare, di un piccolo modulo radio a bassa potenza contenuto interamente in un chip che permette di far dialogare fra loro i dispositivi stesso senza l'uso di cavi.

Bluetooth è uno standard che lavora su due livelli:

• Livello fisico. Lo standard fornisce delle regole a livello fisico essendo uno standard di comunicazione a radiofrequenza;
• Livello di rete. Bluetooth definisce anche le specifiche a livello di rete dove vengono prese decisioni circa dove inviare i bit, la grandezza di un pacchetto, e come le varie parti possono conversare in modo da essere sicuri che il pacchetto inviato venga ricevuto e capito per quello che è.

Il piccolo modulo radio, sviluppato da aziende come Siemens, Intel, Toshiba, Motorola ed Ericsson, su cui si basa lo standard Bluetooth propone tre interessanti punti di discussione per l'utente:

• Wireless. La possibilità di far comunicare diverse periferiche senza usare cavi è molto importante in viaggio, nel proprio ufficio ma anche a casa. Il risparmio di tempo ed il fatto di non dover sempre andare alla ricerca del giusto cavo per ogni situazione offre un sicuro motivo di rilassamento.
• Funzionamento senza intervento dell'utente. Bluetooth funziona senza che l'utente debba fare nulla di speciale: i dispositivi si trovano a vicenda e possono iniziare in modo semplice una comunicazione.
• Poca spesa. I moduli Bluetooth costano poco; per un chip radio di questo genere si parla di circa 10$.

Lo standard Bluetooth comunica sulla banda aperta di 2,45 GHz, banda impostata secondo accordi internazionali per dispositivi "industrial, scientific and medical" (ISM). Nella stessa banda operano altri dispositivi come baby monitor, comandi di apertura porte e telefoni cordless: nella progettazione dello standard si è tenuto conto di queste possibili interferenze per evitare il malfunzionamento dei diversi dispositivi.

Per evitare le interferenze lo standard Bluetooth adotta diversi sistemi. Il primo è quello di sfruttare segnali davvero deboli per comunicare dell'ordine di un solo milliwatt. Si pensi, ad esempio, che un telefono cellulare può arrivare ad emettere segnali anche di 3 watt durante la trasmissione. La bassa potenza di emissione delle periferiche Bluetooth, dunque, tagli subito fuori le possibili interferenze con dispositivi come telefoni portatili o televisori anche se permette di coprire aree limitate con un raggio di circa 10 metri. Comunque, nonostante la bassa potenza e portata, il segnale Bluetooth non risente molto degli ostacoli come i muri di casa con la possibilità di avere più dispositivi comunicanti anche in stanze diverse.

Ponendo diversi dispositivi Bluetooth nella stessa stanza le interferenze fra loro vengono evitate grazie alla tecnica di "spread-spectrum frequency hopping". Questa tecnica di trasmissione fa sì che un dispositivo possa utilizzare in modo random una fra le 79 frequenze a disposizione differenti di 1 MHz ed individuabili nel range  compreso fra 2,402 GHz e 2,480 GHz (in alcune nazioni come la Francia il range di frequenze è temporaneamente ridotto), cambiando dall'una all'altra secondo un modello prestabilito. Nel caso del Bluetooth, i trasmettitori cambiano frequenza di funzionamento 1600 volte al secondo permettendo l'uso di una limitata porzione dello spettro di frequenze audio a più dispositivi. Poiché ogni trasmettitore Bluetooth usa la tecnica di trasmissione spread-spectrum in modo automatico, è difficile che due trasmettitori si possano trovare sulla stessa frequenza allo stesso tempo. Questa stessa tecnica minimizza il rischio che i telefoni portatili o i baby monitors possano disturbare una trasmissione Bluetooth.

Quando un dispositivo Bluetooth entra nel raggio di azione di un altro, una conversazione prende piede per determinare se essi hanno dati da scambiare o se uno di essi deve controllare l'altro... e questo accade senza l'intervento umano! Una volta che la conversazione è cominciata i dispositivi che comunicano formano una rete. Di solito si parla, in questi casi di una Personal Area Network (PAN) oppure PicoNet per indicare che si tratta di una rete di piccole dimensioni creata all'interno di una stanza o al massimo di uno stabile.

In merito alla potenza di trasmissione dei dispositivi Bluetooth, comunque, esistono tre classi di appartenenza a seconda della potenza emessa e dunque della distanza raggiungibile:

• Power Class 1. Dispositivi di lunga portata, fino ad un massimo di 100 metri, con una potenza di uscita massima pari a 20 dBm;
• Power Class 2. Dispositivi ordinari con una portata di circa 10 metri ed una massima potenza di uscita pari a 4 dBm;
• Power Class 3. Dispositivi a corto raggio pari a circa 10cm, con una massima poetnza di uscita pari a poco più di 0 dBm.

Il modulo radio dello standard Bluetooth usa una modulazione GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) dove un "uno" bianrio è rappresentato da una deviazione in frequenza positiva ed uno zero binario da una deviazione negativa.

Il canale creato nella piconet ha una capacità totale di 1 megabit al secondo; le informazioni di header e di handshaking, necessarie alla comunicazione, consumano circa il 20% di tale capacità, lasciando 0,8 Mbps per la trasmissione dei dati. Ogni piccola rete PAN creata ha un master e fino a sette slave; il master trasmette negli slot di tempo pari mentre gli slave in quelli dispari. I pacchetti che viaggiano in questa rete possono occupare fino ad un massimo di cinque slot temporali, con una lunghezza massima in bit pari 2.745.

Il tipo di link per il trasferimento dati usato in una piconet Bluetooth fa riferimento alla tecnologia SCO o Synchronous Connection Oriented ed alla tecnologia ACL o Asynchronous Connectionless. All'interno di tale rete sono possibili fino a tre link SCO a 64.000 bit al secondo ognuno; per evitare problemi i timings e di collisioni i link SCO usano degli slot riservati e settati in precedenza dal master. Gli slot che non vengono usati per i link SCO sono utilizzati per quelli ACL. Questi ultimi possono essere sia in modalità point-to-point (un master con uno slave) che in modalità broadcast (un master verso tutti gli slave) e la trasmissione avviene solo quando il master lo richiede.