Audio Du Village

Bluetooth 5 : arrêtons de dire de la merde

C’est quoi le Bluetooth 5 ? Bah c’est simple, le truc qui va envoyer un signal deux fois plus vite et quatre fois plus loin, qui va permettre une meilleure stabilité et plus de débit pour nos casques audio, un truc pour enfin titiller le son HD ! Puisque tout le monde le dit et le relaye, ça doit être vrai ! Après tout, si j’avais un doute, je me serais renseigné sérieusement, j’aurais pioché dans la doc officielle du consortium Bluetooth. Puis je serais allé creuser à droite à gauche, dans des sites allant un peu au-delà d’un relais de discours marketing. Bref, un petit travail pseudo-journalistique de base pour vérifier mes sources.

Bon. Arrêtons-là le ton cynique. J’étais particulièrement énervé en écrivant ce long dossier, d’autant que je connaissais déjà le Bluetooth et sa version 5 avant de l’approfondir. Énervé de voir que, même à cette échelle complètement bidon, sur ce sujet qui n’a absolument rien de vital, qui n’intéressera que les plus geek,  autant de sites relaient une quantité de choses totalement fausses ou tronquées sur ce fameux Bluetooth 5.

Le site du SIG Bluetooth, pas spécialement planqué dans les tréfonds du web

Alors oui, soyons honnête, s’attaquer à ce sujet est un peu velu. Mais si un utilisateur classique a bien d’autres choses à faire que feuilleter la Core Specification 5 de quelques 2822 pages ou même le livre blanc de 25 pages, tous deux consultables sur le site officiel, il me parait pas trop demander à un site ou un youtuber de se renseigner, au moins sur le livre blanc qui ne prendra qu’une heure ou deux pour comprendre à peu près le sujet.

Allez, redevenons guilleret et folâtre, mais néanmoins sérieux.  Plongeons dans ce petit dossier.

Ah oui, au fait : On dit bien Bluetooth 5 et non 5.0, cela en suivant la dénomination que lui donne le groupement d’intérêt du Bluetooth. Mais même le groupe Bluetooth garde encore cette dénomination 5.0 dans certains document, rien de bien grave donc.

Pour ceux qui voudraient rattraper le retard, un petit article sur les casques Bluetooth

Pour aller à l’essentiel, vous pouvez sauter directement dans le gros résumé de fin, voire le résumé de ce résumé (même je si je pleurerai un peu)

          1. Les 2 Bluetooth
            1. Les bases
            2. Débits
          2. Le Bluetooth 5
            1. Le Bluetooth Classic ?
            2. LE PHY 2M
            3. LE PHY CODED
            4. Advertising
            5. Advertising Extension
            6. Stabilité du Signal
            7. Bluetooth Classic ? Une miette
          3. Bluetooth 5 et audio
            1. Meilleur pour l’audio = non
            2. A2DP : Le poids du passé
            3. Le spectre des monopoles
            4. Le futur
            5. Vraiment inutile en audio ?
          4. Résumé

1. [sta_anchor id= »Les-2-bluetooth » unsan= »Les 2 Bluetooth »]Les 2 Bluetooth[/sta_anchor]

Tout d’abord,  rappelons qu’il y a à l’heure actuelle 2 grands modes de fonctionnement du Bluetooth, étant radicalement différents dans leur approche et leur façon de fonctionner :

1.1 [sta_anchor id= »les-bases » unsan= »Les bases »]Les bases[/sta_anchor]

Bluetooth Classic , aka BR/EDR

Le premier est le Bluetooth historique, le seul jusqu’à la version 4.0, encore utilisé majoritairement dans les casques audio et les applications demandant un débit continu. Il n’est en soit pas plus énergivore lors d’une transmission de données brutes (enfin si, un peu  plus), mais devient beaucoup moins intéressant  pour les petits envois de paquets aléatoires. Typiquement, il n’est pas du tout adapté aux objets connectés comme les montres ou les capteurs. De plus, son approche réseau va se limiter aux connexions point à point, type maître/esclave. Dans ce mode Bluetooth, l’appairage est Obligatoire. Ainsi, quand 2 produits sont connectés, un lien est maintenu même lorsqu’il n’y a pas envoi de données, son efficacité énergétique n’est clairement pas optimale. La limite de connexion, dans la version 4.2 en tous cas, est de 7 produit connectés.

En revanche, pour l’utilisation d’un casque recevant en permanence des données audio relativement gourmandes, il est parfaitement à sa place.

Nous le verrons, cette version évolue assez peu depuis quelques années, ses principales avancés étant sur le terrain de la sécurité.

 Bluetooth Low Energy

Là, nous sommes dans l’approche inverse. Le Bluetooth LE n’est pas moins puissant que le Bluetooth BR/EDR pour ce qui est de la capacité d’émission, mais il est bien plus adapté aux très courts messages, quelques Ko par exemple. Son approche peut toujours se faire en connexion point à point, mais il intègre également 2 nouveautés réseaux fondamentales :

Les différentes couches de fonctionnement du Bluetooth LE. En bas les couches hardware, en Haut les couches plus haut niveau.

En Bluetooth LE, il n’y a pas de limite aux nombres de connexions simultanées.

Techniquement, le Bluetooth Classic et le BLuetooth LE demandent une puce différente. Leur façon de fonctionner, que ce soit dans la transmission de paquets de données ou dans les profils qu’ils intègrent, n’est absolument pas la même. Depuis la version 4.0 les puces peuvent être ainsi de deux types :

Ce protocole, développé par Nokia et sorti en 2006,  fut d’abord totalement différentié du Bluetooth Classic sous le nom Wibree avant d’y être intégré en tant que Bluetooth Smart, puis Bluetooth Low Energy.

Une indication assez clair du bluetooth utilisé et type de connexion selon les usages : l’audio étant de loin le plus énergivore des usage, il est presque le seul ne pouvant se passer du BT Classic. Les autres usages tels que les transferts ponctuels et de faible taille (mais cela change), ainsi que les options ne nécessitant pas de connexion sont parfaitement adapté au Bluetooth LE

1.2 [sta_anchor id= »débits » unsan= »Débits »]Débits[/sta_anchor]

Bluetooth Classic

Pour rappel, le Bluetooth (les deux types)  fonctionne dans une bande de fréquence comprise entre 2 400 et 2 483,5 Mhz. Son principe va être de diviser cette bande de fréquences en plusieurs canaux, de 1Mhz pour le Bluetooth Classic (79 Canaux ),  de 2Mhz pour le Bluetooth LE (40 Canaux), et de transmettre des informations en sautant d’un canal à l’autre, principalement pour la stabilité et la sécurité du signal.

Le Bluetooth Classic et le LE utilisent tous les deux une modulation de fréquences appelée GFSK, ou modulation par déplacement de fréquence à filtrage Gaussien. Pas la peine de se casser la tête dessus, ça n’apporterait rien à l’article d’aujourd’hui.

Un mode Bluetooth est un empilement de couches allant des couches hardware jusqu’au niveau logiciel,  en bas de cet ensemble il y a la couche physique, appelée PHY. Celle-ci, bien avant les profils utilisés, va en quelque sorte définir la manière de fonctionner. Il y a en 2 à l’heure actuelle sur le Bluetooth Classic. Le Bluetooth, en fonctionnement, n’en utilise qu’une seule à la fois, mais peut facilement switcher selon ses besoins  :

Ces deux dernières options d’une même couche utilisent deux formes particulières d’une modulation dite PSK (ou modulation à changement de phase).

le codec audio LDAC de Sony, le seul allant jusqu’à la limite du Bluetooth actuel

Sur le papier, nous avons donc un débit pouvant aller jusqu’à 3Mb/s. Cela est dans le meilleurs des cas, mais théoriquement bien supérieur à ce que demande un CD (1411Kb/s) ou même un fichier Flac (compression sans perte) en 24Bits/96Khz.

Mais… il y a beaucoup de mais. Tout d’abord la modulation EDR est optionnelle. La plupart des puces modernes intègre l’EDR mais.. cela n’est pas une obligation, il est donc dur de prendre ces 3Mb/s pour totalement acquis.

 Bluetooth Low Energy

Là, les données sont différentes ! Le BLE n’est pas pensé pour un Streaming en continue, davantage pour optimiser l’énergie, envoyer par petites touches rapides, passer le moins de temps possible à émettre. Mais, il n’en reste pas moins là pour envoyer des données, la vitesse n’est donc pas négligeable.

Encore en version 4.2, ce mode de Bluetooth ne posait qu’une couche PHY possible, différente des BR et EDR du Bluetooth classique :

Il est néanmoins important de préciser que ce débit a déjà énormément augmenté depuis la première version apparue en 4.0.

L’apple Watch, un des produits exploitant le mode Low Energy du Bluetooth, des échanges de données ponctuelles et de faible importance

2. [sta_anchor id= »le-bluetooth-5″ unsan= »Le Bluetooth 5″]Le Bluetooth 5[/sta_anchor]

Bien passons maintenant à cette nouvelle version, de manière très simple, en reprenant une phrase balancé à la volée par un site Tech Lambda  :

« Le Bluetooth 5 a 4 fois plus de portée et est 2 fois plus rapide, avec 8 fois plus de données transmises. « 

Bon, puisque rien n’a été précisé, « le Bluetooth » veut normalement dire que cela s’applique aux 2 modes. On l’écrira donc, pour être plus précis :

Le Bluetooth 5 LE et Classic  : 4 fois plus de portée et 2 fois plus rapide, avec 8 fois plus de données transmises. 

Bien. Maintenant prenez cette phrase dans vos bras et dites lui adieu, on démarre la tronçonneuse.

Erreur 1 : Le Bluetooth 5 est meilleur que le 4.2

2.1 [sta_anchor id= »le-bluetooth-classic-? » unsan= »Le Bluetooth Classic ? »]Le Bluetooth Classic ?[/sta_anchor]

Simplifions très vite les choses, les améliorations du Bluetooth 5 ne se font QUE SUR LE MODE LOW ENERGY (à une toute petite exception près). Que vous soyez en Bluetooth Classic 4.2 ou en Classic 5 ne change rien, ce sera exactement la même façon de fonctionner. Dire Bluetooth 5 pour parler du Mode Classic est « presque » une hérésie. Seules les puces en-elles même, que ce soient chez Qualcomm ou autre, permettent de vraies améliorations (meilleur rendement énergétique par exemple), mais cela est hors du cadre du Bluetooth 5 en lui-même. Des améliorations parfaitement faisables en 4.2. Corrigeons donc :

Le Bluetooth 5 LE et Classic  :  4 fois plus de portée et 2 fois plus rapide, avec 8 fois plus de données transmises. 

Il nous reste toujours une phrase plutôt alléchante. Bon sang un débit deux fois meilleur pour une portée quadruplée et 8 fois plus de données transmises. Mais revenons sur la couche PHY du Bluetooth LE.

Comme je le précisais, celle-ci était jusqu’à maintenant, avec le 4.2, cantonnée à une seule, la LE PHY 1M. La nouveauté du Bluetooth est d’apporter 2 couches en plus, pour des usages différents  :

Tous comme avec la couche PHY BR ou la couche PHY EDR du Bluetooth Classic, le Bluetooth LE peut choisir la couche physique correspondant le mieux à son usage. Et puisqu’il doit en choisir une, il ne peut en utiliser qu’une seule à la fois, ce qui est logique. Vous avez 3 voitures, vous n’en conduisez qu’une à la fois.

La promesse du Bluetooth 5 sans lire entre les lignes. Rien n’est faux, mais avec beaucoup de nuances

Voyons maintenant ce que ça donne.

Erreurs 2 et 3 : Débit multiplié par 2 et portée multipliée par 4

Petit lot commun qui va d’abord devoir être pris individuellement

Erreur 2 : Débit multiplié par 2

2.2 [sta_anchor id= »le-phy-2m » unsan= »LE PHY 2M »]LE PHY 2M[/sta_anchor]

Cette couche apporte un changement relativement simple. Son fonctionnement est quasiment le même que la couche LE PHY 1M, mais la LE PHY 2M va multiplier par 2 la vitesse de transmission. Pour faire plus simple, un paquet de données qui prendrait un intervalle de temps de 1 seconde en LE PHY 1M n’en prendra plus que 0.5 avec le  LE PHY 2M. Le but est avant tout d’envoyer des paquets plus courts, de moins solliciter l’émission pour des envois un peu plus volumineux.

Trois choses  :

Très clair en suivant ce tableau (extrait du livre blanc). la couche est optionnelle et ne permet que 80% de la portée du 1M

Pour synthétiser :  la bande passante n’est pas de 2 fois mais 1,8 ou 1,7 fois celle d’avant, sa portée n’est alors que  80% de celle du mode 1Mb/s et non 400%, et son intégration dans une Puce Bluetooth 5 n’est même pas obligatoire. 

Je met bien « et non 400% » car si la phrase promettait 2 fois plus et rapide et 4 fois plus loin, nous avons vu que cela n’était pas possible puisqu’une seule des couches PHY était utilisable à la fois. Un bon petit exemple de confusion marketing que pratiquement personne ne reprend. Pour une promesse 5 fois supérieure à la réalité, cela avait pourtant son importance.

On corrige encore :

Le Bluetooth 5 LE et le Bluetooth Classic  :  4 fois plus de portée  OU 1,8 fois plus rapide (optionnel) en réduisant la portée de 20%, avec 8 fois plus de données transmises. 

Petit aparté 

Penser que le Bluetooth 5 allait révolutionner la vitesse, 2X par rapport au 1Mb/s,  et que cela suffirait largement pour l’audio Lossless ou plus est déjà une erreur. Car, que ce soit dans le cas du 1M ou du 2M :

Car entre la vitesse effective d’une émission et la transmission de ce qui constitue les données, il y a un monde.

En théorie, en utilisant la modulation à 3Mb/s (uniquement dans le Bluetooth Classic) et la meilleure gestion de  paquets possible (appelés paquets de type 3-DH5), la charge utile max (c’est à dire les données constituant le fichier) est de 2.1Mb/s.

En pratique, le transfert de données n’excéderait pas 1400kb/s, cela dans le meilleur des cas. Cette vitesse commence déjà à décroître ne serait-ce qu’en mettant votre smartphone dans la poche. les limitation du Bluetooth, de par sa nature très peu puissante, font que même les presque 1Mb/s du LDAC sont déjà difficiles à tenir en pratique, cela même en partant d’une modulation à 3Mb/s.

Le mode LE, dans ses améliorations du Bluetooth 5, chute d’autant plus vite avec la couche LE 2M, encore moins efficace quand la distance s’allonge que la couche 1M. On voit que les 3Mb/ du BT Classic n’assurent déjà pas vraiment une transmission sans compression, alors le Bluetooth LE et ses 2Mb/s… inutile donc de penser que ce fameux 2Mb/s serait suffisant pour de l’audio sans compression.

En l’occurrence, il faut au minimum sabrer par 2 le débit d’émission pour avoir une idée de la transmission de charge utile (données), et se laisser encore une marge pour le débit pratique. Le Bluetooth LE, même en version 5, ne serait même pas capable de supporter le codec LDAC de Sony dans sa meilleure qualité (990Kb/s). Attendre donc ce mode pour une meilleure qualité audio révèle pour le moment de la blague. Quand bien même, l’utilisation de la modulation EDR du Bluetooth classic est très énergivore, pas difficile de comprendre pourquoi des marques comme Apple n’intègrent que des Codecs à faibles débits. D’une part la stabilité est bien meilleure, d’autre part ils ne nécessitent pas l’utilisation de la modulation supplémentaire et plus énergivore.

Fin de l’aparté

Erreur 3 : portée multipliée par 4

2.3 [sta_anchor id= »le-phy-coded » unsan= »LE PHY CODED »]LE PHY CODED[/sta_anchor]

Premier coup de hache dans cette option.  Tout comme la couche LE 2M : la couche LE PHY CODED  est optionnelle.

Avant de vous imaginer des choses. Le terme portée signifie la portée exploitable d’un signal, pas jusqu’où peut bien aller le dernier reste de petit fragment radio inexploitable du Bluetooth. Ainsi, le Bluetooth 5 ne promet en soit pas de booster la puissance d’émission pour envoyer le signal 4 fois plus loin, ce qui demanderait un surplus d’énergie colossal. Le signal ne va pas plus loin, mais cette nouvelle couche physique permet de bien mieux le récupérer en réduisant son BER (bit error rate), le taux d’erreur dans la transmission d’un bit. Il est un peu différent d’un rapport signal/bruit classique, qui lui n’est pas meilleur que dans la version 4.2. La norme Bluetooth considère que le BER ne doit pas excéder 0.1% d’erreurs.

Graph montrant le rapport entre puissance reçu et distance au transmetteur. Le rapport signal (bleu) sur bruit (rouge) va générer un taux d’erreur de plus en plus important, que l’on considère comme inexploitable à 0.1%, soit une erreur sur mille.

Cette couche physique va pouvoir  non seulement détecter (ce qui est le cas dans tous les modes de bluetooth) les erreurs, mais également les corriger. Je n’irais pas trop en détail dans cette technique.

Les autres couches PHY (BR/EDR/ 1M et 2M) peuvent déjà détecter des erreurs via une méthode dite CRC, allouant quelques octets dédiés à la fin de chaque paquets. Mais cette détection ne va pas plus loin, les systèmes peuvent choisir d’ignorer cette erreur ou, si possible, de renvoyer le signal en question.

Schéma d’envoi d’un paquet via la couche optionnelle Coded, laquelle rajoute 2 opérations de codage en entrée et 2 opérations de décodage en sortie

Le mode CODED ajoute une méthode dite FEC (Forward Correction Error), utilisant un codage supplémentaire (décrit ici pour les curieux), couplé à un schéma de mapping des bits reçus après l’encodage FEC. Il existe 2 schéma de mapping possible :  S=2 ou S=8. Le second transforme le bit reçu en un schéma de 4 bits  : 1100 pour un bit 1 reçu, 0011 pour un bit 0 reçu, une erreur de transmission d’un bit parmi ces 4 est facile à corriger : un 1101 reçu par exemple, indique presque à coup sûr que l’envoi de base était 1100 et non 0011 de par la probabilité bien plus élevée. Via cette correction, il est plus facile de faire passer un bit 1 ou 0, qui ne seront pas affectés si une simple erreur se fait dans la transmission.

Mais, l’utilisation de ces 2 algorithmes se basant sur une redondance des bits va nécessairement sabrer le bitrate. Les paquets envoyés ne sont pas plus légers, mais ils sont beaucoup moins « efficace ». Ainsi, avec un schéma de codage S=2, la portée est doublée mais la vitesse divisée par 2 (500Kb/s). Dans le cas d’un schéma de codage S=8, la portée est bien quadruplée comme espérée, mais la vitesse divisée par 8 (125Kb/s) .

En reprenant le tableau, on voit que la couche CODED est bien optionnelle, et qu’elle réduit dramatiquement le débit du fait de son fonctionnement

Pour synthétiser : Dans son mode S=8, la portée théorique 4 fois supérieure fait que le débit n’excède alors plus les 125Kb/s, soit 8 fois moins que le Bluetooth LE actuel et 16 fois moins que le débit théorique du LE PHY 2M. 

Autant dire que cette couche Physique  ne sera absolument pas compatibles avec la diffusion de musique. Un simple profil de kit mains-libres passera difficilement avec le S=8, et le S=2 ne pourrait assurer qu’un très  mauvais SBC en pratique.

Vous l’avez donc retenu : Le Bluetooth 5 pourra aller jusqu’à 1,8 fois plus vite en réduisant sa portée de 20% , OU augmenter sa portée effective jusqu’à 4 fois en divisant sa vitesse par 8. Modes de fonctionnement OPTIONNELS on le rappelle. 

Corrigeons donc comme nous le pouvons cette phrase déjà bien amochée :

Le Bluetooth 5 LE et le Bluetooth Classic  :  4 fois plus de portée (optionnel) en réduisant le débit par 8, OU 2 fois plus rapide (optionnel) en réduisant la portée de 20%, avec 8 fois plus de données transmises.  

Si l’on devait donner un exemple totalement inventé :

On oublie donc les promesses de musique non compressée 4 fois plus loin, on oublie la musique non-compressée tout court d’ailleurs, le débit même optionnel de 2Mb/s n’est pas suffisant en pratique.

Récapitulatif des couches PHY pouvant être utilisés en BLuetooth 5 dans son mode Low Energy

Erreur 4 : 8 fois plus de données transmises

2.4 [sta_anchor id= »advertising » unsan= »Advertising »]Advertising[/sta_anchor]

Pour commencer vous allez me switcher « transmises » avec « par paquet », ce qui sera plus propre et plus précis.

Ce 8 fois plus de données par paquet n’est pas anodin. Car contrairement au « 2x fois plus rapide et 4 fois plus loin », cette caractéristique n’est pas optionnelle, elle est donc une des  avancées tangibles et obligatoires voulue par le consortium Bluetooth.

En voilà donc une, planquée parmi les autres, une vraie grosse avancée du Bluetooth 5. Une avancée qui risquera, mais ce n’est pas le sujet ici, d’être sérieusement envahissante au besoin. Encore une fois, cette amélioration n’existe que dans le mode Low Energy, pas dans le mode Classic

MAIS ! Si 8 fois plus de données par paquet est un terme exact,  il ne concerne qu’un des deux types de transmission  jusque là bridé : l’Advertising, qui est d’une certaine façon à l’opposé de la Data en tant que telle Ce mot qu’on pourra traduire littéralement  comme « publicité » ou « réclame » ,  mais qui se rapprocherait plus du terme « Avertissement » ou « signalement » dans sa façon de fonctionner, un signalement dans le sens « hello je suis là, discutons » ou « je te donne des infos sur moi et ce que je peux faire, t’en fait ce que tu veux ».

Il y a, dans le Bluetooth Low Energy 4.2, 40 canaux de transmission de 2Mhz numéroté de 0 à 39. Parmi ces canaux :

Comparaison de la disposition des canaux pour le Bluetooth BR/EDR et le Bluetooth LE, le Bluetooth Classic ne fonctionne qu’en mode connecté, il n’y a pas de notion d’advertising

L’Advertising est une méthode fonctionnant généralement en Broadcasting, c’est dire pouvant envoyer des informations sans être connecté et à tout ce qui est susceptible de les recevoir. Le principe du Broadcasting est le même qu’avec la Tnt ou la radio :  un signal est envoyé – à aucune personne en particulier- il est possible de le recevoir et d’en faire quelque chose pour n’importe qui le captant. Cela peut se faire en ayant une disposition particulière du receveur (accepter de recevoir ces données) et/ou en étant à partir d’une certaine distance.

Toute connexion avec un produit en Bluetooth LE passe d’abord par une phase d’Avertising, de description, de présentation. 2 Modules BLE s’échangeant des données vont d’abord devoir se connaitre, envoyer des infos relatives à leur situation, leur désir ou non de s’appairer, etc… Cela n’existe pas dans le Bluetooth classique qui utilise un profil d’appairage et ne peux, de fait, envoyer aucune donnée avant cette phase.

Avec les données d’advertising, un simple distributeur peut envoyer des réductions et des infos à toute personne passant à proximité

L’Advertising, dans le domaine du Bluetooth est une méthode de transmission  consistant à envoyer ou recevoir du contenu type information, notification, localisation, dans une optique de publicité ou non. Le système iBeacon d’Apple fonctionne sur ce principe dit de balises (article très bien expliqué sur le sujet).

Imaginons…vous arrivez dans votre centre commercial, il vous demande s’il peut interagir avec votre Smartphone pour ses offres, infos, etc… vous acceptez. En vous baladant vous passez à proximité d’un panneau présentant le dernier Marvel, dans ce panneau ce cache un émetteur Bluetooth LE. Et là Paf! Un message apparaît, vous envoyant une url pour obtenir un coupon de réduction pour la prochaine séance. C’est cela, entre autre, une utilisation de l’Advertising. Dans le cas présent, il faudra sans doute au préalable accepter ce type de notif pour le centre commercial tout entier, mais c’est un exemple. Bien sûr, les méfiants diront que nous fonçons vers une ère de pubs encore plus intrusives, ce qui est effectivement envisageable.

Pour faire simple, on va retrouver 2 cas généraux ou le Bluetooth utilisera les données d’Advertising :

2.5 [sta_anchor id= »advertising-extension » unsan= »Advertising extension »]Advertising extension[/sta_anchor]

Le problème, dans les versions 4.2 et en-dessous, était la très faible place laissée à l’Advertising, ne permettant que quelques interactions simples et limitantes. Les belles promesses de localisation ou d’envoi d’informations un peu plus conséquentes étaient difficiles à tenir. On l’a dit, 3 canaux sur 40 étaient dédiés à cette tâche, impliquant des paquets de 37 octets maximum, 31 si l’on compte la charge utile (les données réellement envoyées).

Tout change dans cette version 5 avec ce qu’on appelle l’Advertising Extension : ou « prolongation d’avertissement » en Français traduit par mes soins peu délicats. Il y a peut être un terme exact pour ça, mais je ne le connais pas.

Pour commencer, la notion d’Advertising va s’étendre à plus d’usages et plus de fonctions via l’ajout de 8 nouveaux PDU (protocol data unit), ou Unité de données de protocoles. Je ne rentrerai vraiment pas dans les détails de ce qu’est un PDU au risque de vous perdre vous et moi, disons simplement qu’il représente une unité de donnée relative à une couche du Bluetooth (Un bits en couche radio, un paquet pour la couche réseau, etc). Dans le cas de l’advertising, il n’existe pas qu’un seul type de données, un PDU spécifique va ainsi permettre de définir et s’adapter à trois grands usages :  l’advertising pur, le scan (prendre des infos sur un objet), et la connexion. Il existait déjà 8 PDU dédiés à ces usages, le Bluetooth 5 en rajoute 8 de plus, globalement pour les mêmes usages mais plus ciblés et permettant des envois plus conséquents,  sur lesquels vont fonctionner les couches PHY optionnelles 2M et CODED.

Principe de l’advertising/broadcast sur la version 4.0-4.2, sur 3 canaux dédiés

Ici, 3 canaux sont toujours dédiés à l’Advertising, et appelés Canaux principaux. Mais le Bluetooth 5 permet, via ces 8 nouveaux PDU, de passer de 31 à 255 octets par paquet. Les canaux principaux ne comportent alors plus que des données d’en-tête, laissant la  charge utile sur l’un des 37 canaux restant, utilisé en tant que canal secondaire en repoussant la limite des 37 octets à 255 octets. Il est même possible, via une nouvelle fonction, de chaîner les paquets à la suite, option qui sera particulièrement utile pour les données plus lourdes ou, par exemple, des fonctions de broadcasting de type audio (envoi de musique possible, sans connexion, à tous les casques environnants).

Principe de l’advertising/broadcast en Bluetooth 5, utilisation des 3 canaux primaires pour les données d’en tête, un des 37 autre pour la charge utile

Enfin, dernière nouveauté pour l’Advertising :

Chaînage de paquets en Bluetooth 5

Les autres types de données, utilisées en mode connecté, celles qui pourraient servir pour transmettre des données audio dans le cadre de son casque bluetooth par exemple, ne sont pas concernés par cette augmentation des données par paquet.

Il est important de préciser que, même si ce sont bien les données d’advertising et le terme « advertising » qui sont mis en avant, cette augmentation concerne les données de Broadcast en général. On peut ainsi imaginer une émission de musique sans connexion à un grand nombre d’appareils en simultané.

Voila, corrigeons une dernière fois notre phrase :

Le Bluetooth 5 LE et le Bluetooth Classic  :  4 fois plus de portée (optionnel) en réduisant le débit par 8, OU 2 fois plus rapide (optionnel) en réduisant la portée de 20%,  taille des paquets d’Advertising multiplié par 8.  

2.6 [sta_anchor id= »stabilité-du-signal » unsan= »Stabilité du signal »]Stabilité du signal[/sta_anchor]

Dernier point d’amélioration du BLE : la mise en place d’un nouvel algorithme de saut de fréquence, le fameux « les casques Bluetooth 5 auront une connexion plus stable ». le LE Channel Selection Algorithm #2 est ainsi une nouvelle méthode de selection de fréquences. Le saut de fréquence est la base du Bluetooth et le gage de sa stabilité et sa sécurité. Jusqu’à maintenant, le Channel Selection Algorithm #1 pouvait, à partir du canal sur lequel il se trouvait, utiliser un schéma de 12 canaux futurs possible, son approche restait assez prédictive. Cette nouvelle version va intégrer un plus grand nombre de canaux et surtout une notion de pseudo aléatoire dans sa sélection, laquelle se synchronise entre l’émetteur et le récepteur via un compteur d’événements partagé. Sur le papier, un tel algorithme devrait grandement réduire les perturbations dans un milieu embouteillé (type transport en commun).

2.7 Bluetooth Classic  ?  [sta_anchor id= »bluetooth-classic -? -une-miette » unsan= »Bluetooth Classic  ?  une miette » /]une miette

Je suis un peu mauvaise langue… il existe 1 nouveauté applicable au Bluetooth 5 Classic  :

Simple tableau reprenant les spécifications nouvelles en fonctions des versions. Il est assez clair ici de ce qui dépend du Bluetooth LE et de la miette qu’il reste au Bluetooth Classic

Voila, c’est à ça que ressemble le bluetooth 5. Et bien qu’il paraisse plus bordélique et moins alléchant ainsi, ses avancés sont extrêmement claires et réelles. Encore que… J’ai évoqué à mots couvert une chose fondamentale, car c’est l’audio qui nous intéresse ici, et c’est souvent de l’audio qu’on nous bassine pour les possibilités du Bluetooth 5. Certes on sait à peu près que cette version est avant tout là pour l’internet des objets, mais on retrouve toujours, dans n’importe commentaires d’un test de Bose ou Sony, site ou Youtube, des individus déplorant la présence du Bluetooth 4.2 et non du Bluetooth 5. Pire encore, certains vont jusqu’à dire qu’ils attendrons des versions Bluetooth 5 avant d’acheter.

3. [sta_anchor id= »bluetooth-5-et-audio » unsan= »Bluetooth 5 et audio »]Bluetooth 5 et Audio[/sta_anchor]

3.1 [sta_anchor id= »meilleur-pour-l’audio-=-non » unsan= »Meilleur pour l’audio = NON »]Meilleur pour l’audio = NON[/sta_anchor]

Vous avez lu les chapitres précédents  : attendre le Bluetooth 5 pour son débit deux fois supérieur et sa portée 4 fois supérieure est une bonne blague.

Mais surtout :

Pour reprendre ce dernier point : Toutes les belles promesses faites pour l’audio, toutes les améliorations, les X2, les X4, les X8 qu’on nous promet en vitesse et en distance pour les casques, tout ça ne s’applique pas à l’audio, car les profils audio n’existent que dans le Bluetooth Classic. La stabilité même d’un casque Bluetooth 5, en tous cas pour une transmission audio, ne sera pas meilleur qu’un 4.2. le A2DP, profil d’écoute stéréo, est le seul actuellement et reste uniquement présent dans ce mode. Le Bluetooth LE possèdent ses profils spécifiques, gérés différemment,  très souvent dédiés à la santé, aux notifications ou au sport, mais aucun ne gère l’audio.

Le Sony WH-1000XM3, un casque « seulement » 4.2 qui pourtant n’a pas d’égal en débit réellement utilisé, car un des rares LDAC

Autant dire une chose, il n’y aura aucune différence entre les bluetooth 4.0, 4.1, 4.2 ou 5 pour la qualité audio. Rien du tout. On peut même remonter à la version 3.0 que le débit du bluetooth classic, en EDR, était toujours de 3Mb/s, alors même que le Bluetooth low energy n’existait même pas.

En fait… on peut même remonter au 2.0+EDR, proposant déjà cette modulation à 3Mb/s, une version annoncée en… 2004. Et on commence ici à toucher le cœur du problème :

On peut critiquer le LDAC de Sony, qui avec ses 990kb/s n’est pas encore un codec sans compression, mais il n’est pas tellement possible d’aller au delà de ce débit en pratique.

3.2 [sta_anchor id= »a2dp-:-le-poids-du-passé » unsan= »A2DP : le poids du passé »]A2DP : le poids du passé[/sta_anchor]

Le A2DP, bien qu’il ait évolué, reste un profil extrêmement vieillissant qui n’est bon qu’à une chose : l’écoute stéréo. Sa dernière version sortie en 2015, la 1.3, a permis de lever sa précédente limite de débit, limite encore présente sur certains smartphones ou ordinateurs (les fameux Bitpool entre 2 et 53 que connaissent bien les utilisateurs de Mac).

La solution de fortune des modèles truewireless, dont ceux avec puces Qualcomm, un maître faisant l’opération de décodage et retransmettant au second écouteur

Restent que s’il ne bloque rien en particulier, il ne permet par exemple pas de gérer les fonctions suivantes en standard :

Galaxy S8, le premier smartphone Bluetooth 5, n’intégrant pas la couche LE Coded, Son système Dual Audio n’avait aucun rapport avec sa version 5 du Bluetooth

3.3 [sta_anchor id= »le-spectre-des-monopoles » unsan= »Le spectre des monopoles »]Le spectre des monopoles[/sta_anchor]

Tous ces points existent pourtant sur certains produits, mais tous le font alors à leur manière, modifiant plus ou moins lourdement les puces et, chose plus embêtante, le font de manière propriétaire. Le beau Bluetooth bien moderne et bien ouvert devient moins vertueux, pas loin de se transformer en une bataille de monopoles.

D’un côté Apple, qui garde ses puces modifiées pour lui (les W1/W2/W3 par exemple) et se contrefout au passage de la qualité audio, qui ne fait pas vendre et plombe l’autonomie.

De l’autre,  le quasi monopole hardware de Qualcomm et sa cohorte de technologies propriétaires permettant, par exemple :

On retrouve une liste longue comme le bras d’autres technologies déposées qui ne se retrouverons donc QUE sur des puces Qualcomm, ou presque. Mais on peut au moins reconnaître à ce dernier d’avoir bousculé la qualité audio, ayant été seul sur ce segment pendant très longtemps avant que n’arrive Sony et son LDAC.

Un petit aperçu des nombreuses technos propriétaires qualcomm

De même, si on accepte le fait que le Bluetooth ne sera sans doute jamais utilisé pour l’audio sans compression, il faut pourtant songer à remplacer le profil audio A2DP ou, en tous cas, en établir un ou des nouveaux supplémentaires. Le Bluetooth Low Energy, surtout en 2Mb/s, reste un mode… crédible. D’une part car il est clairement plus en progression que le presque mort Classic, d’autre part il est bien plus souple, permettant théoriquement de diffuser de  l’audio en Broadcast ou un appairage infiniment plus simple. Bien qu’il ne soit à la base pas fait pour l’audio, il pourrait  assurer cette tache en pratique et, même si la différence n’est pas révolutionnaire, il utilise une couche radio (couche matérielle la plus basse) moins énergivore que celle du Bluetooth Classic.

Le secteur de l’aide auditive, un des prochains défis du BLE et d’un profil audio dédié

En fait, un tel profil existe déjà plus ou moins, mais pas encore pour l’écoute. Apple développe depuis des années, via son programme MFI, un profil Bluetooth LE orienté voix (plus proche du kit main-libre donc) pour des aides auditives. Autant un casque audio à plat n’est pas bien grave, autant une aide auditive sans batterie l’est. L’utilisation du BLE est alors un avantage, d’autant que les cycles de mise en veille, même très courts,  sont infiniment mieux gérés.

3.4 [sta_anchor id= »le-futur-? » unsan= »Le futur ? »]Le futur ?[/sta_anchor]

Pour le reste… on sait à demi mot qu’un profil audio standardisé en Bluetooth LE est normalement prévu pour le Bluetooth 6. Un profil qui prend son temps, qui a pris du retard, et pour cause : Des puces modifiés sont en préparation,  chez Qualcomm et Apple, pour intégrer une utilisation audio stéréo via le Bluetooth LE. Sympa non ? Au moins il font avancer les choses ?

Système (a venir) de Qualcomm pour fonctionner dans un TrueWireless synchronisant canal droit et canal gauche

La chose pourrait passer comme un simple besoin d’avancer si l’on omettait le fait qu’Apple et Qualcomm sont tous les deux membres (et pas petits) du groupement d’intérêt Bluetooth. De là à dire que l’un et l’autre mettent des bâtons dans les roues à un standard audio en Low Energy, il n’y a qu’un pas que je ne franchirai pas. Mais il est tout de même plus intéressant de proposer un éventail de jolies puces propriétaires aux constructeurs de casques, ou de faire passer ses prochains Airpods comme une technologie en avance.

Bien qu’il sera d’abord utilisé en Bluetooth Classic, le nouveau codec AptX Adaptive parait pensé pour le Bluetooth LE. Son bitrate adaptatif et surtout plus faible que l’AptX standard semble très bien coller aux couches PHY LE 2M voire LE 1M, car pouvant descendre à seulement 279Kb/s. Une idée, sans doute, du standard de demain. Les gens veulent de l’autonomie, une latence plus faible. Leur parler de Lossless risque d’être un combat perdu d’avance, ou réservé à la marge qui est déjà plus ou moins parti vers des baladeurs audiophiles et du bon casque filaire. Exemple le plus stupide, il est plus simple pour Sony et son LDAC d’avoir crée un format à pertes mais permettant de lire de la haute définition qu’un vrai format sans perte. Pourquoi ? Parce-que le terme haute définition est plus vendeur pour l’utilisateur lambda.

Autre application, qui en soit ne nécessite qu’un Bluetooth 4.1 ou 4.2 mais qui pourrait gagner quelques avantages avec le Bluetooth 5 : l’appairage rapide. Celui-ci existe déjà avec Apple et ses produit sous puce W1 (Airpods et les derniers Beats). Il permet, pour faire simple, de s’appairer via la reconnaissance en Bluetooth Low Energy, plus simple car pouvant être fait rien qu’en approchant les écouteurs (déclenchement des données d’advertising) et en confirmant. Cela permet même, via un appareil syncrhoniser via icloud, de partager la clé de sécurité commune utilisée pour cette connexion. Ainsi, imaginons que j’appaire un écouteur sur iphone, celui-ci n’a même plus besoin de l’être sur un autre appareil synchronisé via icloud, un ipad par exemple. Voila une application du Low Energy dans un casque audio. Pas dans l’audio en lui-même, mais cela reste un avantage. Cette option existe déjà sous android (Fast Pair) mais tarde encore à se généraliser.

3.5 [sta_anchor id= »vraiment-inutile-en-audio-? » unsan= »Vraiment inutile en audio ? »]Vraiment inutile en audio ?[/sta_anchor]

Pour l’audio pur oui. Ce que propose le SAM réduira bien, en théorie, quelques erreurs liées aux interférences du téléphone, mais pas plus. Beaucoup de casques Bluetooth fonctionnent avec une puce Dual mode, et certaines de ses fonctions peuvent effectivement utiliser le Bluetooth LE. Les applis dédiées usent souvent de petits messages et notifs pour communiquer, à la manière d’un bracelet connecté, chose suffisamment simple pour la version 4.2 et qui n’apporte pas grand chose en Bluetooth 5.

Une application dédiée va généralement se connecter en BLE, pour tout ce qui est réglage et notifications. Pas vraiment intéressant de passer au Bluetooth 5 vus la quantité de données.

Mais, pour commencer, cela ne concernent qu’une part très faible de la consommation générale. D’autre part, même si cela pourrait permettre de mieux tenir la connexion, cela ne changera rien à sa stabilité en utilisant le profil A2DP, qui lui restera sur ce mode de Bluetooth Classic vieillissant. Que le modèle ait une puce BLE n’empêchera absolument pas les baisses de bitrate ou  les interférences en audio, car elles n’entrent pas en compte dans ce cas de figure.

Si les casques se sont améliorés ces dernières années, en plus des quelques trop rares avancées du Bluetooth Classic, cela vient de la qualité des puces en elles-mêmes, de leurs petites et grosses optimisations. Il est évident que pour tenir 3 heures vu leur batterie rachitique, les Airpods, ou plutôt leur puce W1, vont plus loin que ce le simple standard minimum Bluetooth 4.2.

Autre exemple de dépassement du simple standard, Apple et ses airpods privilégient l’autonomie aux codecs

Pour toute ces raisons il seraient effectivement temps de basculer vers  un profil audio en BLE. Mais, tout comme le Bluetooth Classic le faisait (surtout avant), cela risque de se faire au prix de grosse limitations de bitrate. Cette limitation sera d’autant plus grande que le casque n’est pas le seul produit connecté.

[sta_anchor id= »conclusion »]En Résumé[/sta_anchor]

Le Bluetooth 5 est une avancée majeure, il n’y a rien à redire dessus, mais une avancé majeure qui exclut  l’audio. La raison est simple, bien qu’elle soit assez méconnue : Ces avancées ne concernent qu’ 1 des 2 types de Bluetooth :  le Bluetooth Low Energy. Très différent dans sa manière de fonctionner que le Bluetooth dit Classic (ou BR/EDR), son utilisation et ses avancées concernent avant tout l’internet des objets, les petits capteurs, ainsi que les fonctions utilisées hors connexion comme les balises.

Dans son malheur et le notre, toute l’écoute musicale passe le profil A2DP, uniquement présent dans le Bluetooth Classic. Peu importe les avancées ou non du Bluetooth Low Energy, elle ne concernent pas l’audio. Ce profil A2DP vieillissant, resté sur un type de Bluetooth lui-même vieillissant, n’assure même pas en standard des fonctions telles que le True Wireless ou la connexion simultanée à 2 casques ou enceintes.

En outre, les améliorations du Bluetooth Low Energy ne sont pas aussi magiques qu’on nous le vend ou qu’on nous le relaie. Il n’y a pas cette avancée si extraordinaire qu’elle pourrait à la fois multiplier le débit par 2 et la portée par 4,  mais seulement l’un ou l’autre, cela en réduisant très largement soit le débit (si l’on augmente la portée), soit la portée (si on augmente le débit), et seulement de manière optionnelle. La fameuse multiplication de la taille des paquet par 8 ne concernent quant à elle qu’un type très précis de données, jusque là bridées, les paquets D’Advertising, paquets hors connexion et principalement informatifs.

Le débit annoncé de 2Mb/s, supposé 2 fois meilleur que le bluetooth du 4.2, n’est également valable que du point de vue du Bluetooth Low Energy. Le Bluetooth Classic peut déjà atteindre les 3Mb/s, cela depuis plus de 10 ans. Ce débit de 2Mb/s n’est, tout comme le 3Mb/s, absolument pas représentatif du bitrate qu’il pourra assurer en musique. 3Mb/s assure le codec Sony Ldac à 990kb/s avec une marge de sécurité, pas tellement plus.

Des Profils audio utilisant le Bluetooth Low Energy arrivent, propriétaires dans un premier temps, mais ne seront en aucun cas propulsés par des codecs audio sans compression car cela est impossible avec une transmission à 2Mb/s. D’autre part, il faut une fois pour toute comprendre que, à l’instar de la disparition de la prise Jack, le Bluetooth est un format certes crée pour l’audio à la base, mais absolument pas pour l’audio sans compression, ni même sans perte. Que ce soit en Bluetooth Classic ou en Bluetooth Low Energy, plus de données implique une moins grande autonomie. Un passage au Low Energy permettra de simplifier et optimiser cette autonomie, et misera donc sur des codecs optimisés (AptX Adaptive) et de faible débit (AAC chez iOS) plutôt que sur un gros codec type LDAC sabrant l’autonomie de 30% (voire plus).

Résumé du résumé

Bref, arrêtez de briser les noix des constructeurs pour savoir si un casque est Bluetooth 5 ou non, et arrêtez de prendre cette version 5 comme le messie :   LE BLUETOOTH 5 N’APPORTE RIEN A UN CASQUE AUDIO !!!

Si tu as aimé cet article, n’hésite pas à le partager, particulièrement lorsque tu verras quelqu’un raconter des petites âneries à ce sujet.