Přemýšleli jste někdy, jak se inteligentní zařízení navzájem objevují, dotazují se na služby a vyměňují si informace? Ano, je skvělé a stejně užitečné, že váš fitness tracker může sdílet informace o tom, jak jste úspěšně běželi ráno se smartphonem. Tak, ptáme se, jaká je základní technologie, která něco z toho umožňuje? Bluetooth Low Energy zaujímá místo.
co je Bluetooth Low Energy?
BLE (aka Bluetooth Smart) je bezdrátový prostředek přenosu dat speciálně navržený pro nízké náklady, nízkou šířku pásma a nízkou spotřebu aplikací / zařízení. Klíčové slovo je nízké. Jedná se o variantu komunikačního protokolu Bluetooth představeného v červnu 2010 ve specifikaci jádra Bluetooth 4.0 společností Bluetooth SIG (Special Interest Group). Tento standard je optimalizován tak, aby poskytoval nejnižší spotřebu energie ve srovnání s jinými bezdrátovými komunikačními technologiemi. Tím se otevřelo mnoho dveří příležitostí pro návrháře produktů s nízkým rozpočtem a omezeným rozpočtem na energii, kde je životnost baterie vyšší prioritou než vysoká rychlost přenosu dat.
lze s jistotou říci, že téměř všechny smartphony jsou dnes povoleny. Stránky historie píší iPhone 4s od společnosti Apple jako první smartphone s podporou BLE. Ihned poté, co Bluetooth LE dostal razítko Apple, začali se připojovat další prodejci smartphonů. To nabídlo periferním prodejcům jedinečnou příležitost vytvořit inovativní zařízení, která mohou mluvit s mobilními telefony prostřednictvím BLE. Dnes máme bezdrátová sluchátka, chytré hodinky, fitness trackery a majáky, které si mohou vyměňovat informace se smartphony nebo je nejlépe ovládat pomocí mobilních aplikací v telefonu.
další použitelnost Bluetooth LE je v komunitě IoT. Pro začátečníky je Internet věcí čistě o propojení zařízení přes internet, aby je mohl kdokoli, kdekoli, komunikovat a ovládat. Jedná se o komunitu/internetovou práci heterogenních fyzických zařízení, která detekují, shromažďují, zpracovávají a vyměňují data. BLE činí sdílení dat mezi zařízeními IoT příliš velkou zátěží pro jejich energetické nádrže; jinak by se žádné zařízení nechtělo účastnit sítě IoT. Přemýšlejte o tom takto, zařízení používají svou energii ke sdílení dat, takže pokud je sdílení dat stojí hodně energie, neudělají to, protože by to bylo „příliš drahé.“Díky BLE je sdílení dat cenově dostupné; zařízení IoT, která běží na bateriích na mince, mohou pracovat měsíce, dokonce roky, aniž by vyčerpaly své baterie.
typy BLE komunikace: Připojení orientované a vysílání
zařízení BLE může fungovat jako centrální (klientské) zařízení nebo periferní (serverové) zařízení ve formě komunikace orientované na připojení. Centrální zařízení je zodpovědné za skenování připojitelných zařízení a iniciování požadavků na připojení a výměnu dat. Na druhé straně může periferní zařízení přijímat příkazy a požadavky z centrálního zařízení. Komunikace mezi nimi probíhá ve 4 krocích: inzerovat, iniciovat, připojit a vyměňovat.
Inzerujte, iniciujte, Připojte, vyměňujte
periferní zařízení, které chce komunikovat, přenáší reklamní pakety v sadě intervalů, aby je centrální zařízení mohla najít. Mezitím centrální zařízení opakovaně poslouchá / skenuje připojitelné reklamní pakety, a když si všimne jednoho, odešle žádost do periferie o navázání spojení. Po navázání spojení si obě zařízení mohou vyměňovat informace v obou směrech.
Bluetooth Low Energy, stejně jako klasické Bluetooth, používá 2.4 GHz ISM (průmyslové, servisní, lékařské) spektrum pro provoz. Spektrum se pohybuje od 2402 MHz do 2480 MHz. BLE ji rozděluje na 40 1 MHz kanály oddělené 2MHz. Kanály jsou očíslovány od 0 do 39 a kanály 37, 38 a 39 se používají výhradně pro odesílání reklamních paketů. Zbývající kanály se používají pro přenos dat po navázání spojení. Ačkoli 37, 38, a 39 po sobě následují na číselném systému, jsou rozloženy na spektru BLE a jsou odděleny několika kanály. Jedná se o opatrnost přijatou tak, že když je jeden z reklamních kanálů zablokován nebo čelí přerušení, ostatní pravděpodobně nebudou ovlivněny.
druhý typ ble komunikace je známý jako vysílání nebo Bluecasting. Je bez spojení a jednosměrný. Zde zařízení BLE odesílá data jednosměrně komukoli nebo čemukoli, kdo pozoruje a je schopen přijímat vysílaná data. Neposkytuje žádné zabezpečení přenášených dat, a proto není vhodný pro sdílení citlivých informací. Lze jej však použít v aplikacích, jako je sdílení souborů veřejných datových souborů v kanceláři.
omezení BLE
BLE je skvělá technologie,ale není to univerzální. Existují další aplikace, kde jsou vhodnější Wi-Fi a další technologie. Omezení BLE zahrnují:
- Provozní dosah-BLE se používá pro komunikaci na krátkou vzdálenost, obvykle mezi 2-5 metry.
- Interference-pracuje na stejné šířce pásma 2.4 GHz jako Wi-Fi a klasické Bluetooth zažít RF rušení z klasických Bluetooth a Wi-Fi signály.
- nízké datové rychlosti / propustnost-Bluetooth LE nabízí nízkou spotřebu energie za cenu vysokých datových rychlostí. Stejně jako každá jiná RF technologie mají zařízení BLE rádiový vysílač pro převod dat na RF vlny pro přenos. Když je rádio zapnuté, spotřebovává se energie a když je vypnuto, šetří se energie. BLE je pak navržen tak, aby zapnul RF rádio co nejméně. To se provádí tak, že se spojení rozdělí do odstupňovaných intervalů a během připojovacího intervalu zapne rádio, aby se přenášelo malé množství dat ve formě krátkých výbuchů. Na konci intervalu připojení se rádio vypne a zapne se na začátku následujícího intervalu. Neexistuje nepřetržitý přenos dat, takže přenosová rychlost trpí.
shrnutí
tato část poskytuje přehled technologie Bluetooth Low Energy. BLE je Verze Bluetooth, která přenáší data pomocí nejmenšího množství energie. Není to lepší než předchozí verze Bluetooth-Classic Bluetooth. Oba se liší designovými cíli, takže je nespravedlivé porovnávat dva hráče, kteří nemusí být nutně optimalizováni pro stejnou aplikaci. Ble je optimalizován pro IoT. Je více než zřejmé, že rychlý růst IoT způsobil, že se mnoho průmyslových odvětví upravilo tak, aby se přizpůsobilo. Bluetooth SIG přidal BLE do své Bluetooth verze 4.0, aby byl relevantní pro IoT-měnič her.