har du nogensinde spekuleret på, hvordan smarte enheder opdager hinanden, spørger efter tjenester og udveksler information? Ja, det er sejt og lige så nyttigt, at din fitness tracker kan dele oplysninger om, hvordan du med succes løb om morgenen med din smartphone. Så vi spørger, Hvad er den underliggende teknologi, der gør noget af dette muligt? Bluetooth lav energi tager stedet.
Hvad er Bluetooth lav energi?
BLE (aka Bluetooth Smart) er et trådløst middel til dataoverførsel specielt designet til lave omkostninger, lav båndbredde og lav effekt applikationer/enheder. Nøgleordet er lavt. Det er en variant af Bluetooth-kommunikationsprotokollen, der blev introduceret i juni 2010 i Bluetooth 4.0-Kernespecifikationen af Bluetooth SIG (Special Interest Group). Denne standard er optimeret til at give det laveste strømforbrug sammenlignet med andre trådløse kommunikationsteknologier. Således har det åbnet mange døråbninger for produktdesignere på et billigt budget og et stramt energibudget, hvor batteriets levetid er en højere prioritet end høje dataoverførselshastigheder.
det er sikkert at sige, at næsten alle smartphones i dag er BLE aktiveret. Historiens sider skriver iPhone 4s fra Apple som den første BLE-aktiverede smartphone. Umiddelbart efter at Bluetooth LE fik Apple-frimærket, begyndte andre smartphone-leverandører at deltage. Dette tilbød perifere leverandører en unik mulighed for at skabe innovative enheder, der kan tale med mobiltelefoner gennem BLE. I dag har vi trådløse hovedtelefoner, Smartur, fitness trackere og beacons, der kan udveksle information med smartphones eller helst styres med mobilapps på telefonen.
en anden anvendelighed af Bluetooth LE er i IoT-samfundet. For en nybegynder handler Internet of Things udelukkende om at forbinde enheder over internettet, så enhver, hvor som helst, kan interagere og kontrollere dem. Det er et fællesskab/internetværk af heterogene fysiske enheder, der registrerer, indsamler, behandler og udveksler data. BLE gør deling af data blandt IoT-enheder for ikke at være for meget af en byrde for deres energitanke; ellers ville ingen enhed ønske at deltage i IoT-netværket. Tænk på det sådan, enheder bruger deres energi til at dele data, så hvis datadeling koster dem meget energi, vil de ikke gøre det, fordi det ville være “for dyrt.”Takket være BLE er datadeling overkommelig; IoT-enheder, der kører på møntcellebatterier, kan fungere i måneder, endda år uden at udtømme deres batterier.
typer af BLE kommunikation: Forbindelsesorienteret og udsendelse
en BLE-enhed kan fungere som enten en central (klient) enhed eller en perifer (server) enhed i en forbindelsesorienteret kommunikationsform. En central enhed er ansvarlig for scanning af tilsluttede enheder og initiering af anmodninger om tilslutning og dataudveksling. På den anden side kan en perifer enhed modtage kommandoer og anmodninger fra den centrale enhed. Kommunikation mellem de to sker i 4 trin: annoncere, indlede, forbinde og udveksle.
annoncer, start, Tilslut, udveksle
en perifer enhed, der ønsker at kommunikere, transmitterer reklamepakker i et sæt intervaller, så centrale enheder kan finde dem. I mellemtiden lytter den centrale enhed gentagne gange / scanner efter forbindelige reklamepakker, og når den ser en, sender den en anmodning til periferien om at etablere en forbindelse. Når en forbindelse er etableret, kan de to enheder udveksle information i begge retninger.
Bluetooth lav energi, som klassisk Bluetooth, bruger 2.4 GTS ISM (Industrial, Service, Medical) spektrum til drift. Spektret spænder fra 2402 til 2480. BLE opdeler den i 40 1 MHG kanaler adskilt af 2 MHG. Kanalerne er nummereret fra 0 til 39, og kanaler 37, 38 og 39 bruges udelukkende til at sende reklamepakker. De resterende kanaler bruges til datatransmission, efter at der er oprettet en forbindelse. Selvom 37, 38 og 39 efter hinanden følger hinanden på talesystemet, spredes de ud på BLE-spektret og adskilles af et par kanaler. Dette er en forsigtighed, der tages, så når en af reklamekanalerne blokeres eller står over for en afbrydelse, vil de andre sandsynligvis ikke blive påvirket.
den anden type BLE-kommunikation er kendt som udsendelse eller Bluecasting. Det er forbindelsesløst og ensrettet. Her sender en BLE-enhed data envejs til enhver eller noget, der observerer og er i stand til at modtage de udsendte data. Det giver ingen sikkerhed for de overførte data og er derfor ikke egnet til deling af følsomme oplysninger. Det kan dog bruges i applikationer som fildeling af offentlige datafiler på kontoret.
begrænsninger af BLE
BLE er en fantastisk teknologi, men det er ikke en størrelse, der passer til alle. Der er andre applikationer, hvor trådløs internetadgang og andre teknologier er mere egnede. Begrænsninger af BLE inkluderer:
- Driftsområde-BLE bruges til kommunikation med kort rækkevidde, typisk mellem 2-5 meter.
- interferens-det virker på samme båndbredde på 2.4 gange som trådløs internetadgang og klassisk Bluetooth for at opleve RF-interferens fra klassiske Bluetooth-og trådløse signaler.
- lave datahastigheder/ gennemstrømning – Bluetooth LE tilbyder et lavt strømforbrug på bekostning af høje datahastigheder. Som enhver anden RF-teknologi har BLE-enheder en radiosender til at konvertere data til RF-bølger til transmission. Når radioen er tændt, forbruges energi, og når den er slukket, gemmes strømmen. BLE er derefter designet til at tænde RF-radioen så få gange som muligt. Det gør det ved at opdele en forbindelse i mellemrum og kun tænde radioen under forbindelsesintervallet for at transmittere lave datamængder i form af korte udbrud. Ved afslutningen af forbindelsesintervallet er radioen slukket, og den tændes i begyndelsen af det følgende interval. Der er ingen kontinuerlig transmission af data, så datahastigheder lider.
Resume
dette afsnit giver en oversigt over Bluetooth-Lavenergiteknologien. BLE er en version af Bluetooth, der transmitterer data ved hjælp af den mindste mængde energi. Det er ikke bedre end den tidligere version af Bluetooth – Classic Bluetooth. De to adskiller sig i designmål, så det er uretfærdigt at sammenligne to spillere, der ikke nødvendigvis er optimeret til den samme applikation. BLE er optimeret til IoT. Det er mere end tydeligt, at den hurtige vækst i IoT fik mange industrier til at ændre sig selv for at imødekomme det. Bluetooth SIG tilføjede BLE i deres Bluetooth version 4.0 for at være relevant for IoT – game-changer.