¿Se ha preguntado alguna vez cómo los dispositivos inteligentes se descubren, consultan servicios e intercambian información? Sí, es genial e igual de útil que tu rastreador de ejercicios pueda compartir información sobre cómo corriste con éxito por la mañana con tu teléfono inteligente. Entonces, nos preguntamos, ¿cuál es la tecnología subyacente que hace posible todo esto? Bluetooth de baja energía toma el lugar.
¿Qué es Bluetooth de Baja Energía?
BLE (también conocido como Bluetooth Smart) es un medio inalámbrico de transferencia de datos especialmente diseñado para aplicaciones/dispositivos de bajo costo, bajo ancho de banda y baja potencia. La palabra clave es baja. Es una variante del protocolo de comunicación Bluetooth introducido en junio de 2010 en la Especificación de núcleo Bluetooth 4.0 por el Bluetooth SIG (Grupo de Interés Especial). Este estándar está optimizado para proporcionar el consumo de energía más bajo en comparación con otras tecnologías de comunicación inalámbrica. Por lo tanto, ha abierto muchas puertas de oportunidad para los diseñadores de productos con un presupuesto de bajo costo y un presupuesto de energía ajustado, donde la duración de la batería es una prioridad más alta que las altas velocidades de transferencia de datos.
Es seguro decir que casi todos los teléfonos inteligentes de hoy en día están habilitados para BLE. Las páginas de la historia escriben el iPhone 4s de Apple como el primer teléfono inteligente habilitado para BLE. Inmediatamente después de que Bluetooth LE obtuviera el sello de Apple, otros proveedores de teléfonos inteligentes comenzaron a unirse. Esto ofreció a los proveedores de periféricos una oportunidad única para crear dispositivos innovadores que puedan hablar con teléfonos móviles a través de BLE. Hoy en día tenemos auriculares inalámbricos, relojes inteligentes, rastreadores de actividad física y balizas que pueden intercambiar información con teléfonos inteligentes o, preferiblemente, controlarse con las aplicaciones móviles en el teléfono.
Otra aplicabilidad de Bluetooth LE es en la comunidad IoT. Para un novato, el Internet de las Cosas se trata puramente de vincular dispositivos a través de Internet para que cualquier persona, en cualquier lugar, pueda interactuar y controlarlos. Es una comunidad / red de dispositivos físicos heterogéneos que detectan, recopilan, procesan e intercambian datos. BLE hace que compartir datos entre dispositivos IoT no sea una carga excesiva para sus tanques de energía; de lo contrario, ningún dispositivo querría participar en la red IoT. Piénselo de esta manera, los dispositivos usan su energía para compartir datos, por lo que si compartir datos les cuesta mucha energía, no lo harán porque sería «demasiado caro».»Gracias a BLE, el intercambio de datos es asequible; los dispositivos IoT que funcionan con baterías de monedas pueden funcionar durante meses, incluso años, sin agotar sus baterías.
Tipos de comunicación BLE: Orientado a la conexión y difusión
Un dispositivo BLE puede actuar como un dispositivo central (cliente) o un dispositivo periférico (servidor) en una forma de comunicación orientada a la conexión. Un dispositivo central es responsable de buscar dispositivos conectables e iniciar solicitudes de conexión e intercambio de datos. Por otro lado, un dispositivo periférico puede recibir comandos y solicitudes desde el dispositivo central. La comunicación entre los dos ocurre en 4 pasos: anunciar, iniciar, conectar e intercambiar.
Anunciar, Iniciar, Conectar, Intercambiar
Un dispositivo periférico que desea comunicarse transmite paquetes publicitarios en un conjunto de intervalos para que los dispositivos centrales puedan encontrarlos. Mientras tanto, el dispositivo central escucha/ escanea repetidamente paquetes publicitarios conectables, y cuando detecta uno, envía una solicitud al periférico para establecer una conexión. Después de establecer una conexión, los dos dispositivos pueden intercambiar información en ambas direcciones.
Bluetooth De baja energía, como el Bluetooth clásico, utiliza el espectro ISM (Industrial, de Servicio, Médico) de 2,4 GHz para el funcionamiento. El espectro varía de 2402 MHz a 2480 MHz. BLE lo divide en 40 canales de 1 MHz separados por 2 MHz. Los canales están numerados del 0 al 39, y los canales 37, 38 y 39 se utilizan únicamente para enviar paquetes publicitarios. Los canales restantes se utilizan para la transmisión de datos después de que se ha establecido una conexión. Aunque 37, 38 y 39 se siguen consecutivamente en el sistema numérico, se extienden en el espectro BLE y están separados por un par de canales. Este es un acto de precaución para que cuando uno de los canales de publicidad se bloquee o se enfrente a una interrupción, es probable que los demás no se vean afectados.
El segundo tipo de comunicación BLE se conoce como Broadcasting o Bluecasting. No tiene conexión y es unidireccional. Aquí, un dispositivo BLE envía datos de un solo sentido a cualquier persona o cosa que esté observando y sea capaz de recibir los datos transmitidos. No proporciona seguridad para los datos transmitidos y, por lo tanto, no es adecuado para compartir información confidencial. Sin embargo, se puede utilizar en aplicaciones como el intercambio de archivos de datos públicos en la oficina.
Limitaciones de BLE
BLE es una gran tecnología, pero no es una talla única para todos. Hay otras aplicaciones donde Wi-Fi y otras tecnologías son más adecuadas. Las limitaciones de BLE incluyen:
- Rango de operación-BLE se utiliza para la comunicación de corto alcance, generalmente entre 2 y 5 metros.
- Interferencia: Funciona con el mismo ancho de banda de 2.4 GHz como Wi-Fi y Bluetooth clásico para experimentar la interferencia de RF de las señales Bluetooth y Wi-Fi clásicas.
- Velocidades/ rendimiento de datos bajos: Bluetooth LE ofrece un bajo consumo de energía al costo de velocidades de datos altas. Al igual que cualquier otra tecnología de RF, los dispositivos BLE tienen un transmisor de radio para convertir datos en ondas de RF para su transmisión. Cuando la radio está encendida, se consume energía, y cuando está apagada, se ahorra energía. BLE se diseña entonces para encender la radio de RF tan pocas veces como sea posible. Para ello, divide una conexión en intervalos espaciados y solo enciende la radio durante el intervalo de conexión para transmitir pequeñas cantidades de datos en forma de ráfagas cortas. Al final del intervalo de conexión, la radio se apaga y se encenderá al comienzo del intervalo siguiente. No hay transmisión continua de datos, por lo que las tasas de datos sufren.
Resumen
Esta sección ofrece una descripción general de la tecnología Bluetooth de baja energía. BLE es una versión de Bluetooth que transmite datos utilizando la menor cantidad de energía. No es mejor que la versión anterior de Bluetooth: Bluetooth clásico. Los dos objetivos de diseño difieren, por lo que no es justo comparar dos jugadores que no están necesariamente optimizados para la misma aplicación. BLE está optimizado para IoT. Es más que evidente que el rápido crecimiento de IoT hizo que muchas industrias se modificaran para adaptarse a él. Bluetooth SIG agregó BLE a su versión Bluetooth 4.0 para ser relevante para IoT, el cambio de juego.