Vi siete mai chiesti come i dispositivi intelligenti si scoprono l’un l’altro, interrogano i servizi e scambiano informazioni? Sì, è bello e altrettanto utile che il tuo fitness tracker possa condividere informazioni su come hai eseguito con successo la mattina con il tuo smartphone. Quindi, chiediamo, qual è la tecnologia sottostante che rende possibile tutto questo? Bluetooth Low Energy prende il posto.
Che cosa è Bluetooth a basso consumo energetico?
BLE (aka Bluetooth Smart) è un mezzo wireless di trasferimento dati appositamente progettato per applicazioni/dispositivi a basso costo, bassa larghezza di banda e bassa potenza. La parola chiave è bassa. È una variante del protocollo di comunicazione Bluetooth introdotto nel giugno 2010 nella specifica Bluetooth 4.0 Core dal Bluetooth SIG (Special Interest Group). Questo standard è ottimizzato per fornire il minor consumo energetico rispetto ad altre tecnologie di comunicazione wireless. Pertanto, ha aperto molte porte di opportunità per i progettisti di prodotti con un budget a basso costo e un budget energetico limitato in cui la durata della batteria è una priorità più alta rispetto alle alte velocità di trasferimento dati.
È sicuro dire che quasi tutti gli smartphone oggi sono abilitati BLE. Le pagine della storia scrivono l’iPhone 4s di Apple come il primo smartphone abilitato BLE. Subito dopo Bluetooth LE ha ottenuto il timbro di Apple, altri fornitori di smartphone hanno iniziato a partecipare. Ciò ha offerto ai fornitori periferici un’opportunità unica per creare dispositivi innovativi in grado di parlare con i telefoni cellulari attraverso BLE. Oggi abbiamo cuffie wireless, smartwatch, inseguitori di fitness e beacon che possono scambiare informazioni con gli smartphone o preferibilmente essere controllati con le app mobili sul telefono.
Un’altra applicabilità di Bluetooth LE è nella comunità IoT. Per un principiante, l’Internet delle cose è puramente di collegamento dispositivi su Internet in modo che chiunque, ovunque, può interagire e controllarli. È una comunità / rete internet di dispositivi fisici eterogenei che rilevano, raccolgono, elaborano e scambiano dati. BLE rende la condivisione dei dati tra i dispositivi IoT non essere troppo di un onere per i loro serbatoi di energia; in caso contrario, nessun dispositivo vorrebbe partecipare alla rete IoT. Pensate a come questo, i dispositivi utilizzano la loro energia per condividere i dati, quindi se la condivisione dei dati costa loro un sacco di energia, non lo faranno perché sarebbe “troppo costoso.”Grazie a BLE, la condivisione dei dati è conveniente; i dispositivi IoT che funzionano con batterie a bottone possono funzionare per mesi, persino anni, senza esaurire le batterie.
Tipi di comunicazione BLE: Orientato alla connessione e trasmissione
Un dispositivo BLE può fungere da dispositivo centrale (client) o da dispositivo periferico (server) in una forma di comunicazione orientata alla connessione. Un dispositivo centrale è responsabile della scansione dei dispositivi collegabili e dell’avvio delle richieste di connessione e scambio di dati. D’altra parte, un dispositivo periferico può ricevere comandi e richieste dal dispositivo centrale. La comunicazione tra i due avviene in 4 passaggi: pubblicità, avvio, connessione e scambio.
Pubblicità, avvio, connessione, Scambio
Un dispositivo periferico che desidera comunicare trasmette pacchetti pubblicitari in una serie di intervalli in modo che i dispositivi centrali possano trovarli. Nel frattempo, il dispositivo centrale sta ripetutamente ascoltando / scansionando i pacchetti pubblicitari collegabili e, quando ne individua uno, invia una richiesta alla periferica per stabilire una connessione. Dopo aver stabilito una connessione, i due dispositivi possono scambiare informazioni in entrambe le direzioni.
Bluetooth Low Energy, come il classico Bluetooth, utilizza il 2.4 GHz ISM (industriale, servizio, medico) spettro per il funzionamento. Lo spettro varia da 2402 MHz a 2480 MHz. BLE lo divide in canali 40 1 MHz separati da 2 MHz. I canali sono numerati da 0 a 39 e i canali 37, 38 e 39 vengono utilizzati esclusivamente per l’invio di pacchetti pubblicitari. I canali rimanenti vengono utilizzati per la trasmissione dei dati dopo che è stata stabilita una connessione. Sebbene 37, 38 e 39 si seguano consecutivamente sul sistema numerico, sono sparsi sullo spettro BLE e sono separati da un paio di canali. Questo è un atto di cautela presa in modo che quando uno dei canali pubblicitari è bloccato o di fronte a un’interruzione, gli altri probabilmente non saranno interessati.
Il secondo tipo di comunicazione BLE è noto come Broadcasting o Bluecasting. È senza connessione e unidirezionale. Qui, un dispositivo BLE invia i dati a senso unico a chiunque o qualsiasi cosa osservi e sia in grado di ricevere i dati trasmessi. Non fornisce alcuna sicurezza per i dati trasmessi e quindi non è adatto per la condivisione di informazioni sensibili. Tuttavia, può essere utilizzato in applicazioni come la condivisione di file di dati pubblici in ufficio.
Limitazioni di BLE
BLE è una grande tecnologia, ma non è un one-size-fits-all. Ci sono altre applicazioni in cui Wi-Fi e altre tecnologie sono più adatti. Le limitazioni di BLE includono:
- Campo di funzionamento-BLE viene utilizzato per la comunicazione a corto raggio, in genere tra 2-5 metri.
- Interferenza– Funziona sulla stessa larghezza di banda di 2.4 GHz come Wi-Fi e Bluetooth classico per sperimentare interferenze RF da segnali Bluetooth e Wi-Fi classici.
- Bassa velocità di trasmissione dati/ throughput – Bluetooth LE offre un basso consumo energetico al costo di elevate velocità di trasmissione dati. Come qualsiasi altra tecnologia RF, i dispositivi BLE hanno un trasmettitore radio per convertire i dati in onde RF per la trasmissione. Quando la radio è accesa, l’energia viene consumata e quando è spenta, l’alimentazione viene salvata. BLE è quindi progettato per accendere la radio RF il minor numero possibile di volte. Lo fa dividendo una connessione in intervalli distanziati e solo accendere la radio durante l’intervallo di connessione per trasmettere basse quantità di dati sotto forma di brevi raffiche. Al termine dell’intervallo di connessione, la radio viene spenta e si accenderà all’inizio dell’intervallo successivo. Non esiste una trasmissione continua di dati, quindi le velocità dei dati ne risentono.
Sommario
Questa sezione fornisce una panoramica della tecnologia Bluetooth Low Energy. BLE è una versione di Bluetooth che trasmette i dati utilizzando la minor quantità di energia. Non è migliore della versione precedente di Bluetooth-Classic Bluetooth. I due si differenziano per gli obiettivi di progettazione, quindi è ingiusto confrontare due giocatori che non sono necessariamente ottimizzati per la stessa applicazione. BLE è ottimizzato per IoT. È più che evidente che la rapida crescita dell’IoT ha causato molte industrie a modificarsi per adattarlo. Bluetooth SIG aggiunto BLE nella loro versione Bluetooth 4.0 per essere rilevante per IoT-il game-changer.