zastanawiałeś się kiedyś, jak inteligentne urządzenia odkrywają się nawzajem, pytają o usługi i wymieniają informacje? Tak, to fajne i równie pomocne, że twój monitor aktywności fizycznej może udostępniać informacje o tym, jak skutecznie biegałeś rano ze smartfonem. Pytamy więc, jaka jest podstawowa technologia, która sprawia, że jest to możliwe? Bluetooth Low Energy zajmuje miejsce.
Co To jest Bluetooth Low Energy?
BLE (aka Bluetooth Smart) to bezprzewodowy sposób przesyłania danych zaprojektowany specjalnie dla aplikacji/urządzeń o niskim koszcie, niskiej przepustowości i małej mocy. Słowo kluczowe jest niskie. Jest to wariant protokołu komunikacyjnego Bluetooth wprowadzony w czerwcu 2010 roku w specyfikacji rdzenia Bluetooth 4.0 przez Bluetooth SIG (Special Interest Group). Standard ten jest zoptymalizowany pod kątem najniższego zużycia energii w porównaniu z innymi technologiami komunikacji bezprzewodowej. W ten sposób otworzył wiele drzwi możliwości dla projektantów produktów przy niskim budżecie i ograniczonym budżecie na energię, gdzie żywotność baterii jest priorytetem niż wysokie prędkości przesyłania danych.
można śmiało powiedzieć, że prawie wszystkie smartfony są dziś włączone BLE. Strony historii piszą iPhone 4s od Apple jako pierwszy smartfon z obsługą BLE. Natychmiast po tym, jak Bluetooth LE dostał znaczek Apple, inni producenci smartfonów zaczęli dołączać. Dało to dostawcom urządzeń peryferyjnych wyjątkową okazję do stworzenia innowacyjnych urządzeń, które mogą rozmawiać z telefonami komórkowymi za pośrednictwem BLE. Dziś mamy Bezprzewodowe Słuchawki, smartwatche, fitness trackery i beacony, które mogą wymieniać informacje ze smartfonami lub najlepiej być kontrolowane za pomocą aplikacji mobilnych w telefonie.
innym zastosowaniem Bluetooth LE jest społeczność IoT. Dla początkujących Internet rzeczy polega wyłącznie na łączeniu urządzeń przez internet, aby każdy, w dowolnym miejscu, mógł je współdziałać i kontrolować. Jest to społeczność / internetwork heterogenicznych urządzeń fizycznych, które wykrywają, zbierają, przetwarzają i wymieniają dane. BLE sprawia, że udostępnianie danych między urządzeniami IoT nie stanowi zbyt dużego obciążenia dla ich zbiorników energii; w przeciwnym razie żadne urządzenie nie będzie chciało uczestniczyć w sieci IoT. Pomyśl o tym w ten sposób, urządzenia wykorzystują swoją energię do udostępniania danych, więc jeśli udostępnianie danych kosztuje ich dużo energii, nie zrobią tego, ponieważ byłoby to „zbyt drogie.”Dzięki BLE udostępnianie danych jest przystępne cenowo; urządzenia IoT, które działają na bateriach coin cell, mogą pracować przez miesiące, a nawet lata, nie wyczerpując swoich baterii.
rodzaje komunikacji BLE: Zorientowane na połączenie i nadawanie
urządzenie BLE może działać jako urządzenie Centralne (klient) lub urządzenie peryferyjne (serwer) w formie komunikacji zorientowanej na połączenie. Centralne urządzenie jest odpowiedzialne za skanowanie w poszukiwaniu podłączonych urządzeń i inicjowanie żądań połączenia i wymiany danych. Z drugiej strony Urządzenie peryferyjne może odbierać polecenia i żądania z urządzenia centralnego. Komunikacja między nimi odbywa się w 4 krokach: reklamuj, inicjuj, łącz i wymieniaj.
Reklamuj, Inicjuj, łącz, wymieniaj
Urządzenie peryferyjne, które chce się komunikować, przesyła pakiety reklamowe w określonych odstępach czasu, dzięki czemu urządzenia centralne mogą je znaleźć. Tymczasem centralne urządzenie wielokrotnie nasłuchuje / skanuje w poszukiwaniu połączonych pakietów reklamowych, a kiedy je zauważy, wysyła żądanie do urządzenia peryferyjnego w celu nawiązania połączenia. Po nawiązaniu połączenia oba urządzenia mogą wymieniać informacje w obu kierunkach.
Bluetooth Low Energy, podobnie jak klasyczny Bluetooth, do pracy wykorzystuje spektrum ISM 2,4 GHz (Przemysłowe, Usługowe, Medyczne). Zakres częstotliwości wynosi od 2402 MHz do 2480 MHz. BLE dzieli go na 40 kanałów 1 MHz oddzielonych 2MHz. Kanały są ponumerowane od 0 do 39, a kanały 37, 38 i 39 służą wyłącznie do wysyłania pakietów reklamowych. Pozostałe kanały są wykorzystywane do transmisji danych po nawiązaniu połączenia. Chociaż 37, 38 i 39 kolejno podążają za sobą w systemie liczbowym, są one rozłożone na widmie BLE i są oddzielone kilkoma kanałami. Jest to akt ostrożności, aby gdy jeden z kanałów reklamowych zostanie zablokowany lub stanie w obliczu przerwy, inne prawdopodobnie nie zostaną naruszone.
drugi rodzaj komunikacji BLE jest znany jako nadawanie lub Bluecasting. Jest bezpołączeniowy i jednokierunkowy. Tutaj urządzenie BLE wysyła dane w jedną stronę do kogokolwiek lub czegokolwiek, co obserwuje i jest w stanie odbierać transmitowane dane. Nie zapewnia bezpieczeństwa przesyłanych danych i dlatego nie nadaje się do udostępniania poufnych informacji. Jednak może być stosowany w aplikacjach takich jak udostępnianie plików publicznych plików danych w biurze.
ograniczenia BLE
BLE to świetna technologia, ale nie jest uniwersalna. Istnieją inne aplikacje, w których Wi-Fi i inne technologie są bardziej odpowiednie. Ograniczenia BLE obejmują:
- Zakres roboczy-BLE służy do komunikacji bliskiego zasięgu, zwykle od 2 do 5 metrów.
- interferencja-działa na tej samej szerokości pasma 2.4 GHz jako Wi-Fi i klasyczny Bluetooth, aby doświadczyć zakłóceń RF z klasycznego sygnału Bluetooth i Wi-Fi.
- niskie szybkości transmisji danych/ przepustowość – Bluetooth LE oferuje niskie zużycie energii kosztem wysokich szybkości transmisji danych. Jak każda inna technologia RF, urządzenia BLE mają nadajnik radiowy do konwersji danych na fale radiowe w celu transmisji. Gdy radio jest włączone, energia jest zużywana, a gdy jest wyłączone, moc jest zapisywana. BLE jest następnie zaprojektowany tak, aby włączyć radio RF tak kilka razy, jak to możliwe. Robi to, dzieląc połączenie na odstępy i włączając radio tylko w okresie połączenia, aby przesłać małe ilości danych w postaci krótkich impulsów. Pod koniec okresu połączenia radio jest wyłączone i zostanie włączone na początku następnego interwału. Nie ma ciągłej transmisji danych, więc szybkość transmisji danych cierpi.
podsumowanie
Ta sekcja zawiera przegląd technologii Bluetooth Low Energy. BLE to wersja Bluetooth, która przesyła dane przy najmniejszej ilości energii. Nie jest lepsza niż poprzednia wersja Bluetooth – Classic Bluetooth. Oba różnią się celami projektowymi, więc niesprawiedliwe jest porównywanie dwóch graczy, którzy niekoniecznie są zoptymalizowani dla tej samej aplikacji. BLE jest zoptymalizowany pod kątem IoT. Jest bardziej niż oczywiste, że szybki rozwój IoT spowodował, że wiele branż zmodyfikowało się, aby go dostosować. Bluetooth SIG dodał BLE do swojej wersji Bluetooth 4.0, aby mieć znaczenie dla IoT-The game-changer.