Il protocollo Bluetooth Low Energy (conosciuto anche come BLE o Bluetooth Smart), è stato introdotto da Bluetooth SIG per la prima volta assieme alla versione 4.0 di Bluetooth (2010).
Il protocollo BLE permette di avere uno scambio di dati wireless con dispositivi cosiddetti “low energy” (Beacons), che una volta in funzione restano in ascolto del canale fino a quando un dispositivo non vuole effettuare una connessione con essi.
I Beacon BLE mandano in broadcast dei pacchetti di dati via wireless (attraverso la banda 2,4GHz) in un intervallo di tempo stabilito dall’utente (Broadcast Interval), chiamati Advertising Packet. La connessione al Beacon avviene attraverso il principio di Master/Slave (stesso principio adottato da Bluetooth Classic). Il Master ha il compito di gestire la comunicazione (inizio,sincronizzazione,termine), mentre lo Slave si limita ad eseguire gli ordini del Master. Un Master può avere molteplici connessioni in contemporanea con più Slaves, ma uno Slave può essere connesso solamente con un Master alla volta.
Un’esempio di architettura Mater/Slave è la comunicazione Smartphone/Beacon: Lo smartphone (Master, dotato di chip Bluetooth 4.0 o superiore) resta in ascolto sul canale dove i Beacon (Slave) inviano i propri Advertising, una volta ricevuto un pacchetto lo Smartphone può effettuare la connessione con uno o più Beacon contemporaneamente (massimo 8).
Esempio di scambio dati tra Master e Slave durante la Connection Mode
Restando dormienti per la maggior parte del tempo, i Beacon BLE hanno un consumo di batteria drasticamente ridotto rispetto ad un dispositivo Bluetooth Classic (dovuto anche alla mole ridotta di dati che vengono inviati durante la connessione e durante il periodo dormiente). Questo permette a questi dispositivi di essere alimentati con fonti energetiche di dimensioni estremamente ridotte (come una coin-cell) e di durare un periodo di tempo nell’ordine di mesi/anni.
VERSIONI BLUETOOTH LOW ENERGY (BLE)
- E’ stato il primo protocollo ad implementare la versione Low Energy.
- Più veloce rispetto alla versione precedente.
- Risolto il problema d’interferenza con la tecnologia 4G/LTE.
- Retrocompatibile con le versioni precedenti.
- Permette ai chip di utilizzare Bluetooth attraverso l’Internet Protocol Version 6 (IPV6), per un accesso diretto ad Internet.
- I dispositivi che implementano la Core Configuration BR/EDR saranno retrocompatibili con tutte le Bluetooth Core Versions che implementano la stessa tecnologia (a partire dalla 1.1).
- A confronto con le sue versioni precedenti, Bluetooth 4.2 permette una trasmissione dati molto più veloce (250% in più rispetto alla versione 4.0 e 4.1).
- La capienza dei pacchetti inviati è aumentata di 10 volte rispetto alle versioni precedenti.
- Con features più sicure ed efficenti, Bluetooth 4.2 permette solamente ad utenti fidati di tracciare dispositivi e permetterne il collegamento.
- Retrocompatibile con le versioni precedenti.
- Raddoppia la velocità di trasmissione (da 1Mbps a 2Mbps), ed aumenta la distanza di lettura fino a 4 volte con la stessa potenza (non si può avere entrambe le features allo stesso tempo, solamente una alla volta).
- Aumento della mole di dati che può essere mandata ad un dispositivo BLE (fino a 255 bytes).
- L’utilizzo della feature che permette una distanza di lettura maggiore diminuisce drasticamente la velocità di trasmissione, questo perché maggiore è la distanza tra i due dispositivi, maggiore è la probabilità che alcuni bit vengano persi, e fare i controlli necessari per evitare ciò riduce i bit del messaggio effettivo che vengono mandati.
- Retrocompatibile con le versioni precedenti.
Tabella riassuntiva delle maggiori differenze tra le versioni Bluetooth (dalla 2.0 alla 5.0).
RICORDA:
Sia Bluetooth che Bluetooth Low Energy operano sulla stessa banda (2,4GHz).
Sia Bluetooth che Bluetooth Low Energy utilizzano l’architettura Master/Slave: prima devi effettuare la connessione, poi la comunicazione può iniziare.
I dispositivi BLE operano in Sleep Mode, quindi si svegliano solamente quando è stata effettuata una richiesta di connessione, questo gli permette di avere una durata maggiore rispetto a dispositivi Bluetooth Classi.
-I dispositivi BLE permettono una connessione più veloce e sono più economici rispetto a dispositivi Bluetooth Classic, ma hanno anche un throughput dati ed una distanza di lettura minore rispetto a quest’ultimi.
POSSIBILI APPLICAZIONI BLE-ORIENTED
All’interno dell’Industria IOT (Internet Of Things), le applicazioni nelle quali è possibile integrare la tecnologia BLE sono molteplici. Eccone alcuni esempi:
Indoor Position System ->Tracciabilità all’interno di uno stabile di persone/animali/oggetti (poter sapere se l’entità associata al Beacon è presente all’interno dell’area delimitata dall’utente) .
Sicurezza sul posto di lavoro -> Monitorare costantemente lavoratori e mandare messaggi di allarme un qualora accadesse qualcosa di anomalo (es: caduta, abbandono della postazione di lavoro ecc…).
Controllo accessi -> Un Beacon può sostituire il classico badge (ISO Card), ma è molto più performante: non c’è bisogno di strisciare il badge o attraversare un determinato varco, ma è sufficiente entrare/uscire nella/dalla zona designata.
Marketing -> É possibile associare un Beacon ad una categoria/ reparto (o ad un singolo elemento) e configurarlo con valori custom, permettendo al Beacon di inviare tramite Advertising un pacchetto contenente i dati relativi al/alla determinato/a prodotto/categoria associato/a.
Turismo -> Collocazione di tag BLE (Beacon) in diverse parti di un museo/parco ed associazione tra ogni Beacon e l’oggetto / ambiente desiderato, configurando i dispositivi in modo che possano risultare descrittivi (Smart Guide).
Smart Home -> Attivazione/Disattivazione di dispositivi “smart” all’interno di un’abitazione in base a certi valori inviati da un Beacon (ad esempio se un Beacon dotato di sensore di temperatura segna un valore superiore a 27°, mandare attraverso dispositivi appositi un comando al condizionatore di accendersi). Questo tipo di applicazioni non lavorano con una semplice logica di Master/Slave, ma necessitano il supporto di dispositivi proprietari che possano gestire queste dinamiche.
CONCLUSIONI
La tecnologia BLE è un’eccellente opzione nel campo della tracciabilità di lunghe distanze e senza interferenze, poiché i Beacon hanno un MAC ADDRESS che permette di identificarli univocamente a livello mondiale. Inoltre possono essere utilizzati assieme alla tecnologia RFID per le più svariate applicazioni.
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