Bluetooth es una tecnología inalámbrica estándar que utiliza ondas de radio UHF para intercambiar datos entre dispositivos en distancias cortas. Fue inventado en 1994 por Ericsson, aunque el estándar Bluetooth IEEE lo estandarizó más tarde al año siguiente. El Bluetooth SIG mantiene y supervisa el desarrollo de la especificación., controla el programa de cualificación, y salvaguarda las marcas registradas.
Terminado 6 miles de millones de unidades Bluetooth habían sido enviadas por 2019, lo que convierte al estándar Bluetooth en la tecnología más utilizada para comunicaciones de corto alcance. MOKOBlue es una de las empresas líderes que apoyan el desarrollo de estándares Bluetooth. Hemos incorporado esta tecnología en la mayoría de nuestros dispositivos.
¿Por qué se usa el estándar Bluetooth en IoT y dispositivos modernos??
Entre los expertos en tecnología, La tecnología Bluetooth es la más preferida para desarrollar productos que la necesitan para comunicarse fácilmente con otro dispositivo. Esto se debe a que Bluetooth es fácil de usar., implementar, y es menos costoso. además, Bluetooth es la elección perfecta para los proyectos de IoT que se prevé que funcionen con bajo consumo de energía, ya que requiere menos energía para transmitir datos de un dispositivo a otro..
también, el estándar Bluetooth es el mejor para comunicaciones de corta distancia ya que su velocidad de transmisión puede alcanzar fácilmente 2 Mbps. Por lo tanto, Bluetooth hace que las aplicaciones de transmisión, como archivos de video de pantalla inalámbrica de alta definición o la transmisión de un archivo de audio HQ a un auricular inalámbrico.
Redes Bluetooth
La conexión de múltiples dispositivos por Bluetooth forma redes que se dividen en dos;
piconet
La red piconet cubre un área pequeña y conecta hasta ocho dispositivos. En una red piconet, un dispositivo actúa como el maestro, mientras que los otros dispositivos vinculados son esclavos. Por ejemplo, la conexión entre un smartphone con un par de auriculares inalámbricos y un reloj inteligente forma una red piconet. En este caso, el maestro es el teléfono móvil, mientras que el reloj inteligente y los auriculares son esclavos.
Red de dispersión
La red scatternet tiene dos o más redes piconet interconectadas. Esta red se establece cuando una red de piconet se convierte en el maestro del esclavo de otras redes de piconet.. Debido a su gran número de participantes., scatternet cubre un área más amplia que las piconets, aunque la limitación técnica de Bluetooth hace que sus implementaciones sean escasas.
Comparación de las diferentes versiones de Bluetooth
Bluetooth v5.2
Bluetooth v5.2 es la última versión de Bluetooth. Fue lanzado por primera vez en enero. 2020 en el CES por el Grupo de Interés Especial de Bluetooth. Bluetooth v5.2 lo hace amigable para aplicaciones IoT. es más, viene con los canales isócronos (ISOC) característica que sienta las bases para la implementación de Low Energy (LOS) Audio en Bluetooth de bajo consumo (SE CONVIRTIÓ) dispositivos que soportan Bluetooth 5.2 o después.
La función LE Audio también facilita la vinculación de numerosos auriculares inalámbricos a una sola fuente. es más, vincula auriculares inalámbricos a diferentes fuentes. además, la función LE Audio agrega soporte para audífonos.
Bluetooth de baja energía (SE CONVIRTIÓ)
También conocido como Bluetooth Smart, BLE se desarrolló para ofrecer una potencia considerablemente menor y, al mismo tiempo, mantener el mismo rango de comunicación que Bluetooth Classic. Lo logra renunciando a la tasa de transferencia de datos.. Se incluyó como una característica en la versión de Bluetooth 4.0 para que el público acceda fácilmente. Otros dispositivos que se comunican con dispositivos BLE son balizas y motas.
Motas
Los motes son transceptores inalámbricos con un sistema en chip. Crean un sensor remoto cuando se combinan con el mismo tipo de sensor.
Balizas
Son transmisores que difunden su identificador a dispositivos cercanos. Los identificadores son recogidos por un sistema operativo o una aplicación compatible. Esto permite que los dispositivos electrónicos ejecuten sus funciones de manera efectiva cuando están cerca de una baliza.. Las balizas BLE se diferencian de las motas en que solo transmiten, mientras que las motas también se pueden usar como receptores.
Pila de protocolo Bluetooth
Como los modelos de red OSI y TCP/IP, el estándar Bluetooth también tiene su pila de protocolos. sin embargo, Los dispositivos Bluetooth no utilizan todas las capas de pila de protocolos como el modelo OSI. La siguiente imagen ilustra todos los protocolos de comunicación Bluetooth que se encuentran en la pila.
Según su función en la pila., Los protocolos se pueden agrupar como;
Protocolos básicos
Estos son protocolos ad hoc cruciales para ejecutar las múltiples funciones de Bluetooth. Incluyen;
• Protocolo de Adaptación y Control de Enlace Lógico
• Radio Bluetooth
• Protocolo de descubrimiento de servicios
• Banda base
• Protocolo de gestión de enlaces
Protocolo de sustitución de cables
Comprende las Comunicaciones por Radiofrecuencia (Comunicación RF) Protocolo que proporciona un puerto serie virtual para aplicaciones específicas. El protocolo elimina la necesidad de cables
Protocolos adoptados
Los protocolos adoptados se toman de otros modelos, como los modelos OSI o TCP/IP. Incluyen;
• Protocolo punto a punto (PPA)
• Protocolo de Aplicaciones Inalámbricas (WAP)
• Protocolo IP
• TCP / UDP Protocolo
Comandos AT
Los comandos AT se utilizan para transmitir comandos a un módulo Bluetooth. También cambian la configuración del dispositivo., como el nombre y la velocidad en baudios. La información sobre la configuración de los ajustes a través de los comandos AT se puede encontrar en la hoja de datos de un dispositivo Bluetooth.
Comparación de Bluetooth con otros protocolos de comunicación inalámbrica
Ventajas del estándar Bluetooth
• El estándar Bluetooth es inalámbrico y automático.
• Es barato implementar los procesos estándar de Bluetooth.
• Bluetooth no requiere conexiones manuales o un botón para crear enlaces cuando se empareja.
• Es raro que otros dispositivos inalámbricos interfieran con los dispositivos Bluetooth.
• La tecnología Bluetooth es energéticamente eficiente ya que utiliza señales de baja potencia.
• El estándar Bluetooth permite compartir simultáneamente datos y voz.
• Es fácil actualizar los estándares de Bluetooth a nuevas versiones.
Desventajas del estándar Bluetooth
• Las tasas de datos del estándar Bluetooth son más bajas hasta 2 Mbps en comparación con otras tecnologías similares, que en su mayoría tienen tasas de datos de alrededor 4 Mbps.
• Su rango de operación suele estar dentro 10 metros.
• Bluetooth implementa seguridad elemental.
Problemas de seguridad de los dispositivos Bluetooth
Dado que Bluetooth tiene menos medidas de seguridad, hay varias formas de penetrar la seguridad de Bluetooth. Algunas de las técnicas principales utilizadas para eludir la seguridad de Bluetooth son;
• Bluejacking: es una técnica inofensiva de transferir datos no solicitados mediante una conexión Bluetooth entre dos o más dispositivos habilitados para Bluetooth, como teléfonos móviles..
• Bluesnarfing: Bluesnarfing es más dañino que Bluejacking, aunque ambos son similares. Bluesnarfing es una conexión Bluetooth ilegal que permite a un hacker acceder, descargar, y ver información del dispositivo inalámbrico de la víctima.
• Bluebugging: Bluebugging permite que un pirata informático acceda fácilmente y ejecute de forma remota todas las funciones del teléfono de la víctima..
• Susurro de automóvil: los piratas informáticos utilizan esta técnica de derivación para enviar y recibir archivos de audio hacia y desde un sistema estéreo de automóvil habilitado con Bluetooth a través del software..
Proceso de conexión de múltiples balizas a través de Bluetooth
En general, Las balizas generalmente transmiten sus paquetes por sí mismas para que un dispositivo Bluetooth dentro del alcance detecte estos paquetes.. Hay dos procesos involucrados en la conexión de múltiples balizas a través de la tecnología Bluetooth.
El primer proceso es a través de anuncios., donde una baliza envía datos con paquetes publicitarios. Esto permite que las otras balizas reciban los paquetes enviados, aunque no puedan responderles. En este caso, los paquetes de datos enviados por múltiples balizas son capturados por un dispositivo central.
El otro proceso es a través de la conexión., donde múltiples balizas usan tecnología Bluetooth para intercambiar algunos datos de conexión. Aquí, los datos se transfieren cada vez que se produce una conexión, permitiendo así que las balizas conectadas transmitan fácilmente. Este proceso funciona mejor y es principalmente confiable cuando el enlace está cerca de unos pocos metros..
Precisión de posicionamiento de Bluetooth
Hay diferentes niveles de precisión en el posicionamiento en interiores BLE y los sistemas de ubicación en tiempo real. La precisión depende de la arquitectura del sistema., la densidad del sensor o baliza desplegada, y selecciones de hardware. Los sensores y balizas BLE pueden proporcionar una precisión de posicionamiento en interiores de menos de 5 metros con despliegue y condiciones óptimas.
Como las tecnologías Wi-Fi, Bluetooth también depende de la intensidad de la señal (RSSI) para aproximar las ubicaciones del dispositivo. Esta técnica de posicionamiento Bluetooth es mucho menos precisa y proporciona una gran precisión de ubicación hasta el nivel del medidor.. Aunque BLE es ampliamente utilizado y altamente efectivo, actualmente, no es la tecnología RF de posicionamiento en interiores más precisa. Como la mayoría de las aplicaciones de posicionamiento en interiores no requieren un alto grado de precisión, BLE es la alternativa más adecuada que ofrece muchas ventajas excepcionales.
La nueva función de búsqueda de dirección permite que BLE determine con precisión la ubicación del nivel submétrico. Esto se debe al ángulo de llegada. (AoA), que calcula rápidamente la dirección de una señal Bluetooth. es más, AoA se puede usar junto con la intensidad de la señal (RSSI) en ubicación y seguimiento de activos para mejorar la precisión.
Un activo portátil como una baliza o una etiqueta con una antena transmite a un sensor BLE fijo con arreglos de múltiples antenas para encontrar la dirección. El ángulo de aproximación del dispositivo de radiodifusión portátil se determina midiendo el cambio de fase de varias antenas., en consecuencia recibiendo la señal. Cuando se combina con RSSI, AoA puede generar las coordenadas de un dispositivo con una precisión de hasta un centímetro.
Historia de la tecnología Bluetooth
Bluetooth inició sus operaciones en 1998. Es una asociación gremial sin fines de lucro que desarrollaron cinco empresas; nokia, Ericsson, Intel, y toshiba. Su primer producto comercial fue introducido en el mercado por Bluetooth Special Interst Group en 1999. La popularidad de Bluetooth ha crecido rápidamente y está casi disponible en todo el mundo en todos los productos de consumo, como computadoras portátiles y teléfonos móviles.. a pesar de eso, Bluetooth también es una característica estándar en casi todos los automóviles nuevos que permite llamadas de manos libres para los conductores y es compatible con los sistemas de información y entretenimiento en el vehículo..
SIG ha crecido a más 35,000 empresas miembro a nivel mundial de los cinco miembros originales, todo de varias telecomunicaciones, electrónica de consumo, informática, y las industrias de redes. La asociación está situada en Kirkland., Washington.
Tecnología Bluetooth hoy
Después de hacerse popular en los mercados de consumo, los nuevos protocolos Bluetooth han permitido que la tecnología presuma una función esencial en IoT. MOKOBlue apoya el desarrollo de Bluetooth y garantiza que los desarrolladores puedan incorporar fácilmente esta tecnología en sus diseños preferidos.
Actualmente, Bluetooth existe en tres protocolos diferentes:
• Bluetooth de bajo consumo (SE CONVIRTIÓ)
• Bluetooth clásico
• Malla Bluetooth.
Cada protocolo es útil en aplicaciones específicas. Dado que la tecnología Bluetooth se desarrolló inicialmente para casos de uso de corta distancia, las últimas versiones pueden transmitir señales hasta una milla.
Ejemplos de aplicaciones y casos de uso de Bluetooth
Bluetooth clásico
El protocolo de Bluetooth Classic está desarrollado para dispositivos con recarga diaria o semanal. Esto hace que Bluetooth Classic sea el mejor para usar en redes limitadas en términos de tamaño. Está configurado para transmitir datos de alto rendimiento de más de 2.1 Mbps en rangos cortos. Bluetooth clásico fue diseñado principalmente para reemplazar cables periféricos de corta distancia. Por lo general, no es escalable para casos de uso de IoT, como redes de sensores que alojan varios dispositivos..
Bluetooth de baja energía (SE CONVIRTIÓ)
Este protocolo Bluetooth es adecuado para dispositivos que envían pequeñas cantidades de datos. es más, BLE es adecuado para todos los dispositivos que requieren funcionar sin supervisión durante mucho tiempo. Esta funcionalidad sostiene una variedad de dispositivos médicos, usable e implantable, como desfibriladores y audífonos.
además, BLE también es adecuado para casos de uso como monitores de temperatura, balizas de ubicación, controladores de iluminación, balanzas digitales, y otras aplicaciones de bajo ancho de banda operadas con una batería. BLE también se adapta a productos de consumo como monitores de fitness, electrodomésticos, relojes inteligentes, y controles remotos para decodificadores de TV.
Malla Bluetooth
Esta red monitorea, control S, y automatiza numerosos dispositivos vinculados para administrar edificios inteligentes y otros IoT industriales (IIoT) casos de uso. Inicialmente, Bluetooth Mesh fue desarrollado para el mercado de la iluminación. Dado que los nodos del enrutador requieren ser alimentados incesantemente, la iluminación es un gran caso de uso porque la mayoría de las luces tienen acceso a energía permanente. La malla Bluetooth también puede admitir redes de sensores, aunque los sensores deben implementarse en áreas con disponibilidad de energía de tiempo completo.
Estándar Bluetooth para aplicaciones IoT
Bluetooth es actualmente aplicable en varias variedades variadas de aplicaciones IoT. Algunas aplicaciones IoT para Bluetooth son;
a) Servicios de ubicación y seguimiento de activos: soluciones para el servicio de ubicación en tiempo real (RTLS) s se utilizan para identificar ubicaciones y rastrear activos.
B) Automatización de edificios: la conectividad de los estándares inalámbricos de Bluetooth en la automatización centralizada de los sistemas esenciales de los edificios ayuda a conservar la energía, reduce los costos de operación, y prolonga la vida útil de los sistemas centrales de un edificio.
C) Monitoreo de condición: el despliegue de redes de sensores a escala en todo el piso de una unidad industrial permite el monitoreo en tiempo real del rendimiento del sistema. Por lo tanto, minimiza el costo de mantenimiento, aumenta la eficiencia operativa general, y mejora la actualización de aplicaciones.
D) Monitoreo de tanques: el estándar Bluetooth permite a los técnicos e instaladores locales monitorear los tanques de forma remota, ofrece retroalimentación instantánea de los valores del sensor.
mi) Aplicaciones médicas: el estándar Bluetooth se usa en casos de uso médico, como dispositivos portátiles, para ayudar a diagnosticar ciertas afecciones., transmitir los datos del paciente, y administrar medicamentos.
F) rastreo de contactos – Bluetooth es la elección correcta para el seguimiento, grabación, y transmisión de datos en tiempo real para respuestas rápidas.
gramo) Parques solares y eólicos: dado que la mayoría de las instalaciones de parques solares y eólicos tienen módulos de radio fijos en ellos, los técnicos pueden usar los estándares de Bluetooth para tomar sus valores actuales y lecturas de productividad.
h) Sistemas de validación de boletos: los lectores habilitados para Bluetooth se pueden usar en eventos con grandes multitudes, como conciertos y eventos deportivos, para autenticar boletos con códigos QR o códigos de barras..
I) Wayfinding – El estándar Bluetooth se utiliza en los sistemas de posicionamiento en interiores para ayudar a los huéspedes a orientarse fácilmente en grandes espacios públicos, tales como museos, estaciones de tren, aeropuertos, y estadios deportivos.
Crecimiento estándar de Bluetooth y oportunidades futuras
Según el Bluetooth SIG 2021 informe de actualización del mercado, Se anticipa que la tecnología Bluetooth se distribuirá 6 mil millones de dispositivos por 2025 anualmente. El informe establece que las necesidades esenciales del mercado de Bluetooth y las aplicaciones que se utilizan principalmente son los servicios de ubicación., transferencia de datos, transmisión auditiva, y redes de dispositivos. es más, Bluetooth SIG espera que:
• Entre 2021 y 2025, habrá una 10% CAGR
• Por 2025, terminado 70% de todos los dispositivos habilitados con Bluetooth serán periféricos
• Desde 2021 a 25, habrá un crecimiento anual de 3x en los envíos de dispositivos BLE monomodo
Es esencial para todas las organizaciones que desarrollan, armar, o beneficiarse de la conectividad inalámbrica IoT para incorporar la tecnología Bluetooth en su planificación a corto y largo plazo. Como Bluetooth es actualmente la mejor tecnología inalámbrica en el mercado, la mayoría de las industrias aprovechan sus potencialidades como la seguridad, rentabilidad, y facilidad de uso. Por lo tanto, todas las organizaciones necesitan evaluar las aplicaciones para la integración de Bluetooth para impulsar nuevas funcionalidades y ROI.
GPS frente a. Tecnología Bluetooth para rastreo de contactos
¿Es mejor usar el historial de ubicaciones o Bluetooth para detectar la proximidad activamente cuando dos personas están cerca?? La siguiente tabla ilustra las diferencias entre la tecnología GPS y Bluetooth.
Precisión y negativos del GPS
La precisión de un dispositivo GPS en el metro cae significativamente a impracticable. es más, la mayoría de los dispositivos GPS no pueden manejar entornos subterráneos e interiores predominantemente bien.
El GPS recopila datos de ubicación precisos y los usa en el rastreo de contactos, aunque sus datos de ubicación son complicados de asegurar y altamente confidenciales. Por ejemplo, Las aplicaciones de acondicionamiento físico que usan datos de ubicación GPS han revelado el diseño preciso de las bases de EE. UU.. Tiene datos de ubicación únicos que hacen que su anonimización sea poco práctica.. Por lo tanto, el despliegue del rastreo de contactos basado en la ubicación a escala plantea riesgos de privacidad y seguridad cuando no se asegura por completo.
Precisión y aspectos negativos de Bluetooth
Los valores RSSI se utilizan en la detección de proximidad basada en Bluetooth para evaluar la intensidad de las señales entre teléfonos. Los valores RSSI estandarizados se utilizan en un encuentro para aproximar la distancia estimada entre los usuarios. La precisión del rastreo de ubicación Bluetooth tiene un rango de hasta 10 metros.
Cuando las aplicaciones se ejecutan en segundo plano, El escaneo de Bluetooth puede ser terminado por iOS. Es necesario habilitar el permiso de la aplicación Bluetooth durante todo el período de tiempo y no el propio Bluetooth para que funcione.
Dispositivos compatibles con el estándar Bluetooth BLE de MOKOBlue
Los productos compatibles con BLE de MOKOBlue son:
Balizas BLE
Son dispositivos inalámbricos que transmiten esporádicamente un paquete publicitario BLE recibido por otro dispositivo Bluetooth. Algunos de los Balizas BLE disponible en MOKOBlue incluye; balizas de sensores H6, Balizas de pulsera W6, balizas de activos M2, balizas de navegación H2, balizas de sensores H4, y muchos más.
BLE a puerta de enlace Wi-Fi
Una puerta de enlace ofrece soluciones de almacenamiento para el procesamiento local al vincular metódicamente el campo y la nube. Algunas de las puertas de enlace BLE a Wi-Fi disponibles en MOKOBlue incluyen; MKGW1 Puertas de enlace Wi-Fi BLE, Puertas de enlace MKGW-mini BLE a WIFI, y las puertas de enlace MK103 ESP32 BLE.
Módulos BLE
Algunos de los dispositivos del módulo BLE disponibles en MOKOBlue incluyen; MK01A, MK02A, MK02D, MK02E, MK05A, MK05B, MK06A, MK06B, y muchos otros.
MOKOBlue tiene una rica experiencia de más de 16 años en tecnología Bluetooth. Puede confiar en nosotros para ser su socio Bluetooth/BLE para todas sus soluciones Bluetooth. Asistimos a nuestros clientes en el desarrollo de sus proyectos Bluetooth IoT, ahorrándoles así tiempo en el mercado. Entonces, ¿tiene un proyecto de Bluetooth ahora o pronto?? Siéntete libre de contactarnos; tenemos tu espalda, siempre estamos ahí para ayudarte.
