Bluetooth est une technologie sans fil standard qui utilise les ondes radio UHF pour échanger des données entre appareils sur de courtes distances. Il a été inventé en 1994 par Ericsson, bien que la norme Bluetooth IEEE l'ait normalisée plus tard l'année suivante. Le Bluetooth SIG maintient et supervise le développement de la spécification, contrôle le programme de qualification, et protège les marques.
Plus de 6 milliards d'unités Bluetooth avaient été expédiées par 2019, faisant ainsi de la norme Bluetooth la technologie la plus couramment utilisée pour les communications à courte portée. MOKOBlue est l'une des principales entreprises qui soutiennent le développement des normes Bluetooth. Nous avons intégré cette technologie dans la plupart de nos appareils.
Pourquoi la norme Bluetooth est-elle utilisée dans l'IoT et les appareils modernes?
Parmi les férus de technologie, La technologie Bluetooth est la plus préférée pour développer des produits qui en ont besoin pour communiquer facilement avec un autre appareil. C'est parce que Bluetooth est facile à utiliser, mettre en place, et coûte moins cher. en outre, Bluetooth est le choix parfait pour les projets IoT qui devraient fonctionner à faible consommation d'énergie car il nécessite moins d'énergie pour transmettre des données d'un appareil à l'autre.
Également, la norme Bluetooth est la meilleure pour les communications à courte distance car sa vitesse de transmission peut facilement atteindre 2 Mbps. Ainsi, Bluetooth rend les applications de streaming telles que les fichiers vidéo d'affichage sans fil haute définition ou la diffusion d'un fichier audio HQ vers un casque sans fil.
Réseaux Bluetooth
La connexion de plusieurs appareils par Bluetooth forme des réseaux divisés en deux;
Piconet
Le réseau piconet couvre une petite zone et connecte jusqu'à huit appareils. Dans un réseau de piconets, un appareil agit en tant que maître, alors que les autres appareils liés sont esclaves. Par exemple, la connexion entre un smartphone avec une paire d'écouteurs sans fil et une smartwatch forme un réseau piconet. Dans ce cas, le maître est le téléphone portable, alors que la smartwatch et les écouteurs sont esclaves.
Scatternet
Le réseau scatternet a deux ou plusieurs réseaux piconets interconnectés. Ce réseau est établi lorsqu'un réseau piconet devient le maître de l'esclave d'autres réseaux piconet. En raison de son grand nombre de participants, scatternet couvre une zone plus large que les piconets, bien que la limitation technique de Bluetooth rend ses implémentations rares.
Comparaison des différentes versions de Bluetooth
Bluetooth v5.2
Bluetooth v5.2 est la version Bluetooth la plus récente. Il est sorti pour la première fois en janvier 2020 au CES par le Groupe d'Intérêt Spécial Bluetooth. Bluetooth v5.2 le rend convivial pour les applications IoT. de plus, il est livré avec les canaux isochrones (ISOC) caractéristique qui établit la base pour la mise en œuvre de la basse énergie (LE) Audio en Bluetooth Low Energy (DEVENU) appareils prenant en charge le Bluetooth 5.2 ou plus tard.
La fonction LE Audio facilite également la liaison de nombreux casques sans fil à une seule source. de plus, il relie les écouteurs sans fil à différentes sources. outre, la fonction LE Audio ajoute la prise en charge des aides auditives.
Bluetooth basse consommation (DEVENU)
Également connu sous le nom de Bluetooth Smart, BLE a été développé pour offrir considérablement moins de puissance tout en conservant la même portée de communication que Bluetooth Classic. Il y parvient en renonçant au taux de transfert de données. Il a été inclus en tant que fonctionnalité dans la version Bluetooth 4.0 pour que le public y accède facilement. Les autres appareils qui communiquent avec les appareils BLE sont les balises et les motes.
Mots
Les motes sont des émetteurs-récepteurs sans fil avec un système sur puce. Ils créent un capteur à distance lorsqu'ils sont combinés avec le même type de capteur.
Balises
Ce sont des émetteurs qui diffusent leur identifiant aux appareils à proximité. Les identifiants sont récupérés par un système d'exploitation ou une application compatible. Cela permet aux appareils électroniques d'exécuter leurs fonctions efficacement à proximité d'une balise. Les balises BLE sont différentes des motes en ce sens qu'elles ne transmettent que, tandis que les motes peuvent également être utilisés comme récepteurs.
Pile de protocole Bluetooth
Comme les modèles de réseau OSI et TCP/IP, la norme Bluetooth a aussi sa pile protocolaire. toutefois, Les appareils Bluetooth n'utilisent pas toutes les couches de la pile de protocoles comme le modèle OSI. L'image ci-dessous illustre tous les protocoles de communication Bluetooth trouvés dans la pile.
En fonction de leur fonction dans la pile, les protocoles peuvent être regroupés en;
Protocoles de base
Ce sont des protocoles ad hoc cruciaux pour exécuter les multiples fonctionnalités de Bluetooth. Ils incluent;
• Protocole de contrôle et d'adaptation de liaison logique
• RadioBluetooth
• Protocole de découverte de service
• Bande de base
• Protocole de gestion des liens
Protocole de remplacement de câble
Il comprend les communications par radiofréquence (RFComm) Protocole qui fournit un port série virtuel pour des applications spécifiques. Le protocole élimine le besoin de câbles
Protocoles adoptés
Les protocoles adoptés sont repris d'autres modèles, comme les modèles OSI ou TCP/IP. Ils incluent;
• Protocole point à point (PPP)
• Protocole d'application sans fil (WAP)
• Protocole IP
• TCP/UDP Protocole
Commandes AT
Les commandes AT sont utilisées pour transmettre des commandes à un module Bluetooth. Ils modifient également les paramètres de l'appareil, comme le nom et le débit en bauds. Les informations sur la configuration des paramètres via les commandes AT se trouvent sur la fiche technique d'un appareil Bluetooth.
Comparaison de Bluetooth avec d'autres protocoles de communication sans fil
Avantages de la norme Bluetooth
• La norme Bluetooth est sans fil et automatique.
• Il est peu coûteux de mettre en œuvre les processus standard Bluetooth.
• Bluetooth ne nécessite pas de connexions manuelles ni de bouton-poussoir pour créer des liens lorsqu'il est couplé.
• Il est rare que d'autres appareils sans fil interfèrent avec les appareils Bluetooth.
• La technologie Bluetooth est économe en énergie car elle utilise des signaux de faible puissance.
• La norme Bluetooth permet le partage simultané des données et de la voix.
• Il est facile de mettre à niveau les normes Bluetooth vers de nouvelles versions.
Inconvénients de la norme Bluetooth
• Les débits de données de la norme Bluetooth sont inférieurs jusqu'à 2 Mbps par rapport à d'autres technologies similaires, qui ont pour la plupart des débits de données d'environ 4 Mbps.
• Sa plage de fonctionnement se situe généralement dans 10 mètres.
• Bluetooth implémente la sécurité élémentaire.
Problèmes de sécurité des appareils Bluetooth
Étant donné que Bluetooth a moins de mesures de sécurité, il existe différentes façons de pénétrer la sécurité de Bluetooth. Certaines des principales techniques utilisées pour contourner la sécurité Bluetooth sont;
• Bluejacking - Il s'agit d'une technique inoffensive de transfert de données non sollicitées à l'aide d'une connexion Bluetooth entre deux ou plusieurs appareils compatibles Bluetooth tels que les téléphones mobiles.
• Bluesnarfing - Le Bluesnarfing est plus nocif que le Bluejacking, bien que les deux soient similaires. Bluesnarfing est une connexion Bluetooth illégale qui permet à un pirate d'accéder, Télécharger, et afficher les informations de l'appareil sans fil d'une victime.
• Bluebugging - Bluebugging permet à un pirate d'accéder facilement à toutes les fonctionnalités du téléphone de la victime et de les exécuter à distance.
• Chuchotement de voiture : les pirates utilisent cette technique de contournement pour envoyer et recevoir des fichiers audio vers et depuis un système stéréo de voiture activé avec Bluetooth via un logiciel..
Processus de connexion de plusieurs balises via Bluetooth
En général, Les balises diffusent généralement leurs paquets par elles-mêmes pour qu'un appareil Bluetooth à portée détecte ces paquets. Deux processus sont impliqués dans la connexion de plusieurs balises via la technologie Bluetooth.
Le premier processus passe par les publicités, où une balise envoie des données avec des paquets publicitaires. Cela permet aux autres balises de recevoir les paquets envoyés, même s'ils ne peuvent pas y répondre. Dans ce cas, les paquets de données envoyés par plusieurs balises sont capturés par un dispositif central.
L'autre processus est via la connexion, où plusieurs balises utilisent la technologie Bluetooth pour échanger certaines données de connexion. Ici, les données sont transférées à chaque connexion, permettant ainsi aux balises connectées de diffuser facilement. Ce processus fonctionne mieux et est principalement fiable lorsque le lien est proche de quelques mètres.
Précision de positionnement Bluetooth
Il existe différents niveaux de précision dans le positionnement intérieur BLE et les systèmes de localisation en temps réel. La précision dépend de l'architecture du système, la densité du capteur ou de la balise déployée, et sélections de matériel. Les capteurs et balises BLE peuvent fournir une précision de positionnement à l'intérieur inférieure à 5 compteurs avec un déploiement et des conditions optimaux.
Comme les technologies Wi-Fi, Bluetooth repose également sur la force du signal (RSSI) pour approximer les emplacements de l'appareil. Cette technique de positionnement Bluetooth est beaucoup moins précise et offre une grande précision de localisation jusqu'au niveau du mètre. Bien que BLE soit largement utilisé et très efficace, actuellement, ce n'est pas la technologie RF de positionnement intérieur la plus précise. Comme la plupart des applications de positionnement en intérieur ne nécessitent pas un haut degré de précision, Le BLE est l'alternative la plus appropriée qui offre de nombreux avantages exceptionnels.
La nouvelle fonctionnalité de recherche de direction permet au BLE de déterminer avec précision l'emplacement du niveau inférieur au mètre. C'est à cause de l'angle d'arrivée (AoA), qui calcule rapidement la direction d'un signal Bluetooth. de plus, AoA peut être utilisé parallèlement à la force du signal (RSSI) dans la localisation et le suivi des actifs pour améliorer la précision.
Un actif portable comme une balise ou une étiquette avec une antenne diffuse vers un capteur BLE fixe avec des réseaux multi-antennes pour trouver la direction. L'angle d'approche de l'appareil de diffusion portable est déterminé en mesurant le déphasage de plusieurs antennes, recevant par conséquent le signal. Lorsqu'il est combiné avec RSSI, AoA peut générer les coordonnées d'un appareil avec une précision allant jusqu'au centimètre.
Histoire de la technologie Bluetooth
Bluetooth a commencé ses opérations en 1998. Il s'agit d'une association professionnelle à but non lucratif que cinq entreprises ont développée; Nokia, Ericsson, Intel, et Toshiba. Son premier produit commercial a été introduit par le Bluetooth Special Intrest Group sur le marché en 1999. La popularité de Bluetooth a rapidement augmenté et est devenue presque disponible dans le monde entier dans tous les produits de consommation tels que les ordinateurs portables et les téléphones mobiles.. cependant, Le Bluetooth est également une fonctionnalité standard dans presque toutes les nouvelles voitures qui permet aux conducteurs d'appeler à main levée et prend en charge les systèmes d'infodivertissement embarqués..
SIG a dépassé 35,000 entreprises membres dans le monde parmi les cinq membres d'origine, tous de diverses télécommunications, électronique grand public, l'informatique, et industries de réseautage. L'association est située à Kirkland, Washington.
La technologie Bluetooth aujourd'hui
Après être devenu populaire sur les marchés de consommation, les nouveaux protocoles Bluetooth ont permis à la technologie de présumer une fonction essentielle dans l'IoT. MOKOBlue prend en charge le développement de Bluetooth et garantit que les développeurs peuvent facilement intégrer cette technologie dans leurs conceptions préférées.
Actuellement, Bluetooth existe dans trois protocoles différents:
• Bluetooth basse consommation (DEVENU)
• Bluetooth Classique
• Réseau maillé Bluetooth.
Chaque protocole est utile dans des applications spécifiques. Étant donné que la technologie Bluetooth a été initialement développée pour les cas d'utilisation à courte distance, les dernières versions peuvent transmettre des signaux jusqu'à un mile.
Application Bluetooth et exemples de cas d'utilisation
Bluetooth classique
Le protocole de Bluetooth Classic est développé pour les appareils rechargeables quotidiennement ou hebdomadairement. Cela fait de Bluetooth Classic le meilleur pour une utilisation dans des réseaux limités en termes de taille. Il est configuré pour diffuser des données à haut débit de plus de 2.1 Mbps sur de courtes distances. Bluetooth classique a été principalement conçu pour remplacer les câbles périphériques à courte distance. Il n'est généralement pas évolutif pour les cas d'utilisation de l'IoT tels que les réseaux de capteurs hébergeant plusieurs appareils.
Bluetooth basse consommation (DEVENU)
Ce protocole Bluetooth convient aux appareils qui envoient de petites quantités de données. de plus, BLE convient à tous les appareils qui doivent fonctionner sans surveillance pendant une longue période. Cette fonctionnalité soutient un assortiment de dispositifs médicaux, portable et implantable, comme les défibrillateurs et les prothèses auditives.
outre, BLE convient également aux cas d'utilisation tels que les moniteurs de température, balises de localisation, contrôleurs d'éclairage, balances numériques, et d'autres applications à faible bande passante fonctionnant avec une batterie. BLE convient également aux produits de consommation tels que les moniteurs de fitness, appareils électroménagers, montres intelligentes, et télécommandes pour décodeurs TV.
Bluetooth Mesh
Ce réseau surveille, les contrôles, et automatise de nombreux dispositifs liés pour la gestion des bâtiments intelligents et d'autres IdO industriels (IIoT) cas d'utilisation. Initialement, Bluetooth Mesh a été développé pour le marché de l'éclairage. Étant donné que les nœuds du routeur doivent être alimentés en permanence, l'éclairage est un excellent cas d'utilisation car la plupart des lampes ont accès à une alimentation permanente. Le maillage Bluetooth peut également prendre en charge les réseaux de capteurs, bien que les capteurs doivent être mis en œuvre dans des zones où l'alimentation électrique est disponible à plein temps.
Norme Bluetooth pour les applications IoT
Bluetooth est actuellement applicable dans diverses variétés assorties d'applications IoT. Certaines applications IoT pour Bluetooth sont;
une) Services de localisation et suivi des actifs - Solutions pour le service de localisation en temps réel (RTLS) s sont utilisés pour identifier les emplacements et suivre les actifs.
b) Automatisation des bâtiments - La connectivité des normes Bluetooth sans fil dans l'automatisation centralisée des systèmes essentiels du bâtiment contribue à la conservation de l'énergie, réduit les coûts d'exploitation, et prolonge la durée de vie des systèmes de base d'un bâtiment.
c) Surveillance de l'état - Le déploiement de réseaux de capteurs à grande échelle sur tout le sol d'une unité industrielle permet une surveillance en temps réel des performances du système. Ainsi, il minimise le coût de maintenance, augmente l'efficacité de fonctionnement globale, et améliore la mise à jour des applications.
ré) Surveillance des réservoirs – La norme Bluetooth permet aux techniciens et aux installateurs locaux de surveiller les réservoirs à distance, offrant un retour instantané des valeurs des capteurs.
e) Applications médicales - La norme Bluetooth est utilisée dans des cas d'utilisation médicale tels que des appareils portables pour aider à diagnostiquer certaines conditions, transmettre les données du patient, et administrer des médicaments.
F) Recherche des contacts – Bluetooth est le bon choix pour le suivi, enregistrement, et la transmission de données en temps réel pour des réponses rapides.
g) Parcs solaires et éoliens – Étant donné que la plupart des installations de parcs solaires et éoliens sont équipées de modules radio, les techniciens peuvent utiliser les normes Bluetooth pour prendre leurs valeurs actuelles et leurs relevés de productivité.
h) Systèmes de validation de billets - Les lecteurs compatibles Bluetooth peuvent être utilisés lors d'événements à grande affluence tels que des concerts et des événements sportifs pour authentifier les billets avec des codes QR ou des codes-barres.
je) Orientation – La norme Bluetooth est utilisée dans les systèmes de positionnement intérieurs pour aider les clients à trouver facilement leur chemin dans les grands espaces publics, comme les musées, gares, les aéroports, et stades sportifs.
Croissance de la norme Bluetooth et opportunités futures
Selon le Bluetooth SIG 2021 rapport de mise à jour du marché, La technologie Bluetooth devrait être livrée sur 6 milliards d'appareils par 2025 annuellement. Le rapport indique que les besoins essentiels du marché Bluetooth et les applications principalement utilisées sont les services de localisation, transfert de données, diffusion audio, et réseaux d'appareils. de plus, Bluetooth SIG s'attend à ce que:
• Entre 2021 et 2025, il y aura un 10% TCAC
• Par 2025, plus de 70% de tous les appareils activés avec Bluetooth seront des périphériques
• De 2021 à 25, il y aura une croissance annuelle 3x des expéditions d'appareils BLE monomodes
Il est essentiel pour toutes les organisations qui développent, assembler, ou bénéficier de la connectivité sans fil IoT pour intégrer la technologie Bluetooth dans leur planification à court et à long terme. Comme Bluetooth est actuellement la meilleure technologie sans fil sur le marché, la plupart des industries profitent de ses puissances comme la sécurité, rentabilité, et facilité d'utilisation. Ainsi, toutes les organisations doivent évaluer les applications d'intégration Bluetooth pour stimuler de nouvelles fonctionnalités et un retour sur investissement.
GPS contre. Technologie Bluetooth pour la recherche des contacts
Est-il préférable d'utiliser l'historique de localisation ou Bluetooth pour détecter activement la proximité lorsque deux personnes sont proches? Le tableau ci-dessous illustre les différences entre le GPS et la technologie Bluetooth.
Précision GPS et négatifs
La précision d'un appareil GPS dans les métros tombe considérablement à impraticable. de plus, la plupart des appareils GPS ne peuvent pas bien gérer les paramètres souterrains et intérieurs.
Le GPS recueille des données de localisation précises et les utilise dans la recherche des contacts, bien que ses données de localisation soient complexes à sécuriser et très sensibles. Par exemple, les applications de fitness qui utilisent les données de localisation GPS ont révélé la disposition précise des bases américaines. Il dispose de données de localisation uniques qui rendent son anonymisation effectivement peu pratique. Ainsi, le déploiement à grande échelle de la recherche des contacts basée sur la localisation pose des risques pour la confidentialité et la sécurité lorsqu'elle n'est pas complètement sécurisée.
Précision Bluetooth et négatifs
Les valeurs RSSI sont utilisées dans la détection de proximité basée sur Bluetooth pour évaluer la force des signaux entre les téléphones. Les valeurs RSSI standardisées sont utilisées dans une rencontre pour approximer la distance estimée entre les utilisateurs. La précision du suivi de localisation Bluetooth a une plage allant jusqu'à 10 mètres.
Lorsque les applications s'exécutent en arrière-plan, La numérisation Bluetooth peut être interrompue par iOS. Il est nécessaire d'activer l'autorisation de l'application Bluetooth pendant toute la durée et non le Bluetooth lui-même pour qu'il fonctionne.
Appareils pris en charge par la norme Bluetooth BLE de MOKOBlue
Les produits pris en charge par BLE de MOKOBlue sont:
Balises BLE
Ce sont des appareils sans fil qui transmettent sporadiquement un paquet publicitaire BLE reçu par un autre appareil Bluetooth. Certains Balises BLE disponible chez MOKOBlue comprend; Balises à capteur H6, Balises bracelet W6, Balises d'actifs M2, Balises de navigation H2, Balises à capteur H4, et beaucoup plus.
Passerelle BLE vers Wi-Fi
Une passerelle propose des solutions de stockage à traitement local en liant méthodiquement le terrain et le cloud. Certaines des passerelles BLE vers Wi-Fi disponibles chez MOKOBlue incluent; MKGW1 Passerelles Wi-Fi BLE, Passerelles MKGW-mini BLE versWIFI, et les passerelles MK103 ESP32 BLE.
Modules BLE
Certains des appareils de module BLE disponibles chez MOKOBlue incluent; MK01A, MK02A, MK02D, MK02E, MK05A, MK05B, MK06A, MK06B, et plein d'autres.
MOKOBlue possède une riche expertise de plus 16 ans dans la technologie Bluetooth. Vous pouvez nous faire confiance pour être votre partenaire Bluetooth/BLE pour toutes vos solutions Bluetooth. Nous accompagnons nos clients dans le développement de leurs projets Bluetooth IoT, leur faisant ainsi gagner du temps sur le marché. Alors avez-vous un projet Bluetooth maintenant ou bientôt? N'hésitez pas à nous contacter; nous sommes là pour vous, nous sommes toujours là pour vous aider.
