Ti sei mai chiesto come i dispositivi intelligenti possono scoprirsi a vicenda, richiesta di servizi, e condividere le informazioni? Con la crescita esplosiva della tecnologia IoT, questo fenomeno può essere visto ovunque, e sono emersi anche un sacco di dispositivi personali intelligenti. Potrebbe essere interessante sapere come il tuo fitness tracker può condividere informazioni con il tuo smartphone sulla tua corsa mattutina. Qual è la tecnologia nascosta dietro queste connessioni? Molto confuso? Giusto? In questa guida, tireremo indietro le tende e approfondiremo il protocollo wireless a corto raggio – Bluetooth a basso consumo energetico.
Bluetooth a basso consumo energetico: le definizioni e oltre
Prima di esplorare come funziona Bluetooth Low Energy, esamineremo le definizioni di e evoluzione del Bluetooth Low Energy.
Che cos'è il Bluetooth Low Energy
Bluetooth a basso consumo energetico – noto anche come Bluetooth intelligente, Bluetooth LE, o BLE – è una tecnologia di rete personale wireless, finalizzato a nuove applicazioni nel settore sanitario, fitness, fari, e industrie di intrattenimento domestico. BLE opera nel 2.4 GHz ISM ed è progettato per consentire connessioni tra dispositivi entro un raggio relativamente breve. Rispetto ad altre reti a bassa potenza, il punto di forza di BLE risiede nella sua compatibilità multipiattaforma.
In data odierna, BLE è ampiamente utilizzato in diverse applicazioni, ma è più adatto per dispositivi che richiedono funzionalità di rete e sono molto limitati nel consumo energetico. A causa del suo basso costo, lunga durata della batteria, e facilità di implementazione, BLE ha attirato l'attenzione dell'elettronica e dei produttori di macchine connesse a Internet. Attualmente, BLE è guidato dall'attuale Internet of Things in rapida crescita. È sempre più applicabile a tutto ciò che riguarda l'Internet of Things, che oggi sta vivendo una forte esplosione di crescita.
L'evoluzione della tecnologia BLE
Quando si tratta dell'evoluzione della tecnologia BLE, potremmo risparmiare un po' di tempo per risalire allo sviluppo del Bluetooth. Nel 1999, è nata una tecnologia standard a corto raggio per la comunicazione wireless tra dispositivi fissi e mobili tramite onde radio: Bluetooth. In costante progresso nel tempo, si diffonde molto rapidamente ed è stato integrato in molti dispositivi quotidiani. Solo dieci anni dopo, BLE è stato introdotto con il rilascio della versione 4.0 della specifica di base. Ha le stesse caratteristiche del fratello maggiore ma si differenzia per il bassissimo consumo energetico.
Di fatto, il BLE che conosciamo oggi era originariamente un progetto chiamato "Wibree" progettato da Nokia prima che fosse adottato dal SIG (Gruppo Internet speciale Bluetooth). Mentre c'è molta sovrapposizione tra BLE e Bluetooth Classic, vale la pena notare che BLE non è una versione raffinata del Bluetooth originale – Bluetooth Classic, ma piuttosto una nuova tecnologia che sfrutta il marchio Bluetooth per concentrarsi sulle applicazioni IoT in cui la trasmissione dei dati a corto raggio potrebbe utilizzare la minor quantità di energia.
Vantaggi e svantaggi di Bluetooth Low Energy
Ogni moneta ha le sue due facce, e anche BLE. Quando si presta attenzione ai vantaggi di Bluetooth LE, anche le limitazioni non possono essere ignorate. Il fatto è che potrebbe essere importante conoscere i pro e i contro in modo da poter determinare se BLE è appropriato per una specifica applicazione e caso d'uso.
Vantaggi del BLE
- Basso consumo energetico: Il principale vantaggio di BLE risiede nel suo basso consumo energetico. Riducendo al minimo il tempo di funzionamento inutile sulla radio e garantendo una piccola quantità di trasmissione di dati su un breve raggio, BLE raggiunge un consumo energetico estremamente basso.
- Forte credito di stabilità economica: BLE proviene da un consorzio di giganti del settore (IBM, Microsoft, Intel…), che gli conferisce una migliore adozione e un forte sostegno economico e stabilità.
- Costo inferiore di moduli e chipset: Rispetto ad altri protocolli e tecnologie wireless simili, BLE applica moduli e chipset meno costosi.
Compatibilità multi-telefono: BLE è già integrato in tutti gli smartphone, rendendolo più facile e comodo da usare.
Limitazioni del BLE
- Basso throughput dei dati: Il throughput dei dati dei dispositivi BLE è 100-250 Kbps, limitato dal PHY (lo strato radio fisico) velocità dati.
- Gamma ristretta: Originariamente progettato per trasmettere periodicamente piccole quantità di dati su un breve raggio, BLE ha senza dubbio un raggio d'azione limitato.
- Requisito del gateway per una connessione a Internet: Per abilitare la connettività Internet solo tra dispositivi BLE, quando un dispositivo BLE invia dati, per ricevere i dati è necessario un altro dispositivo con una connessione IP, che a sua volta viene inoltrato a un altro dispositivo IP (o Internet).
Cosa sono i beacon Bluetooth
Beacon BLE, Come suggerisce il nome, sono beacon di dispositivi BLE che alimentano la trasmissione di segnali di trasmissione. I dispositivi BLE agiscono come piccoli trasmettitori radio, strategicamente posizionati in tutte le località, trasmissione di segnali Bluetooth Low Energy entro un determinato raggio. Tipicamente, questo intervallo dipende dalle capacità hardware. In media, i dispositivi beacon possono trasmettere segnali BLE fino a 80 metri, e i segnali trasmessi sono in grado di innescare azioni specifiche relative a quella posizione.
I beacon BLE consentono di tracciare la posizione e il movimento dei dispositivi BLE. Quando un dispositivo BLE entra in una determinata area e interagisce con altre applicazioni o sistemi operativi BLE compatibili nel raggio d'azione, Possono essere attivate anche azioni basate sulla posizione. Inoltre, I beacon BLE inviano informazioni al dispositivo ricevente come dispositivo di trasmissione in modo corretto, spesso richiedono l'installazione di software specifici sul dispositivo per interagire con il beacon BLE.
Come funziona la tecnologia Bluetooth Low Energy
BLE usa lo stesso 2.4 Spettro ISM GHz come Bluetooth per il funzionamento, che va da 2402 MHz a 2480 MHz. inoltre, BLE lo divide in 40 1 canali MHz, e 3 di essi vengono utilizzati esclusivamente per l'invio di pacchetti pubblicitari, mentre i restanti canali sono utilizzati per la trasmissione dei dati. In generale, inizia la comunicazione BLE con il 3 canali pubblicitari cruciali e quindi scaricati sui restanti canali di dati secondari.
Esistono due diversi tipi di connessioni BLE: comunicazione e trasmissione orientate alla connessione. Per il primo tipo di connessione, il dispositivo BLE può fungere da dispositivo centrale o da dispositivo periferico. Il dispositivo centrale svolge un ruolo nella scansione dei dispositivi collegabili e nell'avvio delle richieste di connessione e scambio di dati. La periferica, d'altro canto, può ricevere comandi e richieste dal dispositivo centrale. La comunicazione tra i due avviene in 4 passi: annuncio, iniziazione, connessione, e scambio.
Il secondo tipo di comunicazione BLE è chiamato Broadcasting o Bluecasting. Ciò che lo distingue dalla prima connessione è che è privo di connessione e unidirezionale. Qui, il dispositivo abilitato BLE invia i dati unidirezionali a qualsiasi dispositivo che sta osservando e in grado di ricevere i dati trasmessi. Si precisa che questo metodo non fornisce sicurezza per i dati trasmessi e quindi non è adatto alla condivisione di informazioni sensibili. È più adatto per applicazioni come la condivisione di file di dati pubblici in ufficio.
Tutti gli smartphone supportano Bluetooth Low Energy
In data odierna, poiché BLE è stato applicato a una serie di dispositivi e interfacce diversi, è sicuro affermare che quasi tutti gli smartphone sono compatibili con BLE. Il capitolo sulla storia registra il primo smartphone abilitato BLE, iPhone 4s di Apple. Subito dopo BLE ha ricevuto il timbro Apple, altri venditori di smartphone iniziarono ad affluire. Ciò ha rappresentato un'opportunità unica per i fornitori di periferiche di creare dispositivi innovativi in grado di comunicare con i telefoni cellulari tramite BLE. Oggi abbiamo le cuffie wireless, Firma digitale, smartwatch, tracker fitness, e dispositivi hardware come beacon in grado di comunicare senza problemi con gli smartphone.
| Dispositivo | Modelli con supporto BLE |
| Telefoni e tablet Android | Tutti i telefoni Android con Android 4.3 e superiore |
| i phone | i phone 4 e superiore |
| iPad | iPad 3a generazione e successivi iPad mini e successivi |
| Ipod touch | iPod touch di quinta generazione e successive |
C'è una differenza tra Bluetooth Low Energy e Bluetooth
Esistono due tecnologie principali con la specifica di base Bluetooth: Bluetooth e Bluetooth Low Energy. Entrambi sono progettati per aiutare gli utenti a ottenere comunicazioni wireless tra dispositivi intelligenti, se per uso personale o commerciale. tuttavia, è essenziale notare che le due soluzioni differiscono notevolmente in termini di specifiche tecniche, applicazione, e funzionalità aggiuntive.
| Bluetooth Classic | Bluetooth a basso consumo energetico | |
| Consumo energetico | 1 W | 0.01 - 0.50 W |
| Gamma | Fino a 100 m | Meno di 100 m |
| Velocità di trasferimento dati | 1-3 mbit/sec | 125 kbit/s – 2 mbit/sec |
| Capacità vocale | SÌ | NO |
| Casi d'uso | Flusso di dati, streaming audio wireless per altoparlanti, cuffie, audio in auto, e altro ancora. | Nuove applicazioni nel settore sanitario, costruzione, formazione scolastica, industrie dell'home entertainment, eccetera. |
| Funzioni di posizionamento | Nessuno | Presenza: Direzione pubblicitaria: RSSI, HADM(In arrivo) Distanza: Ricerca della direzione (AoA/AoD) |
Come BLE ha cambiato l'Internet delle cose
Con la sua intrinseca efficienza energetica e disponibilità di smartphone, La tecnologia Bluetooth Low Energy è il principale protocollo wireless a corto raggio per l'IoT. Riducendo il consumo di energia, BLE consente ai dispositivi IoT di ridursi in modo significativo e di estenderne la durata. Inoltre, la condivisione dei dati tra dispositivi IoT può essere conveniente grazie al minor carico sui serbatoi di energia. Grazie a BLE, I dispositivi IoT che funzionano con batterie a bottone possono funzionare per settimane, mesi, o addirittura anni, senza esaurire le batterie.
È più che evidente che molte delle applicazioni più popolari dell'IoT non sarebbero state possibili senza la tecnologia BLE. Allo stesso tempo, la rapida crescita dell'IoT ha indotto molte industrie a modificarsi per adattarsi ad esso. Bluetooth SIG ha anche applicato la tecnologia BLE nella loro versione Bluetooth 4.0 in modo che possa essere rilevante per l'IoT. In tutto, BLE ha avuto un tempo più facile guadagnando la fiducia tra gli sviluppatori e gli ingegneri IoT, e le implementazioni dimostrano che BLE sta trasformando radicalmente l'IoT in un modo inimmaginabile.
Tutti questi fattori si combinano insieme per rendere BLE la prima scelta per molti consumatori nelle applicazioni IoT, e la sua posizione si consolida ulteriormente nel mercato. Vale la pena notare che Bluetooth SIG non ha ancora interrotto il mining per BLE, in altre parole, Bluetooth Low Energy è ancora in costante sviluppo e perfezionamento per soddisfare le più attuali richieste del mercato, quindi dovrebbe sicuramente rimanere sul tuo radar.
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