Il protocollo Bluetooth Low Energy (noto anche come BLE o Bluetooth Smart), è stato introdotto per la prima volta da Bluetooth SIG insieme alla versione Bluetooth 4.0 (2010).

Il protocollo BLE consente un trasferimento dati wireless con dispositivi “low energy” (Beacon); una volta in funzione, continuano ad ascoltare il canale fino a quando un dispositivo richiede una connessione con loro.

I beacon BLE trasmettono pacchetti di dati via wireless (attraverso la banda 2,4 GHz) distanziati da intervalli di tempo configurabili (intervallo di trasmissione). Questa stringa di dati emessa è chiamata Pacchetto pubblicitario. La connessione al Beacon avviene attraverso il principio Master / Slave. (lo stesso principio utilizzato da Bluetooth Classic). Il Master ha il compito di gestire la comunicazione (inizio, sincronizzazione, fine), mentre lo slave esegue solo gli ordini Master. Il Master può aprire più connessioni con Slave alla volta, ma uno Slave può essere collegato con un solo Master alla volta.

Un esempio di architettura Master/Slave è la comunicazione tra Smartphone e Beacon: lo smartphone (Master, con chip Bluetooth 4.0 o superiore) continua ad ascoltare il canale in cui i Beacon (Slave) inviano la propria Pubblicità. Una volta ricevuta una Pubblicità, lo Smartphone può eseguire una connessione con uno o più Beacon alla volta (massimo 8).

Un esempio di invio di dati tra Master e Slave durante la Modalità di Connessione

rimanendo inattivo la maggior parte del tempo, Fari hanno un ridottissimo consumo di batteria rispetto ad un Bluetooth Classico dispositivo (anche a causa della piccola quantità di dati inviati durante la connessione e il dormiente periodo). Ciò consente a questi dispositivi di essere alimentati da piccole fonti di energia (come una coin-cell) e di avere una lunga aspettativa di vita (da mesi a diversi anni).

BLUETOOTH VERSIONI A BASSO CONSUMO ENERGETICO (BLE)

• È il primo protocollo che ha introdotto la versione low energy (2010).

• Più veloce della versione precedente.
• Risolve il problema di interferenza con 4G / LTE.
• Compatibile con le versioni precedenti.

• Consente ai chip di utilizzare il Bluetooth tramite il protocollo l’Internet Versione 6 (IPV6), per un accesso diretto a Internet.
• I dispositivi che implementano la configurazione Core BR/EDR saranno retrocompatibili con tutte le precedenti versioni Core Bluetooth che implementano la stessa tecnologia (a partire dalla 1.1).
• Rispetto alle versioni precedenti, Bluetooth 4.2 consente un throughput più veloce (250% in più rispetto alle versioni 4.0 e 4.1).
• La capacità dei pacchetti è stata incrementata di 10 volte rispetto alle versioni precedenti.
• Con funzionalità più efficienti e sicure, Bluetooth 4.2 consente solo agli utenti fidati di tracciare i dispositivi e comunicare con loro.
• Compatibile con le versioni precedenti.

• Velocità raddoppiata (da 1Mbps a 2Mbps) e portata di lettura aumentata fino a 4 volte con la stessa potenza (queste caratteristiche non possono coesistere, solo una alla volta).
• Dimensione dei dati che possono essere inviati su un beacon aumentata a 255 byte.
• L’uso della funzione di lettura lunga riduce drasticamente la velocità di trasmissione; questo perché maggiore è la distanza, maggiore è la probabilità che alcuni bit vengano persi e eseguire i controlli necessari ridurre la quantità di bit che possono essere inviati.
• Compatibile con le versioni precedenti.

Tabella riassuntiva delle principali differenze tra le versioni Bluetooth (dalla 2.0 alla 5.0).

RICORDA:

Sia Bluetooth che Bluetooth Low Energy funzionano sulla stessa banda (2,4 GHz).

Sia Bluetooth e Bluetooth a basso consumo energetico utilizzare il Master / Slave architettura: in primo luogo è necessario effettuare la connessione, che la comunicazione può iniziare.

I dispositivi BLE funzionano in modalità Sleep, quindi si svegliano solo se viene inviata una richiesta di connessione, che consente loro di avere una durata maggiore rispetto a un dispositivo Bluetooth Classic.

I dispositivi BLE consentono una connessione più veloce e un costo più economico rispetto a un dispositivo Bluetooth Classic, ma hanno un throughput dei dati inferiore e una distanza di lettura inferiore.

POSSIBILI APPLICAZIONI BLE-ORIENTED

All’interno del settore IOT (Internet Of Things), ci sono molte applicazioni in cui la tecnologia BLE può essere integrata. Qualche esempio qui sotto:

Indoor Position System -> Indoor tracking di un edificio con persone/animali/oggetti al suo interno (per sapere se l’entità associata al Beacon si trova nell’area progettata dall’utente).

Sicurezza sul lavoro- > Monitoraggio costante dei lavoratori e possibilità di inviare una Pubblicità speciale in caso di eventi anomali (es: caduta, abbandono della postazione di lavoro ecc…).

Controllo accessi – > Un beacon può sostituire la classica scheda in PVC, ma più permorming, non c’è bisogno di un contatto o di attraversare un cancello, ma solo entrare/uscire da una certa area determinata dall’utente.

Marketing- > È possibile assegnare un Beacon a una determinata categoria o prodotto, e configurarlo con valori personalizzati, consentendo al Beacon di inviare tramite Pubblicità un pacchetto contenente i dati relativi alla categoria/prodotto associata.

Turismo – > Posizionare i beacon in diverse aree di un museo / parco e associarli alle aree/oggetti desiderati, in modo che possa descriverli (Guida intelligente).

Smart Home- > Per Abilitare/Disabilitare dispositivi “smart” all’interno di una casa , in base a determinati valori trasmessi dal Beacon (ad esempio se un Beacon con sensore di temperatura segna un valore superiore a 27°, inviare tramite dispositivi ad hoc un comando di ACCENSIONE ad un condizionatore d’aria). Questo tipo di applicazioni non funzionano solo con una logica Master / Slave, ma hanno bisogno del supporto di dispositivi ad hoc in grado di gestire questo tipo di dinamiche.