VISIÓN BLUETOOTH LOW ENERGY (BLE)

El protocol Bluetooth Low Energy (también llamado BLE o Bluetooth Smart), fue introducido por Bluetooth SIG por primera vez junto con la versión 4.0 de Bluetooth (2010).

El protocolo BLE permite el intercambio de datos wireless con los dispositivos llamados “Low Energy” (Beacons), que una vez en funcionamiento permanecen escuchando el canal hasta que un dispositivo quiera establecer una conexión con ellos. Los Beacon BLE transmiten paquetes de datos de forma inalámbrica (a través de la banda de 2.4GHz) cada intervalo de tiempo definido por el usuario (Broadcast Interval). Estos paquetes de datos  se conocen como Advertising Packets. La conexión con el Beacon tiene lugar a través del principio de Master/Slave (que es el mismo principio utilizado por Bluetooth Classic). Master tiene la tarea de gestionar la comunicación (inicio, sincronización, fin), mientras que Slave simplemente ejecuta las órdenes de Master. Un Master puede tener múltiples conexiones al mismo tiempo con varios Slaves, pero uno Slave sólo puede conectarse con un Master a la vez.

Un ejemplo de arquitectura Master/Slave es la comunicación Smartphone/Beacon: El smartphone (Master, equipado con chip Bluetooth 4.0 o superior) escucha en el canal donde los Beacons (Esclavos) envían su advertisement, una vez recibido un paquete el Smartphone puede conectarse con uno o más Beacons al mismo tiempo (max 8).

Ejemplo de intercambio de datos entre Master y Slave durante la Connection Mode.

Permaneciendo inactivos la mayor parte del tiempo, los Beacons BLE tienen un consumo de batería drásticamente reducido en comparación con un dispositivo Bluetooth clásico (también debido a la cantidad reducida de datos que se envían durante la conexión y durante el período de inactividad). Esto permite que estos dispositivos sean alimentados por fuentes de energía extremadamente pequeñas (como una coin-cell) y que duren un período de tiempo del orden de meses/años..


VERSIONES  BLUETOOTH LOW ENERGY (BLE)

  • Fue el primer protocolo en implementar la versión “Low Energy”

  • Más rápido que la versión anterior.
  • Se solucionó el problema de la interferencia con la tecnología 4G/LTE.
  • Compatible con versiones anteriores.

  • Permite a los chip de utilizar Bluetooth a través de Internet Protocol Version 6 (IPV6), para el acceso directo a Internet.
  • Los dispositivos que implementan Core Configuration BR/EDR serán compatibles con todas las versiones Bluetooth Core que implementen la misma tecnología (desde 1.1)
  • En comparación con sus versiones anteriores, Bluetooth 4.2 permite una transmisión de datos mucho más rápida (250% más rápida que las versiones 4.0 y 4.1).
  •  La capacidad de los paquetes enviados se ha multiplicado por 10 en comparación con las versiones anteriores.
  • Con características más seguras y eficientes, Bluetooth 4.2 sólo permite a los usuarios de confianza rastrear dispositivos y conectar.
  • Compatible con versiones anteriores.

  • Doubled velocity speed (from 1Mbps to 2Mbps), and increased reading range up to 4 times with same power (these features can’t coexist, only one at the time).
  • Data size that can be sent over a Beacon increased to 255 bytes.
  • The use of the long reading feature drastically reduce the trasmission speed; That’s because greater is the distance, greater is the probability some bits will be lost, and perform the necessary controls reduce the amount of bits that can be sent.
  • Backward compatible with previous versions.

Summary Table of the major differences between Bluetooth versions  (from 2.0 to 5.0).

PUNTOS CLAVE:

Tanto Bluetooth como Bluetooth Low Energy funcionan en la misma banda (2,4GHz)

Tanto Bluetooth como Bluetooth Low Energy utilizan la arquitectura Master/Slave: primero hay que hacer la conexión, luego se puede iniciar la comunicación.

Los dispositivos BLE trabajan en Sleep Mode, por lo que sólo se despiertan cuando se ha realizado una solicitud de conexión, lo que les permite durar más que con los dispositivos Bluetooth clásicos.

Los dispositivos BLE permiten una conexión más rápida y son más baratos que los dispositivos Bluetooth clásicos, pero también tienen un menor rendimiento de datos y una menor distancia de lectura que los dispositivos Bluetooth clásicos.

 

APLICACIONES BLE-ORIENTED

En la industria IOT (Internet Of Things), existen muchas aplicaciones en las que se puede integrar la tecnología BLE. Aquí hay algunos ejemplos:

Indoor Position System -> Trazabilidad dentro de un edificio de personas/animales/objetos (pudiendo saber si la entidad asociada al Beacon está presente dentro del área delimitada por el usuario).

Seguridad en el lugar de trabajo -> Supervisar constantemente a los trabajadores y enviar mensajes de alarma en caso de que ocurra algo anormal. (es: caída, abandono del puesto de trabajo ecc…)..

Control de acceso -> El beacon puede reemplazar la clásica tarjeta RFID, pero es mucho más performante, en términos de distancia de lectura: esto significa que no es necesario pasar la tarjeta, sino simplemente entrar/salir del área designada.

Marketing -> Es possibile asociar un Beacon a una categoría/departamento (o a un solo elemento) y configurarlo con valores personalizados, permitiendo que el dispositivo envíe a través de su Advertising un paquete que contenga los datos relacionados con el producto/categoría específica asociada.

Turismo -> Instalar los Beacons en diferentes partes de un museo/parque y asociar cada Beacon con el objeto o entorno deseado, configurándolo para que pueda describirlo (Guía Inteligente).

Smart Home -> Activación/desactivación de dispositivos “smart” dentro de una residencia en función de determinados valores enviados por un Beacon (por ejemplo, si un Beacon BLE equipado con un sensor de temperatura marca un valor superior a 27°, se va a enviar un comando al acondicionador de aire, con dispositivos dedicados, para que se encienda). Este tipo de aplicaciones no funcionan con una simple lógica de Master/Slave, sino que necesitan el apoyo de dispositivos propietarios que puedan manejar estas dinámicas.

 

CONCLUSIONES

La tecnología BLE es una opción excelente en el campo de la trazabilidad a larga distancia y sin interferencias, gracias al MAC ADDRESS de los Beacon, su código unico, que permite identificarlos  unívocamente a nivel mundial. También pueden utilizarse junto con la tecnología RFID para una amplia variedad de aplicaciones.

Aquí puede encontrar nuestros BLE Beacons: