Bluetooth low energy 4pda

Bluetooth LE (Low Energy) — что это такое?

Особенности и преимущества Bluetooth LE с низким энергопотреблением.

Bluetooth LE (Low Energy) — технология беспроводной связи, разработанная для передачи данных с низким энергопотреблением. BLE работает в том же диапазоне, что и обычный Bluetooth, но имеет другой принцип работы. Функции и отличия технологии подробнее рассмотрены в этой статье.

Технология Bluetooth LE

Технология Bluetooth Low Energy была создана для устройств, которым необходимо держать непрерывную связь между собой. Например, связь между смартфоном и наушниками. Протокол энергосбережения работает следующим образом:

1. При необходимости данные передаются короткими пакетами.
2. Если данные не передаются, передатчик возвращается в спящий режим.

Эта технология позволяет значительно снизить потребление энергии, поэтому она применяется в случаях, когда устройствам необходимо долгое время поддерживать передачу данных.

Устройства с Bluetooth LE

Bluetooth с низким энергопотреблением могут поддерживать следующие устройства:

• Устройства в сфере поддержания здоровья и спорта (шагомеры, измерители пульса и другие аксессуары, которые крепятся на тело человека).
• Сенсоры движения, влажности и окружающей температуры.
• Смарт-часы и другие автономные устройства, отражающие информацию.
• Устройства для удаленных вызовов.
• Беспроводные клавиатуры, компьютерные мыши, пульты и т.д.
• Устройства для обеспечения безопасности (бесконтактные ключи, тревожные кнопки).

Все вышеперечисленные устройства оснащены однорежимным модулем Bluetooth LE. Д​_вухрежимные модули предназначены для смартфонов, ПК, планшетов и ноутбуков. Разделение по модулям характеризует и разделение ролей устройств в передаче данных:

• Центральная роль. Ее выполняют смартфоны и компьютеры. Они инициируют передачу данных, подключаются к устройствам, взаимодействуют с ними.
• Периферийная роль. Отводится остальным гаджетам, которые принимают запросы и передают данные.

Отличие Bluetooth LE от обычного Bluetooth

Технология Bluetooth LE была создана для современных беспроводных устройств, которые нуждаются в постоянном обмене данными. Основными потребностями гаджетов стали низкое энергопотребление, быстрое и стабильное соединение, а также безопасность. На этих пунктах и базируются отличия BLE от стандартного Bluetooth:

• Bluetooth Low Energy использует в десятки раз меньше энергии и улучшает автономность устройств.
• Передача данных осуществляется быстрее. Задержка подключения снизилась с 100 до 15 мс.
• Технология обеспечивает повышенную надежность и устойчивость к помехам. Устройства стабильно передают данные друг другу без человеческого вмешательства.
• Повышенная безопасность осуществляется комплексом мер, в который входит шифрование, алгоритмы для борьбы с кражей данных, авторизация и аутентификация.

Как узнать, поддерживает ли устройство Bluetooth LE?

Мобильные устройства под управлением Android поддерживают BLE с версии 4.3. Чтобы узнать, работает ли конкретный смартфон со стандартом Bluetooth LE, можно воспользоваться одним из следующих способов:

• Ознакомиться с информацией об устройстве на официальном сайте.
• Найти информацию в инструкции по эксплуатации.
• Скачать в Google Play Store одно из приложений-определителей (например, BLE Checker).

Bluetooth Low Energy обеспечивает постоянную передачу небольших объемов данных, которые характерны для карманных гаджетов, фитнес-трекеров и других похожих устройств. Основное отличие протокола заключается в значительном энергосбережении и обеспечении долгосрочного, надежного и стабильного соединения.

Источник

Протокол Bluetooth Low Energy: поддержка устройствами и специфика работы

Способов трансляции данных «по воздуху» создано и используется довольно много. Популярностью обзавелся протокол BLE, который внедрен в электронику различного типа и успешно используется и по сей день. Что из себя представляет данный протокол и в каких сферах применим — рассмотрено в этой статье.

Зачем разработали BLE

После изучения и успешного применения передачи информации без проводов, появилась потребность передавать данные, используя устройства с автономными источниками питания. Проблема состоит в том, что с этим устройством должно работать еще одно, которое постоянно передает данные либо слушает эфир.

Если у приемника и передатчика имеется батарейное питание, то наблюдаются проблемы со связью при разрыве постоянной передачи связи для экономии энергии, которые решили с новым протоколом передачи данных BlueTooth Low Energy (BLE).

BLE – это режим низкого энергопотребления, способствующий экономии заряда аккумулятора у сопряженных устройств.

Протокол стал частью Bluetooth 4.0. Операционная система Android поддерживает BLE с версии 4.3. В качестве пары, работающей с BLE, берется телефон с современной ОС, совместно с батарейной малой техникой (например, гарнитура). Но не исключены и взаимодействия иных гаджетов.

Чтобы принимать и передавать данные в необходимом объеме беспроводным способом, в стандарт Bluetooth LE включена скорость передачи информации, равная 1 Мбит/сек. Постоянный обмен данными затрачивает энергию, тем самым расходуя ее запасы. Поэтому протокол подразумевает разрыв постоянного эфира для экономии. Поэтому в протоколе не только важна скорость, а и то, что гаджеты умеют синхронизироваться друг с другом тогда, когда это необходимо.

Около 99% всего времени гаджеты спят и экономят энергию. Потом просыпаются на короткий период для обмена данными и снова засыпают. Но чтобы пребывать в данном режиме, устройства сперва между собой необходимо синхронизировать. Этот режим и называется advertising.

В каких сферах применяется

Протокол BLE используется по сценарию: редко передавать данные и обрабатывать долгое время. В частности, возможно использование двухрежимных гаджетов BLE в смартфонах, планшетных ПК, ноутбуках. Однорежимные могут использоваться во множестве сфер деятельности. Под эти сферы попадают устройства из разделов здоровья, автоматизации, анализа, управления.

Множество задач могут решаться, когда в радиусе двухуровневого модуля определяются иные одноуровневые BLE-приборы. К этим приборам относятся приборы-сигнализаторы, что уведомляют владельца об удалении от сумки, барсетки, кошелька, переносной тары и иных персональных вещей, оснащенных BLE-модулем. Отличное применение данным брелкам с BLE находят в качестве маячков для ребенка, чтобы не потерять его в достаточно людных местах.

Устойчивая работа и низкое энергопотребление протокола BLE позволяют рассматривать его в качестве замены NFC, а именно RFID-меток. Но вариант совмещенной работы BLE + NFC выглядит более привлекательно. BLE дает большой радиус, сопряженный с устойчивой работой, второй отвечает за логическое сопряжение пары, плюс обеспечивает надежную защиту за счет малого радиуса действия.

Не обходят стороной данную спецификацию в системах умных домов. Работа приборов через блютуз с низким энергопотреблением позволяет открывать удаленно двери, ворота и приводить в действие прочие механизмы с большого расстояния, подолгу не меняя аккумулятор в беспроводном и компактном органе управления.

Кроме того, внедрение в смартфон, который всегда под рукой, BLE-модуля позволит на приличном удалении через сопряженные каналы управлять любыми приборами и аксессуарами умного дома. Или подключаться к сенсорной панели для удаленного управления с другой комнаты.

Поддерживаемые устройства

Протокол BLE содержится в модулях со встроенным программным обеспечением. Модулями оснащаются конечные устройства. В качестве модулей можно выделить:

1. BT111 – создан для приложений, где нужна работа со стандартными протоколами Bluetooth и BLE.
   
2. BLE112 – однорежимный BLE-модуль для сенсорных систем и прочих аксессуаров с батарейным питанием.
   
3. USB BLED112 – аналогичный однорежимный BLE-модуль со всеми свойствами BLE112, но выполнен в форм факторе USB-флешки.

1. Спортивные аксессуары по типу шагомеров, пульсометров, ритмометров, которые имеют форму часов для руки или браслета.
2. Различные сенсоры для определения движения, температуры, влажности.
3. Системы чтения и отображения информации с автономным источником питания.
4. Бытовая медтехника по типу измерителей глюкозы, тонометров, температурных измерителей.
5. Гаджеты для удаленного вызова, по типу радио-няня.
6. Приборы бытовой электроники, по типу беспроводной периферии (клавиатуры, мышки), панелей и пультов.
7. Устройства для автоматизации в жилом доме по типу шлюзов между соединенной к Smart House сенсорной сетью и смартфонами с Блютуз.
8. Устройства безопасности, по типу тревожных кнопок, бесконтактных ключей и прочее.

Определение поддержки

Множество таких «определителей» находится в Play Market и доступны для использования бесплатно. Модели телефонов, выпущенные до 2015 года включительно, могут не поддерживать данную опцию.

Вопросы безопасности BLE

Защита канала передачи данных между парой устройств в протоколе BLE обусловлена двумя режимами LE Секьюрити мод 1 и LE Секьюрити мод 2. Первый режим работает на Data Link layer (DLL), второй на AT&T.

На DLL в протоколе Bluetooth LE присутствует шифрование и аутентификация с помощью технологии построения аутентификационного кода сообщения из блочного алгоритма шифрования (CCM) и шифра AES-128. При работе CCM и AES-128, добавляется к ним Protocol Data Unit и дополнительное сообщение для идентификации целостности, размером 4-байта, после которого PDU и сообщение шифруются.

В некоторых случаях аутентификацию можно провести поверх нешифрованного соединения на канальном уровне. Но в таком случае на AT&T -уровне к PDU плюсуется двенадцати байтная сигнатура.

Режимы безопасности включают в себя несколько уровней, используемых в зависимости от типа соединения.

1. Первый – на канальном уровне два модуля обмениваются информацией о доступных возможностях ввода-вывода, а после принимают решение, по какому из обнаруженных произойдет взаимодействие.
2. Второй – создание ключа для третьего этапа, который называется «временный ключ краткосрочного значения». Он послужит для надежной передачи данных о временном ключе. Ключ может быть передан тремя способами: с использованием альтернативного канала NFC, с введением шестизначного кода, вводимого пользователем, или без проверки аутентификации, если первый и второй способ организовать невозможно.
3. Третий – конечные точки соединения обмениваются тремя 128 битными ключами и, если нарушений не замечено, пара успешно синхронизируется.

Источник