Bluetooth low energy устройства

Bluetooth Low Energy (BLE) – зрелая технология, получившая в последнее время активную поддержку со стороны популярных брендов в умных устройствах массового сегмента, широко применяется на производстве и в медицине. Узнайте из нашей статьи больше о BLE и ее использовании, а также о том, каким образом можно применять технологию на практике при решении производственных и бытовых задач.

BLE (Bluetooth Low Energy) – технология беспроводной передачи данных, официально выпущенная в 2010 году и с тех пор снискавшая большую популярность во многих индустриях. Технология широко применяется при реализации концепции Интернета Вещей (IoT), поскольку низкое потребление энергии, отличающее BLE от классического Bluetooth, позволяет поддерживать связь с устройствами в течение длительного периода времени.

Помимо различия в уровне энергопотребления, BLE, в отличие от классического Bluetooth, использует меньше радиочастотных каналов (40 2-MHz вместо 79 1-MHz) и позволяет намного быстрее устанавливать соединение с другим устройством (15-30 мс против 100 мс). Обе технологии эксплуатируют одну и ту же радиочастоту (2.4 GHz) и применяются для контроля устройств. Однако BLE, не предназначенная для непрерывного сетевого соединения, задействуется для периодической передачи небольших пакетов данных, оставляя задачи потоковой передачи (например, прослушивание музыки) классической Bluetooth.

Для работы технологии BLE требуется два устройства – центральное (например, смартфон) и периферийное – BLE-маяк («beacons»), ограниченный в возможностях и погружающийся в режим сна, когда не происходит обмен данными. BLE-маяки могут выступать в качестве периферийного устройства, с которым устанавливается соединение, а могут служить передатчиками («broadcasters»), ответственными только за трансляцию данных без подключения. В обоих случаях BLE-маяк обнаруживается по так называемым «пакетам продвижения» данных («advertising packets»), транслируемым на трех радиочастотах, что позволяет снизить возможные помехи при передаче информации. Повторяющиеся данные отправляются по одному из трех каналов со случайными перерывами (до 10 мс), называемыми «интервалами продвижения» («advertising intervals»). Центральное устройство, попав в радиус BLE-маяка, может обнаружить сигнал и – либо запросить дополнительный пакет данных с помощью запроса о сканировании и ответа («scan request» / «scan response»), либо инициировать соединение. В зависимости от модели BLE-маяка, соединение с ним устанавливается стандартной процедурой подключения Bluetooth устройства или с помощью стороннего приложения, позволяющего обнаружить транслируемый сигнал. После инициации центральным устройством, соединение считается созданным, а установленным оно становится только после двунаправленного обмена данных между центральным и периферийным устройствами («ведущим», «master» и «ведомым», «slave»). Таким образом, к основным преимуществам технологии относятся: возможность быстрого обмена данными, обусловленная сменой радиочастот для избежания помех, и работа длительное время без подзарядки, обеспечиваемая режимом сна, в котором обмен данными не происходит или в данных отсутствуют изменения.

Благодаря своим уникальным характеристикам, BLE пользуется популярностью в самых разных сферах и позволяет открывать новые сценарии применения в зависимости от поставленных целей.

Источник

Что такое Bluetooth Low Energy?

Протокол BLE использует ту же технологию, что и обычный Bluetooth, но потребляет гораздо меньше энергии. В чем же заключается его секрет?

Bluetooth — одна из самых полезных технологий для передачи данных. Её можно найти практически на каждом устройстве, ведь она популярна во всем: от потоковой передачи музыки до обмена файлами.

Однако у Bluetooth есть один существенный недостаток, а именно высокое потребление энергии на устройстве. Если оставить Bluetooth включенным на весь день, то вы непременно заметите, что девайс разражается гораздо быстрее.

Это особенно касается гаджетов с ограниченной мощностью (например, устройства интернета вещей), но повышенный разряд можно заметить и у смартфонов.

Bluetooth Low Energy (с низким энергопотреблением) предназначен для решения этой проблемы. Итак, что же такое BLE и как он работает?

Что такое Bluetooth?

Многие наверняка знают о Bluetooth, но мы на всякий случай напомним. Это стандарт беспроводной связи малого радиуса действия, который использует радиоволны УВЧ в диапазонах ISM от 2,402 ГГц до 2,48 ГГц.

Технология позволяет создавать личные сети и обмениваться данными между сопряженными устройствами. Первоначально Bluetooth был создан в качестве альтернативы кабелям. Да, сейчас в это трудно поверить, но до появления технологии все периферийные устройства для ПК являлись проводными.

BLE – это…?

Bluetooth Low Energy основан на Bluetooth и впервые появился в 2011 году. Он также часто называется Bluetooth Smart и Bluetooth 4.0.

BLE предлагает многие из тех же функций, что и Bluetooth, но с акцентом на низкое энергопотребление. В результате он не такой быстрый, как Bluetooth, поэтому не подходит для передачи файлов больших объёмов, но отлично себя проявляет при передаче небольших объемов данных с минимальным энергопотреблением.

Один из главных же плюсов BLE заключается в том, что технология позволила широкому спектру небольших гаджетов IoT, таких как датчики и теги, обмениваться данными, несмотря на отсутствие емких и мощных батарей.

В чем же секрет?

BLE использует те же диапазоны радиоволн, что и Bluetooth. При этом способы, с помощью которых устройства обмениваются данными, также похожи.

Разница в том, что девайсы, подключенные через BLE, переходят в спящий режим в случае, если данные не передаются. Кроме того, при необходимости информация передается короткими пакетами.

Это отличается от «классического Bluetooth», который включен всегда и был разработан для непрерывной связи, которая часто длится часами.

Тот самый переход в спящий режим позволяет девайсам эффективно обмениваться данными с гораздо меньшим энергопотреблением. Устройство, использующее BLE, способно проработать в течение года на одной миниатюрной батарейке!

BLE против Bluetooth

BLE в основном используется для экономии заряда батареи, но есть еще несколько фундаментальных отличий от стандартного Bluetooth:

Bluetooth обеспечивает непрерывную связь в двух направлениях. BLE обменивается данными короткими пакетами. Кроме того, некоторые соединения BLE идут только в одном направлении.
Bluetooth выполняет передачу данных со скоростью 1-3 МБ. BLE же ограничен 125 КБ-2 МБ.
Bluetooth поддерживает передачу голоса, а BLE — нет.
Соединения Bluetooth имеют задержку до 100 мс. BLE же выдает задержку около 6 мс. Тут важно помнить, что чем меньше задержка, тем лучше.
Bluetooth потребляет 1 Вт энергии, в то время как BLE – от 0,01 до 0,5 Вт. Таким образом, некоторые устройства, использующие BLE, потребляют в 100 раз меньше энергии!

Все смартфоны поддерживают BLE?

Начиная с 2012 года практически все смартфоны поддерживают как классический Bluetooth, так и BLE. Поддержка Bluetooth с низким энергопотреблением впервые появилась на iPhone 4 и Android 4.3. Технология также присутствует на большинстве устройств на базе Windows, Linux и Mac.

BLE маячки

Bluetooth Low Energy — это больше, чем просто инструмент для передачи данных. Возможно, наиболее важным применением технологии является создание так называемых маячков.

Bluetooth маячки — это аппаратные передатчики, которые используют технологию BLE для отправки специального идентификационного номера каждые несколько секунд.

Затем этот идентификационный номер считывается устройствами, подключенными к BLE. Если девайс распознает номер, то может подключиться к маяку и получить определенные данные.

Например, маяк можно использовать для отправки уведомлений на любой смартфон с поддержкой BLE, на котором установлено то или иное приложение.

Использование

BLE никогда не заменит Bluetooth, но это технология стала стандартом для многих популярных применений.

Умные устройства

Большинство смарт девайсов соединяются друг с другом с помощью BLE. Дело в том, что многие из них имеют ограниченную мощность и не поддерживают стандартный Bluetooth. BLE также применяется в большинстве смартфонов, поэтому обеспечивает легкую совместимость.

Гиперлокальный маркетинг

BLE можно использовать для отправки рекламных сообщений на смартфоны, находящиеся по близости. Таким образом, реклама будет ориентирована на людей исключительно на основе местоположения. Например, магазин может отправлять уведомления людям, как только они входят в помещение.

Отслеживание местоположения

Технология GPS, очевидно, эффективна при отслеживании местоположения. Однако частенько она недостаточно точна при использовании на небольших участках (например, внутри зданий).

BLE предоставляет полезную альтернативу, поскольку способна отслеживать местоположение внутри помещений. В сочетании с маяками Bluetooth Smart можно использовать для отслеживания смартфона даже при переходе из комнаты в комнату.

Управление активами

BLE также можно использовать для отслеживания физических объектов, поэтому технология популярна в управлении активами. Каждому отслеживаемому элементу присваивается BLE тег. Затем по всему помещению устанавливаются маяки для прослушивания уникального идентификатора каждого тега.

А для чего BLE не используется?

Оригинальный Bluetooth по-прежнему используется в приложениях, где энергопотребление не является приоритетом. Bluetooth быстрее и поэтому по-прежнему популярен при передаче больших файлов. Кроме того, «классическая» технология используется при подключении периферийных устройств к ПК. Сюда входят клавиатуры, гарнитуры и другое (устройства, требующие непрерывное подключение).

А что по поводу безопасности?

Все BLE соединения защищены сквозным шифрованием типа AES-128. Это предотвращает чтение данных, если кто-то попытается их перехватить.

Атака посредника возможна, но это может происходить только в течение ограниченного периода времени, когда два устройства, подключенные к BLE, сопряжены.

Ограниченный диапазон подключения BLE также выгоден с точки зрения безопасности. Если хакер хочет взломать BLE-устройство, то ему потребуется максимально приблизиться к нему.

Как BLE поменяла интернет вещей

Многие применения интернета вещей были бы невозможны без Bluetooth Low Energy. За счет снижения энергопотребления устройства, являющиеся частью IoT, можно делать более компактными, но при этом работают они намного дольше.

Таким образом, BLE относится ко многим умным аксессуарам, меткам и другим устройствам, которые мы используем в настоящее время. Вполне вероятно, что в ближайшем будущем технология будет становиться все более популярной, поскольку на рынке появляется все больше и больше гаджетов, способных подключаться друг к другу.

Источник