Tecnología inalámbrica Bluetooth Low Energy _ _ _ _ _ _ consumo de energía y consumo de energía en reposo.
Los dispositivos que utilizan Bluetooth Low Energy consumirán menos energía que otros dispositivos Bluetooth de generaciones anteriores. En muchos casos, los dispositivos podrán funcionar durante más de un año con una sola batería de tipo botón en miniatura sin recargar [2] . Así, será posible tener, por ejemplo, pequeños sensores operando continuamente (por ejemplo, un sensor de temperatura), comunicándose con otros dispositivos, como un teléfono celular o una PDA [2] .
Esta nueva versión de la especificación Bluetooth permite admitir una amplia gama de aplicaciones y reduce el tamaño del dispositivo final para un uso conveniente en las áreas de atención médica, ejercicio y deportes, sistemas de seguridad y entretenimiento en el hogar.
El 12 de junio de 2007, Bluetooth SIG anunció que Wibree se convertiría en parte de la especificación de Bluetooth, como Bluetooth Ultra-Low Energy Technology ( ULP Bluetooth ). El resultado debería ser una tecnología inalámbrica con bajo consumo de energía y una duración de la batería significativamente mayor, comparable a la de los circuitos que utilizan ZigBee .
El 20 de abril de 2009, Bluetooth SIG presentó la nueva tecnología Bluetooth Low Energy como un protocolo de pila adicional que es totalmente compatible con otras pilas de protocolo Bluetooth existentes. Los nombres anteriores como Wibree y ULP Bluetooth (Ultra Low Power) han sido reemplazados por el nombre aceptado para la tecnología de baja energía Bluetooth ( Bluetooth de baja energía ).
17 de diciembre de 2009. Bluetooth SIG ha publicado la adopción de la tecnología inalámbrica Bluetooth de baja energía como una característica de la versión 4.0 del núcleo de la especificación Bluetooth [3] .
La integración de Bluetooth Low Energy en la especificación central se completó a principios de 2010. El primer dispositivo en incorporar esta tecnología fue el iPhone 4S, lanzado en octubre de 2011. Otros fabricantes introdujeron dispositivos con Bluetooth Smart Ready en 2012.
Al consumir menos energía, la tecnología Bluetooth de baja energía ofrecerá conectividad duradera y conectará dispositivos pequeños como sensores y dispositivos móviles dentro de las redes de área personal (PAN).
La especificación Bluetooth 4.0 (y posteriores) en realidad define dos tecnologías inalámbricas: BR/EDR (Bluetooth clásico, en evolución desde la primera versión del estándar) y BLE (Bluetooth Low Energy) [4] .
Los dispositivos que usan BLE pueden ser BR/EDR/BLE de modo dual (llamado Bluetooth Smart Ready), compatibles con dispositivos Bluetooth clásicos, o BLE (Bluetooth Smart) de modo único [4] [2] .
Los componentes básicos de un dispositivo Bluetooth son [4] :
Los productos comerciales suelen utilizar una de las siguientes soluciones de hardware [4] :
La capa de aplicación es la capa más alta de la pila de protocolos.
El nivel de host contiene los siguientes niveles [6] :
El host está conectado al controlador mediante el protocolo HCI. El nivel del controlador tiene los siguientes niveles [6] :
Consulte también la pila de protocolos Bluetooth .
El estándar Bluetooth distingue claramente entre los conceptos de protocolo y perfil . Los protocolos son parte integral de la especificación y son las partes "horizontales" de las capas individuales de la pila de Bluetooth. Los perfiles, por otro lado, son porciones "verticales" de funcionalidad y pueden ser obligatorios ( Generic Access Profileya sea GAP Generic Attribute Profileo GATT) o específicos para un dispositivo determinado (por ejemplo, Find Me Profile, Proximity Profile). Los fabricantes también pueden definir sus propios perfiles, como iBeacon y Apple Notification Center ServiceApple [7 ] .
| Ficha de datos | Bluetooth clásico | Bluetooth de baja energía |
|---|---|---|
| frecuencia de radio | 2,4 GHz | 2,4 GHz |
| Distancia | 100 metros | <100 metros |
| Tasa de datos aéreos | 1-3 Mb/s | 1 MB/s |
| Banda ancha | 0,7-2,1 Mb/s | 0,27 Mb/s |
| esclavos | 7 | No predeterminado; dependiente de la implementación |
| La seguridad | 64/128 bits y capa de aplicación definida por el usuario | AES de 128 bits con modo de contador CBC-MAC y capa de aplicación definida por el usuario |
| Fiabilidad | Agilidad de frecuencia adaptativa, FEC , ACK rápido | Agilidad de frecuencia adaptable, acuse de recibo diferido, código de redundancia cíclica de 24 bits ( CRC ), verificación de integridad de mensajes de 32 bits |
| Latencia (del estado desconectado) | Típicamente 100ms | 6ms |
| Tiempo total mínimo de transferencia de datos (depende del estado de la batería) | 100ms | 3ms |
| Regulación estatal | En todo el mundo | En todo el mundo |
| Organismo de certificación | SIG de Bluetooth | SIG de Bluetooth |
| transmisión de voz | Sí | No |
| Topología de la red | red de dispersión | red de dispersión |
| El consumo de energía | 1W como original | 0,01 W a 0,5 W (dependiendo de los casos de uso) |
| Consumo máximo de corriente | <30mA | <15mA |
| Descubrimiento de servicios | Sí | Sí |
| Definición de configuración | Sí | Sí |
| casos de uso | Teléfonos móviles, juegos, auriculares, transmisiones de audio estéreo, automóviles, PC, etc. | Teléfonos móviles, juegos, PC, relojes, deportes y ejercicio, salud, automóviles, electrónica de consumo, automatización, industria, etc. |
Bluetooth Low Energy es una extensión de la especificación básica de la tecnología inalámbrica Bluetooth que agregará nuevas funciones y habilitará aplicaciones para control remoto, vigilancia médica, sensores deportivos y otros dispositivos. Bluetooth Low Energy brindará la oportunidad de mejorar las aplicaciones existentes al expandir la aplicabilidad y la funcionalidad de la tecnología Bluetooth.
Los chips apropiados se pueden integrar en productos como relojes de pulsera, teclados inalámbricos, gamepads y sensores corporales que se pueden conectar a dispositivos receptores (host) como teléfonos móviles, asistentes digitales personales (PDA) y computadoras personales (PC).
audioLas aplicaciones elegibles para dispositivos existentes se pueden abrir para usar la tecnología Bluetooth Low Energy a través de una actualización. Esto permitirá que el software de tecnología Bluetooth existente reciba datos de Bluetooth Low Energy. Sin embargo, la capacidad de comunicarse en dúplex completo está limitada con ciertos esquemas de distribución de frecuencia de la tecnología Bluetooth tradicional. Los dispositivos generalizados, como teléfonos móviles, asistentes digitales personales ( PDA ) y computadoras personales ( PC ), pueden recibir datos transmitidos por dispositivos Bluetooth de baja energía como dispositivos receptores para tareas complejas.
Por lo tanto, la tecnología Bluetooth de baja energía puede vincular cualquier red de área personal ( WPAN ) IEEE 802.15 que se comunica con cada dispositivo simple con otros dispositivos para tareas complejas, así como para admitir una puerta de enlace para transferir información a otras entidades de la red.
A veces es posible "restaurar" la energía dispersa de la radiación o la energía del movimiento. Dichos sistemas de "limpieza de basura" pueden alimentar Bluetooth de energía ultrabaja, lo que resulta en algo así como sensores de "polvo inteligente", sensores de red muy pequeños, independientes y disponibles que informan una imagen completa, están dispersos por todas partes y no se quedan sin energía. Además, son fiables.
En el mercado de soluciones de conectividad propietarias, la tecnología Bluetooth Low Energy se define como:
Varios fabricantes están produciendo chips para periféricos Bluetooth LE, como Nordic Semiconductor con nRF51, chips de la serie nRF52, Texas Instruments con sistema CC2541 en un chip . Además, en lugar de desarrollar sus propias soluciones de radio, los fabricantes pueden comprar módulos listos para usar que hayan pasado la certificación apropiada, bastante costosa. A principios de 2014, estaban disponibles los módulos Laird BL600, Bluegiga BLE112/BLE113 y RFDuino (para la plataforma Arduino ) [9] .
Como ejemplo, las características del sistema en un chip de la serie nRF51 [9] se dan a continuación :
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