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:
- При необходимости данные передаются короткими пакетами.
- 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: androidlime.ru
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
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:
- BT111 – создан для приложений, где нужна работа со стандартными протоколами Bluetooth и BLE.
- BLE112 – однорежимный BLE-модуль для сенсорных систем и прочих аксессуаров с батарейным питанием.
- USB BLED112 – аналогичный однорежимный BLE-модуль со всеми свойствами BLE112, но выполнен в форм факторе USB-флешки.
- Спортивные аксессуары по типу шагомеров, пульсометров, ритмометров, которые имеют форму часов для руки или браслета.
- Различные сенсоры для определения движения, температуры, влажности.
- Системы чтения и отображения информации с автономным источником питания.
- Бытовая медтехника по типу измерителей глюкозы, тонометров, температурных измерителей.
- Гаджеты для удаленного вызова, по типу радио-няня.
- Приборы бытовой электроники, по типу беспроводной периферии (клавиатуры, мышки), панелей и пультов.
- Устройства для автоматизации в жилом доме по типу шлюзов между соединенной к Smart House сенсорной сетью и смартфонами с Блютуз.
- Устройства безопасности, по типу тревожных кнопок, бесконтактных ключей и прочее.
Определение поддержки
- BLE Checker.
- LightBlue.
- Bluetooth LE Scanner.
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 ATT -уровне к PDU плюсуется двенадцати байтная сигнатура.
Режимы безопасности включают в себя несколько уровней, используемых в зависимости от типа соединения.
- Первый – на канальном уровне два модуля обмениваются информацией о доступных возможностях ввода-вывода, а после принимают решение, по какому из обнаруженных произойдет взаимодействие.
- 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.
- Третий – конечные точки соединения обмениваются тремя 128 битными ключами и, если нарушений не замечено, пара успешно синхронизируется.
Источник: future2day.ru