Bezdrátová technologie Bluetooth Low Energy _ _ _ _ _ _ spotřeba energie a spotřeba energie při nečinnosti.
Zařízení využívající technologii Bluetooth Low Energy spotřebují méně energie než jiná zařízení Bluetooth předchozích generací. V mnoha případech budou zařízení schopna fungovat déle než rok na jednu miniaturní knoflíkovou baterii bez dobíjení [2] . Bude tak možné mít například malá čidla pracující nepřetržitě (například teplotní čidlo), komunikující s jinými zařízeními, jako je mobilní telefon nebo PDA [2] .
Tato nová verze specifikace Bluetooth umožňuje podporu široké škály aplikací a zmenšuje velikost koncového zařízení pro pohodlné použití v oblastech zdravotnictví, cvičení a sportu, bezpečnostních systémů a domácí zábavy.
12. června 2007 Bluetooth SIG oznámila, že Wibree se stane součástí specifikace Bluetooth jako Bluetooth Ultra-Low Energy Technology ( ULP Bluetooth ). Výsledkem by měla být bezdrátová technologie s nízkou spotřebou a výrazně prodlouženou výdrží baterie, srovnatelnou s obvody využívajícími ZigBee .
Dne 20. dubna 2009 představila společnost Bluetooth SIG novou technologii Bluetooth Low Energy jako doplňkový protokol zásobníku, který je plně kompatibilní s ostatními existujícími zásobníky protokolů Bluetooth. Předchozí názvy jako Wibree a ULP Bluetooth (Ultra Low Power) byly nahrazeny akceptovaným názvem pro technologii Bluetooth s nízkou spotřebou energie ( Bluetooth low energy ).
17. prosince 2009. Bluetooth SIG zveřejnilo přijetí nízkoenergetické bezdrátové technologie Bluetooth jako funkce jádra specifikace Bluetooth ve verzi 4.0 [3] .
Integrace Bluetooth Low Energy do základní specifikace byla dokončena na začátku roku 2010. Prvním zařízením, které tuto technologii začlenilo, byl iPhone 4S, vydaný v říjnu 2011. Jiní výrobci představili zařízení s Bluetooth Smart Ready v roce 2012.
Nízkoenergetická technologie Bluetooth s nižší spotřebou energie nabídne dlouhotrvající konektivitu a propojí malá zařízení, jako jsou senzory a mobilní zařízení v rámci sítí PAN ( Personal Area Network ).
Specifikace Bluetooth 4.0 (a novější) ve skutečnosti definuje dvě bezdrátové technologie: BR/EDR (klasický Bluetooth, vyvíjející se od první verze standardu) a BLE (Bluetooth Low Energy) [4] .
Zařízení využívající BLE mohou být buď dvourežimové BR/EDR/BLE (nazývané Bluetooth Smart Ready), kompatibilní s klasickými Bluetooth zařízeními, nebo jednorežimové BLE (Bluetooth Smart) [4] [2] .
Základní stavební kameny zařízení Bluetooth jsou [4] :
Komerční produkty obvykle využívají jedno z následujících hardwarových řešení [4] :
Aplikační vrstva je nejvyšší vrstvou zásobníku protokolů.
Úroveň hostitele obsahuje následující úrovně [6] :
Hostitel je připojen k řadiči protokolem HCI. Úroveň ovladače má následující úrovně [6] :
Viz také zásobník protokolů Bluetooth .
Standard Bluetooth jasně rozlišuje mezi pojmy protokol a profil . Protokoly jsou nedílnou součástí specifikace a jsou „horizontálními“ částmi jednotlivých vrstev Bluetooth stacku. Na druhé straně profily jsou „vertikální“ části funkčnosti a mohou být buď povinné ( Generic Access Profilebuď GAP Generic Attribute Profilenebo GATT), nebo specifické pro dané zařízení (například Find Me Profile, Proximity Profile). Výrobci mohou také definovat své vlastní profily, jako je iBeacon a Apple Notification Center ServiceApple [7 ] .
| Datový list | Klasický Bluetooth | Bluetooth Low Energy |
|---|---|---|
| rádiová frekvence | 2,4 GHz | 2,4 GHz |
| Vzdálenost | 100 m | <100 m |
| Rychlost přenosu dat | 1-3 Mb/s | 1 Mb/s |
| Šířka pásma | 0,7-2,1 Mb/s | 0,27 Mb/s |
| Otroci | 7 | Není předem určeno; implementace závislá |
| Bezpečnost | 64/128bitová a uživatelsky definovaná aplikační vrstva | 128bitový AES s režimem Counter CBC-MAC a uživatelsky definovanou aplikační vrstvou |
| Spolehlivost | Adaptivní frekvenční agilita, FEC , rychlé ACK | Adaptivní frekvenční agilita, Lazy Acknowledgment, 24bitový cyklický redundantní kód ( CRC ), 32bitová kontrola integrity zprávy |
| Latence (z nepřipojeného stavu) | Typicky 100 ms | 6 ms |
| Minimální celková doba přenosu dat (závisí na stavu baterie) | 100 ms | 3 ms |
| Státní regulace | Celosvětově | Celosvětově |
| Certifikační orgán | Bluetooth SIG | Bluetooth SIG |
| Přenos hlasu | Ano | Ne |
| Topologie sítě | rozptylová síť | rozptylová síť |
| Spotřeba energie | 1W jako originál | 0,01 W až 0,5 W (v závislosti na případech použití) |
| Maximální odběr proudu | <30 mA | <15 mA |
| Zjištění služby | Ano | Ano |
| Definice konfigurace | Ano | Ano |
| Případy užití | Mobilní telefony, hry, sluchátka, stereo audio streamy, auta, počítače atd. | Mobilní telefony, hry, PC, hodinky, sport a cvičení, zdravotnictví, automobily, spotřební elektronika, automatizace, průmysl atd. |
Bluetooth Low Energy je rozšířením základní specifikace bezdrátové technologie Bluetooth, které přidá nové funkce a umožní aplikace pro dálkové ovládání, lékařský dohled, sportovní senzory a další zařízení. Bluetooth Low Energy poskytne příležitost ke zlepšení stávajících aplikací rozšířením použitelnosti a funkčnosti technologie Bluetooth.
Vhodné čipy lze integrovat do produktů, jako jsou náramkové hodinky, bezdrátové klávesnice, gamepady a tělesné senzory, které lze připojit k přijímacím (hostitelským) zařízením, jako jsou mobilní telefony, osobní digitální asistenti (PDA) a osobní počítače (PC).
ZvukPomocí aktualizace lze otevřít způsobilé aplikace pro stávající zařízení a používat technologii Bluetooth Low Energy. To umožní stávajícímu softwaru technologie Bluetooth přijímat data z technologie Bluetooth Low Energy. Schopnost plně duplexní komunikace je však omezena určitými schématy distribuce frekvencí tradiční technologie Bluetooth. Rozšířená zařízení, jako jsou mobilní telefony, osobní digitální asistenti ( PDA ) a osobní počítače ( PC ), mohou přijímat data přenášená nízkoenergetickými zařízeními Bluetooth jako přijímací zařízení pro složité úkoly.
Proto může nízkoenergetická technologie Bluetooth propojit jakoukoli osobní síť IEEE 802.15 ( WPAN ), která komunikuje s každým jednoduchým zařízením, s jinými zařízeními pro složité úkoly, a také podporovat bránu pro přenos informací do jiných síťových entit.
Někdy je možné „obnovit“ rozptýlenou energii záření nebo energii pohybu. Takové systémy „čištění odpadků“ mohou napájet technologii Bluetooth s velmi nízkou spotřebou energie, což má za následek něco jako „inteligentní prachové“ senzory, velmi malé, nezávislé dostupné síťové senzory, které hlásí celý obraz kolem, jsou rozptýleny všude a nedojdou energie. Navíc jsou spolehlivé.
Na trhu proprietárních řešení konektivity se technologie Bluetooth Low Energy definuje jako:
Několik výrobců vyrábí čipy pro periferie Bluetooth LE, například Nordic Semiconductor s nRF51, čipy řady nRF52, Texas Instruments s CC2541 system-on-a-chip . Kromě toho mohou výrobci namísto vývoje vlastních rádiových řešení nakupovat hotové moduly, které prošly příslušnou, dosti nákladnou certifikací. Na začátku roku 2014 byly k dispozici moduly Laird BL600, Bluegiga BLE112/BLE113 a RFDuino (pro platformu Arduino ) [9] .
Jako příklad jsou níže uvedeny charakteristiky systému na čipu řady nRF51 [9] :
| Bezdrátové senzorové sítě | |
|---|---|
| Operační systémy | |
| Průmyslové standardy |
|
| Programovací jazyky | |
| Hardware |
|
| Software | |
| Aplikace |
|
| Protokoly | |
| Konference / Časopisy |
|
| automatizace domácnosti | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Řízení | |||||||||
| Senzory | |||||||||
| Účinkující |
| ||||||||
| Aplikace |
| ||||||||
| Protokoly | |||||||||
| Ambient Intelligence | |
|---|---|
| Koncepty |
|
| Technika |
|
| Platformy | |
| aplikace |
|
| První průzkumníci |
|
| viz také |
|