IoT Hacks #4 Bluetooth 5.x w systemach IoT

UDOSTĘPNIJ

Autor: Piotr Strzałkowski, ekspert w dziedzinie embedded

Mogliście już przeczytać o zastosowaniu paneli słonecznych w sensorach typu smart i protokole Wi-SAN. Tym razem kilka słów o Bluetooth – nowościach, które pojawiły się na rynku dla wersji Bluetooth od 5.0 do 5.2.

Co nowego w technologii Bluetooth

Wersja Bluetooth 5.0

Od wersji 5.0, w standardzie Bluetooth pojawiło się dużo ciekawych funkcjonalności. Zebraliśmy je dla Was w poniższej tabeli.

L.p.

Bluetooth 5.0 (2016)

Bluetooth 5.1 (2019)

Bluetooth 5.2 (2020)

1

Prędkość transmisji 2 Mbps.

Funkcja AoA/AoD.

LE Audio.

2

Zasięg do 240 m (outdoor), 40 m (indoor).

Buforowanie GATT.

Kanały izochroniczne (ISOC).

3

Tryb pracy low power.

Poprawa procesu rozgłaszania (jeden z etapów nawiązywania połączenia).

Zarządzanie energią w trybie LE (LEPC).

4

Obsługa dwóch urządzeń naraz.

 

Ulepszony protokół atrybutów (EATT).

5

Obsługa sieci MESH.

 

 


Pierwszą zmianą jaką obserwujemy, w Bluetooth 5.0 jest dużo szybszy transfer danych – dziś jest to 2 Mbps w stosunku do 1 Mbps jaki zapewniała nam wersja 4.2.

Dodatkowo zwiększył się zasięg – aż do 240 m na otwartym terenie i 40 m w środowisku biurowym. Jest to znaczny postęp w stosunku do poprzedniej wersji.

Szczególnie ważne z punktu widzenia urządzeń IoT jest możliwość pracy w trybie low power ze wsparciem obsługi sieci MESH. Są to dziś dwie, główne funkcjonalności wykorzystywane w najnowszych inteligentnych czujnikach.

Ostatnia, ciekawa nowość, to możliwość równoczesnego podłączenia dwóch odbiorników do jednego nadajnika Bluetooth.

 

Wersja Bluetooth 5.1

Kolejna wersja czyli Bluetooth 5.1 przynosi nam całkowicie nową funkcjonalność: AoA (kąt przybycia) i AoD (kąt odejścia), która umożliwia znajdowanie kierunku / położenia urządzeń wyposażonych w Bluetooth 5.1 z dużo wyższą dokładnością, niż wersja BLE która korzystała z techniki RSSI (Received Signal Strength Indicator).

Wprowadzono także buforowanie GATT (Generic Attribute Profile). GATT obsługuje komunikację pomiędzy urządzeniami po ich połączeniu, często bazując na predefiniowanych profilach urządzeń. Profile urządzeń są tak naprawdę definicją danych i formatów jakie będą przesyłane przez dane urządzenie (np.: profil czujnika medycznego ma zdefiniowane dane o ciśnieniu krwi i tętnie). Buforowanie GATT zapewnia zapamiętanie danego profilu / wymagań komunikacyjnych z podłączonym urządzeniem. Dzięki czemu parując się po raz kolejny z tym urządzeniem, dane nie będą przesyłane ponownie, co znacznie skraca czas i podnosi stabilność połączenia.

Poprawa procesu rozgłaszania, tłumacząc w skrócie, umożliwiła synchronizację procesu skanowania i wysłania informacji podczas nawiązywania połączenia. Takie rozwiązanie zaowocowało spadkiem energii wymaganej w tym procesie. Dodatkowo poszczególne urządzenia mogą się dzielić danymi połączenia, dzięki czemu podczas kolejnych połączeń, urządzenia nie muszą się nimi wymieniać oszczędzając czas i energię (np.: gdy Twój smartwatch wymieni dane z Twoim telefonem na temat słuchawek, z którymi kiedyś się łączył, to łącząc się w przyszłości ze słuchawkami za pomocą telefonu, te dane nie będą wymienianie).

Bluetooth 5.2 - kolejny krok w kierunku zmniejszenia poboru prądu

Najważniejszym z nich wydaje się funkcjonalność LE Audio (Low Energy Audio), a dokładniej wprowadzenie nowego bardziej efektywnego kodeka (LC3) umożliwiającego lepszy transfer dźwięku. Dzięki niemu takie urządzenia jak na przykład słuchawki mogą działać dłużej na tej samej baterii, zachowując tę samą jakość dźwięku.

Ulepszony protokół atrybutów (EATT)

Pod tym zagadkowym hasłem kryje się bardzo ciekawa funkcjonalność, polegająca na możliwości jednoczesnego połączenia z dwoma urządzeniami. Dzięki temu użytkownicy urządzenia Bluetooth mają możliwość pracowania z wieloma aplikacjami bez blokowania, a połączenie korzysta z szyfrowania, dzięki czemu jest bardziej bezpieczne. 

Kanały izochroniczne (ISOC)

Kanały izochroniczne (ISOC) są rozwinięciem technologii łączności wielopunktowej (np.: jeden nadajnik wiele odbiorników). Technologia ta zwiększa możliwości urządzeń posiadających Bluetooth 5.2, umożliwiając wykorzystanie dźwięku o niskiej energii (LE). W rezultacie urządzenia mają możliwość jednoczesnego łączenia się i odtwarzania z większymi grupami osób.

Funkcjonalność LEPC

Ostatnia funkcjonalność LEPC, pozwala nadajnikowi na samodzielną regulację mocy nadawania tak, aby zapewnić najlepszą jakość komunikacji przy optymalnym poborze mocy. Dodatkowo nadajnik może zostać poproszony o zmianę mocy nadawania przez urządzenie, które jest z nim połączone. Co ważne, podczas transmisji danych urządzenia mogą się wymieniać informacją na temat mocy jaką teraz nadają, w celu zoptymalizowania połączenia.

Podsumowanie

Jak widzicie, Bluetooth w wersjach 5.x wnosi niesamowitą gamę nowości wspierających energooszczędność i poprawę wydajności transmisji. Funkcjonalności te są kluczowe, zwłaszcza w urządzeniach IoT pracujących na baterii.

Jeśli zastanawiasz się, czy można przedłużyć czas pracy Twojego urządzenia IoT na baterie, albo poszukujesz partnera technologicznego do stworzenia dedykowanego rozwiązania IoT – napisz do nas! Zrealizowaliśmy z sukcesem wiele projektów, które wymagały harvestingu energii i chętnie podpowiemy Ci jak to zrobić. Umów się na bezpłatną konsultację!

Najnowsze wpisy na blogu