SoC e strumenti Bluetooth Low Energy compatibili con Bluetooth 4.1, 4.2 e 5 pronti ad affrontare le sfide IoT (Parte 1)

I notevoli aggiornamenti del software ("stack") del protocollo RF Bluetooth Low Energy introdotti nelle versioni 4.1, 4.2 e 5 di tale standard ne hanno migliorato nettamente la praticità per un'ampia gamma di applicazioni che vanno oltre le sue radici nel settore dei prodotti di consumo, e in particolare per quelle associate a Internet delle cose (IoT).

La rapidità dell'evoluzione tecnologica e la mancanza di chiarezza circa le capacità e l'interoperabilità sia di Bluetooth Low Energy, sia della sua versione convenzionale (o "Classic"), hanno tuttavia dato origine a una certa confusione. Per poter ottimizzare i propri progetti, garantendo allo stesso tempo il pieno sfruttamento delle capacità di Bluetooth, progettisti e sviluppatori devono comprendere a fondo quale forma di tale tecnologia sia più indicata per la loro applicazione specifica.

Questo articolo in due parti fa chiarezza sulla confusione tra Bluetooth Classic e Bluetooth Low Energy e descrive i miglioramenti apportati alla tecnologia – introdotti con le versioni 4.1, 4.2 e 5 della specifica – che l'hanno reso adatta per applicazioni a cui non era originariamente destinata. Tali applicazioni includono una bassissima potenza, una maggiore portata, un throughput più elevato e l'aggiunta di estensioni per scopi pubblicitari. L'articolo include inoltre esempi di system-on-chip (SoC) Bluetooth Low Energy totalmente conformi alle ultime versioni della specifica.  

La seconda parte illustra il modo in cui i progettisti con un'esperienza RF limitata possono sviluppare prodotti wireless Bluetooth Low Energy con i SoC, i moduli, i firmware e i kit di sviluppo hardware e software (SDK) offerti da svariati fornitori.

Ottimizzato per un basso consumo energetico

Bluetooth Low Energy è stato introdotto nel 2010, con l'adozione della versione 4.0 di Bluetooth, come forma interoperabile a bassissimo consumo energetico della tecnologia wireless Bluetooth a corto raggio. La tecnologia ha esteso l'ecosistema Bluetooth ad applicazioni con piccole capacità della batteria, come i dispositivi indossabili. Grazie a una corrente media dell'ordine dei microampere nelle applicazioni target, essa affianca la tecnologia Bluetooth classica. Fra le principali caratteristiche della specifica originale figurano:

• Uno stack di protocollo leggero.
• L'interoperabilità con le versioni Bluetooth a partire dalla 4.0.
• Una velocità dati grezzi di 1 Mbps.
• Una portata di circa 10 metri.
• Un alto livello di immunità alle altre sorgenti radio a 2,4 GHz.

La tecnologia è idonea per la trasmissione di dati da sensori wireless compatti o altre periferiche, dove è possibile utilizzare una comunicazione totalmente asincrona. Tali dispositivi inviano occasionalmente bassi volumi di dati (vale a dire pochi byte). Il loro ciclo di lavoro tende a estendersi da poche volte al secondo a una volta al minuto o più.

Nella specifica di base Bluetooth 4.0, lo stack leggero Bluetooth Low Energy include lo strato fisico (PHY, che trasmette i bit), il livello di collegamento (LL, che definisce la struttura e il controllo dei pacchetti) e l'interfaccia del controller host (HCI). Nel loro complesso, questi tre livelli sono noti come il Link Controller di Bluetooth Low Energy (o il "Controller"). Al di sopra del controller, il livello host incorpora il controllo del collegamento logico e il protocollo di adattamento (L2CAP, Logical Link Control and Adaptation Protocol), che fornisce ad applicazioni e servizi un'astrazione basata sui canali. Esso esegue la frammentazione e la deframmentazione dei dati dell'applicazione, nonché la multiplazione e la demultiplazione di più canali su un collegamento logico condiviso.

Il livello host include anche il protocollo SMP (Security Manager Protocol) e Attribute Protocol (ATT). Per implementare le funzioni di protezione fra i dispositivi, il protocollo SMP utilizza un canale L2CAP fisso. Il protocollo ATT fornisce un metodo per comunicare piccoli volumi di dati su un canale L2CAP fisso. Utilizzano il protocollo ATT anche i dispositivi che determinano i servizi e le capacità di altri dispositivi. Il profilo GATT (Generic ATTribute) specifica la struttura nella quale vengono scambiati i dati dei profili. Tale struttura definisce gli elementi di base utilizzati in un'applicazione, come i servizi e le caratteristiche. Il GAP (Generic Access Profile) definisce infine i requisiti di base di un dispositivo Bluetooth. Il software applicativo si trova in cima allo stack (Figura 1).

Figura 1: Stack di protocollo Bluetooth Low Energy, che mostra Controller, Host e Applicazione. Il profilo GATT (Generic ATTribute) definisce i requisiti di base di un dispositivo Bluetooth. (Immagine per gentile concessione di Robin Heydon, "Bluetooth Low Energy: manuale per sviluppatori")

Fra gli sviluppatori può generarsi un certo grado di confusione in quanto a partire dalla versione 4.0 la specifica di base Bluetooth definisce due tipi di chip, vale a dire:

• Il chip Bluetooth Low Energy e lo stack descritto in precedenza.
• Un chip Bluetooth con uno stack modificato e il PHY con velocità di base (BR, Basic Rate) / velocità dati potenziata (EDR, Enhanced Data Rate) delle versioni precedenti combinato con un PHY Low Energy (LE) ("BR/EDR + LE") in modo da risultare interoperabile con i chip di tutte le versioni e le varianti dello standard.

Questo articolo (e la parte 2) si concentrano principalmente sul dispositivo Bluetooth Low Energy. In molte applicazioni di consumo, tale dispositivo opera congiuntamente a un chip Bluetooth, ma grazie ai miglioramenti dello standard introdotti nelle versioni 4.1, 4.2 e 5, esso viene impiegato in misura crescente come dispositivo autonomo per applicazioni IoT.

I chip Bluetooth Low Energy sono interoperabili fra loro e con i chip Bluetooth conformi agli standard Bluetooth 4.0 o successivi. Si noti che i chip Bluetooth trovano impiego in applicazioni quali smartphone, tablet e PC, per le quali il consumo energetico è meno rilevante della larghezza di banda. Anche tali chip sono tuttavia interoperabili con quelli Bluetooth conformi agli standard Bluetooth 3.0 e precedenti (Figura 2).

Figura 2: Lo standard Bluetooth 4.0 prevede due dispositivi, vale a dire i chip Bluetooth (con PHY BR/EDR + LE) e quelli Bluetooth Low Energy (PHY LE) (al centro e a destra nell'immagine). Tali dispositivi sono interoperabili. I chip Bluetooth sono inoltre interoperabili con i classici chip Bluetooth conformi agli standard Bluetooth 3.0 e precedenti (a sinistra). (Immagine per gentile concessione di Nordic Semiconductor.)

Bluetooth Low Energy riduce il consumo energetico massimizzando il tempo di standby e utilizzando connessioni veloci e basse potenze di picco di trasmissione/ricezione. La chiave del suo bassissimo consumo energetico risiede nel fatto che mentre la versione Bluetooth classica è un sistema radio "orientato alle connessioni" con un intervallo di connessione fisso, Bluetooth Low Energy si trova tipicamente in uno stato "non connesso" a basso consumo energetico nel quale le due estremità di un collegamento sono consapevoli l'una dell'altra, ma si connettono soltanto quando occorre e per il tempo più breve possibile.

Bluetooth Low Energy utilizza tre canali pubblicitari per cercare altri dispositivi o promuovere la sua stessa presenza, rispetto ai 32 di Bluetooth. Bluetooth Low Energy si attiva per 0,6 - 1,2 ms per la ricerca di altri dispositivi, mentre Bluetooth richiede 22,5 ms per la scansione di 32 canali, con un consumo energetico superiore fino a 20 volte.

Una volta connesso, Bluetooth Low Energy commuta a uno dei suoi 37 canali di dati, passando poi da un canale all'altro per evitare le interferenze secondo uno schema pseudo-casuale basato sulla tecnologia a salto di frequenza adattivo (AFH) introdotta dalla specifica originale Bluetooth, che impiega 79 canali. Bluetooth Low Energy completa i collegamenti (scansione, connessione, invio dei dati, autenticazione e terminazione) in 3 ms, rispetto alle centinaia di millisecondi di Bluetooth, assicurando ulteriori risparmi energetici.

La tecnologia risparmia inoltre energia utilizzando parametri RF "rilassati" rispetto a Bluetooth. Entrambe le tecnologie adottano una modulazione con polarizzazione a variazione di fase gaussiana della frequenza (GSFK); la tecnologia Bluetooth Smart utilizza tuttavia un indice di modulazione pari a 0,5 invece del valore di 0,35 della tecnologia Bluetooth classica, con un'ulteriore riduzione dei requisiti di potenza. La riduzione dell'indice di modulazione contribuisce inoltre ad aumentare la portata e a migliorare la robustezza.

Bluetooth Low Energy impiega infine pacchetti più brevi di Bluetooth. Ciò contribuisce a prevenire il surriscaldamento del chip evitando inoltre la necessità di una procedura di ricalibrazione, onerosa in termini energetici, e di un'architettura ad anello chiuso.

Predisposizione per IoT

Nelle applicazioni consumer, gli smartphone fungono tipicamente da "gateway" che consentono ai dati dei dispositivi Bluetooth Low Energy di raggiungere il cloud. Tale schema è adeguato per le applicazioni antropocentriche, come le fasce per fitness, ma non per quelle in cui è improbabile che sia sempre disponibile uno smartphone, come le applicazioni domestiche o di automazione industriale. Lo standard Bluetooth 4.1 è stato introdotto (almeno in parte) per affrontare tale punto debole quando la tecnologia viene implementata per applicazioni IoT.

La specifica Bluetooth 4.1 ha conferito ai dispositivi la capacità di fungere contemporaneamente da "periferiche" e "hub" Bluetooth Low Energy. Ora uno smartwatch è ad esempio in grado di operare come hub, acquisendo informazioni da un cardiofrequenzimetro Bluetooth Low Energy, e contemporaneamente come periferica di uno smartphone, visualizzando le notifiche di nuovi messaggi provenienti dal telefono. In secondo luogo, la specifica Bluetooth 4.1 ha aggiunto uno strumento standard per creare canali dedicati, utilizzabile per il protocollo IPv6 (ultima versione del protocollo di comunicazione Internet).

Fra gli altri miglioramenti introdotti con tale aggiornamento software figuravano una migliore coesistenza fra Bluetooth Low Energy e LTE cellulare, migliori connessioni grazie alla possibilità, per gli sviluppatori, di variare l'intervallo di ricollegamento, e il trasferimento di grandi volumi di dati.

La task force per l'ingegneria di Internet (IETF, Internet Engineering Task Force) ha nel frattempo aggiunto al protocollo IPv6 la specifica per reti 6LoWPAN (Low-power Wireless Personal Area Network). Il protocollo IPv6 utilizza indirizzi a 128 bit, invece dei 32 del precedente IPv4, andando oltre quest'ultimo e garantendo a tutti i miliardi di minuscoli sensori che vengono aggiunti a IoT la possibilità di ricevere un indirizzo IP univoco, consentendo loro di collegarsi direttamente ad altri dispositivi presenti in rete. Per quanto concerne Bluetooth Low Energy, ciò consente ai sensori di fare a meno dei servizi di un gateway per i collegamenti IP e la traduzione. Gli smartphone sono ottimi esempi di gateway di uso comune.

Unitamente al canale dedicato, introdotto con lo standard Bluetooth 4.1, lo sviluppo della task force IETF ha consentito di introdurre nella tecnologia Bluetooth 4.2, e precisamente nello stack Bluetooth Low Energy, il profilo IPSP (Internet Protocol Support Profile). Il profilo IPSP consente ai dispositivi di individuare altri dispositivi che supportano tale profilo, e di comunicare con essi, utilizzando pacchetti IPv6 sullo strato di trasporto di Bluetooth Low Energy. La maggior parte dei principali fornitori di chip Bluetooth Low Energy include ora nei propri stack tale strato di trasporto.

L'aggiunta dei profili IPSP consente ora ai dispositivi Bluetooth Low Energy di comunicare con qualunque altro dispositivo dotato di predisposizione IPv6 tramite router o gateway semplici ed economici (Figura 3). Poiché tali router operano come dispositivi neutri, trasferendo i pacchetti IPv6 senza eseguire alcuna analisi o manipolazione, è ora possibile adattare in modo economico per l'impiego come router anche milioni di dispositivi già in uso ma in precedenza incompatibili con Bluetooth Low Energy (come i set-top box (STB) o i router Wi-Fi).

Figura 3: La specifica Bluetooth 4.2 ha introdotto in Bluetooth Low Energy (noto in precedenza come "Bluetooth Smart") il profilo IPSP (Internet Protocol Support Profile), consentendo ai dispositivi di collegarsi direttamente via Internet a qualunque altro dispositivo con predisposizione IPv6 tramite router semplici ed economici. In presenza di un dispositivo di tale genere, è inoltre possibile accedere a Internet utilizzando come gateway uno smartphone. (Immagine per gentile concessione di Nordic Semiconductor)

Bluetooth 4.2 combatte gli hacker

Lo standard Bluetooth 4.2 ha anche introdotto alcuni elementi di protezione volti a mitigare i timori di atti di pirateria informatica nei casi in cui dispositivi Bluetooth Low Energy come le luci intelligenti si collegano a Internet abitualmente senza alcun intervento umano.

Il primo di tali elementi è costituito dalle connessioni sicure a bassa energia (LE, Low Energy). Fino all'introduzione della specifica Bluetooth 4.2, l'elemento costitutivo fondamentale della protezione Bluetooth era stato l'accoppiamento sicuro e semplice (SSP, Secure Simple Pairing), in cui il collegamento dei dispositivi avveniva soltanto una volta generate e distribuite varie chiavi crittografiche, vale a dire una chiave a breve termine (STK) e tre chiavi a lungo termine (LTK) per la crittografia e l'autenticazione del livello di collegamento (LTK), la risoluzione delle firme di connessione (CSRK) e la risoluzione dell'identità (IRK).

Lo standard Bluetooth 4.2 ha introdotto una protezione molto più robusta. Per la gestione delle chiavi, la specifica ha aggiunto la crittografia a curva ellittica (ECC) asimmetrica con curve ellittiche consigliate dalle norme FIPS (Federal Information Processing Standards). Per la cifratura dei messaggi, la specifica ha inoltre adottato lo standard AES-CCM (Advanced Encryption Standard - Counter with CBC-MAC) approvato da FIPS. Ciò ha prodotto un rafforzamento della protezione dello strato di collegamento fra dispositivi adiacenti che protegge i collegamenti wireless contro problemi quali le intercettazioni passive e gli attacchi MITM (Man In The Middle).

La seconda protezione aggiunta a Bluetooth 4.2 è la privacy LE, che gestisce la risoluzione degli indirizzi privati nei dispositivi controller e host, supportando allo stesso tempo la creazione di elenchi approvati di indirizzi privati a livello dei controller.

Lo standard Bluetooth 4.2 presenta inoltre un aumento dei modi di trasmissione alla massima potenza per la classe di potenza 1, da +10 a +20 dB, consentendo ai progettisti di eliminare gli adattatori di alimentazione esterni, con risparmi di spazio e costi. Rispetto allo standard Bluetooth 4.1 sono anche aumentati la capacità dei pacchetti, passata da 27 a 251 byte, e l'intervallo dei dati, incrementato fino a un massimo di 2,5 volte. Tali miglioramenti rendono più efficienti i collegamenti e le comunicazioni su Internet fra i dispositivi, consentendo inoltre caricamenti più rapidi e aggiornamenti più frequenti del firmware via radio (OTA, Over-The-Air).

Soluzioni a ruota degli aggiornamenti

Poco dopo l'adozione delle specifiche Bluetooth 4.0, 4.1 e 4.2, la natura aperta e il successo di mercato dello standard Bluetooth Low Energy hanno generato una vera ondata di fornitori e prodotti. In generale questi ultimi hanno assunto la forma di sistemi SoC. Un buon esempio è costituito dalla serie nRF51 di Nordic Semiconductor, lanciata nel 2012. Tale serie si basa su un processore ARM Cortex-M0, e include un transceiver Bluetooth Low Energy, memorie flash e RAM, la gestione dell'alimentazione su scheda e una spruzzatina di I/O.

Il sistema SoC DA14680 di Dialog Semiconductor adotta una formula analoga. Il chip è un dispositivo conforme allo standard Bluetooth 4.2 e include un processore ARM Cortex-M0, una radio Low Energy, 8 Mb di memoria flash, 64 kB di ROM OTP, 128 kB di SRAM dati, 128 kB di ROM, la gestione dell'alimentazione su chip e varie altre periferiche (Figura 4).

Figura 4: Il modello DA14680 di Dialog Semiconductor è un tipico esempio di sistema SoC BLE conforme allo standard Bluetooth 4.2 basato su un processore ARM embedded, con una sensibile tecnologia radio a 2,4 GHz e memorie flash, RAM e ROM. (Immagine per gentile concessione di Dialog Semiconductor)

Oltre a Nordic e Dialog, offrono soluzioni per sviluppatori molti altri fornitori di CI Bluetooth 4.1 e 4.2. Fra questi spiccano Texas Instruments (TI) e Cypress Semiconductor.

Bluetooth 5 incrementa la portata e la larghezza di banda

L'ultima versione della tecnologia Bluetooth, denominata Bluetooth 5 (e non, come ci si potrebbe attendere, "5.0"), è stata introdotta a dicembre del 2016, e avvicina ulteriormente Bluetooth Low Energy al ruolo di base tecnologica di IoT. I miglioramenti sono significativi, con incrementi della portata e della larghezza di banda.

L'aumento di quest'ultima è frutto dello strato PHY a 2 Mbps che sostituisce quello a 1 Mbps delle precedenti versioni di Bluetooth Low Energy. Il raddoppio della larghezza di banda dello strato PHY non si traduce direttamente in un raddoppio della velocità di trasmissione dei dati a causa dei carichi aggiuntivi fissi dovuti alla struttura dei pacchetti Bluetooth 5, ma gli sviluppatori possono ragionevolmente attendersi di raggiungere velocità di trasmissione dei dati di circa 1,4 Mbps, rispetto agli 800 kbps consentiti dallo strato PHY a 1 Mbps dello standard Bluetooth 4.2 (Figura 5).

Figura 5: Bluetooth 5 mantiene i 251 byte di carico utile di Bluetooth 4.2, ma lo strato PHY a 2 Mbps riduce i tempi di trasmissione e incrementa la larghezza di banda. Mentre Bluetooth 4.2 era in grado di raggiungere una velocità di 800 kbps con uno strato PHY a 1 Mbps, lo strato PHY a 2 Mbps di Bluetooth 5 consente di toccare una velocità di 1,4 Mbps. I vantaggi in termini di larghezza di banda vanno tuttavia perduti quando si utilizzano le caratteristiche di Bluetooth 5 per l'aumento della portata. (Immagine per gentile concessione di Bluetooth.com)

L'aumento della velocità di throughput è vantaggioso per molte applicazioni, ma per IoT un vantaggio essenziale è rappresentato dalla maggiore rapidità degli aggiornamenti OTA, un elemento di rilievo per i sensori IoT che richiedono con ogni probabilità miglioramenti regolari per offrire maggiori livelli di funzionalità e protezione. L'adozione di uno strato PHY a 2 Mbps consente inoltre di risparmiare energia, in quanto per l'invio di una determinata quantità di dati l'apparato radio rimane attivo meno a lungo che con un dispositivo a 1 Mbps. Tale apparato può inoltre trascorrere più tempo in una modalità di sospensione profonda, riducendo ulteriormente il consumo energetico.

Bluetooth 5 offre una portata fino a 4 volte maggiore di quella dello standard 4.2, e ciò rappresenta un vantaggio in molte applicazioni IoT. Consente ad esempio a tutte le luci intelligenti di un'abitazione di comunicare con uno hub centrale tramite una topologia a stella, evitando l'uso delle più complesse reti a maglie adottate spesso per aumentare la portata delle tecnologie wireless a bassa potenza. Il miglioramento della portata deriva dalla rilevazione e correzione degli errori a valle (FEC), che individua ed elimina gli errori di comunicazione a livello del ricevitore. L'aumento della portata viene inoltre ottenuto senza ricorrere ad un innalzamento della potenza di trasmissione, in linea con il retaggio di bassissimo consumo di questa tecnologia.

I progettisti e gli sviluppatori definiscono "portata" la massima distanza a cui è possibile estrarre correttamente i dati dal segnale ricevuto. Al crescere della distanza il rapporto segnale/rumore (SNR) aumenta, e iniziano a verificarsi errori di decodifica. I ricevitori Bluetooth sono in grado di tollerare un tasso degli errori di bit (BER) pari al massimo allo 0,1%, superato il quale la comunicazione si interrompe. Invece di aumentare la potenza del trasmettitore, è stata migliorata la sensibilità del ricevitore, in modo che il BER massimo venisse raggiunto a una distanza nettamente superiore.

Per la verifica degli errori dei pacchetti, lo standard Bluetooth 4.2 utilizza il controllo a ridondanza ciclica (CRC). Il ricevitore ricalcola il CRC e lo confronta con il valore allegato al pacchetto dal trasmettitore. L'eventuale differenza fra i valori di CRC indica che si è verificato un errore. Lo standard Bluetooth 4.2 non includeva tuttavia alcun meccanismo di correzione degli errori a livello del ricevitore. Quest'ultimo richiedeva invece tipicamente il reinvio del pacchetto, riducendo in tal modo il throughput complessivo.

La correzione FEC adottata da Bluetooth 5 migliora la sensibilità del ricevitore senza alcuna modifica dell'hardware. Il rovescio della medaglia risiede nel fatto che la tecnica in questione comporta l'aggiunta di bit ridondanti ai pacchetti, per agevolare la correzione degli errori. Tale soluzione riduce la velocità dati effettiva a 500 o 125 kbps, a seconda di quale dei due schemi di codifica disponibili viene applicato. Lo strato PHY a 2 Mbps non supporta purtroppo la correzione FEC, e non è pertanto possibile utilizzarlo per compensare la riduzione del throughput effettivo dovuta ai bit ridondanti.

Poiché la correzione FEC riduce il throughput effettivo, quando si utilizza il funzionamento a lunga portata (4x), a parità di volume di dati il sistema radio Bluetooth deve rimanere molto più a lungo in uno stato ad alta potenza. A seconda dello schema di codifica adottato, la trasmissione del carico utile dei pacchetti standard Bluetooth Low Energy può richiedere un tempo superiore fino a 13 volte rispetto a una trasmissione non codificata. Benché la potenza di picco assorbita non vari, il consumo energetico medio aumenta notevolmente, esaurendo più rapidamente la carica della batteria.

Fra le altre migliorie introdotte con lo standard Bluetooth 5 figurano anche le estensioni per scopi pubblicitari. Queste ultime aumentano le dimensioni del carico utile da 27 a 251 byte, consentendo un trasferimento dei dati più efficiente. L'impiego più probabile di tale caratteristica è costituito dalle applicazioni con radiofaro, che consentono ai punti di vendita al dettaglio di inserire più informazioni nei pacchetti pubblicitari diretti agli smartphone dei consumatori. Un'ulteriore caratteristica dell'ultima versione della specifica è la capacità di utilizzare i canali dati per scopi di trasmissione.

Nel settore commerciale iniziano a comparire chip BLE conformi allo standard Bluetooth 5. Una di tali soluzioni è ad esempio il sistema SoC Bluetooth Low Energy CC2640R2F SimpleLink di TI. Questo chip Bluetooth 5 integra un processore ARM Cortex-M3, un sistema radio a 2,4 GHz con una sensibilità pari a -97 dBm e conforme agli standard Bluetooth 4.2 e 5, un convertitore c.c./c.c. su chip e una discreta scelta di I/O e periferiche. Il SoC in questione è inoltre supportato dall'ampia gamma di SDK, progetti di riferimento e altri strumenti software TI.

Bluetooth 5 non supporta al momento la capacità di connettività di rete a maglie offerta da tecnologie concorrenti come ZigBee e ANT+. Vari produttori hanno implementato tecnologie proprietarie a maglie basate su Bluetooth Low Energy, in particolare CSR, oggi parte di Qualcomm. Poiché è probabile che una configurazione a maglie sia un requisito essenziale per le applicazioni IoT, non sorprende che il gruppo Bluetooth SIG si stia impegnando per implementarla. Vi è quindi una certa attesa per il prossimo aggiornamento dello standard Bluetooth (previsto per la fine del 2017), che supporterà la connettività di rete a maglie.

Conclusione

I numerosi e notevoli aggiornamenti del software ("stack") del protocollo RF Bluetooth Low Energy introdotti nelle versioni 4.1, 4.2 e 5 di tale standard hanno migliorato l'utilità dell'interfaccia nelle applicazioni che richiedono bassi consumi energetici, maggiore portata e throughput più elevati. Le variazioni hanno tuttavia dato origine a una certa confusione. Prima che gli sviluppatori siano in grado di sfruttare a fondo la versione di Bluetooth più indicata per le loro applicazioni, è necessaria una comprensione esauriente degli aggiornamenti e delle loro implicazioni.

Come mostrato, vi è un'ampia disponibilità di prodotti e soluzioni per le versioni precedenti di Bluetooth, mentre Bluetooth 5 sta prendendo rapidamente piede. Le soluzioni in questione consentono di collegare a IoT qualunque sensore, prodotto o apparecchio tramite router semplici ed economici, invece di gateway complessi come gli smartphone. Tale connettività permette di dotare di funzionalità notevolmente potenziate anche i più ordinari fra i prodotti attualmente disponibili, nonché di aggiornarli spesso durante tutta la loro vita utile.

Introduzione alla parte 2: tenendo presenti tali considerazioni, la parte 2 illustra come progettare i prodotti utilizzando un'ampia gamma di moduli e sistemi SoC conformi agli standard Bluetooth 4.2 e 5.

Una volta combinati con stack collaudati, software applicativi open-source, progetti di riferimento e strumenti di sviluppo di fabbrica, tali componenti eliminano gran parte dell'aura di mistero che circonda la progettazione RF. L'articolo spiega che malgrado lo sviluppo di prodotti wireless Bluetooth Low Energy rimanga un'attività non banale, i progettisti possono evitare i relativi trabocchetti e creare progetti in grado di ottenere le approvazioni regolamentari, assicurare la conformità agli standard e soddisfare i clienti.

Riferimenti:

1. “Getting Started with Bluetooth Low Energy” Kevin Townsend, Carles Cufí, Akiba, and Robert Davidson, O’Reilly.
2. “Bluetooth Low Energy: The Developer’s Handbook” Robin Heydon.
3. “Exploring Bluetooth 5 - Going the Distance” Martin Woolley, Bluetooth.com.
4. “A look in to Bluetooth v4.2 for Low Energy Products”