Bluetooth Low Energy applicatie mogelijkheden

De Bluetooth 2,4 GHz specificatie kent sinds het ontstaan in het midden van de jaren ’90 van de vorige eeuw diverse specificaties. Iedere specificatie is gericht op een specifieke toepassing of toepassingsgebied.

De laatste toevoeging aan de Bluetooth specificatie is de 4.0 specificatie. Deze is gericht op het sterk reduceren van de energiebehoefte. Is voor een gemiddelde headset een Lithium Polymeer batterij van 120 – 150 mAh goed voor 4 -8 uur spraaktijd, een draadloze temperatuursensor op basis van Bluetooth Low Energy technologie kan op een 60 – 80 mAh Lithium Polymeer batterij, zeker een jaar temperatuur data verzenden naar zijn omgeving.

NFC (Near Field Communication) is een concurrerende technologie met Bluetooth 4.0. Momenteel maakt de smartphone en tabletindustrie hierover keuzes.

Het basis idee van Bluetooth is om een persoonlijk netwerk van draadbare elektronische apparaten op te bouwen, naar ieders eigen behoefte. Veiligheid, privacy, lage kosten, open specificatie en wereldwijde geschiktheid/dekking zijn andere doelstellingen van Bluetooth. Kort gezegd het motto van Bluetooth: “Cut the wire”.

De eerste specificatie (1.0) is snel gevolg door de 2.0/2.1 versie, met een verdubbeling van de bandbreedte (tot 2 mbit/sec) en de toevoeging van nieuwe functionaliteit, zoals de aansturing van apparaten. Rond 2006 zijn daar twee specificaties bijgekomen. De Bluetooth 3.0 specificatie, geschikt voor media-streaming inclusief een verdere verhoging van de bandbreedte. De Bluetooth 4.0 specificatie is geschikt voor lage datastromen maar niet geschikt voor spraakverbinding. Voor spraak is de bandbreedte onvoldoende en de latency mogelijk te groot. De naamgeving van deze specificatie is ook wel: “Low Energy” of “Smart”.

Bluetooth Low Energy is ontwikkeld voor laag energieverbruik en kleinere bandbreedtes, tot circa 200 kbit/sec. De energiereductie in vergelijking met Bluetooth Classic bij een gelijke toepassing, bijvoorbeeld met een interval van 2 minuten het meten van temperatuur en het verzenden van de temperatuurdata, kan oplopen tot een factor 100.

Belangrijke verschillen tussen Bluetooth Classic en Low Energy zijn in onderstaande tabel weergegeven:

Technische spec	Bluetooth Classic	Bluetooth Low Energy
Bandbreedte	Max. 2.1 Mbit/s	Max. 0.27 Mbit/s
Active slaves	7	Afhankelijk van de implementatie
Security	56/128-bit	128-bit AES met Counter Mode CBC-MAC
Opstartsnelheid verbinding	Typisch 100 ms	6 ms
Totale tijd verzenden data	100 ms	3 ms
Spraak mogelijk	Ja	Nee
Network topology	Scatternet	Star – bus
Energie verbruik	100%	1 – 5% ten opzichte van Classic
Piekstroom	<30 mA	<15 mA
Service discovery	Ja	Ja
Profile concept	Ja	Ja

In een toepassing is de werkwijze van een Bluetooth low Energy product als volgt: de sensor zal in veel gevallen met een vastgesteld interval letterlijk adverteren dat er gegevens beschikbaar zijn. Na ontvangst van deze advertentie zal de tablet of smartphone reageren en vragen om de gegevens op te sturen in een tweede communicatiesessie tussen sensor en ontvangend apparaat. Alles bij elkaar kan zo’n cyclus binnen 10 milleseconde zijn afgerond.

De toepassingsgebieden van Bluetooth Low Energy zijn legio. Naast het verzamelen en verzenden van sensorinformatie, is er veel belangstelling vanuit de retailers/detailhandel, tijdelijke evenementen met veel publiek, maar ook musea en dagtochtevenementen om bezoekers te informeren. Belangrijke redenen om voor Bluetooth Low Energy te kiezen zijn de lage kosten/stroomverbruik en de mogelijkheid om snel een systeem te wijzigen en nieuwe informatie en advertenties onder de aandacht te brengen van bezoekers.

NFC (Near Field Communication) is voor een beperkt aantal toepassingen een geduchte concurrent van Bluetooth Low Energy. Diverse smartphone fabrikanten promoten de NFC technologie vooral voor het betalingsverkeer en het overzenden van foto’s. Onderscheidend ten opzichte van Bluetooth Low Energy is dat NFC een technologie is, die alleen werkt binnen een afstand van 5 – max 20 cm. De gebruiker moet altijd zijn smartphone ter hand nemen voor een geldige betaling. Bij Bluetooth Low Energy zou men een betaling via een app moeten bevestigen. De gebruiker neemt de telefoon ter hand en via het scherm accepteert hij de betaling aan de verkoper.

Opvallend in dit verband is keuze van device fabrikanten. Apple sluit in zijn huidige productlijnen NFC volledig uit en gaat vol voor Bluetooth Low Energy. Welke technologie uiteindelijk de specificatie zet, zal de toekomst leren.

Dog Back Design Solutions heeft een brede ervaring met Bluetooth implementaties. Op de ESEF (11 – 14 maart 2014) en later in het jaar op de World of Technology & Science (30 september – 3 oktober 2014), toont Dog Back Design Solutions een Bluetooth Low Energy oplossing waarbij 5 sensoren op een speelse wijze tegelijkertijd communiceren met een tablet.

Neem voor meer informatie contact op met Dog Back Design Solutions.