Bluetooth Low Energy: differenze tra le versioni
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'''Bluetooth Low Energy''' ('''Bluetooth LE''', colloquialmente '''BLE''', precedentemente commercializzato come '''Bluetooth Smart'''<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://www.bluetooth.com/bluetooth-technology/radio-versions|titolo=Radio Versions|autore=|data=|sito=bluetooth.com|accesso=20 novembre 2018}}</ref>) è una tecnologia wireless [[personal area network]] progettata e commercializzata dal Bluetooth Special Interest Group (
Sistemi operativi mobili inclusi [[iOS]], [[Android]], [[Windows Phone]] e [[BlackBerry 10
== Compatibilità ==
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Nel 2011, Bluetooth SIG ha annunciato il logo Bluetooth Smart in modo da chiarire la compatibilità tra i nuovi dispositivi a bassa energia e altri dispositivi Bluetooth.<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://www.businesswire.com/news/home/20111024006282/en/Bluetooth-SIG-Extends-Bluetooth-Brand-Introduces-Bluetooth|titolo=Bluetooth SIG Extends Bluetooth Brand, Introduces Bluetooth Smart Marks|data=24 ottobre 2011|editore=BusinessWire|accesso=20 novembre 2018}}</ref>
* Bluetooth Smart Ready indica un dispositivo dual-mode compatibile sia con i [[Periferica|dispositivi]] classici sia con quelli a bassa energia.<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://blog.bluetooth.com/why-bluetooth-technology-why-bluetooth-smart-ready-why-bluetooth-smart|titolo=Why Bluetooth Technology Why Bluetooth Smart Ready Why Bluetooth Smart|editore=bluetooth.com|data=25 ottobre 2011|accesso=20 novembre 2018|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20151208235401/http://blog.bluetooth.com/why-bluetooth-technology-why-bluetooth-smart-ready-why-bluetooth-smart/|dataarchivio=8 dicembre 2015|urlmorto=sì}}</ref><ref>
* Bluetooth Smart indica un dispositivo a bassa energia che richiede o un dispositivo Smart Ready o un altro dispositivo Smart per funzionare.
Con le informazioni sul marchio di Bluetooth SIG di maggio 2016, Bluetooth SIG ha iniziato a eliminare gradualmente i loghi e i marchi denominativi Bluetooth Smart e Bluetooth Smart Ready e ha ripristinato l'uso del logo e del marchio denominativo Bluetooth.<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://www.bluetooth.com/~/media/files/specification/bluetooth-5-faq.ashx?la=en|titolo=Bluetooth 5 Frequently Asked Questions|autore=|data=
== Mercato di destinazione ==
Bluetooth SIG identifica una serie di mercati per la tecnologia a bassa energia, in particolare nei settori casa intelligente (smart home), salute, sport e fitness.<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://www.bluetooth.com/news/pressreleases/2012/02/07/bluetooth-technology-to-change-how-we-play-sportsexercise-and-more|titolo=Bluetooth Technology To Change How We Play Sports, Exercise And More|autore=|data=|accesso=20 novembre 2018|
* requisiti di bassa potenza, operativi per "mesi o anni" su una [[Pila (elettrotecnica)|pila a bottone]]
* piccola dimensione e basso costo
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== Storia ==
Nel 2001, i ricercatori della [[Nokia]] hanno determinato vari scenari che le tecnologie wireless contemporanee non hanno affrontato.<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://thefutureofthings.com/3041-nokias-wibree-and-the-wireless-zoo/|editore=The Future of Things|data=16 novembre 2006|titolo=Nokia's Wibree and the Wireless Zoo|accesso=20 novembre 2018}}</ref> L'azienda ha iniziato a sviluppare una tecnologia wireless adattata dallo standard Bluetooth che avrebbe fornito un minore consumo di energia e costi, riducendo al minimo le sue differenze dalla tecnologia Bluetooth. I risultati sono stati pubblicati nel 2004 utilizzando il nome Bluetooth Low End Extension (LEE).<ref>{{en}}{{Cita conferenza|cognome1=Honkanen |nome1=M. |cognome2=Lappetelainen |nome2=A. |cognome3=Kivekas |nome3=K. |data=2004 |url=https://ieeexplore.ieee.org/document/1389107?arnumber=1389107 |titolo=Low end extension for Bluetooth
Dopo ulteriori sviluppi con i partner, in particolare con [[Logitech]], e nell'ambito del progetto europeo MIMOSA,<ref group="n">MIMOSA sta per '''MI'''crosystems platform for '''MO'''bile '''S'''ervices and '''A'''pplications, ed è il nome di uno dei progetti finanziati dalla Unione Europea tramite il ''Framework Programmes for Research and Technological Development'' (in italiano ''Programmi quadro per la ricerca e lo sviluppo tecnologico'')</ref><ref>{{en}}{{Cita web|url=http://www.mimosa-fp6.com/ |titolo=Mimosa WebSite: Home |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160804035320/http://www.mimosa-fp6.com/ |dataarchivio=4 agosto 2016 |accesso=20 novembre 2018|editore=MIMOSA FP6 project}}</ref> attivamente promosso e supportato anche da [[STMicroelectronics]] sin dalla sua fase iniziale,<ref group="n">STMicroelectronics ha continuato a
La tecnologia è stata commercializzata come Bluetooth Smart e l'integrazione nella versione 4.0 delle specifiche principali è stata completata all'inizio del 2010.<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://www.engadget.com/2011/10/25/bluetooth-sig-unveils-smart-marks-explains-v4-0-compatibility-w/ |titolo=Bluetooth SIG unveils Smart Marks, explains v4.0 compatibility with unnecessary complexity |cognome=Pollicino |nome=Joe |data=25 ottobre 2011 |sito=Engadget |editore=[[Oath Tech Network]] [[AOL Tech]] |accesso=20 novembre 2018}}</ref> Il primo smartphone ad implementare le specifiche 4.0 è stato l'iPhone 4S,
Bluetooth SIG ha presentato
quadruplicherà il raggio d'azione del segnale e raddoppierà la velocità delle connessioni a bassa energia, aumentando del 800% la capacità delle trasmissioni di dati senza connessione.<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://www.bluetooth.com/news/pressreleases/2016/06/16/-bluetooth-5-quadruples-rangedoubles-speedincreases-data-broadcasting-capacity-by-800
Bluetooth SIG ha
== Applicazioni ==
Assumendo le specifiche Bluetooth originali, il Bluetooth SIG definisce diversi [[Bluetooth#profili|profili]] - specifiche sul modo in cui un dispositivo funziona in una particolare applicazione - per dispositivi a bassa energia. I produttori dovrebbero implementare le specifiche appropriate per il loro dispositivo al fine di garantire la compatibilità. Un dispositivo può contenere implementazioni di più profili.
La maggior parte degli attuali profili di applicazioni a bassa energia si basa sul Profilo di Attributo Generico (Generic Attribute Profile - GATT), una specifica generale per l'invio e la ricezione di brevi pezzi di dati noti come attributi su un collegamento a bassa energia.<ref>{{en}}Bluetooth SIG [https://www.bluetooth.com/specifications/gatt/generic-attributes-overview GATT Overview]</ref> Il profilo mesh Bluetooth è l'eccezione a questa regola poiché è basato
=== Profili Mesh ===
I profili Mesh Bluetooth utilizzano il Bluetooth Low Energy per comunicare con altri dispositivi Bluetooth Low Energy nella rete. Ogni dispositivo può inoltrare le informazioni ad altri dispositivi Bluetooth Low Energy creando un effetto "mesh" (in italiano ''maglia'' o ''rete''). Ad esempio, disattivando un insieme di luci da un singolo smartphone.<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://www.bluetooth.com/markets/smart-building|titolo=Smart Building|accesso=20 novembre 2018|
* MESH (Profilo Mesh) - per reti mesh di base.
* MMDL (Modelli mesh) - per le definizioni di uno strato dell'applicazione. Il termine "modello" viene utilizzato nelle specifiche mesh invece di "profilo" per evitare ambiguità.
Vi sono profili inerenti applicazioni sulla assistenza sanitaria, profili sulle attività sportive e il fitness, sulla connettività Internet, sui sensori, sul rilevamento della prossimità, sugli allarmi e segnalazioni, sull'orario, sull'automazione, sulla batteria e sull'ambiente.<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://www.bluetooth.com/specifications/gatt|titolo=GATT Specifications|cognome=Bluetooth
== Implementazione ==
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=== Hardware ===
Gli attuali dispositivi mobili vengono comunemente
=== Sistemi
* iOS 5 e versioni successive<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://developer.apple.com/library/content/releasenotes/General/WhatsNewIniOS/Articles/iOS5.html#//apple_ref/doc/uid/TP30915195-SW1|titolo=iOS 5.0|editore=Apple|accesso=20 novembre 2018}}</ref>
* Windows Phone 8.1<ref>{{en}}{{Cita web|url=
* Windows 8 e versioni successive<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://docs.microsoft.com/en-us/uwp/api/Windows.Devices.Bluetooth |titolo=Windows.Devices.Bluetooth Namespace - UWP app developer|nome=|cognome=wdg-dev-content|accesso=20 ottobre 2018|sito=msdn.microsoft.com}}</ref>
* Android 4.3 e versioni successive<ref>{{en}}{{Cita web|url=
* BlackBerry 10<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://appdevelopermagazine.com/blackberry-supports-bluetooth-smart-ready-to-drive-m2m-app-development/|titolo=BlackBerry Supports Bluetooth Smart Ready to Drive M2M App Development|autore=Richard Harris|data=26 luglio 2013|accesso=20 novembre 2018|sito=App Developer Magazine}}</ref>
* Linux 3.4 e versioni successive tramite BlueZ 5.0<ref>{{en}}{{Cita web|url=http://padovan.org/blog/2013/02/the-big-changes-of-bluez-5/
* Unison OS 5.2<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://rowebots.com/en/products/unison-rtos-article/wireless-protocols#bluetooth|titolo=Wireless Protocols|accesso=20 novembre 2018|sito=rowebots.com|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20181017162616/https://rowebots.com/en/products/unison-rtos-article/wireless-protocols#bluetooth|dataarchivio=17 ottobre 2018|urlmorto=sì}}</ref>
== Dettagli tecnici ==
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La tecnologia Bluetooth Low Energy opera nella stessa gamma di frequenze (la [[banda ISM]] 2.400-2.4835 GHz) come nella tecnologia Bluetooth classica, ma utilizza un diverso insieme di canali. Invece dei classici 79 canali Bluetooth di 1-MHz, Bluetooth Low Energy ha 40 canali di 2-MHz. All'interno di un canale, i dati vengono trasmessi utilizzando la [[Frequency-shift keying|Modulazione di Variazione di Frequenza Gaussiana]] (GFSK), simile al classico rateo di base del Bluetooth. Il bit rate è di 1 Mbit/s (con un'opzione di 2 Mbit/s nel Bluetooth 5) e la potenza di trasmissione massima è di 10 mW (100 mW nel Bluetooth 5). Ulteriori dettagli sono forniti nel Volume 6 Part A (Physical Layer Specification) del [https://www.bluetooth.org/docman/handlers/downloaddoc.ashx?doc_id=229737 Bluetooth Core Specification V4.0].
Il Bluetooth Low Energy utilizza il [[Frequency-hopping spread spectrum|''Frequency Hopping'']] per contrastare i problemi di interferenza a banda stretta. Anche il Bluetooth classico usa
Ulteriori dettagli tecnici possono essere ottenuti dalle specifiche
=== Annuncio e scoperta (Advertising e discovery) ===
I dispositivi BLE vengono rilevati tramite una procedura basata sulla trasmissione di pacchetti di annuncio (advertising). Questo viene fatto usando 3 canali separati (frequenze), al fine di ridurre le interferenze. Il dispositivo di annuncio invia un pacchetto su almeno uno di questi tre canali, con un periodo di ripetizione chiamato intervallo di annuncio. Per ridurre la possibilità di più collisioni consecutive, viene aggiunto un ritardo casuale fino a 10 millisecondi a ciascun intervallo di annuncio. Il dispositivo analizzatore ascolta il canale per una durata chiamata finestra di scansione, che viene periodicamente ripetuta ad ogni intervallo di scansione.
La latenza di scoperta è quindi determinata da un processo probabilistico e dipende dai tre parametri (cioè, l'intervallo di annuncio, l'intervallo di scansione e la finestra di scansione). Lo schema di scoperta di BLE adotta una tecnica basata su intervalli periodici, per cui i limiti superiori alla latenza di scoperta possono essere dedotti per la maggior parte delle parametrizzazioni. Mentre le latenze di scoperta di BLE possono essere approssimate dai modelli<ref>{{en}}{{Cita pubblicazione|cognome=|nome=|data=|titolo=PI-LatencyComp - Neighbor Discovery in BLE-Like protocols|url=https://codeocean.com/2017/08/08/pi-latencycomp-neighbor-discovery-in-ble-like-protocols |rivista=CodeOcean|doi=10.24433/co.fec70c60-c265-4eea-9e37-8f7222ec5c92}}</ref> per i protocolli basati su intervalli puramente periodici, il ritardo casuale aggiunto a ciascun intervallo di annuncio e il rilevamento a tre canali può causare deviazioni da tali previsioni o potenzialmente portare a latenze illimitate per determinate parametrizzazioni.<ref>{{en}}{{Cita pubblicazione|cognome=Kindt|nome=P. H.|cognome2=Saur|nome2=M.|cognome3=Balszun|nome3=M.|cognome4=Chakraborty|nome4=S.|data=2017|titolo=Neighbor Discovery Latency in BLE-Like Protocols|url=http://ieeexplore.ieee.org/document/8003429/|rivista=IEEE Transactions on Mobile Computing|volume=PP|numero=99|pp=
=== Modello Software ===
Tutti i dispositivi Bluetooth Low Energy utilizzano il Profilo di Attributo Generico (GATT). L'[[Application programming interface|interfaccia di programmazione dell'applicazione]] offerta da un sistema operativo che supporta il Bluetooth Low Energy sarà in genere basata su concetti GATT.<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://www.bluetooth.com/specifications/gatt/generic-attributes-overview
GATT ha la seguente terminologia:
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==== Identificatori ====
Service, Characteristic, e Descriptor sono indicati collettivamente come ''attributi'' e identificati dagli [[Universally unique identifier|UUID]]. Qualsiasi implementatore può scegliere un UUID casuale o pseudocasuale per usi [[Formato proprietario|proprietari]], ma il Bluetooth SIG ha riservato un intervallo di UUID (nel formato ''xxxxxxxx-0000-1000-8000-00805F9B34FB''<ref>Vedere sezione 2.5.1 di ''Bluetooth 4.0 Core Specification''</ref>) per gli attributi standard. Per questioni di efficienza, questi identificatori sono rappresentati come valori a 16 o [[32 bit]] nel protocollo, piuttosto che a 128 bit come richiesto per un UUID completo. Ad esempio, il servizio ''Device Information'' ha il codice breve 0x180A, anziché 0000180A-0000-1000-... . L'elenco completo è conservato online nel documento [https://www.bluetooth.com/specifications/assigned-numbers Bluetooth Assigned Numbers].
==== Operazioni GATT ====
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* Operazioni 'Long read' e 'Long write' possono essere utilizzate quando la lunghezza dei dati del Characteristic supera la [[Maximum Transmission Unit|Unità Massima di Trasmissione]] (MTU) del collegamento radio.
Infine, il GATT offre ''notifiche'' e ''indicazioni'' (''notifications'' e ''indications''). Il client può richiedere una ''notifica'' per un particolare Characteristic dal server. Il server può quindi inviare il valore al client ogni volta che diventa disponibile. Ad esempio, un server sensore di temperatura può notificare al proprio client ogni volta che prende una misurazione. Ciò evita la necessità per il client di eseguire il [[Polling (informatica)|polling]] sul server, il che richiederebbe che il circuito radio del server fosse costantemente operativo.
Una ''indicazione'' è simile a una notifica, tranne per il fatto che richiede una risposta dal client, come conferma che ha ricevuto il messaggio.
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==== Impatto sulla batteria ====
Bluetooth Low Energy è progettato per abilitare dispositivi con basso consumo energetico. Diversi produttori di chip hanno introdotto i loro chipset ottimizzati Bluetooth Low Energy negli ultimi anni. I dispositivi con ruoli periferici e centrali hanno requisiti di alimentazione diversi. Uno studio condotto da una azienda software Beacon, Aislelabs,<ref>{{en}}{{Cita web|url=http://www.aislelabs.com/reports/beacon-guide/|titolo=The Hitchhikers Guide to iBeacon Hardware: A Comprehensive Report by Aislelabs|editore= Aislelabs|data=3 ottobre 2014|accesso=20 novembre 2018}}</ref> ha riferito che le periferiche, come i Beacon di prossimità, di solito funzionano per 1-2 anni con una batteria a moneta da 1.000 mAh.<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://gigaom.com/2014/11/04/how-to-find-the-best-beacon-hardware-for-everything-from-stores-to-cities/|titolo=How to find the best beacon hardware for everything from stores to cities|editore=
Al contrario, una scansione continua per gli stessi Beacon in un ruolo centrale può consumare 1.000 mAh in poche ore. I dispositivi Android e iOS hanno anche un impatto della batteria molto diverso a seconda del tipo di scansioni e del numero di dispositivi Bluetooth Low Energy nelle vicinanze.<ref>{{en}}{{Cita web|url=https://gigaom.com/2014/08/14/in-terms-of-battery-life-android-devices-are-more-optimized-for-ibeacons-than-iphones/|titolo=In terms of battery life, Android devices are more optimized for iBeacons than iPhones|editore=
== Note ==
<references group="n"/>
== Voci correlate ==
{{Div col}}
* [[ANT (rete)
* [[ANT+]]
* [[Banda ISM]]
Riga 136 ⟶ 138:
* [[IEEE 802.15.4-2006]]
* [[Software defined radio]]
* [[
* [[Universally unique identifier]]
* [[WiMedia Alliance]]
Riga 142 ⟶ 144:
* [[Zigbee]]
* [[Z-Wave]]
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==
{{interprogetto}}
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== Collegamenti esterni ==
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