A BLE-technológia működése a gyakorlatban

A Bluetooth fejlesztésének egyik különlegessége a BLE. A Bluetooth 4.0 technológia óta a Bluetooth Low Energy (BLE vagy Bluetooth Smart) része a Bluetooth szabványnak. Ezzel az eszközök három milliszekundumon belül alakíthatják ki az átvitelt. Ez a kapcsolat 100 métert meghaladó távolságú is lehet. A hatótávolság növelése érdekében csökkenthető az átviteli arány, és így szabad téren akár 200 m hatótávolság is elérhető. A drasztikusan lerövidített Burst jelek és a küldési ciklusok közötti alvási fázisok miatt az energiafelhasználás jelentős mértékben csökkent a hagyományos Bluetooth eszközökhöz képest.

A BLE-technológia műszaki alapjai

Akár az RFID, a Bluetooth is rádiótechnológiával működik. Ebben az esetben az adatátvitel 2,404 GHz és 2,480 GHz közötti frekvenciasávon történik. Mivel az ezen a frekvencián zajló adatátvitelt zavarja a mikrohullámú sütő, a WiFi és a vezeték nélküli telefonok, a Bluetooth adatátvitel frekvenciaugrásos eljárást alkalmaz. Ez azt jelenti, hogy másodpercenként akár 1600 alkalommal vált a 79 frekvenciasáv valamelyikére. A régebbi verziókban a két eszköz között a kapcsolat 100 ms és 2 másodperc közötti időtartam alatt jött létre. A lehetséges adatátviteli arány a Bluetooth-verzió függvényében nagymértékben változott. Két különböző átviteli mód létezik, a szinkron és az aszinkron. A szinkron kapcsolatot a Bluetooth technológiában leginkább a beszédátvitelre használják. Minden más esetben aszinkron kapcsolat használatos, ami lehet szimmetrikus és aszimmetrikus. Aszimmetrikus kapcsolat esetén a fogadási és küldési adatráták eltérnek. Az 1.2 Bluetooth esetén például az aszimmetrikus adatátviteli sebesség az egyik irányban 732,2 kbit/s, míg a másik irányban 57,6 kbit, szimmetrikus kapcsolat esetén ez mindkét irányban 433,9 kbit/s. A különféle verzióktól függetlenül a Bluetooth eszközök három csoportba oszthatók. A 3. osztályba tartozik a leggyengébb teljesítmény, és ezzel együtt a legkisebb hatótávolság. Ezzel szemben az 1. osztályba tartozó eszközök hatótávolsága akár 100 m is lehet.

A két eszközt Bluetoothon keresztül összekötő ponttól-pontig-kapcsolat mellett Piconet hálózatba legfeljebb nyolc eszköz kapcsolható össze. Ekkor minden aktív résztvevő kap egy 3 bites címet. Ezenkívül Standby vagy Parked állapotú, passzív eszközök is csatlakoztathatók a Bluetooth kapcsolatra, amelyek akkor válnak aktívvá, amikor működtetik őket. Ezeket a passzív eszközöket a rendszer 8 bites címmel különbözteti meg, ami elméletileg 255 résztvevőt tesz lehetővé.

Bluetooth eszközosztályok

Osztály	Teljesítmény (mW)	Teljesítmény (dBm)	Hatótávolság zárt térben	Hatótávolság szabadtéren
1. osztály	100	+20	100 m	100 m
2. osztály	2,5	+4	10 m	50 m
3. osztály	1	0	1 m	10 m

Lehetőségek és korlátok – a BLE az új WiFi?

A Bluetoothnak számtalan különböző verziója létezik. A Bluetooth 1.0 és 1.1 eredeti adatátviteli sebessége 732,2 kbit/s volt. Ez az évek során 3 Mbit/s értékre nőtt (Bluetooth 5.0 EDR technológiával, 2 Mbit/s EDR nélkül). 2009-ben felvetődött egy olyan nagysebességű csatorna integrálásának kérdése, amely WLAN vagy UWB alapon 480 Mbit/s adatátviteli sebességet tenne lehetővé. De a terveket még 2009 végén elvetették. Így a Bluetooth átviteli sebessége még manapság is jóval elmarad a WLAN lehetőségei mögött, és általában ott használják, ahol 2–3 Mbit/s sebesség szükséges, és így a klasszikus WLAN számára egyáltalán nem jelent konkurenciát. A Bluetooth 5.1 verzióval bevezettek egy fontos újdonságot, ami számtalan felhasználási lehetőséget kínál, ilyen például a Real Time Location Services (RTLS) és Indoor Positioning Systems (IPS) rendszert alkalmazó helymeghatározás, amelynek a pontossága épületen belül 10 cm. A funkciónak számos előnye van a WiFi-vel szemben, ha nincs szükség a csatlakoztatott eszköz helyének pontos meghatározására.

Bluetooth – mi is ez?

A Bluetooth az IEEE 802.15.1 szabvány szerinti ipari szabvány, amelyet a ’90-es években rádióhullám-technológián alapuló adatátvitelre fejlesztettek ki, és amelynek első, a gyakorlatban is használható verziója (1.1 verzió) 2001-ben jelent meg. A Bluetooth akkori legfőbb célja a két vagy több eszközt összekötő kábelcsatlakozások kiváltása volt. Eredetileg az infravörös technológiát gondolták a kábellel csatlakoztatott eszközök gyakorlati alternatívájának. Ennek érdekében kb. 30 vállalat létrehozta az Infravörös Adatszövetséget, és továbbfejlesztette az infravörös technológiát az adatátvitel számára. A használat legnagyobb problémáját a rálátás szükségessége jelentette, ezért inkább a rádiótechnika alkalmazását fontolgatták, és a Bluetooth technológiát ennek alternatívájaként fejlesztették ki. Ugyanakkor a lehetséges alkalmazások területe is jelentős mértékben kibővült, és ezáltal bizonyos előnyt jelent az ipar számára is.
A Bluetooth a nevét a X. században élt dán király, Kékfogú Harald után kapta, akinek Dánia nagy részét sikerült egyesítenie. A Bluetooth logójának alapját Kékfogú Harald (angolul Harald the Bluetooth) monogramjának rúnája képezi.

A BLE-technológia alkalmazási területei

A legtöbb ember számára a hétköznapi alkalmazása a vezeték nélküli egér vagy a Bluetooth fejhallgató és headset. Azonban a Bluetooth egyre inkább megfelel ipari alkalmazásra is. Különösen a BLE-eszközök iránt mutatnak egyre nagyobb érdeklődést a vállalatok. Az időközben rendkívül pontossá vált helymeghatározással a BLE-jelzéssel ellátott eszközök és szerszámok könnyebben megtalálhatók. A szükséges szerszám gyors megtalálásához ilyenkor elegendő a LED villogása vagy egy jelzés vibrálása. Még az árumozgások is viszonylag pontosan nyomon követhetők és optimalizálhatók. A Bluetooth még a gépek adatátvitelében is egyre komolyabb szerepet kap. Bizonyítja a technológia ipari használhatóságát az a tény, hogy a Bluetootht a PROFINET adatok átviteli eljárásaként definiálták, és az automatikában a CAN (CiA) szintén a CAN-üzenetek Bluetooth alapú átvitelét tervezi.