Le soluzioni Bluetooth Low Energy (BLE) per i mercati dell’IoT

L’enorme diffusione degli smarphone nel mercato consumer, in combinazione con un’elevata disponibilità di sensori MEMS sempre più a basso costo, ha portato alla nascita di una nuova categoria di prodotti conosciuti come Wearable. Un dispositivo Wearable è altamente portatile e viene “indossato” o altrimenti “attaccato” al corpo, ed è in grado di misurare / acquisire informazioni tramite uno o più sensori. La maggior parte dei dispositivi indossabili sono dotati di uno o più sensori, un microcontrollore e una connettività per la comunicazione dati con un dispositivo mobile. Con la rapida crescita del mercato delle tecnologie indossabili e Internet of Things, Bluetooth Low Energy (BLE) anche nota come Bluetooth intelligente è diventato lo standard de-facto per tutti i tipi di dispositivi wearable.

Introduzione

I dispositivi wearable hanno la proprietà di essere “indossabili” con alcuni aspetti tecnici che devono essere supportati, quali la modalità di comunicazione dati, la durata media della batteria, le dimensioni e il costo del dispositivo. Possono essere classificati in base al segmento di mercato che servono o la parte del corpo su cui sono destinati ad essere indossati. La progettazione di elettronica indossabile presenta agli sviluppatori un problema complesso. Non solo questi sistemi informatici sono integrati in abbigliamento di tutti i giorni, ma devono anche essere estremamente ad alta efficienza energetica e di piccole dimensioni al fine di garantire un elevato grado di mobilità. Ci sono vari protocolli di comunicazione disponibili, come il Bluetooth Classic, ZigBee e Wi-Fi, così come interfacce proprietarie sviluppate da fornitori di semiconduttori (Figura 1).

Figura 1: Confronto tra ZigBee e Bluetooth

Figura 1: Confronto tra ZigBee e Bluetooth

I protocolli standard come Bluetooth, ZigBee e Wi-Fi non sono stati progettati con bassa potenza e per questo motivo molti OEM hanno scelto di utilizzare un protocollo proprietario focalizzato sull'efficienza energetica. L'uso di un protocollo proprietario impone molte restrizioni alla flessibilità dei prodotti indossabili, limitandone l'interoperabilità dello stesso protocollo proprietario.  Per affrontare le limitazioni, la Special Interest Group Bluetooth (SIG) ha introdotto Bluetooth Low Energy (BLE) specificamente progettato per raggiungere la potenza più bassa possibile per la comunicazione a corto raggio. BLE opera nella banda ISM a 2,4 GHz con un'ampiezza di banda di 1 Mbps. Il protocollo è ottimizzato per trasmettere piccoli blocchi di dati a intervalli regolari, permettendo al processore host di massimizzare l’intervallo di tempo in una modalità a basso consumo quando non vengono trasmesse informazioni. Il protocollo è ottimizzato per offrire una connessione di pochi secondi durante lo scambio dati. Il controller implementa vari compiti chiave come stabilire la connessione e ignorare pacchetti duplicati, consentendo in tal modo al processore host di continuare a rimanere in modalità low power. Il protocollo, tuttavia, sembra essere soggetto a seri problemi di sicurezza; la cosa principale da sapere su eventuali dispositivi BLE è che stanno costantemente trasmettendo un ID insieme con un indirizzo MAC, che è unico per ogni dispositivo. Per rendere il monitoraggio di un particolare [...]

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