Bluetooth is een standaard draadloze technologie die UHF-radiogolven gebruikt om gegevens uit te wisselen tussen apparaten over korte afstanden. Het is uitgevonden in 1994 door Ericsson, hoewel de Bluetooth IEEE-standaard deze later het jaar daarop standaardiseerde. De Bluetooth SIG onderhoudt en houdt toezicht op de ontwikkeling van de specificatie, controleert het kwalificatieprogramma, en beschermt de handelsmerken.
Over 6 miljard Bluetooth-eenheden waren verzonden 2019, waardoor Bluetooth-standaard de meest gebruikte technologie is voor communicatie over korte afstand. MOKOBlue is een van de toonaangevende bedrijven die de ontwikkeling van Bluetooth-standaarden ondersteunen. We hebben deze technologie in de meeste van onze apparaten geïntegreerd.
Waarom wordt Bluetooth-standaard gebruikt in IoT en moderne apparaten?
Onder de technisch onderlegde mensen, Bluetooth-technologie heeft de meeste voorkeur voor het ontwikkelen van producten die deze nodig hebben om gemakkelijk met een ander apparaat te kunnen communiceren. Dit komt omdat Bluetooth gemakkelijk te gebruiken is, implementeren, en is minder kostbaar. Verder, Bluetooth is de perfecte keuze voor IoT-projecten die naar verwachting op een laag stroomverbruik zullen werken, omdat er minder energie nodig is om gegevens van het ene apparaat naar het andere te verzenden.
Ook, de Bluetooth-standaard is de beste voor communicatie over korte afstanden, omdat de transmissiesnelheid gemakkelijk kan worden bereikt 2 Mbps. Dus, Bluetooth zorgt ervoor dat streaming-applicaties zoals draadloze high-definition videobestanden kunnen worden weergegeven of een HQ-audiobestand naar een draadloze headset kunnen worden gestreamd.
Bluetooth-netwerken
De verbinding van meerdere apparaten via Bluetooth vormt netwerken die in tweeën zijn verdeeld;
Piconet
Het piconetnetwerk bestrijkt een klein gebied en verbindt maximaal acht apparaten. In een piconetnetwerk, één apparaat fungeert als master, terwijl de andere gekoppelde apparaten slaven zijn. Bijvoorbeeld, de verbinding tussen een smartphone met draadloze hoofdtelefoon en een smartwatch vormt een piconetnetwerk. In dit geval, de meester is de mobiele telefoon, terwijl de smartwatch en koptelefoon slaven zijn.
Verspreid
Het scatternet-netwerk heeft twee of meer onderling verbonden piconetnetwerken. Dit netwerk komt tot stand wanneer een piconetnetwerk de master wordt van de slave van andere piconetnetwerken. Vanwege het grote aantal deelnemers, spreidingsnetten bestrijken een groter gebied dan piconetten, hoewel de technische beperking van Bluetooth de implementatie ervan schaars maakt.
Vergelijking van de verschillende versies van Bluetooth
Bluetooth-v5.2
Bluetooth v5.2 is de nieuwste Bluetooth-versie. Het werd voor het eerst uitgebracht in januari 2020 op de CES door de Bluetooth Special Interest Group. Bluetooth v5.2 maakt het geschikt voor IoT-toepassingen. Bovendien, het wordt geleverd met de isochrone kanalen (ISOC) functie die de basis legt voor de implementatie van Low Energy (DE) Audio in Bluetooth Low Energy (WERD) apparaten die Bluetooth ondersteunen 5.2 of later.
De LE Audio-functie vergemakkelijkt ook de koppeling van talloze draadloze hoofdtelefoons aan één enkele bron. Bovendien, het koppelt draadloze hoofdtelefoons aan verschillende bronnen. Trouwens, de LE Audio-functie voegt ondersteuning voor hoortoestellen toe.
Bluetooth Low Energy (WERD)
Ook bekend als Bluetooth Smart, BLE is ontwikkeld om aanzienlijk minder stroom te bieden en toch hetzelfde communicatiebereik te behouden als Bluetooth Classic. Het bereikt dit door de gegevensoverdrachtsnelheid op te geven. Het was als functie opgenomen in de Bluetooth-versie 4.0 zodat het publiek er gemakkelijk toegang toe heeft. Andere apparaten die communiceren met BLE-apparaten zijn bakens en motes.
Motjes
Motes zijn draadloze transceivers met een systeem-op-chip. Ze creëren een externe sensor in combinatie met hetzelfde type sensor.
Bakens
Het zijn zenders die hun identificatie naar apparaten in de buurt uitzenden. De identificatiegegevens worden opgepikt door een besturingssysteem of een compatibele applicatie. Hierdoor kunnen elektronische apparaten hun functies effectief uitvoeren wanneer ze zich in de buurt van een baken bevinden. BLE-bakens verschillen van motes doordat ze alleen zenden, terwijl motes ook als ontvangers kunnen worden gebruikt.
Bluetooth-protocolstapel
Zoals OSI- en TCP/IP-netwerkmodellen, de Bluetooth-standaard heeft ook zijn protocolstack. Echter, Bluetooth-apparaten gebruiken niet alle protocolstacklagen zoals het OSI-model. De onderstaande afbeelding illustreert alle Bluetooth-communicatieprotocollen die in de stapel voorkomen.
Gebaseerd op hun functie in de stapel, protocollen kunnen worden gegroepeerd als;
Kernprotocollen
Dit zijn ad-hocprotocollen die cruciaal zijn voor het uitvoeren van de vele functies van Bluetooth. Ze bevatten;
• Logische linkcontrole en aanpassingsprotocol
• Bluetooth-radio
• Servicedetectieprotocol
• Basisband
• Linkbeheerprotocol
Protocol voor kabelvervanging
Het omvat de radiofrequentiecommunicatie (RFComm) Protocol dat een virtuele seriële poort biedt voor specifieke toepassingen. Het protocol elimineert de noodzaak voor kabels
Aangenomen protocollen
Aangenomen protocollen zijn overgenomen van andere modellen, zoals de OSI- of TCP/IP-modellen. Ze bevatten;
• Point-to-Point-protocol (PPP)
• Draadloos toepassingsprotocol (WAP)
• IP-protocol
• TCP/UDP Protocol
AT-opdrachten
AT-opdrachten worden gebruikt om opdrachten naar een Bluetooth-module te verzenden. Ze wijzigen ook de instellingen van het apparaat, zoals de naam en baudrate. De informatie over het configureren van instellingen via AT-opdrachten vindt u op het gegevensblad van een Bluetooth-apparaat.
Bluetooth vergelijken met andere draadloze communicatieprotocollen
Voordelen van Bluetooth-standaard
• Bluetooth-standaard is draadloos en automatisch.
• Het is goedkoop om de Bluetooth-standaardprocessen te implementeren.
• Bluetooth vereist geen handmatige verbindingen of een drukknop om koppelingen te maken wanneer deze zijn gekoppeld.
• Het komt zelden voor dat andere draadloze apparaten Bluetooth-apparaten verstoren.
• De Bluetooth-technologie is energiezuinig omdat er gebruik wordt gemaakt van signalen met een laag vermogen.
• De Bluetooth-standaard maakt het gelijktijdig delen van zowel gegevens als spraak mogelijk.
• Het is eenvoudig om Bluetooth-standaarden naar nieuwe versies te upgraden.
Nadelen van Bluetooth-standaard
• De datasnelheden van de Bluetooth-standaard zijn lager 2 Mbps in vergelijking met andere vergelijkbare technologieën, die meestal datasnelheden hebben van rond de 4 Mbps.
• Het werkingsbereik ligt meestal binnen 10 meter.
• Bluetooth implementeert elementaire beveiliging.
Beveiligingsproblemen van Bluetooth-apparaten
Omdat Bluetooth minder beveiligingsmaatregelen kent, er zijn verschillende manieren om de beveiliging van Bluetooth te doorbreken. Enkele van de belangrijkste technieken die worden gebruikt om Bluetooth-beveiliging te omzeilen zijn:;
• Bluejacking – Het is een onschadelijke techniek voor het overbrengen van ongevraagde gegevens via een Bluetooth-verbinding tussen twee of meer Bluetooth-apparaten, zoals mobiele telefoons..
• Bluesnarfing – Bluesnarfing is schadelijker dan Bluejacking, hoewel beide vergelijkbaar zijn. Bluesnarfing is een illegale Bluetooth-verbinding waarmee een hacker toegang kan krijgen, downloaden, en bekijk informatie van het draadloze apparaat van een slachtoffer.
• Bluebugging – Met Bluebugging kan een hacker eenvoudig toegang krijgen tot alle functies van de telefoon van het slachtoffer en deze op afstand uitvoeren.
• Autofluisteren – Hackers gebruiken deze bypass-techniek om via software audiobestanden te verzenden en te ontvangen van en naar een autostereosysteem met Bluetooth..
Proces waarbij meerdere bakens via Bluetooth worden verbonden
Over het algemeen, Bakens zenden hun pakketten meestal zelf uit, zodat een Bluetooth-apparaat binnen bereik deze pakketten kan detecteren. Er zijn twee processen betrokken bij het verbinden van meerdere bakens via Bluetooth-technologie.
Het eerste proces verloopt via advertenties, waar één baken gegevens verzendt met advertentiepakketten. Hierdoor kunnen de andere bakens de verzonden pakketten ontvangen, ook al kunnen ze er niet op reageren. In dit geval, de datapakketten die door meerdere bakens worden verzonden, worden opgevangen door een centraal apparaat.
Het andere proces verloopt via verbinding, waarbij meerdere bakens Bluetooth-technologie gebruiken om bepaalde verbindingsgegevens uit te wisselen. Hier, Elke keer dat er een verbinding tot stand komt, worden gegevens overgedragen, waardoor de aangesloten bakens gemakkelijk kunnen uitzenden. Dit proces werkt het beste en is vooral betrouwbaar als de verbinding zich dichtbij een paar meter bevindt.
Nauwkeurigheid van Bluetooth-positionering
Er zijn verschillende nauwkeurigheidsniveaus in BLE-systemen voor binnenpositionering en realtime locatiebepaling. De nauwkeurigheid is afhankelijk van de architectuur van het systeem, de dichtheid van de gebruikte sensor of baken, en hardwareselecties. BLE-sensoren en bakens kunnen een positioneringsnauwkeurigheid binnenshuis bieden van minder dan 5 meters met optimale inzet en voorwaarden.
Zoals Wi-Fi-technologieën, Bluetooth is ook afhankelijk van de signaalsterkte (RSSI) om de locaties van het apparaat bij benadering te bepalen. Deze techniek van Bluetooth-positionering is veel minder nauwkeurig en biedt een grote locatienauwkeurigheid tot op meterniveau. Hoewel BLE veel wordt gebruikt en zeer effectief is, momenteel, het is niet de meest nauwkeurige RF-technologie voor indoor positionering. Omdat de meeste indoor positioneringstoepassingen geen hoge mate van nauwkeurigheid vereisen, BLE is het meest geschikte alternatief dat vele uitzonderlijke voordelen biedt.
Dankzij de nieuwe functie voor het vinden van richting kan BLE de locatie onder een meter nauwkeurig bepalen. Dit komt door de aankomsthoek (AoA), die snel de richting van een Bluetooth-signaal berekent. Bovendien, AoA kan naast signaalsterkte worden gebruikt (RSSI) in locatie- en asset-tracking om de precisie te verbeteren.
Een draagbaar item zoals een baken of een tag met één antenne zendt uit naar een vaste BLE-sensor met meerdere antenne-arrays om richting te vinden. De invalshoek van het draagbare omroepapparaat wordt bepaald door de faseverschuiving van meerdere antennes te meten, dus het signaal ontvangen. In combinatie met RSSI, AoA kan de coördinaten van een apparaat genereren met een nauwkeurigheid tot op centimeterniveau.
Geschiedenis van de Bluetooth-technologie
Bluetooth begon zijn activiteiten in 1998. Het is een niet-winstgevende branchevereniging die door vijf bedrijven is opgericht; Nokia, Ericsson, Intel, en Toshiba. Het eerste commerciële product werd door de Bluetooth Special Interest Group op de markt gebracht 1999. De populariteit van Bluetooth is snel gegroeid en is bijna wereldwijd beschikbaar geworden in alle consumentenproducten zoals laptops en mobiele telefoons. niettemin, Bluetooth is ook een standaardfunctie in bijna elke nieuwe auto waarmee bestuurders uit de vrije hand kunnen bellen en infotainmentsystemen in de auto ondersteunt.
SIG is uitgegroeid tot voorbij 35,000 aangesloten bedrijven wereldwijd van de oorspronkelijke vijf leden, allemaal van verschillende telecommunicatie, consumentenelektronica, computergebruik, en netwerkindustrieën. De vereniging is gevestigd in Kirkland, Washington.
Bluetooth-technologie vandaag
Na populair te zijn geworden op de consumentenmarkten, Dankzij de nieuwe Bluetooth-protocollen heeft de technologie een essentiële functie in het IoT kunnen aannemen. MOKOBlue ondersteunt de ontwikkeling van Bluetooth en zorgt ervoor dat ontwikkelaars deze technologie eenvoudig kunnen integreren in hun favoriete ontwerpen.
Momenteel, Bluetooth bestaat in drie verschillende protocollen:
• Bluetooth Lage Energie (WERD)
• Bluetooth Klassiek
• Bluetooth-mesh.
Elk protocol is nuttig bij specifieke toepassingen. Omdat Bluetooth-technologie aanvankelijk werd ontwikkeld voor gebruik op korte afstand, de nieuwste versies kunnen signalen tot een kilometer afstand verzenden.
Bluetooth-applicatie en gebruiksvoorbeelden
Bluetooth Klassieker
Het protocol van Bluetooth Classic is ontwikkeld voor apparaten die dagelijks of wekelijks oplaadbaar zijn. Dit maakt Bluetooth Classic qua formaat het beste voor gebruik in beperkte netwerken. Het is ingesteld op het streamen van gegevens met een hoge doorvoer van meer dan 2.1 Mbps over korte afstanden. Bluetooth Classic is in de eerste plaats ontworpen om randapparatuurkabels over korte afstanden te vervangen. Het is doorgaans niet schaalbaar voor IoT-gebruiksscenario's, zoals sensornetwerken die meerdere apparaten hosten.
Bluetooth Low Energy (WERD)
Dit Bluetooth-protocol is geschikt voor apparaten die kleine hoeveelheden data verzenden. Bovendien, BLE is geschikt voor alle apparaten die lange tijd zonder toezicht moeten worden gebruikt. Deze functionaliteit ondersteunt een assortiment medische apparaten, draagbaar en implanteerbaar, zoals defibrillatoren en gehoorapparaten.
Trouwens, BLE is ook geschikt voor gebruiksscenario's zoals temperatuurmonitors, locatiebakens, verlichtingsregelaars, digitale weegschaal, en andere toepassingen met een lage bandbreedte die op een batterij werken. BLE past ook op consumentenproducten zoals fitnessmonitors, huishoudelijke apparaten, smartwatches, en afstandsbedieningen voor tv-settopboxen.
Bluetooth-mesh
Dit netwerk monitort, controles, en automatiseert talloze gekoppelde apparaten voor het beheer van slimme gebouwen en ander industrieel IoT (IIoT) gebruiksgevallen. Aanvankelijk, Bluetooth Mesh is ontwikkeld voor de verlichtingsmarkt. Omdat de routerknooppunten onophoudelijk van stroom moeten worden voorzien, verlichting is een geweldige toepassing omdat de meeste lampen altijd toegang hebben tot stroom. Bluetooth mesh kan ook sensornetwerken ondersteunen, hoewel de sensoren moeten worden geïmplementeerd in gebieden waar permanent stroom beschikbaar is.
Bluetooth-standaard voor IoT-toepassingen
Bluetooth is momenteel toepasbaar in verschillende soorten IoT-toepassingen. Sommige IoT-toepassingen voor Bluetooth zijn dat wel;
een) Locatiediensten en asset-tracking – Oplossingen voor realtime locatieservice (RTLS) s worden gebruikt voor het identificeren van locaties en het volgen van activa.
b) Gebouwautomatisering – De connectiviteit van draadloze Bluetooth-standaarden in de gecentraliseerde automatisering van essentiële gebouwsystemen draagt bij aan energiebesparing, verlaagt de exploitatiekosten, en verlengt de levensduur van de kernsystemen van een gebouw.
c) Conditiebewaking – De inzet van sensornetwerken op grote schaal over de gehele vloer van een industriële unit maakt real-time monitoring van de systeemprestaties mogelijk. Dus, het minimaliseert de onderhoudskosten, verhoogt de algehele operationele efficiëntie, en verbetert het updaten van applicaties.
d) Tankmonitoring – Dankzij de Bluetooth-standaard kunnen technici en lokale installateurs tanks op afstand monitoren, biedt directe feedback over sensorwaarden.
e) Medische toepassingen – De Bluetooth-standaard wordt gebruikt in medische toepassingen, zoals draagbare apparaten, om bepaalde aandoeningen te helpen diagnosticeren, de gegevens van de patiënt doorgeven, en medicijnen toedienen.
f) Contacttracering – Bluetooth is de juiste keuze voor tracking, opname, en het verzenden van realtime gegevens voor snelle reacties.
g) Zonne- en windparken – Omdat op de meeste zonne- en windparkinstallaties radiomodules zijn bevestigd, technici kunnen Bluetooth-standaarden gebruiken om hun huidige waarden en productiviteitsmetingen uit te voeren.
h) Ticketvalidatiesystemen – Bluetooth-lezers kunnen worden gebruikt bij evenementen met veel publiek, zoals concerten en sportevenementen, om tickets te authenticeren met QR-codes of barcodes.
ik) Bewegwijzering – Bluetooth-standaard wordt gebruikt in indoor positioneringssystemen om gasten te helpen gemakkelijk hun weg te vinden door grote openbare ruimtes, zoals musea, treinstations, luchthavens, en sportstadions.
Bluetooth-standaardgroei en toekomstige kansen
Volgens de Bluetooth SIG 2021 marktupdaterapport, Bluetooth-technologie zal naar verwachting worden verzonden 6 miljard apparaten door 2025 jaarlijks. Het rapport stelt dat locatiediensten de essentiële behoeften en toepassingen van de Bluetooth-markt zijn, gegevensoverdracht, audiostreaming, en apparaatnetwerken. Bovendien, Bluetooth SIG verwacht dat:
• Tussen 2021 en 2025, er zal een 10% CAGR
• Door 2025, over 70% van alle apparaten met Bluetooth zijn randapparatuur
• Van 2021 naar 25, er zal een drievoudige jaarlijkse groei zijn in de verzending van single-mode BLE-apparaten
Het is essentieel voor alle organisaties die zich ontwikkelen, monteren, of profiteren van draadloze IoT-connectiviteit om Bluetooth-technologie op te nemen in hun korte- en langetermijnplanning. Omdat Bluetooth momenteel de beste draadloze technologie op de markt is, de meeste industrieën profiteren van de mogelijkheden ervan, zoals beveiliging, kosten efficiëntie, en gebruiksgemak. Dus, alle organisaties moeten de toepassingen voor Bluetooth-integratie beoordelen om nieuwe functionaliteiten en ROI te stimuleren.
GPS versus. Bluetooth-technologie voor contacttracering
Is het het beste om locatiegeschiedenis of Bluetooth te gebruiken om de nabijheid actief te detecteren wanneer twee mensen dichtbij zijn?? De onderstaande tabel illustreert de verschillen tussen GPS- en Bluetooth-technologie.
GPS-nauwkeurigheid en minpunten
De nauwkeurigheid van een GPS-apparaat in de metro daalt aanzienlijk tot onpraktisch. Bovendien, de meeste GPS-apparaten kunnen overwegend niet goed overweg met ondergrondse en binnenomgevingen.
GPS verzamelt nauwkeurige locatiegegevens en gebruikt deze bij het traceren van contacten, hoewel de locatiegegevens ingewikkeld tot veilig en zeer gevoelig zijn. Bijvoorbeeld, Fitness-apps die GPS-locatiegegevens gebruiken, hebben de precieze indeling van Amerikaanse bases onthuld. Het beschikt over unieke locatiegegevens waardoor anonimisering feitelijk onpraktisch is. Dus, De inzet van locatiegebaseerde contacttracering op grote schaal brengt privacy- en veiligheidsrisico's met zich mee als deze niet volledig beveiligd is.
Bluetooth-nauwkeurigheid en negatieven
RSSI-waarden worden gebruikt bij op Bluetooth gebaseerde nabijheidsdetectie om de sterkte van signalen tussen telefoons te evalueren. Bij een ontmoeting worden gestandaardiseerde RSSI-waarden gebruikt om de geschatte afstand tussen gebruikers te schatten. De nauwkeurigheid van Bluetooth-locatietracking heeft een bereik van maximaal 10 meter.
Wanneer apps op de achtergrond actief zijn, Bluetooth-scannen kan worden beëindigd door iOS. Het is noodzakelijk om de toestemming van de Bluetooth-app gedurende het gehele tijdsbestek in te schakelen en niet Bluetooth zelf om deze te laten werken.
MOKOBlue's BLE Bluetooth standaard ondersteunde apparaten
BLE-ondersteunde producten van MOKOBlue zijn dat wel:
BLE-bakens
Het zijn draadloze apparaten die sporadisch een BLE-reclamepakket verzenden dat door een ander Bluetooth-apparaat wordt ontvangen. Sommige van de BLE bakens verkrijgbaar bij MOKOBlue omvatten; H6-sensorbakens, W6 polsbandbakens, M2-activabakens, H2-navigatiebakens, H4-sensorbakens, en nog veel meer.
BLE naar Wi-Fi-gateway
Een gateway biedt opslagoplossingen voor lokale verwerking door het veld en de cloud methodisch met elkaar te verbinden. Enkele van de BLE naar Wi-Fi-gateways die beschikbaar zijn bij MOKOBlue omvatten; MKGW1 BLE Wi-Fi-gateways, MKGW-mini BLE naarWIFI-gateways, en de MK103 ESP32 BLE-gateways.
BLE-modules
Enkele van de BLE-moduleapparaten die verkrijgbaar zijn bij MOKOBlue zijn onder meer:; MK01A, MK02A, MK02D, MK02E, MK05A, MK05B, MK06A, MK06B, en vele anderen.
MOKOBlue heeft een rijke expertise van meer dan 16 jaar in Bluetooth-technologie. U kunt erop vertrouwen dat wij uw Bluetooth/BLE-partner zijn voor al uw Bluetooth-oplossingen. Wij helpen onze klanten bij het ontwikkelen van hun Bluetooth IoT-projecten, waardoor ze tijd besparen op de markt. Dus heb jij nu of binnenkort een Bluetooth project? Voel je vrij om contact met ons op te nemen; wij staan achter je, wij staan altijd klaar om u te helpen.
