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BLUETOOTH
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- ELETTRONICA OGGI 442 - GENNAIO/FEBBRAIO 2015
Bluetooth a bassa energia per
applicazioni non solo consumer
S
i può eliminare una gran quantità di cavi nelle appli-
cazioni tipiche dell’automazione industriale adottando
le nuove interfacce senza fili Bluetooth Low Energy
(BLE), che offrono buone prestazioni purché le connessioni
siano brevi e riguardino modeste quantità di dati, ma con in
più il vantaggio di funzionare bene per anni accontentandosi
di una piccola pila. Precisamente, le applicazioni cui si rivol-
gono le BLE sono soprattutto le Automatic Identification &
Data Capture, o AIDC, che servono a organizzare le risorse
industriali nonché a instradare e proteggere i documenti che
circolano nei sistemi informatici, sia all’interno degli impianti
produttivi, sia a livello delle infrastrutture gestionali. Questo
segmento di mercato è stimato in crescita con CAGR del
12,29%, almeno fino al 2016, da
ABI Research
che reputa
i lettori di codici a barre la tecnologia più importante per
l’evoluzione dei sistemi automatici per l’acquisizione e l’indi-
rizzamento dei dati fra le risorse industriali ed è per lo stesso
motivo che prevede buone prospettive per l’inserimento dei
mini sistemi Bluetooth Low Energy nella gestione delle eti-
chette di identificazione basate sui codici a barre.
I front-end Bluetooth sono già una tecnologia dai riferimen-
to per moltissimi collegamenti wireless a corto raggio, ma
possono diventarlo ancor di più con l’introduzione della re-
lease v4.0 Bluetooth Low Energy, che promette una gestio-
ne ancor più accorta dei consumi, grazie alla quale i mini
sistemi BLE saranno in grado di funzionare autonomamente
per molto tempo, adattandosi sia alle condizioni ambientali
sia alle applicazioni. A ben vedere, i collegamenti Bluetooth
per le applicazioni AIDC sono esageratamente tempovarianti,
perché consistono in trasferimenti di gruppi di dati compres-
si in frazioni di secondi in mezzo a pause d’attesa di minu-
ti, se non ore. In pratica, per questo tipo di trasferimenti, le
attuali connessioni Bluetooth standard impiegano circa 100
ms, mentre basteranno 3 ms per i nuovi dispositivi BLE, che
nascono con gli obiettivi strategici dell’efficienza energetica
e dell’ottimizzazione delle risorse. Si pensi che con un mes-
saggio di 3 ms ogni 5 minuti un dispositivo BLE rimane attivo
per meno di 1 secondo al giorno e perciò rimane spento per
il 99,999% del tempo. In effetti, è proprio questa la modalità
di funzionamento alla quale sono destinati i sistemi BLE, non
solo per l’automazione industriale, ma anche per i trasporti,
la logistica, la sicurezza, il medicale e la domotica.
Prestazioni e consumi
Le specifiche Bluetooth v4.0 prescrivono ancora la banda
ISM fra 2,400 e 2,4835 GHz già in uso negli attuali prodotti
Bluetooth ma invece di 79 canali con 1 MHz di banda ora ce
ne sono 40 con banda di 2 MHz, mentre la velocità massi-
ma per i dati scende da 3 Mbit/s a 1 Mbit/s. La modulazio-
ne è sempre la Gaussian Frequency Shift Keying (GFSK) con
i caratteristici salti di frequenza (Frequency Hopping), che
proteggono i segnali dalle interferenze e l’eventuale codifica
AES con chiave di 128 bit, per la protezione delle informazio-
ni contenute nei dati. Il tempo di latenza necessario ai dispo-
sitivi BLE per risvegliarsi e inviare un messaggio scende a
circa 6 ms rispetto ai 100 ms degli attuali Bluetooth, mentre
con una potenza di trasmissione massima di 10 mW la tratta
teorica di 100 m è in realtà per lo meno da dimezzare, ma
nel contempo scendono i consumi di almeno un ordine di
grandezza.
Ci sono due tipi di dispositivi denominati dual-mode e single-
mode. I terminali dual-mode supportano sia l’attuale Blueto-
oth, sia il nuovo BLE, mentre i single-mode supportano sola-
mente Bluetooth Low Energy. La rete BLE è composta da un
terminale centrale che fa da hub e da una o più periferiche
che fanno da terminali locali gestiti da quello centrale che
può accenderli, configurarne lo stato di attività, acquisire i
dati da essi rilevati e valutare il livello di carica delle loro
batterie, ma nel contempo anche i terminali locali possono
autonomamente decidere di inviare dati o segnali all’unità
Lucio Pellizzari
Il nuovo standard v4.0 consentirà a Bluetooth di
offrire le sue eccellenti connessioni a corto raggio
non più solo alle applicazioni prevalentemente
consumer ma anche nei settori dell’industria, dei
trasporti e del medicale con importanti prospettive
di mercato