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Dando forma al futuro inalámbrico con sistemas y aplicaciones de bajo consumo (ii)

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¿Qué es Bluetooth de bajo consumo?

La tecnología Bluetooth de bajo consumo es particularmente interesante como opción de tecnología inalámbrica debido al extremadamente bajo consumo y a las posibilidades de conectividad con Smartphones y tablets.

Bluetooth de bajo consumo es significativamente distinto a la tecnología de Bluetooth clásica, que es ideal para aplicaciones de transmisión continua de datos, como la voz. El Bluetooth clásico ha eliminado con éxito los cables en gran cantidad de aplicaciones para el consumidor, industriales y médicas. La tecnología Bluetooth de bajo consumo es ideal para aplicaciones que requieren transferencias periódicas o en intervalos de pequeñas cantidades de datos. Bluetooth de bajo consumo posee exclusivas características y nuevas funciones que no son útiles con el Bluetooth clásico. Por ejemplo, los sensores y activadores que funcionan a batería de celdas tipo moneda ahora pueden conectarse suavemente a Smartphones, tablets o compuertas de acceso con Bluetooth de bajo consumo.

El consumo de energía se mantiene al mínimo, ya que el dispositivo Bluetooth de bajo consumo se conserva en modo de reposo la mayoría del tiempo y solo se activa cuando se inicia una conexión. Los tiempos de conexión reales son solo de unos pocos milisegundos, el consumo de energía máximo/pico es menor a 15 mA y el consumo de energía promedio es de tan solo 1 uA. Es posible alimentar un pequeño dispositivo con una batería de celdas tipo moneda, como la CR2032, durante varios años. De lo contrario, pueden utilizarse fuentes de energía alternativas.

Para obtener un consumo de energía significativamente bajo, Bluetooth de bajo consumo utiliza una tasa de datos más baja. En teoría, esta tasa de datos es de 1 Mbps, pero en la práctica las tasas de transferencia para la tecnología Bluetooth de bajo consumo es menor a los 100 kbps.

  Clásico
(Classic Bluetooth technology)
Bajo consumo
(Bluetooth low energy technology)
Rendimiento de la carga de datos (neto) 2 Mbps ~100 kbps
Solidez Robusto Robusto
Rango Hasta 1.000 m Hasta 250m
Densidad del sistema local Robusto Robusto
Red de gran escala Débil Bueno
Baja latencia Robusto Robusto
Velocidad de configuración de conexión Débil Robusto
Consumo de energía Bueno Muy robusto
Costo Bueno Robusto

Software e infraestructura

Bluetooth ha determinado un conjunto de “perfiles” que, en esencia, son comportamientos definidos por la aplicación que usan los dispositivos con Bluetooth para comunicarse entre sí. Entre los ejemplos de perfiles de Bluetooth clásico se incluyen auricular (HSP), intercambio de objetos (OBEX), distribución de audio (A2DP), distribución de video (VDP), transferencia de archivos (FTP), puerto serie (SPP) y red de área personal (PAN).

Los perfiles de la tecnología Bluetooth de bajo consumo son distintos de aquellos que se utilizan en Bluetooth clásico y se basan en el Perfil de atributos genéricos (GATT, por su sigla en inglés). GATT incluye grupos de servicios, atributos, declaraciones y descripciones. En el Perfil de acceso genérico (GAP, por sus siglas en inglés) se describen el descubrimiento, las conexiones y los enlaces. De esta manera, se puede establecer una gran cantidad de servicios y perfiles básicos como tiempo, estado de la batería, E/S de automatización, automatización de edificios (por ejemplo, temperatura, termostato, humedad, iluminación interruptores de encendido/apagado, atenuador), control remoto, ejercicios físicos (por ejemplo, contadores de pasos o monitores de ritmo cardíaco), dispositivos médicos (por ejemplo, medidores de glucosa), etc.

A diferencia de Bluetooth clásico, los desarrolladores de productos pueden implementar sus propios perfiles y servicios para agregarlos a al SIG de Bluetooth. Por ejemplo, connectBlue ha desarrollado el Servicio de puerto serie de bajo consumo, que es un servicio basado en GATT que ofrece comunicación serial transparente y que representa una solución ideal para dispositivos con baja tasa de datos y transmisiones por episodios.

Al igual que Bluetooth clásico, Bluetooth de bajo consumo está basado en un dispositivo maestro conectado a varios esclavos. Sin embargo, en Bluetooth de bajo consumo, la cantidad de esclavos puede ser muy grande, y este tamaño depende de la implementación y de la memoria disponible La nueva funcionalidad de “publicidad” permite que un esclavo anuncie que tiene algo para transmitir a otros dispositivos que están “explorando”. Los mensajes de “Publicidad” también pueden incluir un evento o el valor de una medida.

Un publicador envía de manera periódicaUn publicador envía de manera periódica y siempre actúa como esclavo cuando está conectado. Un explorador espera una publicidad y siempre es un maestro cuando está conectado.

Bluetooth de bajo consumo utiliza la topología de estrella que simplifica la implementación del trabajo de manera significativa. Esta topología se adapta perfectamente a la arquitectura del sistema utilizada comúnmente con varios dispositivos pequeños conectados a un maestro en una isla de producción. En la mayoría de los casos, se dispone de infraestructuras o redes Ethernet y no hay necesidad de redes de malla para extender la cobertura geográfica.
Una unidad puede ser maestro o esclavo, pero no ambos. El maestro se comunica con los esclavos y también se puede comunicar de manera simultánea con múltiples esclavos.

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