Bluetooth Low Energy

Bluetooth Low Energy (BLE) sağlık alanında, fitness'ta, güvenlikte ve ev eğlencelerinde yeni uygulamalar hedefleyen Bluetooth Special Interest Group (SIG) tarafından tasarlanan ve pazarlanan kablosuz kişisel alan ağı teknolojisidir. "Bluetooth Smart" olarak da anılan BLE, Klasik Bluetooth'un bir alt grubudur ve Bluetooth 4.0 temel özelliklerinin bir parçası olarak tanıtılmaktadır. Klasik Bluetooth ile örtüşüyor olsa da BLE, aslında tamamen farklı bir kökene sahiptir ve Bluetooth SIG tarafından benimsenmeden önce Nokia’da "Wibree"^[1] adı verilen bir şirket projesi olarak başlatılmıştır.

Güncel Bluetooth Smart logosu

Mühendisler ve ürün tasarımcıları için çok sayıda kablosuz protokol olmasına rağmen BLE'yi bu kadar ilginç yapan şey kesinlikle herhangi bir modern mobil platformla konuşabilen bir ürünü tasarlamanın en kolay yolu olmasıdır. iOS, Android, Windows Phone ve BlackBerry dahil olmak üzere mobil işletim sistemleri, ayrıca MacOS, Linux, Windows 8 ve Windows 10 yerel olarak Bluetooth Smart'ı desteklenmektedir. Bununla birlikte Bluetooth SIG, 2018 yılına kadar Bluetooth özellikli akıllı telefonların yüzde 90'dan fazlasının Bluetooth Smart'ı destekleyeceğini öngörmektedir.^[2]

Uygunluk

Bluetooth Smart Klasik Bluetooth protokolüyle uyumlu değildir. Bluetooth 4.0 spesifikasyonu, cihazların LE ve Klasik sistemlerden herhangi birini veya her ikisini uygulamasına izin vermektedir.

Bluetooth Smart, Dual Mod aygıtlarının tek bir radyo antenini paylaşmasına olanak tanıyan Klasik Bluetooth ile aynı (2.4 GHz ) radyo frekansını kullanır. Bununla birlikte, LE daha basit bir modülasyon sistemi kullanmaktadır.

Bluetooth Smart’ın Markalaşması

2011'de Bluetooth SIG, yeni düşük enerjili cihazlar ve diğer Bluetooth cihazları arasındaki uyumluluğu netleştirmek için Bluetooth Smart markasını duyurdu.^[3]

• Bluetooth Smart Ready hem klasik hem de düşük enerjili çevresel cihazlar ile uyumlu Dual Mod bir aygıtı gösterir.^[4]
• Bluetooth Smart, çalışabilmesi için yalnızca Smart Ready veya başka bir Smart cihazı gerektiren düşük enerjili bir cihazı belirtir.

Yeni markalaşma bilgisiyle Bluetooth SIG temel bir değişiklik yaptı. Bluetooth Smart ve Bluetooth Smart Ready logolarını kaldırdı ve Bluetooth logosunu ve kelime markasını kullanmaya geri döndü.

Hedef Piyasa

Bluetooth SIG, özellikle akıllı ev, sağlık, spor ve fitness sektörlerinde düşük enerjili teknoloji pazarlarını belirlemektedir.^[5] Bahsedilen avantajlar arasında:

• Düşük güç gereksinimi sayesinde, bir saat pili ile aylar hatta yıllar boyunca çalışır.
• Küçük boyutlu ve düşük maliyetlidir.
• Mobil telefonların, tabletlerin ve bilgisayarların kurulu olduğu altyapı ile uyumludur.

Uygulamalar

Orijinal Bluetooth özelliklerinden ödünç alan Bluetooth SIG, düşük enerjili cihazlar için bir cihazın belirli bir uygulamada nasıl çalıştığıyla ilgili birkaç profil tanımlamıştır.. Üreticilerin uyumluluğunu sağlamak amacıyla cihazları için uygun özellikleri uygulamaları beklenmektedir. Bir cihaz birden fazla profilin uygulanmasını içerebilir.

Bütün düşük enerji uygulama profilleri, düşük enerji bağlantısı üzerinden nitelik olarak bilinen kısa veri parçalarını göndermek ve almak için genel bir özellik olan genel öznitelik profiline (GATT) dayanır. Bluetooth 4.0, daha yüksek bit hızları yla düşük güç tüketimi sağlar.^[6]

2014'te Cambridge Silicon Radio (şimdi Qualcomm ’un bir parçası) CSR Mesh’i başlattı. CSR Mesh protokolü, ağdaki diğer Bluetooth Smart cihazlarla iletişim kurmak için Bluetooth Smart’ı kullanmaktadır. Her cihaz, bilgileri bir "örgü" efekti oluşturan diğer Bluetooth Smart cihazlarına iletir. Örneğin, bu sayede tüm bir tüm bir binanın ışıklarını tek bir akıllı telefondan kapatabilmektedir. Bluetooth SIG geçtiğimiz günlerde Smart Mesh çalışma grubunu, kullanım durumlarını araştırmak ve tanımlamak için bir standart belirtim tanımlamak amacıyla oluşturdu.^[7][8][9]

Uygulama

Çip (Mikrodevre)

2009'un sonlarında, birçok üretici tarafından ilan edilen, Bluetooth Smart entegre uygulamaları çoğunlukla radyo yazılımı kullanır, bu yüzden özellik güncellemeleri bir yazılım (Firmware) yükseltmesi aracılığıyla yerleştirilebilir.

Donanım

Mevcut mobil cihazlar hem Klasik Bluetooth hem de Bluetooth Akıllı standardı için donanım ve yazılım desteği ile yaygın olarak piyasaya sürülmektedir.

İşletim sistemleri

• IOS 5 ve sonrası ^[10]
• Windows Phone 8.1 ^[11]
• Windows 8 ve sonrası ^[12]
• Android 4.3 ve sonrası ^[13]
• BlackBerry 10 ^[14]
• BlueZ 5.0 ile Linux 3.4 ve sonrası ^[15]
• Unison OS 5.2 ^[16]

Tarih

2011'de Nokia araştırmacıları, çağdaş kablosuz teknolojilerin ele almadığı çeşitli senaryoları belirledi.^[17][18][19]

Şirket, Bluetooth teknolojisi ile arasındaki farkları en aza indirirken daha düşük güç kullanımı ve maliyet sağlayan Bluetooth standardından uyarlanmış kablosuz bir teknoloji geliştirmeye başladı. Sonuçlar 2004'te “Bluetooth Low End Extension” adı altında yayınlandı.^[20]

Özellikle Logitech ve EU FP6 projesi olan MIMOSA^[21] ile daha da geliştirildikten sonra,^[22] STMicroelectronics tarafından aktif olarak teşvik edildi ve desteklendi. İlk etaplarından bu yana, teknoloji Ekim 2006'da “Wibree” markasıyla kamuya açıklandı.^[23] Bluetooth SIG üyeleri ile yapılan müzakereler sonrasında Haziran 2007'de Wibree'yi Bluetooth Spesifikasyonu'nda Bluetooth Smart teknoloji olarak bilinen ultra düşük güç teknolojisi olarak eklemek için bir anlaşmaya varıldı.^[24][25]

Temel özellikler 4.0 sürümüyle Bluetooth Smart'ın entegrasyonu 2010 yılının başında tamamlandı.^[26] 4.0 özelliklerini uygulayan ilk akıllı telefon Ekim 2011'de piyasaya sürülen iPhone 4S idi.^[27] Bir dizi üretici, 2012'de Bluetooth Smart Ready cihazlarını piyasaya sundu. Ardından 4 Aralık 2013'te BLE 4.1, 2 Aralık 2014'te BLE 4.2 ve 16 Haziran 2016'da BLE 5.0 sunuldu.

Yapılan geliştirmeler tabloda belirtilmiştir.

Bluetooth 5 teknik açıdan; IoT uygulamaları için Bluetooth 4 sürümlerine kıyasla önemli olabilecek;

• Artan iletim gücünü ya da kodlanmış fiziksel katmanı kullanarak menzili 4 katına,
• Bluetooth 4.x'e kıyasla sembol süresinin isteğe bağlı yarısını kullanarak hızı iki katına çıkarır,
• Tanıtım verisi uzunluğunu artırarak veri yayın kapasitesinde,
• BLE yayınlarının tanıtım verisi uzunluğunu arttırarak veri yayın kapasitesinde sekiz kat artış sağlar.^[28]

Bluetooth SIG, Mesh Profile (Ağ Profili) ve Mesh Model (Ağ Modeli) özelliklerini resmi olarak 18 Temmuz 2017'de yayınladı. Mesh özellikleri, ev otomasyonu, algılayıcı ağları ve diğer uygulamalar için çoktan çoklu cihaz iletişiminde BLE kullanımına olanak tanır.^[29]