Bluetooth Low Energy (BLE)
Vous souhaitez intégrer la technologie BLE à vos solutions IoT ? Nous vous expliquons le fonctionnement technique de ce protocole standard de communication sans fil.
Qu'est-ce que le Bluetooth Low Energy ?
Le Bluetooth Low Energy (BLE) aussi appelé Bluetooth smart, est une technologie de communication sans fil conçue pour créer des réseaux privé (PAN) permettant d’établir des connexions entre des objets connectés et des passerelles (smartphone, PC, access point) afin de collecter de nombreuses données.
Cette variante du Bluetooth « classique » a été imaginée pour offrir une consommation d’énergie la plus faible possible ce qui a grandement contribuer à son développement sur le marché des objets connectés industriels. En effet, cette spécificité technique permet entre autres d’allonger considérablement l’autonomie des objets connectés en réduisant leur temps d’activité.
Par son fonctionnement, le Bluetooth Low Energy est plus adapté aux usages industriels que le Bluetooth dit « classique ». De nombreux cas d’utilisation industriels ne nécessitent pas une récurrence d’émission trop élevée, ni la transmission d’informations lourdes ou complexes.
Embarqué dans des capteurs et beacons sans fil, ce protocole de communication ouvert va faciliter la collecte de données telles que la température, l’humidité ambiante, la détection d’ouverture de portes, le mouvement ou encore un numéro identifiant.
Découvrez notre gamme de beacons et capteurs industriels Bluetooth.
Découvrez notre gamme de beacons et capteurs industriels Bluetooth.
Beacons Bluetooth Vs capteurs Bluetooth
Pour collecter les données grâce à la technologie Bluetooth Low Energy, les industriels s’appuient sur des infrastructures réseau dans lesquelles sont utilisés des objets connectés pouvant être des beacons identifiants ou des capteurs.
Beacon Bluetooth
Un beacon Bluetooth est une petite balise sans fil pouvant s’apparenter à un badge ayant pour rôle d’émettre à intervalles réguliers un numéro identifiant unique appelé UUID (Universal Unique Identifier). Les beacons BLE peuvent être utilisés dans de nombreux cas concrets liés à l’identification et l’inventaire automatique ou encore le tracking :
Capteur Bluetooth
Un capteur Bluetooth industriel est un capteur sans fil permettant de mesurer et collecter des données environnementales variées. Un capteur Bluetooth peut être utilisé dans de nombreux secteurs d’activités afin de digitaliser les processus des entreprises permettant d’en améliorer la performance et la sécurité :
Inventaire automatique de palettes, de pièces détachées, …
Tracking d’équipements sur un chantier, dans un entrepôt, un véhicule…
Identification des chauffeurs, des passagers,…
Identification de remorques, bennes,…
Contrôle d’accès des bâtiments et chantiers,…
Protection des marchandises et des équipements contre le vol
Maintenance prédictive et préventive
Traçabilité de la chaîne du froid
Mesure du taux d’occupation des espaces de travail
Gestion de la consommation énergétique des bâtiments
Beacon Bluetooth
Un beacon Bluetooth est une petite balise sans fil pouvant s’apparenter à un badge ayant pour rôle d’émettre à intervalles réguliers un numéro identifiant unique appelé UUID (Universal Unique Identifier). Les beacons BLE peuvent être utilisés dans de nombreux cas concrets liés à l’identification et l’inventaire automatique ou encore le tracking :
Identification de remorques, bennes,…
Contrôle d’accès des bâtiments et chantiers,…
Identification des chauffeurs, des passagers,…
Tracking d’équipements sur un chantier, dans un entrepôt, un véhicule…
Inventaire automatique de palettes, de pièces détachées, …
Capteur Bluetooth
Un capteur Bluetooth industriel est un capteur sans fil permettant de mesurer et collecter des données environnementales variées. Un capteur Bluetooth peut être utilisé dans de nombreux secteurs d’activités afin de digitaliser les processus des entreprises permettant d’en améliorer la performance et la sécurité :
Protection des marchandises et des équipements contre le vol
Maintenance prédictive et préventive
Mesure du taux d’occupation des espaces de travail
Traçabilité de la chaîne du froid
Gestion de la consommation énergétique des bâtiments
Pourquoi choisir le BLE ?
Si vous recherchez une technologie de communication sans fil qui offre la flexibilité de la portée tout en maintenant une faible consommation d’énergie, le BLE est la solution idéale pour vos besoins en matière d’IoT.
Consommation d'énergie réduite
Le BLE est conçu pour minimiser la consommation d’énergie, ce qui signifie que vos appareils peuvent fonctionner plus longtemps avec une seule batterie. Que ce soit pour des dispositifs de suivi, des capteurs intelligents, le BLE prolonge la durée de vie de la batterie.
Portée adaptative
Le BLE offre une portée flexible qui peut être ajustée en fonction des besoins de l’application. Vous pouvez avoir une portée allant de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres, ce qui permet de l’adapter aux scénarios d’utilisation spécifiques.
Connectivité et interopérabilité
Le BLE dispose de nombreux profils standards qui définissent comment les appareils doivent communiquer pour des cas d’utilisation spécifiques, ce qui le rend compatible avec une large gamme d’appareils, des smartphones aux capteurs IoT, ce qui facilite l’interopérabilité entre tous les périphériques.
Sécurité renforcée
Les protocoles de sécurité BLE garantissent que vos données sont protégées pendant la transmission. Vous pouvez avoir confiance en la confidentialité de vos informations, même dans des environnements sensibles.
Comment fonctionne le Bluetooth Low Energy ?
La technologie Bluetooth Low Energy permet l’échange bidirectionnel de données en utilisant des ondes radio UHF et opère dans la plage de fréquences ISM de 2,400 GHz à 2,483 GHz. 40 canaux espacés de 2 MHz sont alloués au BLE pour permettre aux appareils de communiquer.
Le BLE dispose de différents types de connexions et n’importe quel objet connecté en BLE peut avoir jusqu’à 4 fonctions différentes :
- Le broadcaster : il a pour rôle de transmettre régulièrement des données à un appareil, mais il n’accepte aucune connexion entrante. Il peut faire office de serveur.
- L’observer : dans ce contexte, l’objet peut seulement écouter et interpréter les données envoyées par un «broadcaster ». Il ne peut pas envoyer de connexion vers le serveur.
- Le central : l’appareil reçoit et traite les fichiers transmis par un Broadcaster.
- Le peripheral : Il prend en charge les connexions du central, avant de lui transférer des fichiers.
Vous avez un projet IoT ?
Nos experts vous accompagnent et vous conseillent dans le choix de vos capteurs et beacons Bluetooth.
Vous avez un projet IoT ?
Nos experts vous accompagnent et vous conseillent dans le choix de vos capteurs et beacons Bluetooth.
De quoi se compose une infrastructure réseau en BLE ?
Une infrastructure réseau en BLE va s’appuyer sur un ensemble de beacons et/ou de capteurs Bluetooth, sur une passerelle (access point, smartphone, PC, tracker,…), sur un back-end (serveur/cloud) et sur une application métier.
Les objets connectés vont émettre à intervalle régulier pour envoyer leur numéro identifiant et/ou leurs données capteurs. La passerelle BLE va scanner et écouter en continue son environnement et détecter les beacons et capteurs IoT présents dans son périmètre. Elle va collecter les informations et les transférer vers le serveur/cloud du client soit en Ethernet, en wifi ou en 4G. Sur le back-end les données brutes vont être stockées, traitées et analysées.
Une fois les données déchiffrées, elles vont être visualisables sur l’application métier sous forme d’historique, de graphique ou encore de plan. Des commandes peuvent également être envoyées aux beacons et capteurs depuis l’application métier telle que la fonctionnalité LED ON/OFF.
Quelle est la portée du BLE ?
La portée du signal Bluetooth Low Energy (BLE) est l’une des caractéristiques clés de cette technologie de communication sans fil. La portée détermine la distance maximale sur laquelle un périphérique BLE peut établir une connexion et communiquer avec un autre appareil, tel qu’un smartphone, un capteur ou un accessoire. Voici quelques points importants à comprendre concernant la portée du signal BLE :
Portée typique
La portée du signal BLE varie en fonction de plusieurs facteurs, notamment la classe de puissance du périphérique, l’environnement, les obstacles et les interférences radio. Cependant, en général, la portée typique du BLE se situe entre 10 et 100 mètres. À courte distance, la portée peut être très courte (quelques mètres), tandis qu’à longue distance, elle peut atteindre 100 mètres ou plus.
Classes de puissances
Les dispositifs BLE sont généralement classés en trois catégories de puissance : Classe 1, Classe 2 et Classe 3. La Classe 1 offre la portée maximale, pouvant atteindre plus de 100 mètres. La Classe 2 est courante pour les périphériques BLE tels que les smartphones, offrant une portée typique d‘environ 10 mètres. La Classe 3 est rare et offre une portée limitée à quelques mètres.
Environnement et obstacles
L’environnement a un impact significatif sur la portée du BLE. Les obstacles physiques, tels que les murs, les meubles et les éléments métalliques, peuvent atténuer le signal et réduire la portée. Les environnements extérieurs ouverts permettent généralement une portée plus grande que les environnements intérieurs encombrés.
Interférences radio
Les interférences provenant d’autres appareils sans fil ou des réseaux Wi-Fi peuvent perturber la portée du BLE. Dans des environnements où de nombreuses sources de signaux sans fil coexistent, la portée peut être affectée.
Mise en œuvre spécifique
La portée réelle peut varier en fonction de la manière dont le BLE est mis en œuvre dans un appareil particulier. Certains fabricants intègrent des antennes plus performantes pour augmenter la portée, tandis que d’autres peuvent privilégier une faible consommation d’énergie aux dépens de la portée.
Applications
La portée du BLE est adaptée à de nombreuses applications IoT, notamment la surveillance personnelle, les capteurs de proximité, les dispositifs de suivi d’objets, les appareils portables, les systèmes de verrouillage sans clé, et bien d’autres.
Différence entre Bluetooth Low Energy et Bluetooth classique ?
Le Bluetooth basse consommation (BLE) est une variante du Bluetooth Classique intégrée aux normes depuis la version v4.0 publiée en 2010. Ces deux protocoles de communication sans fil partagent la même origine, mais leurs caractéristiques, leurs fonctionnalités et leurs domaines d’application sont très différents.
Consommation d'énergie
En raison de sa consommation d’énergie plus élevée, le Bluetooth classique est couramment utilisé sur des dispositifs alimentés par une source d’énergie constante, tels que des prises électriques ou des batteries plus grosses.
Le Bluetooth Low Energy, comme son nom l’indique est conçu pour être peu énergivore. Il est idéal pour les applications nécessitant une longue durée de vie de la batterie, telles que les capteurs, les dispositifs de suivi et les appareils portables.
Latence
Le Bluetooth classique est conçu pour des transferts de données à haut débit. Il est idéal pour la transmission de fichiers volumineux, comme la musique en streaming et la voix de haute qualité. Cependant, cela entraîne une consommation d’énergie plus élevée.
Le BLE est destiné à des transferts de données de petite taille, mais il est efficace pour envoyer des données périodiquement ou en réponse à des événements. Cela en fait un choix idéal pour la surveillance et le contrôle à faible débit.
Taux de transfert de données
Le BLE prend en charge des connexions intermittentes, où les dispositifs se réveillent, échangent des données et passent en mode veille pour économiser de l’énergie. Cette approche est idéale pour les appareils qui n’ont pas besoin d’une connexion constante.
Le Bluetooth classique est quant à lui, souvent utilisé pour des connexions en continu, comme la diffusion audio sans fil à partir d’un smartphone vers des écouteurs ou un haut-parleur. Il est bien adapté aux applications nécessitant une transmission constante de données.
Portée
De manière générale le protocole Bluetooth est une technologie sans fil de proximité. Le Bluetooth classique offre une portée limitée à quelques mètres (10 à 15m max). Le Bluetooth Low Energy, quant à lui, offre une portée un peu plus longue, permettant d’aller jusqu’à quelques centaines de mètres en champ libre.
Dans tous les cas, l’environnement dans lequel sont utilisés les beacons et capteurs Bluetooth va avoir un fort impact sur la portée. En effet, leur performance va être dégradée par des obstacles tels que des murs ou des poutres métalliques.
En résumé, la principale différence réside dans la consommation d’énergie et les applications cibles. Le Bluetooth classique est adapté aux applications nécessitant une transmission de données continue à haut débit, tandis que le BLE est conçu pour des applications à faible consommation d’énergie et à transfert de données sporadiques. Le choix entre les deux dépend de vos besoins spécifiques en matière de communication sans fil.
Quelles technologies alternatives au BLE ?
BLE vs Wirepas Mesh
La technologie Wirepas utilise un réseau maillé, où chaque dispositif connecté peut servir de relais pour les données, créant ainsi un réseau auto-organisé et résilient. Cela permet une grande flexibilité dans la configuration du réseau. Mais à la différence du BLE, le Wirepas n’est pas standardisé et ouvert, il se concentre principalement sur la connectivité locale, ce qui signifie qu’il est adapté aux applications nécessitant des communications à courte portée dans des environnements spécifiques. Pour des applications comme du tracking indoor de personnes ou d’outils, la technologie Wirepas va offrir une meilleure précision et une réactivité plus élevée qu’en BLE.
BLE vs Quuppa
La technologie Quuppa se base sur une infrastructure composée d’antennes 360° filaires fixées en hauteur et de balises de localisation appelées « tags » embarqués sur les objets ou les personnes à loaliser. La principale différence entre le BLE et la technologie Quuppa réside dans la méthode de calcul de la position. Quuppa se base sur la méthode AoA (Angle of Arrival), offrant une localisation en temps réel (RTLS) d’une extrême précision (<1m), alors que le BLE se base sur la force du signal RSSI permettant de localiser à quelques mètres près. L’infrastructure réseau nécessaire pour obtenir un tel niveau de précision avec la technologie Quuppa, peut cependant entraîner un coût d’acquisition plus élevé qu’en BLE. Le choix entre les deux technologies dépendra des besoins spécifiques de l’application et des niveaux de précision requis.
BLE vs Wi-Fi
Le choix entre le BLE et le Wi-Fi dans le domaine de l’IoT dépend des besoins spécifiques de l’application. Le BLE est idéal pour les appareils à faible consommation d’énergie à courte portée, tandis que le Wi-Fi convient mieux aux applications nécessitant des débits de données plus élevés sur une plus grande distance. Il est également possible d’utiliser ces deux technologies de manière complémentaire pour répondre aux exigences spécifiques d’un projet IoT. En effet, la technologie Bluetooth Low Energy est interopérable avec les réseaux Wi-Fi existant facilitant grandement son intégration notamment pour les applications de smart-building.
