En 1999, une technologie standard de communication sans fil par ondes radio voit le jour : le Bluetooth. Ne cessant de progresser au fil du temps, il se répand très rapidement et s’intègre à de nombreux appareils de notre quotidien. Une dizaine d’années plus tard seulement, le Bluetooth Low Energy (BLE) fait son apparition, lors de la sortie de la version 4.0 du Core Specification. Disposant des mêmes caractéristiques que son grand-frère, il se différencie toutefois par sa très faible consommation d’énergie.
Caractéristiques et fonctionnement du Bluetooth Low Energy
Le Bluetooth Low Energy est connu sous de nombreuses appellations : BLE, Bluetooth LE ou encore Bluetooth Smart, son nom officiel. A l’origine, il a été conçu par Nokia sous le nom de Wibree avant d’être adopté définitivement par le SIG (the Bluetooth Special Interest Group). Il a été imaginé avec l’objectif premier d’une consommation d’énergie la plus faible possible. Le BLE, offrant un accès aisé et fiable, est très prisé des fabricants d’appareils électroniques grand public, des développeurs d’applications mobiles et des ingénieurs. Il est de plus en plus adapté pour tout ce qui a trait à l’Internet des Objets (IoT) qui connaît une forte croissance aujourd’hui.
Caractéristiques
L’atout majeur du Bluetooth Low Energy est sans hésiter sa faible consommation d’énergie. Utilisé pour le transfert périodique de petites quantités de données à courte portée, le BLE est facile à déployer. De manière générale, le BLE consomme moitié moins que le Bluetooth. Enfin, son coût reste relativement faible et la longévité de sa batterie non négligeable.
Fonctionnement
Le BLE dispose de différents types de connexions. Un objet connecté en BLE peut avoir jusqu’à 4 fonctions différentes :
- Le « Broadcaster » : il peut faire office de serveur. Ainsi, il a pour objectif de transmettre régulièrement des données à un appareil, mais il n’accepte aucune connexion entrante.
- « L’Observer » : Dans un deuxième temps, l’objet peut seulement écouter et interpréter les données envoyées par un « broadcaster ». Dans cette situation-là, l’objet ne peut pas envoyer de connexions vers le serveur.
- Le « Central » : souvent un smartphone ou une tablette. C’est un élément qui interagit de deux façons différentes : soit en mode advertising, soit en mode connecté. Il est alors le dirigeant et c’est de lui que part l’échange de données.
- Le « Peripheral » : il accepte les connexions du central et lui envoie des données de manière périodique. Ce système a pour objectif de packager les données de façon universelle via le protocole afin qu’elles soient comprises par les autres périphériques.
Bluetooth classique Vs BLE
En réalité, ces deux technologies sont utilisées à des fins très différentes. Le Bluetooth classique est employé pour traiter, transférer et échanger de nombreuses données sans interruption (par exemple en audio). Cependant, il consomme rapidement la vie de la batterie et coûte beaucoup plus cher.
Le BLE, quant à lui, est utilisé pour des applications ne nécessitant pas l’échange de grandes quantités de données et récupère par conséquent des informations relativement légères (comme l’heure ou la température par exemple). Proposant ainsi une connexion non continue, il peut fonctionner sur batterie pendant plusieurs années à un coût inférieur à celui du Bluetooth. -Découvrez en plus sur la différence entre le Bluetooth et le Bluetooth Low Energy-
Advertising et mode connecté
Les appareils Bluetooth envoient des paquets pour broadcaster les données : c’est l’Advertising. Ceux-ci sont des blocs de 31 octets pouvant contenir des informations propres à l’émetteur. Ils sont également utilisés pour permettre à d’autres appareils (de type scanner en général) de se connecter à eux. Pour information, il y a plusieurs types de paquets d’Advertising permettant à chacun de réaliser différentes fonctionnalités (utilisés pour Advertising Direct ou Indirect avec ou sans possibilité de connexion).
En BLE deux appareils peuvent établir une connexion sur un principe de maitre / esclave. C’est le mode connecté. Dans ce cas, le protocole GATT est souvent utilisé (acronyme de « Generic ATTribute») pour transmettre les données. Ce protocole définit la façon qu’ont deux appareils BLE d’échanger des données. Il utilise des concepts de « services et caractéristiques » utilisés pour décrire l’information échangée :
- Un service peut contenir une collection de caractéristiques
- Une caractéristique contient une description, une valeur et des informations permettant de définir la valeur.
Coté fréquence, pour le Bluetooth 4.2 certains vont être dédié à l’Advertising alors que d’autres seront spécifique au mode connecté.
Le Bluetooth permet l’échange bidirectionnel de données en utilisant des ondes radio UHF et opère dans la bande 2.4 GHz. 40 canaux physiques sont alloués pour un multiplexage en temps et en fréquence, chacun étant espacés de 2 MHz (c’est à dire de 2.4 GHz à 2.8 GHz). Certains canaux sont utilisés pour l’Advertising Bluetooth alors que d’autres seront utilisés pour la partie connexion.
Le Bluetooth utilise la même plage de fréquence que le Wi-Fi mais la ressemblance s’arrête là. Le Bluetooth et notamment le BLE consomme moins d’énergie. Cependant la portée et le débit sont beaucoup moins important que pour le Wi-Fi.
Avantages du BLE
Chaque protocole à ses avantages et ses inconvénients. Voici quelques avantages du BLE :
- Pour l’utilisateur : En effet, il est issu d’un consortium de géant de l’industrie (IBM, Microsoft, Intel …) ce qui lui confère une adoption et un fort crédit de stabilité économique. Il est déjà intégré dans tous les smartphones, ce qui facilite l’utilisation.
- Coté sécurité : le protocole permet de gérer plusieurs niveaux de sécurité.
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Ce qu’il faut retenir
Le Bluetooth Low Energy (BLE) est une technologie adaptée au milieu industriel puisqu’elle permet d’échanger rapidement des informations peut gourmande en énergie comme la température, l’humidité ou encore un mouvement. Le tout, en assurant une longévité de batterie deux fois plus importante que le Bluetooth classique.
Mathieu Abet
Ingénieur Logiciel
Ingénieur développement logiciel chez Ela innovation, Mathieu a fait ses études à l’université de Montpellier 2 où il a reçu son diplôme de Master en Systèmes Automatisé. Rapidement, il rejoint le monde de l’entreprise en tant que développeur logiciel. A travers diverses expériences professionnelles, il plonge dans différents domaines tel que le semi-conducteur, le médical ou la banque. Curieux et passionné de technologie c’est tout naturellement qu’il s’intéresse aux objets connectés et rejoint ELA innovation pour travailler sur la gamme Bluetooth.
