Quali sono le tendenze tecnologiche e le applicazioni dei PCB Bluetooth?

La tecnologia Bluetooth esiste da circa vent’anni e sta subendo una vera e propria rivoluzione con lo sviluppo dell’IoT (Internet of Things), mentre le applicazioni dei PCB Bluetooth si stanno moltiplicando. Sviluppati per soddisfare le esigenze dei consumatori, gli sviluppi tecnologici Bluetooth sono diventati un motore di sviluppo per gli edifici intelligenti, le industrie intelligenti e les città intelligenties .

Di seguito, una panoramica delle ultime tendenze tecnologiche del momento e le nuove applicazioni di mercato per i PCB Bluetooth.

Bluetooth: storia e principio

Il Bluetooth si presenta come lo sviluppo di una precedente tecnologia che utilizza gli infrarossi,come ad esempio il telecomando. Per funzionare, questo sistema richiedeva di puntare un sensore e non autorizzava la connessione di rete di diverse entità. Questi limiti sono stati superati con l’arrivo del Bluetooth.

Quest’ultimo funziona su una frequenza 2,4 GHz (onde radio ad altissima frequenza UHF) e permette, con l’aiuto di un apparecchio “master”, di controllare un massimo di altri sette apparecchi “slave” senza connessione via cavo. Questi “slave” non comunicano tra di loro e ricevono dati solamente dal “master”. Come vedremo di seguito, grazie agli ultimi sviluppi di Bluetooth, questo non è più il caso.

Il nome Bluetooth è stato dato dal fabbricante svedese Ericsson nel 1994 e proviene da un re danese, Harald dal dente blu (in inglese Harald Bluetooth), che riuscì un tempo a unificare varie tribù sotto uno stesso regno. 

Tecnologia Bluetooth: le tendenze

Il Bluetooth Low Energy (BLE)

 Il Bluetooth Low Energy, noto anche come Bluetooth LE o Bluetooth Smart, è apparso nel 2010 a seguito dell'implementazione della versione 4.0 della Bluetooth Core Specification. La sua portata è simile al Bluetooth classico (1 Mbit/s), ma il suo consumo di energia è 10 volte meno elevato e la sua portata resta equivalente. La connessione può essere stabilita rapidamente e interrotta non appena il trasferimento di dati è terminato. È quindi possibile concepire dispositivi wireless a corta portata che possano funzionare per mesi, perfino per anni, a partire da un semplice tasto.

Il BLE permette una notevole riduzione del consumo di energia e del costo di funzionamento, mantenendo al contempo le prestazioni e aprendo quindi la strada alle reti mesh che operano in Bluetooth.

Reti Mesh Bluetooth

All’inizio, il numero di apparecchi che potevano essere connessi a una rete Bluetooth era limitata a sette apparecchi, che comunicavano con un dispositivo “master” unicamente (e non tra di loro). Oggi questo non è più il caso.

In una rete mesh, al posto di un apparecchio centrale che comunica con singole periferiche, viene trasmesso un messaggio da un punto della rete a un altro saltando i canali bidirezionali, connettendo così più nodi. Questo offre vantaggi notevoli, poiché permette un controllo simultaneo di decine di periferiche connesse,di superare limiti di portata e di generare una ridondanza.

La comparsa di reti che funzionano in Bluetooth Mesh è stata resa possibile dalla tecnologia Bluetooth BR/EDR (trasmissione di un flusso costante di dati grazie a una connessione punto-punto tra due apparecchi) e dal Bluetooth Low Energy (trasmissione di un flusso non costante a maggiore risparmio energetico lungo una connessione punto-punto o uno-a-molti).

Questa capacità di mesh si basa quindi per lo più sullo standard Bluetooth LE, concepito per una connessione sicura e affidabile di varie decine, centinaia, migliaia di apparecchi tra di loro. Ideale per gli edifici intelligenti, le industrie intelligenti o le città intelligenti e laddove la costruzione di una rete autonoma e intelligente si rivela necessaria.

Questa tecnologia, che si basa sul BLE, utilizza una larghezza di banda ridotta per la trasmissione di dati per fare l’intermediario tra apparecchi a basso consumo di una stessa rete mesh. Un altro vantaggio: le reti mesh sono ad hoc, semplificando l’aggiunta o la rimozione di nodi e richiedendo solo una piccola o nessuna riconfigurazione della rete.  

Bluetooth 5

La maggior parte degli smartphone di ultima generazione sono dotati di Bluetooth 5. È la versione più recente (2016) delle specifiche stabilite dal Bluetooth Special Interest Group (SIG) e aggiornate regolarmente da gruppi di lavoro per rispondere agli sviluppi tecnologici e alle esigenze del mercato.

Il Bluetooth 5 raddoppia la portata a 200 metri e la velocità di trasmissione in BLE è moltiplicata per quattro a 4 Mbit per un consumo energetico equivalente. Un altro grande passo avanti: la riduzione delle interferenze con il Wi-Fi che utilizza intervalli di frequenza similis, che in precedenza poteva causare interferenze.

Queste nuove specifiche daranno un nuovo impulso alle reti Mesh Bluetooth, permettendo di coprire l'insieme di un edificio industriale, di una casa unifamiliare o di un edificio.

Web Bluetooth

Il Web Bluetooth è una API JavaScript, sviluppata nel 2014 da Jeffrey Yasskin e Vincent Scheib che lavoravano da Google. Questo codice può essere letto da un browser che può quindi comunicare con qualsiasi altro sistema Bluetooth, senza dover installare un’applicazione ogni volta. Questo passo avanti dovrebbe ampliare gli orizzonti del Web , grazie a interazioni dirette con il mondo degli oggetti fisici (indossabili o case intelligenti, per esempio).

La creazione di applicazioni web specifiche per controllare e monitorare una rete Bluetooth garantisce una compatibilità a basso costo con i principi di architettura del cloud computing che governano la maggior parte degli altri sistemi IT.

Bluetooth e tendenze del mercato

Gli ultimi sviluppi del Bluetooth contribuiscono alla crescita delle vendite di apparecchi dotati di questa tecnologia. La versione 2019 di Bluetooth Market Update pubblicata ogni anno dal SIG evoca un tasso di crescita annuale composto dalle vendite (CAGR) all’8% sui cinque prossimi anni. Esse dovrebbero raggiungere i 5,4 miliardi di unità vendute dotate di Bluetooth nel 2023.

Il Bluetooth Low Energy in rapida crescita

Filo conduttore per lo sviluppo dei sistemi IoT, il Bluetooth Low Energy doterà il 90 % delle attrezzature Bluetooth nel 2023 per una quantità di apparecchi consegnati stimata a 1,6 miliardi nel 2023.

Applicazioni della tecnologia e settori di attività

Le applicazioni per i sistemi dotati delle nuove specifiche Bluetooth sono numerose.

• Streaming audio: cuffie e auricolari, altoparlanti portatili e sistemi completi per attrezzare la casa.

• Trasferimento dati: indossabili, orologi connessi, giochi e strumenti connessi, salute connessa, accessori e periferiche per PC.

• IoT come servizio: Informazioni sui punti di interesse per i distributori che cercano di migliorare l'esperienza del cliente e per le città intelligenti, ricerca di articoli per trovare qualsiasi oggetto personale tramite Bluetooth (chiavi, portafoglio, borsa, ecc.), servizio di localizzazione in tempo reale in fabbrica o in ospedale, sistema di guida interna.

• Reti industriali : sistema di controllo per gli edifici intelligenti e l'industria intelligente, sistema di monitoraggio (temperatura, umidità, produttività dei dipendenti, ecc.), sistemi intelligenti autonomi per l'illuminazione, la ventilazione e la sicurezza per il risparmio energetico, la diminuzione dei costi di funzionamento e l’ottimizzazione della durata di vita della rete.