O que é Bluetooth Low Energy (BLE) e quais as vantagens desse tipo de conexão?

O Bluetooth Low Energy (BLE) é um padrão de conexão sem fio que consome pouca energia elétrica. Essa característica aumenta a duração da bateria de wearables (como relógios inteligentes), dispositivos médicos e até serviços de localização.

A Bluetooth SIG lançou o Bluetooth Low Energy em 2010, junto ao Bluetooth 4.0, visando otimizar ainda mais o consumo de energia em relação ao Bluetooth clássico.

A tecnologia Bluetooth demanda pouca energia desde suas primeiras versões, mas o BLE permite que dispositivos com baterias muito pequenas, como fones de ouvido sem fio, tenham maior autonomia. A seguir, conheça o funcionamento, vantagens e limitações do BLE.

Como funciona o Bluetooth Low Energy?

O Bluetooth Low Energy, também chamado de Bluetooth LE ou Bluetooth Smart, é uma tecnologia que permite que dispositivos como fones de ouvido e smartwatches se conectem a celulares, tablets, computadores e outros equipamentos por meio de sinais de rádio.

A principal vantagem do BLE é consumir por volta de 10% da energia demandada por dispositivos baseados no Bluetooth clássico, embora essa porcentagem possa variar para mais ou menos sob determinadas circunstâncias.

O Bluetooth Low Energy opera na faixa de frequência de 2,4 GHz a 2,483 GHz e usa um método de transmissão FHSS (com troca da frequência de trabalho em curtos intervalos de tempo), assim como o Bluetooth clássico.

Porém, o BLE trabalha com apenas 40 canais em espaços de 2 MHz entre eles na referida faixa de frequência, enquanto o Bluetooth clássico o faz com 79 canais e espaço de 1 MHz.

De modo geral, o que torna o Bluetooth Low Energy econômico no consumo de energia é um conjunto de recursos, como um sistema de modulação um pouco mais simples, um modo que mantém a tecnologia em suspensão até uma conexão ser iniciada, e uso de pacotes de dados menores em relação ao Bluetooth clássico.

Quais são as principais topologias do Bluetooth Low Energy?

Para atender a diversos tipos de aplicações, o Bluetooth Low Energy foi desenvolvido para suportar três tipos principais de topologias, isto é, de estruturas de comunicação entre os dispositivos:

• Ponto a ponto: é a comunicação entre dois dispositivos, como um celular que transmite áudio para fones de ouvido;
• Broadcast: método no qual um aparelho se comunica com vários dispositivos ao mesmo tempo, como um sistema que rastreia lotes de produtos em um estoque por meio de BLE beacons (dispositivos de localização);
• Mesh: é uma topologia em que o Bluetooth Low Energy cria uma rede com muitos dispositivos, com todos podendo se comunicar com os outros. Essa é uma abordagem útil para sistemas de monitoramento, por exemplo.

Qual é o alcance máximo do Bluetooth Low Energy?

O Bluetooth Low Energy tem alcance típico de até 100 metros, embora distâncias maiores sejam possíveis. Contudo, a maioria das conexões suporta até 10 metros. Paredes, máquinas, objetos de grande porte e a própria capacidade de emissão de sinal do dispositivo estão entre os fatores que podem reduzir o alcance.

Qual é a faixa de frequência utilizada pelo Bluetooth Low Energy?

O BLE atua entre 2,4 GHz a 2,483 GHz. Essa é a faixa de frequências ISM, reservada a aplicações industriais, científicas e médicas. Por isso, ela é amplamente usada em aparelhos e sistemas de comunicação sem fio, como o Wi-Fi de 2,4 GHz.

Quando há vários dispositivos atuando na mesma faixa de frequência, o risco de interferência ou congestionamento no Bluetooth é maior, apesar de existirem mecanismos que previnem o problema.

Quais são as aplicações do Bluetooth Low Energy

A capacidade de funcionar com baixo consumo de energia faz o Bluetooth Low Energy encontrar espaço em aplicações como:

• Dispositivos vestíveis: o BLE ajuda a aumentar a autonomia da bateria de dispositivos de monitoramento fitness, como smartwatches e smartbands;
• IoT: o Bluetooth Low Energy é usado em dispositivos de internet das coisas, como sensores que monitoram a qualidade do solo na agricultura ou detectam a presença de invasores em uma área protegida;
• Automação residencial: o BLE é usado para controlar lâmpadas, alarmes, sensores de fumaça, termostatos e outros dispositivos para casa inteligente;
• Medicina: o Bluetooth Low Energy pode transmitir dados de monitores de glicose, pressão sanguínea, batimentos cardíacos, temperatura e afins a prontuários eletrônicos;
• Varejo: etiquetas eletrônicas (tags) com BLE podem ser usadas em lojas para o monitoramento mais preciso dos produtos que precisam de reposição rápida ou elaboração de estratégias de marketing;
• Serviços de localização: é possível o uso de BLE beacons no rastreamento de produtos em estoque, gerenciamento de frotas em garagens ou envio de cardápios eletrônicos ao celular do cliente em um restaurante, por exemplo.

O que são BLE beacons?

BLE beacons são dispositivos que usam o Bluetooth Low Energy para permitir que objetos ligados a eles sejam identificados, rastreados ou monitorados. Esses equipamentos podem ser usados em museus para enviar descrições das peças expostas ao celular do visitante que se aproxima delas, entre outras utilidades.

Os beacons lembram o funcionamento da tecnologia NFC. A principal diferença é que o NFC exige que os dispositivos tenham proximidade entre si de poucos centímetros. No Bluetooth Low Energy, a distância entre os dispositivos pode alcançar alguns metros.

Quais são as vantagens do Bluetooth Low Energy?

Entre as características que fazem o Bluetooth Low Energy ser uma tecnologia bem aceita no mercado estão:

• Baixo consumo de energia: o principal atributo do BLE é demandar pouca energia, o que torna a tecnologia útil em dispositivos com baterias pequenas;
• Escalabilidade: o Bluetooth Low Energy suporta várias topologias, o que permite o seu uso até em estruturas formadas por vários dispositivos;
• Implementação descomplicada: o BLE é uma tecnologia de comunicação wireless que combina ondas de rádio com protocolos simples, o que facilita a sua implementação em aplicações dos mais diversos tipos;
• Ampla compatibilidade: a implementação relativamente fácil faz o Bluetooth Low Energy funcionar em uma grande variedade de dispositivos;
• Suporte multiplataforma: o Bluetooth Low Energy é suportado pelo Windows, macOS, distribuições Linux, Android, iOS e outros sistemas operacionais;
• Segurança: o BLE suporta criptografia AES de 128 bits, autenticação criptografada e outros recursos que diminuem o risco de a tecnologia ser usada para invasões, roubos de dados e outras ações maliciosas.

Quais são as limitações do Bluetooth Low Energy?

O Bluetooth Low Energy também tem algumas características que dificultam ou inviabilizam o seu uso em determinadas aplicações, como:

• Velocidade baixa: a taxa de transferência de dados do BLE não passa de 2 Mb/s na maioria das aplicações, ficando frequentemente abaixo de 1 Mb/s. Isso torna a tecnologia inadequada para tarefas como streaming de vídeo;
• Alcance limitado: o BLE só chega a 10 metros de alcance na maioria das aplicações. Distâncias de até 100 m só são possíveis sob condições específicas, como uso de transmissores mais sofisticados e ausência de interferências;
• Risco de interferência de sinal: o BLE está sujeito a interferência de sinal, embora esse problema não seja comum.

Qual é a diferença entre Bluetooth Low Energy e Bluetooth clássico?

O Bluetooth Low Energy é uma tecnologia de conexão sem fio criada para consumir menos energia e, assim, otimizar a troca de dados em dispositivos com baterias pequenas. Já a expressão Bluetooth clássico é usada para referenciar as versões convencionais da tecnologia Bluetooth, que não são focadas em baixo consumo energético.

Qual é a diferença entre Bluetooth LE e Bluetooth LE Audio?

O Bluetooth Low Energy é uma tecnologia de troca de dados que prioriza o baixo consumo de energia nos dispositivos conectados. Já o Bluetooth LE Audio é uma especificação que combina baixo consumo energético com otimização de streaming áudio, o que torna essa tecnologia adequada para fones de ouvido sem fio ou smart speakers.

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