En 1999, le Bluetooth voit le jour, offrant une norme de communication sans fil par ondes radio. Depuis, cette technologie a continué d’évoluer, et s’est rapidement intégrée dans de nombreux appareils de notre quotidien. En 2010, avec la sortie de la version 4.0 du Bluetooth Core Specification, le Bluetooth Low Energy (BLE) fait son apparition, marqué par une consommation d’énergie considérablement réduite.
Caractéristiques du Bluetooth Low Energy
Le Bluetooth Low Energy, souvent abrégé en BLE, est également connu sous le nom de Bluetooth Smart. À l’origine, cette technologie a été développée par Nokia sous le nom de Wibree avant d’être adoptée par le Bluetooth Special Interest Group (SIG). Son objectif premier est d’offrir une solution de communication sans fil tout en minimisant la consommation d’énergie, ce qui en fait un choix de prédilection pour l’Internet des Objets (IoT).
Principaux avantages du BLE
- Faible consommation d’énergie : Le BLE consomme jusqu’à deux fois moins d’énergie que le Bluetooth classique, ce qui permet une longévité accrue de la batterie.
- Transfert de petites quantités de données : Conçu pour des échanges périodiques et de faible volume de données, le BLE est idéal pour des applications qui nécessitent des échanges légers et à courte portée.
- Coût réduit : En plus de sa faible consommation, le BLE est relativement économique à implémenter, ce qui en fait une solution accessible pour de nombreux dispositifs.
Fonctionnement et architecture du BLE
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.
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.
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 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.
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-
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Fréquence et Canaux du BLE
Le BLE utilise des ondes radio UHF, opérant dans la bande des 2,4 GHz, similaire au Wi-Fi. Cette fréquence est divisée en 40 canaux, chacun espacé de 2 MHz. Certains canaux sont dédiés à l’Advertising tandis que d’autres sont réservés aux connexions.
Sécurité et Fiabilité du BLE
Le BLE bénéficie de plusieurs niveaux de sécurité, ce qui le rend adapté aux environnements nécessitant des communications sécurisées. De plus, sa robustesse et son adoption par les principaux acteurs technologiques garantissent une compatibilité universelle et une adoption durable dans le temps.
Bluetooth 6.0
La version Bluetooth 6.0, lancée en 2024, marque une avancée significative dans le domaine des communications sans fil. Elle introduit des améliorations en matière de vitesse et de portée, permettant des transferts de données jusqu’à deux fois plus rapides par rapport à Bluetooth 5.0, tout en conservant une faible consommation d’énergie. Cette version est conçue pour répondre aux exigences croissantes des applications IoT, en particulier dans des environnements denses où de nombreux appareils sont connectés simultanément. Bluetooth 6.0 améliore également la gestion des interférences, offrant ainsi une connexion plus stable et fiable.
Pourquoi choisir le BLE pour l’IoT ?
Le Bluetooth Low Energy est parfaitement adapté pour les applications industrielles et de l’Internet des Objets. Il permet d’échanger des informations cruciales comme la température, l’humidité ou des données de mouvement tout en optimisant la durée de vie de la batterie. C’est un protocole économique et peu gourmand en énergie, conçu pour répondre aux besoins des dispositifs connectés d’aujourd’hui.
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.
