Las tendencias tecnológicas y las aplicaciones de los PCB Bluetooth

Bluetooth existe desde hace unos veinte años y está experimentando una verdadera revolución con el desarrollo de IT (Internet of Things), a la par que las aplicaciones de los PCB Bluetooth se multiplican. Desplegadas para satisfacer las necesidades de los consumidores, las evoluciones tecnológicas del Bluetooth se han convertido en un motor de desarrollo para los edificios inteligentes, las industrias inteligentes y las ciudades inteligentes.

A continuación, se presenta un panorama de las últimas tendencias tecnológicas del momento y de las nuevas aplicaciones de mercado para los PCB Bluetooth.

Bluetooth: Historia y comienzos

Bluetooth se presenta como una evolución de una tecnología anterior que utiliza infrarrojos como, por ejemplo, el mando a distancia. Este sistema requería apuntar a un sensor para que funcionara y no permitía que se conectaran varias entidades en red. Estos límites se cruzaron con la llegada del Bluetooth.

Funciona en una frecuencia de 2,4 GHz (ondas de radio de frecuencia ultra alta UHF) y permite que un dispositivo "maestro" controle hasta otros siete dispositivos "esclavos" sin necesidad de una conexión por cable. Estos "esclavos" no comunican entre sí y reciben datos únicamente del "maestro". Esto ya no ocurre gracias a los últimos acontecimientos de Bluetooth, como veremos más adelante.

El nombre Bluetooth le fue dado por el fabricante sueco Ericsson en 1994 y deriva de un rey danés, Harald el Dientes Azules (en inglés Harald Bluetooth), que una vez logró unificar varias tribus bajo un solo reino.

Tecnología Bluetooth: Tendencias

El Bluetooth Low Energy (BLE)

Bluetooth Low Energy, también conocido como Bluetooth LE o Bluetooth Smart, se introdujo en 2010 tras el despliegue de la versión 4.0 de Bluetooth Core Specification. Su flujo es similar al Bluetooth clásico (1 Mbit/s), pero su consumo de energía es 10 veces menor y su alcance es equivalente. La conexión se puede establecer rápidamente y se puede interrumpir tan pronto como se haya completado la transferencia de datos. Esto hace posible diseñar dispositivos inalámbricos de corto alcance que pueden funcionar durante meses o incluso años con solo pulsar un botón.

El BLE permite una reducción significativa en el consumo de energía y en los costes de operación mientras mantiene el rendimiento, preparando el camino para las redes de malla habilitadas para Bluetooth.

Redes Bluetooth Mesh

Inicialmente, el número de dispositivos que podían conectarse a una red Bluetooth se limitaba a siete dispositivos que se comunicaban solo con un dispositivo "maestro" (no entre sí). Hoy ya no es así.

En una red en malla, en lugar de que un dispositivo central se comunique con dispositivos individuales, un mensaje se transmite de un punto de la red a otro mediante salto de canal bidireccional, conectando así múltiples nodos. Aporta ventajas significativas, ya que permite el control simultáneo de decenas de dispositivos conectados, superando las limitaciones de alcance y generando redundancia.

La aparición de redes que funcionan en la malla de Bluetooth fue posible gracias al Bluetooth BR/EDR (transmisión de un flujo constante de datos mediante una conexión punto a punto entre dos dispositivos) y al Bluetooth Low Energy (transmisión de un flujo no constante de datos de mayor eficiencia energética a lo largo de una conexión punto a punto o "uno a muchos").

De modo que gran parte de esta capacidad de malla se basa en Bluetooth, diseñado para una conexión segura y confiable de varias decenas, cientos o incluso miles de dispositivos entre ellos. Ideal para edificios inteligentes, industrias inteligentes o ciudades inteligentes y en cualquier lugar donde sea necesaria la construcción de una red autónoma e inteligente.

Esta tecnología basada en el BLE utiliza un ancho de banda bajo para la transmisión de datos para retransmitir entre los dispositivos de baja potencia en la misma red de malla. Otra ventaja es que las redes de malla son ad-hoc, lo que simplifica la adición o eliminación de nodos y requiere poca o ninguna reconfiguración de la red.

Bluetooth 5

La mayoría de los teléfonos inteligentes de última generación están equipados con Bluetooth 5. Esta es la versión más reciente (2016) de las especificaciones elaboradas por el Bluetooth Special Interest Group (SIG) y actualizadas periódicamente por grupos de trabajo para responder a los cambios tecnológicos y a las necesidades del mercado.

El Bluetooth 5 duplica el alcance a 200 metros y la tasa de datos de las transmisiones BLE se multiplica por cuatro a 4 Mbits para un consumo de energía equivalente. Otro avance importante es la reducción de la interferencia con Wi-Fi, que utiliza rangos de frecuencia similares, lo que anteriormente podía causar interferencias.

Estas nuevas especificaciones darán un nuevo impulso a las redes Bluetooth al permitir cubrir el conjunto de un edificio industrial, una casa individual o un edificio.

Web Bluetooth

Bluetooth es una API de JavaScript desarrollada en 2014 por Jeffrey Yassin y Vincent Scheib, que trabajan en Google. Este código puede ser leído por un navegador web que puede comunicarse con cualquier otro sistema Bluetooth, sin tener que instalar una aplicación cada vez. Este avance debería ampliar los horizontes de la Web a través de interacciones directas con el mundo de los objetos físicos (por ejemplo, wearable o smart home).

La creación de aplicaciones web específicas para controlar y supervisar una red Bluetooth asegura una compatibilidad rentable con los principios de arquitectura de computación en nube que rigen la mayoría de los otros sistemas de TI.

Bluetooth y tendencias del mercado

Los últimos acontecimientos de Bluetooth contribuyen al crecimiento de las ventas de aparatos equipados con esta tecnología. La versión de 2019 del Bluetooth Market Update, publicada anualmente por el SIG, evoca una tasa de crecimiento anual compuesto de las ventas (CAGR) al 8 % durante los próximos cinco años. Se espera que alcancen los 5400 millones de unidades vendidas equipadas con Bluetooth en 2023.

Bluetooth Low Energy, en rápido crecimiento

Como guía para el desarrollo de los sistemas de IoT, el Bluetooth de baja energía equipará el 90% de los equipos de Bluetooth en 2023 para un estimado de 1600 millones de dispositivos entregados en 2023.

Aplicaciones de la tecnología y sectores de actividad

Las aplicaciones para sistemas con nuevas especificaciones Bluetooth son numerosas:

• La transmisión de audio: auriculares y audífonos, altavoces portátiles y sistemas completos para equipar el hogar.
• La transferencia de datos: Wearables, relojes conectados, juguetes y herramientas conectadas, salud conectada, accesorios y dispositivos para ordenadores personales.
• IoT as a service : Point of Interest Información para minoristas que buscan mejorar la experiencia del cliente y para ciudades inteligentes, búsqueda de artículos para encontrar cualquier artículo personal a través de Bluetooth (llaves, billetera, bolso, etc.), servicio de localización en tiempo real en una fábrica u hospital, sistema de guía en interiores.
• Las redes industriales: sistema de control de edificios inteligentes y de la industria inteligente, sistema de vigilancia (temperatura, humedad, productividad de los empleados, etc.), sistemas inteligentes autónomos de iluminación, ventilación y seguridad para ahorrar energía, reducir los costes de operación y optimizar la vida de la red.