Skip to main content

1.3 BLE zariadenia v Home Assistant

Bluetooth nie je žiadna novinka – počiatky siahajú do minulého storočia. Začiatkom 90. rokov sa švédska spoločnosť Ericsson začala zaoberať riešením bezdrôtového spojenia mobilného telefónu s príslušenstvom. Cieľom bolo eliminovať káble, bezdrôtové spojenie malo byť nízkoenergetické a nízkonákladové. V roku 1994 vytvorili funkčný prototyp nazvaný podľa vikingského kráľa Haralda Bluetootha, ktorý v 10. storočí zjednotil Dánsko a Nórsko. Cieľom tejto technológie bolo tiež zjednotenie – rôznych zariadení a protokolov pod spoločný štandard.

Prvá verzia Bluetooth 1.0 bola oficiálne vydaná v roku 1999, odvtedy prešla mnohými zmenami, ktorými sa teraz nebudeme zaoberať. Z hľadiska internetu vecí a smart technológií bola významným míľnikom verzia Bluetooth 4.0 (2010), ktorá už rozlišuje dva štandardy:

  • „klasický“ Bluetooth, ktorý v súčasnosti označujeme ako Bluetooth Classic (BR/EDR);
  • novinku Bluetooth Low Energy (BLE) pre nízkoenergetické zariadenia, hlavne fitness a smart hodinky.

Veľkou výhodou Bluetooth (oproti Zigbee) je jeho podpora bežnými prenosnými zariadeniami – nájdeme ho v každom smartfóne, tablete i notebooku.

Bluetooth Low Energy

BLE.webp

Bluetooth Low Energy (Bluetooth LE alebo skrátene BLE) je protokol navrhnutý pre aplikácie s extrémne nízkym výkonom, slúži na prenos malého objemu údajov pri nižšej rýchlosti. Rovnako ako klasický Bluetooth pracuje vo frekvenčnom pásme 2,4 GHz, no nájdeme viaceré rozdiely, ktorými sa teraz nepotrebujeme zaoberať. Spomeňme však niektoré zaujímavé:

  • výrazne sa skrátila latencia (zdržanie) odosielania údajov;
  • výrazne sa znížila spotreba energie (na 1/2 až 1/100), mimo komunikácie sa využíva režim spánku;
  • je možná nielen point-to-point komunikácia, ale aj broadcast a mesh.

Práve všesmerové vysielanie (broadcast) je veľmi užitočná schopnosť BLE. Smart senzorom umožňuje vysielať do svojho okolia informácie bez toho, aby sa klient musel pripojiť – takéto vysielanie je, pochopiteľne, jednosmerné. Vysielané údaje môžu sledovať viacerí klienti, napríklad smartfóny ľudí v okolí, či viaceré monitorovacie adaptéry nášho servera. Keďže sa údaje vysielajú v určitých (nastaviteľných) intervaloch, zvyšok času môže senzor zotrvávať v nízkoenergetickom režime. Vďaka tomu batéria vydrží celé mesiace. Takto vysielané údaje však majú veľmi obmedzenú veľkosť – len pár desiatok bajtov.

BLE poskytuje aj možnosť pripojenia, ktorá nie je povinná. Ak to smart zariadenie využije, môže sa k nemu pripojiť klient pre obojsmernú komunikáciu, teda smart zariadením už nemusí byť len senzor (odosielajúci údaje), ale aj aktívne zariadenie (reagujúce na pokyny), napríklad elektrická smart zásuvka, vypínač svetla, alarm a podobne.

Kým Zigbee sa využíva predovšetkým v smart domácnostiach, BLE je bohato využívaný v športovom vybavení. Napríklad na bicykli môžeme nájsť senzory kadencie, rýchlosti, výkonu (v kľuke alebo pedáli), cyklista má na hrudi senzor tepu srdca a všetky tieto údaje môže prijímať aplikácia v smartfóne cez BLE alebo cyklopočítač, ktorý však zväčša využíva podobný protokol ANT+ od spoločnosti Garmin.

Zaujímavou vlastnosťou BLE v režime point-to-point je exkluzivita pripojenia. K vysielajúcemu smart zariadeniu sa môže pripojiť len jediný klient – a hneď ako sa pripojí, zariadenie prestane všesmerovo vysielať, nik iný sa už pripojiť nemôže. Znie to ako nevýhoda, no v určitých situáciách to môže byť aj výhoda – keď cyklista pripojí svoj smartfón k senzoru svojho bicykla, už sa nemôže nik (omylom) pripojiť k jeho bicyklu.

Verejný formát BTHome

Ako sme už spomínali v úvodnej kapitole, veľkým problémom smart zariadení vo všeobecnosti je roztrieštenosť. Toto sa týka aj smart zariadení s BLE – výrobcovia často využívajú možnosť „vlastný formát výrobcu“, pričom neprezradia detaily, či dokonca údaje šifrujú. Samotné špecifikácie Bluetooth definujú takzvané „charakteristiky“, no tie nie sú celkom vhodné pre dátovo striktne limitované všesmerové vysielanie. Detaily tu nebudeme rozoberať, zaoberáme sa nimi v kurze Internet vecí 2  – IoT ekosystémy a siete.

Veľmi zaujímavou iniciatívou je verejný formát BTHome, ktorý má svoje špecifikácie verejne dostupné a môže ich používať ktokoľvek. Dátovo je veľmi úsporný a plne ho podporuje aj Home Assistant. Môžeme si kúpiť hotové smart zariadenia, ktoré podporujú BTHome, prípadne podporu získame nahratím vlastného firmvéru. Azda najpopulárnejší je malý lacný merač teploty a vlhkosti s LCD displejom – Mijia Bluetooth Thermometer. Pomerne jednoducho si však môžeme vytvoriť aj vlastné BTHome zariadenie – tým sa zaoberáme v kurze Internet vecí 2  – IoT ekosystémy a siete.

V Home Assistant nastaveniach nájdeme v sekcii Zariadenia a služby dve položky týkajúce sa BLE:

  • Položka Bluetooth bude obsahovať len Bluetooth adaptér. Preň platia podobné odporúčania ako pre Zigbee adaptér, spomínaný v predošlej kapitole. Predovšetkým je vhodnejší externý USB adaptér s lepšou anténou, interným by sme sa mali vyhýbať.
  • Položka BTHome bude obsahovať všetky senzory BLE, podporujúce formát BTHome.