Differenze tra Bluetooth classico e Bluetooth Low Energy

Bluetooth, standard tecnico-industriale di trasmissione dati per reti personali senza fili, è noto a tutti e sempre più dispositivi, di differente tipologia e con un fattore di forma completamente diverso, lo supportano e lo utilizzano.
L’ultima versione dello standard, sviluppato dal SIG (Bluetooth Special Interest Group), associazione formata nel 1999 da Ericsson, Sony, IBM, Intel, Toshiba, Nokia e altre società, è Bluetooth 5.2 (gennaio 2020): ogni versione ha aggiunto nuove abilità in termini di raggio di copertura, di banda disponibile, di capacità trasmissiva, di efficienza nell’uso dei canali, di individuazione e gestione delle eventuali interferenze.

Nell’articolo Bluetooth Windows 10: quale versione viene utilizzata abbiamo visto come capire, sui dispositivi Windows, quale versione di Bluetooth viene usata.

Le versioni dello standard Bluetooth antecedenti al 2010 non supportano le specifiche Bluetooth Low Energy (BLE o Bluetooth LE). Queste ultime sono infatti entrate a far parte di Bluetooth 4.0 e versioni successive.
Nel 2010 SIG ha infatti abbracciato Wibree, tecnologia di comunicazione wireless realizzata da Nokia e da altri soggetti con l’obiettivo di mettere a punto uno standard a bassissimo consumo energetico da adottare sui dispositivi mobili.
SIG ha quindi rinominato Wibree in Bluetooth Low Energy aggiungendone le specifiche all’interno dello standard Bluetooth 4.0.

Usare il termine “Bluetooth classico” non è quindi propriamente corretto ma con questa espressione si fa comunemente riferimento a Bluetooth BR (basic rate), EDR (Enhanced Data Rate) e AMP (Alternative MAC/PHY) che già esistevano prima del lancio di BLE. Con l’avvento di Bluetooth 4.0 queste tre modalità hanno visto l’introduzione, appunto, di BLE che resta a tutt’oggi una tra quelle utilizzabili.

In generale, il “Bluetooth classico” è utilizzato principalmente per le comunicazioni tra dispositivi che debbono trasferire flussi audio mentre Bluetooth LE viene più frequentemente adoperato con i dispositivi indossabili, quelli per l’Internet delle Cose (IoT), gli accessori per il fitness e gli sportivi, prodotti alimentati da batterie come tastiere e mouse.
La modalità BLE è stata scelta anche per le app di proximity tracing anti COVID-19: Google ed Apple avviano la distribuzione delle API anti-Coronavirus.

È inoltre bene tenere presente che ogni modalità di Bluetooth utilizza differenti metodologie per la modulazione e la demodulazione sul livello fisico: ciò significa che dispositivi configurati per usare Bluetooth LE e Bluetooth classico con possono comunicare fra loro. Se, ad esempio, il dispositivo master fosse configurato per l’utilizzo di Bluetooth LE, lo slave dovrà esso stesso obbligatoriamente usare Bluetooth LE device per poter avviare lo scambio di dati.

La stragrande maggioranza dei moderni smartphone possono comunicare sia usando Bluetooth classico che BLE. Per ottimizzare i vari flussi, i chip Bluetooth che equipaggiano gli smartphone di oggi sono di tipo dual-mode così da supportare sia Bluetooth classico che BLE.
Da un punto di vista tecnico, infatti, essi usano uno schema trasmissivo basato sulla multiplazione a divisione di tempo: in questo modo il canale di comunicazione può essere messo a disposizione, a turno, dei dispositivi che lavorano con Bluetooth classico e BLE.

Nel caso di Android un’app come BLE Checker (il test è effettuabile con una sola riga di codice) consente di stabilire se il dispositivo supporti o meno BLE.

La banda che può offrire Bluetooth è limitata (2,1 Mbps) ma ad esempio anche per il trasferimento di un flusso audio di qualità (con Spotify Premium, ad esempio, si può ascoltare a 320 kbps: Spotify: qualità audio adattabile alla connessione in uso) è già più che sufficiente.

Bluetooth Low Energy offre solo 300 Kbps e i dati vengono trasmessi usando pacchetti di piccolissime dimensioni (20 byte) ma il raggio di copertura può in questo caso arrivare fino a 100 metri (tipicamente i dispositivi Bluetooth classici arrivano fino a 10 metri).
Con BLE, inoltre, la latenza tipica si attesta nell’ordine di una manciata di millisecondi mentre con Bluetooth classico sui 100 ms.

Il vero vantaggio di BLE, comunque, è proprio il contenutissimo consumo energetico che può essere fino a 100 volte inferiore rispetto a quello del Bluetooth classico.
Prendendo come riferimento 1W nel caso di Bluetooth classico, BLE si attesta su 0,01W-0,5W di consumo energetico. Ciò significa che i dispositivi BLE più “semplici”, con una batteria a bottone da 1.000 mAh, possono funzionare per 1-2 anni.

In Windows 10, per controllare se il sistema supporta anche BLE, basta premere la combinazione di tasti Windows+R, digitare devmgmt.msc, cliccare due volte sulla voce Bluetooth e verificare la presenza di Bluetooth LE Enumerator o similare.