Il Bluetooth Special Interest Group (SIG) continua ad ampliare il campo applicativo di una tecnologia wireless a corto raggio nata inizialmente per il mondo consumer. Progettata in origine per collegare in modalità wireless le periferiche ai computer host, la tecnologia Bluetooth® è diventata nel tempo una soluzione praticamente onnipresente per garantire connettività wireless affidabile e a basso consumo. Anche il supporto quasi universale da parte degli smartphone ha contribuito in modo decisivo alla sua diffusione.
L’uso del Bluetooth si è esteso alla sanità, all’elettronica di consumo, all’audio, all’industria e a molti altri ambiti applicativi. Nonostante una diffusione notevole — il Bluetooth SIG ha visto circa 5,9 miliardi di dispositivi spediti nel 2025 — i risultati in alcuni settori target sono stati meno brillanti del previsto.[1] Un’area degna di nota è quella del posizionamento dei dispositivi e dei servizi di localizzazione.
I nuovi miglioramenti introdotti nel protocollo con il Bluetooth 6.0 dovrebbero spingere gli ingegneri a utilizzare questa tecnologia per sviluppare prodotti più evoluti dedicati al posizionamento e alla localizzazione. Il Bluetooth SIG prevede infatti un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 22%, fino a raggiungere 563 milioni di dispositivi per servizi di localizzazione entro il 2028.[2]
Il supporto iniziale al distance ranging Bluetooth
In teoria, la connettività wireless può essere utilizzata per localizzare oggetti smarriti. Basta pensare alle chiavi finite tra i cuscini del divano. Se le chiavi sono collegate a un tag wireless, lo smartphone può indicare rapidamente da dove iniziare la ricerca. In ambito industriale, invece, le reti wireless mesh possono aiutare gli operatori a individuare rapidamente merci e materiali sugli scaffali di magazzino. In pratica, però, realizzare applicazioni di questo tipo è tutt’altro che semplice. Fenomeni come il multipath fading e le interferenze generate da altri ricetrasmettitori a 2,4GHz presenti nelle vicinanze compromettono l’integrità del segnale e riducono l’accuratezza della localizzazione.
Il Bluetooth SIG aveva già tentato in passato di introdurre nel proprio protocollo RF funzionalità di distance ranging e supporto al posizionamento dei dispositivi. Il primo approccio si basava sull’utilizzo del parametro di trasmissione (TX), che forniva un livello di potenza di riferimento a un metro dal dispositivo trasmittente, per ricavare un RSSI (Received Signal Strength Indicator). Poiché l’intensità del segnale RF diminuisce in modo inversamente proporzionale alla distanza tra due dispositivi radio, può essere usata per ottenere una stima approssimativa della distanza. Questa tecnica è utile per individuare oggetti nelle vicinanze, ma determinare la direzione di un oggetto rispetto a un altro è un problema ben più complesso.
Nel 2019, il Bluetooth Direction Finding — adottato con la ratifica del Bluetooth v5.1 — ha migliorato il posizionamento dei dispositivi Bluetooth e le capacità di distance ranging. Questa tecnica consente alle applicazioni di calcolare la direzione di un segnale ricevuto sfruttando misure di fase effettuate dal controller Bluetooth Low Energy. Sono stati definiti due metodi: Angle of Arrival (AoA) e Angle of Departure (AoD).
Sebbene il Bluetooth Direction Finding offra buone prestazioni, la sua implementazione richiede una notevole esperienza progettuale. I design risultano complessi e possono essere costosi. Per questo motivo, la tecnologia è rimasta confinata principalmente ad applicazioni di fascia alta, come il tracciamento di beni ad alto valore, invece di essere adottata su larga scala in applicazioni più comuni.
Le novità del Bluetooth 6.0
La recente introduzione del Bluetooth 6.0 ha portato diversi miglioramenti rilevanti al protocollo, tra cui:
- decision-based advertising filtering, una nuova funzionalità che consente a un dispositivo in scansione di usare le informazioni ricevute dal canale di advertising primario per stabilire se valga la pena cercare pacchetti correlati sui canali secondari;
- monitoring advertisers, che consente al controller Bluetooth Low Energy di filtrare i pacchetti di advertising duplicati secondo le istruzioni ricevute dal componente host di un dispositivo observer;
- miglioramento dell’Isochronous Adaptation Layer (ISOAL), che permette di trasmettere frame di dati più grandi utilizzando pacchetti del link layer più compatti;
- un set esteso di funzionalità del link layer, che aumenta il numero di funzioni del livello di collegamento sulle quali i dispositivi possono scambiarsi informazioni;
- un aggiornamento della spaziatura dei frame (IFS – Inter-Frame Space), che abilita una spaziatura flessibile tra connessioni adiacenti usata con i pacchetti degli eventi di connessione o con gli eventi dei flussi isocroni connessi.
Il miglioramento più importante del Bluetooth 6.0 è però l’introduzione del Bluetooth Channel Sounding, che aumenta in modo significativo la precisione di tutte le tecniche Bluetooth precedenti per la misura della distanza. La specifica aggiornata definisce nuove funzionalità del livello radio (PHY), del controller, misure di sicurezza e procedure necessarie per raccogliere i dati grezzi di misura.
Nuove tecniche che semplificano il posizionamento dei dispositivi
Il Channel Sounding introduce due soluzioni semplici e affidabili per le applicazioni di distance ranging: Phase-Based Ranging (PBR) e Round-Trip Timing (RTT). Entrambe sono standardizzate e interoperabili e possono essere supportate anche da dispositivi molto semplici oppure integrate in prodotti più evoluti senza costi hardware aggiuntivi e con modifiche software minime.
Il PBR sfrutta lo sfasamento di fase di un segnale inviato dal dispositivo iniziatore e ritrasmesso dal dispositivo reflector su più frequenze. La conversione dei dati in distanza viene eseguita tramite algoritmi dedicati a livello applicativo. La tecnica RTT, invece, si basa sul tempo impiegato dai pacchetti radio per compiere il tragitto di andata e ritorno tra l’iniziatore e il reflector. L’RTT agisce come tecnica sicura di distance bounding, utile per verificare i risultati del PBR, e gli algoritmi impiegati per il calcolo della distanza sono più semplici rispetto a quelli richiesti dal PBR.
Sia nel caso del PBR sia in quello dell’RTT, il consumo energetico resta in genere paragonabile a quello di un normale trasferimento dati tramite Bluetooth Low Energy. Inoltre, il Channel Sounding supporta diverse opzioni di configurazione hardware e software per ottimizzare accuratezza, latenza, sicurezza e consumo energetico.
Nuove applicazioni all’orizzonte
Il Channel Sounding renderà più semplice per una nuova generazione di sviluppatori progettare applicazioni di posizionamento dei dispositivi e distance ranging, tra cui i seguenti possibili esempi:
- Asset tracking: il Channel Sounding promette maggiore precisione, flessibilità, affidabilità e praticità nelle applicazioni di misura della distanza e localizzazione, senza introdurre complessità progettuale o costi significativi.
- Smart lock: la sicurezza migliorerà perché la posizione della persona che desidera utilizzare la serratura potrà essere determinata con maggiore accuratezza. Le serrature intelligenti beneficeranno inoltre di una protezione robusta contro gli attacchi man-in-the-middle e gli attacchi relay.
- Tracking tag: le attuali soluzioni basate su tag funzionano bene, ma la vibrazione o il segnale acustico emessi quando vengono attivati possono essere attenuati da elementi come cuscini o coperte. Il Channel Sounding consentirà avvisi di prossimità precisi anche su distanze maggiori, superando i limiti degli allarmi sonori o vibranti.
- Appliance: le informazioni sul contesto fisico fornite dal Channel Sounding saranno utili quando si lavora con più dispositivi e aiuteranno anche le funzioni di sicurezza che attivano i controlli solo quando l’utente si trova vicino all’apparecchio.
Conclusione
Il Bluetooth Low Energy continua a espandersi in nuove applicazioni consumer, sanitarie, di automazione industriale e smart home, oltre che in molti altri settori. Dopo una partenza lenta, il comparto della localizzazione promette prospettive economiche molto interessanti. La tecnologia Channel Sounding introdotta con il Bluetooth 6.0 apre la strada a un’ampia gamma di possibili applicazioni di distance ranging e localizzazione, inclusi dispositivi più avanzati per l’asset tracking, smart lock, tag e appliance.
