Sessione "Bluetooth low energy & Lumia Sensor Core per Windows Phone 8.1" tenuta il 10/12/2014 al Microsoft Mobile Camp di Roma.

1. Bluetooth Low Energy &
Lumia Sensor Core
per Windows Phone 8.1
Massimo Bonanni
Microsoft MVP, Intel Software Innovator
massimo.bonanni@tiscali.it
@massimobonanni
codetailor.blogspot.com

2. Agenda
• Bluetooth Low Energy
• Cos'è Bluetooth Low Energy
• Bluetooth vs Bluetooth LE
• Architettura
• BLE & Windows Phone 8.1 (Windows 8.1)
• BLE & Background task
• Lumia SensorCore
• Cos'è Lumia SensorCore
• Lumia SensorCore API

3. Cos'è Bluetooth Low Energy - Storia
• 2001 Nokia inizia lavorare su una nuova tecnologia
wireless
• 2004 risultati pubblicati con il nome Bluetooth Low End
Extension
• 2006 rilasciato pubblicamente come Wibree
• 2007 accordo per includere Wibree dentro Bluetooth
come Ultra low power technology
• 2010 integrato come Bluetooth Smart dentro Core
Specifications 4.0
• 2011 viene rilasciato iPhone 4S con supporto per BLE
• 2012 escono i primi dispositivi
• 2013 Windows 8.1 aggiunge supporto parziale per BLE
• 2014 Windows Phone 8.1 aggiunge supporto per BLE

4. Caratteristiche di Bluetooth LE
• Connectionless
• Dimensioni ridotte
• Low power (~30μA più di 300 giorni con una batteria)
• Low cost
• Collegamenti veloci 10 ms, latenza bassa 3-6 msec
• Raggio 10-30 metri
• Adaptive Frequency Hopping (AFH), resistente alle
interferenze
• Proximity detection - Geofencing
• IoT, fitness, retail,…..
• iBeacons (no WP 8.1 )

5. Classic vs Smart
Technical Specification Classic Bluetooth Bluetooth Smart
Distance/Range (theoretical max.) 100 m (330 ft) <100 m (<330 ft)
Over the air data rate 1–3 Mbit/s 1 Mbit/s
Application throughput 0.7–2.1 Mbit/s 0.27 Mbit/s
Active slaves 7
Not defined; implementation
dependent
Security
56/128-bit and application layer
user defined
128-bit AES with Counter Mode
CBC-MAC and application layer user
defined
Robustness
Adaptive fast frequency hopping,
FEC, fast ACK
Adaptive frequency hopping, Lazy
Acknowledgement, 24-bit CRC, 32-
bit Message Integrity Check
Latency (from a non-connected state) Typically 100 ms 6 ms
Total time to send data (det.battery life) 100 ms 3 ms

6. Supporto a BLE
Attualmente BLE è supportato dalle seguenti
piattaforme:
• iOS5+ (meglio iOS7 e successivi)
• Android 4.3+ (meglio 4.4 e successivi)
• Apple OS X 10.6 e successivi
• Windows 8 (XP, Vista e 7 supportano Bluetooth
2.1)
• Windows (Phone) 8.1
• GNU/Linux Vanilla BlueZ 4.93 o successivi

7. Dispositivi
• HTP - for medical temperature measurement devices.
• GLP - for blood glucose monitors.
• BLP - for blood pressure measurement.
• HRP - for devices which measure heart rate.
• CSCP - for sensors attached to a bicycle or exercise bike
to measure cadence and wheel speed.
• RSCP - running speed and cadence profile.
• CPP - cycling power profile.
• LNP - location and navigation profile.
• FMP - the "find me" profile — allows one device to issue
an alert on a second misplaced device
• PXP - the proximity profile — allows a proximity monitor
to detect whether a proximity reporter is within a close
range.

8. Architettura
Genetic Attribute Profiles standard
GATT Profiles
https://developer.bluetooth.org/TechnologyOverview/Pages/GATT.aspx

9. GATT - Nomenclatura
• Client : Un dispositivo che invia comandi e richieste e accetta risposte. Ad
esempio un PC o uno smartphone.
• Server : Un device che riceve comandi GATT e richieste e restituisce risposte. Per
esempio un sensore di temperatura.
• Characteristic : Un dato trasmesso tra client e e server. Ad esempio il valore della
temperature della stanza.
• Service : Una collezione di Characteristic tra loro correlate a fornire una
particolare funzionalita’. Ad esempio un termomento potrebbe offrire la
caratteristica della temperatura e quelle dell’interavllo di tempo di
campionamento.
• Descriptor : Un descriptor fornisce informazioni addizionali sulla caratteristica
(una sorta di matadato). Ad esempio la caratteristica temperature potrebbe
avere come descrittori l’unita’ di misura ed il range di misurazione. I descriptor
sono opzionali e ogni caratteristica puo’ avere un numero qualsiasi di descriptor.

10. GATT – Servizi e caratteristiche
Profile
Service
Characteristic
Characteristic
Characteristic
Value
Descriptor Descriptor

11. GATT Profiles
https://developer.bluetooth.org/TechnologyOverview/Pages/Profiles.aspx

12. DEMO
BLE Explorer

13. Bluetooth LE & WP 8.1
1. Modifica del manifest Package.appxmanifest
http://msdn.microsoft.com/it-it/library/windows/apps/br211430.aspx

14. Bluetooth LE & WP 8.1
2. Recupero dell’handle per il device bluetooth
LE
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows.devices.bluetooth.bluetoothledevice.aspx

15. Bluetooth LE & WP 8.1
3. Recupero del servizio
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows.devices.bluetooth.genericattributeprofile.gattdeviceservice.aspx

16. Bluetooth LE & WP 8.1
4. Recupero della/e caratteristiche
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows.devices.bluetooth.genericattributeprofile.gattcharacteristic.aspx

17. Bluetooth LE & WP 8.1
5. Utilizzo della caratteristica (es. lettura del
dato dal sensore)

18. DEMO
TI BLE Sensor Tag
http://goo.gl/MqILbz

19. Background task
Possiamo sfruttare i background task di Windows Phone
8.1 per ricevere i dati notificati quando la nostra
applicazione non è in foreground
1. Creare un progetto Windows Phone Runtime
component e implementare IBackgroundTask

20. Background task
2. Modificare il file di manifest dell’applicazione
Windows Phone

21. Background task
3. Verificare che la nostra applicazione abbia i
privilegi per l’accesso ai background task

22. Background task
4. Registrare il task

23. DEMO
Background Task

24. Lumia SensorCore
SensorCore e’ un marchio registrato Qualcomm.
Si tratta di un “chip” in grado di integrare dati
provenienti da differenti sensori e processarli
ottimizzando il consumo di batteria.
Lumia SensorCore e’ la tecnologia sviluppata da
Nokia (ora Microsoft) in collaborazione con
Qualcomm per interagire con il SensorCore di
Qualcomm su dispositivi Windows Phone.

25. Lumia SensorCore SDK
Lumia SensorCore SDK e’ una collezione di
API in grado di recuperare i dati provenienti
da SensorCore.
• Usato per tenere traccia delle attività fisica
e movimento
• I sensori girano in background e
raccolgono dati per un massimo di 10
giorni
• Sempre attivi ma in Low Power Mode
• Potrebbe fornire accesso a dati PRIVATI
quindi può essere disabilitata e lo storico
può essere cancellato

26. Lumia SensorCore SDK
• Dll disponibile da NuGet
• Architettura ARM o x86
• Microsoft Visual C++ 2013 Runtime Package for
Windows Phone
• Testing Tools opzionale

27. Lumia SensorCore SDK
Il package NuGet modifica anche il file di
manifest dell’applicazione

28. Step Counter API
• Quanti passi e per quanto tempo
• Caminata o corsa – usa anche l’intensità del
movimento non solo la velocità
• Granularità 5 minuti – storico 10 giorni
• 5-6 secondi fino quando inizia vedere gli eventi
• Ci possono essere falsi positivi

29. Activity Monitor
• Cambiamenti nell’attività del utente: fermo,
cammina, corre…
• Delay tipico 5-10 sec per eliminare alcuni falsi positivi
• Risultati migliori dentro la borsa o in tasca
• Bisogna abilitare l’API
• API con risultati real-time e storico 10 giorni

30. Place Monitor
• Lista di geo-coordinate
• Usa principalmente celle del operatore e/o hotspot WiFi. GPS
solo se un’altra applicazione lo usa
• Non fornisce dati in tempo reale
• Prova indovinare l’indirizzi di casa e lavoro
• Classificazione può durare 2-3 giorni
• Area raggio almeno 200 metri, distanze minimo 500 m, tempo di
permanenza almeno 10 minuti

31. TrackPoint Monitor
• Simile a Place Monitor ma traccia i percorsi fatti
• API offline come Place Monitor
• Track point ogni 5 minuti e un minimo di 500 metri
• Accuratezza dipende da numero di celle o hotspot.
Una corsa in un parco senza una sessione GPS attiva
potrebbe registrare un solo trackpoint

32. DEMO
Lumia Sensor Core

33. Q&A

34. Riferimenti
Bluetooth LE
• http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/hardware/jj159880(v=vs.85).aspx
Texas Instrument BLE Sensor Tag
• http://www.ti.com/ww/en/wireless_connectivity/sensortag/index.shtml?INTC=Senso
rTag&HQS=sensortag-bt
• https://sensortag.codeplex.com/
Lumia SensorCore
• http://developer.nokia.com/lumia/nokia-apis/sensorcore
• http://developer.nokia.com/resources/library/sensorcore-api-ref/index.html