Here I presented the research made with BLE technology (Bluetooth Low Energy) and exposed in FreakEnd Android event in Madrid. The presentation covers an introduction, a brief description of the technology, low technical details, hardware needed and their main characteristics, GATT profile, a simulation of beacon (with a detailed description of streams/packages) and a final demo showing my development with an Android app.

1. ( )BEACONS
CONECTAR EL MUNDO REAL
CON EXPERIENCIAS MÓVILES
JOSÉ MANUEL GARCÍA GARCÍA
@semagarcia – #FreakEnd2015
20, 21 y 22 de Febrero de 2015

2. ¿IBACON?

3. ¿IBACON?

4. IBEACON, ¿QUÉ SON?
DISPOSITIVO HARDWARE QUE MEDIANTE
BLUETOOTH PERMITE CREAR UN IPS
(IPS, INDOOR POSITIONING SYSTEM)

5. IBEACON, ¿QUÉ HACEN?
ACTUAR COMO BALIZA DE POSICIONAMIENTO
EMITIENDO INFORMACIÓN DE MANERA
CONTINUADA

6. IBEACON, ¿QUÉ HACEN?
LA INFORMACIÓN ES
EMITIDA PARA QUE UN
RECEPTOR VÁLIDO EJECUTE
UNA ACCIÓN

7. IBEACON, ¿PARA QUÉ?
EXPLOTAR EL CONCEPTO DE PROXIMIDAD,
HACIENDO QUE LAS APPS PERCIBAN LA
PRESENCIA DEL USUARIO

8. ¿Dónde?

9. INTERESANTE…
¡CUÉNTAME MÁS!

10. ¿QUÉ ES BLE?
• BLUETOOTH LOW ENERGY / BT SMART
• PROTOCOLO BT 4.0
• POCO CONSUMO (15MA ESCRIT., 2UA REPOSO)
• BAJO COSTE Y PCBS PEQUEÑOS
• INTEGRACIÓN CON SENSORES
• RESISTENTE A RUIDO E INTERFERENCIAS

11. NOKIA, Octubre de 2006

12. [ BT CLASSIC + BT LE ]

13. MODULACIÓN FHSS
• FHSS: ESPECTRO ENSANCHADO POR SALTO DE FREC.
• 70 CANALES @ 1MHZ POR CANAL EN BT CLASSIC
• 40 CANALES @ 2MHZ POR CANAL EN BT LE
• 37 PARA DISPOSITIVOS ENLAZADOS
• 3 PARA ADVERTISING

15. ¿QUÉ ES BLE?
ROLES:
• PERIPHERAL: PROVEEDOR DE DATOS (GATT)
• CENTRAL: CLIENTE QUE CONECTA CON UN PERIPHERAL
• BROADCASTER: SERVIDOR SIN CONEXIÓN ENTRANTE
• OBSERVER: CLIENTE QUE LEE DATOS PERO SIN INICIAR
UNA CONEXIÓN

16. ¿QUÉ ES BLE?
ROLES:
• PERIPHERAL: PROVEEDOR DE DATOS (GATT)
• CENTRAL: CLIENTE QUE CONECTA CON UN PERIPHERAL
• BROADCASTER: SERVIDOR SIN CONEXIÓN ENTRANTE
• OBSERVER: CLIENTE QUE LEE DATOS PERO SIN INICIAR
UNA CONEXIÓN

17. GATT PROFILE
• GENERIC ATTRIBUTE PROFILE
• PERFIL: DESCRIPCIÓN DE SUS
POSIBLES APLICACIONES Y
COMPORTAMIENTOS

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

19. GATT SERVICE
• CREAR N AGRUPACIONES DE ENTIDADES
LÓGICAS A TRAVÉS DE CARACTERÍSTICAS
• CONTIENEN INFORMACIÓN
• DIFERENCIADAS POR UUID (16 / 128BITS)

20. https://developer.bluetooth.org/gatt/services/Pages/ServicesHome.aspx

24. GATT CHARACTERISTIC
• EL CONCEPTO DE MÁS BAJO NIVEL EN GATT
• SON ARRAYS DE INFORMACIÓN RELACIONADA
• DIFERENCIADAS POR UUID (16 / 128BITS)

25. https://developer.bluetooth.org/gatt/services/Pages/ServicesHome.aspx

29. GATT DESCRIPTOR
• SON ATRIBUTOS PREDEFINIDOS QUE
DESCRIBEN EL VALOR DE UNA
CARACTERÍSTICA
• PUEDE SER UNA DESCRIPCIÓN HUMAN-READABLE
DE UNA CARACTERÍSTICA, UN RANGO, UNA
MEDIDA…

30. https://developer.bluetooth.org/gatt/descriptors/Pages/DescriptorsHomePage.aspx

33. ENTONCES, ¿IBEACON?
• ES EL MARCA REGISTRADA DE APPLE
• SOPORTADO EN:
• IPHONE >4S
• IPAD >3
• MAC CON MAVERICK Y BT4.0

34. PERO…
…QUE ESTO ES ANDROID!!

36. TRANQUILOS, ¡HAY
PARA TODAS LAS
PLATAFORMAS!

37. COMPATIBILIDAD
• ANDROID:
• > 4.3
• HW BT4.0
• SÓLO ALGUNOS TERMINALES AÚN
• WINDOWS PHONE
• BLACKBERRY
• GNU/LINUX + BLUEZ

38. FABRICANTES DE BEACONS

39. CARACTERÍSTICAS
ALCANCE
SUMERGIBLES
COSTE
CONTRASEÑA
SENSORES
BATERÍA
…

40. CARACTERÍSTICAS
MENCIÓN ESPECIAL PARA LA BATERÍA:
• POSIBILIDAD DE CONFIGURAR LA FRECUENCIA
DE EMISIÓN: DESDE 100MS HASTA VARIOS SEGS.
• SEGÚN LA FRECUENCIA, HASTA 3 AÑOS
• UTILIZACIÓN DE PILAS BOTÓN (CR 2032/2450)

41. ¿QUÉ HACEN LAS APPS?

42. A
B

43. PROXIMIDAD = ZONAS

44. PROXIMIDAD = ZONAS
NO SABEMOS DE DONDE
LLEGA LA SEÑAL, SÓLO LOS
ESTADOS:
• HA ENTRADO
• HA SALIDO
• TIEMPO PERMANENCIA
• ESTIMACIÓN DISTANCIA

45. VS
• EL GPS UTILIZA MÁS BATERÍA
• NO ES UN GPS PARA INTERIORES DE BAJO COSTE
• GPS ES UN SISTEMA DE LOCALIZACIÓN, BLE ES UN
SISTEMA DE PROXIMIDAD
• NFC ES TECNOLOGÍA CONTACTLESS (~.CM)
• NFC ESTABLECE COMUNICACIÓN BIDIRECCIONAL
VS

46. ¿A QUÉ SE DEBE LA
PROXIMIDAD?
• A QUE NUESTRO CONTEXTO SOCIAL Y REAL ES MÁS
TECNOLÓGICO CADA DÍA (ENTORNO CERCANO)
• A UN NUEVO CANAL TANTO DE COMUNICACIÓN
COMO DE MARKETING (HACIA EL USUARIO)

47. PERO… HE OÍDO COSAS…
MITOS Y LEYENDAS

48. MITOS Y LEYENDAS
LOS BEACONS PUEDEN SER FÁCILMENTE
LOCALIZABLES (INTERNET OF THINGS)

49. MITOS Y LEYENDAS
LOS BEACONS PUEDEN SER FÁCILMENTE
LOCALIZABLES (INTERNET OF THINGS)

50. MITOS Y LEYENDAS
LOS BEACONS PUEDEN ENVIAR
INFORMACIÓN ADEMÁS DE SU
IDENTIFICADOR

51. MITOS Y LEYENDAS
LOS BEACONS PUEDEN ENVIAR
INFORMACIÓN ADEMÁS DE SU
IDENTIFICADOR
NO, SÓLO SE ENVÍA EL ID (UUID + MAJOR + MINOR) E
INFORMACIÓN ESTÁTICA DEL GATT (SERV. + CARACT.)

52. MITOS Y LEYENDAS
LOS BEACONS PUEDEN ENVIAR
NOTIFICACIONES PUSH

53. MITOS Y LEYENDAS
LOS BEACONS PUEDEN ENVIAR
NOTIFICACIONES PUSH
NO, SÓLO SE ENVÍA EL ID (UUID + MAJOR + MINOR) E
INFORMACIÓN ESTÁTICA DEL GATT (SERV. + CARACT.)

54. MITOS Y LEYENDAS
LA DISTANCIA ESTIMADA SIEMPRE ES
TOTALMENTE PRECISA

55. MITOS Y LEYENDAS
LA DISTANCIA ESTIMADA SIEMPRE ES
TOTALMENTE PRECISA
NO, SE ESTIMA EN BASE A LA POTENCIA RECIBIDA EN EL
DISPOSITIVO MÓVIL

56. MITOS Y LEYENDAS
LOS BEACONS PUEDEN DETECTAR QUÉ
OTROS USUARIOS ESTÁN EN SU RANGO

57. MITOS Y LEYENDAS
LOS BEACONS PUEDEN DETECTAR QUÉ
OTROS USUARIOS ESTÁN EN SU RANGO
NO, LOS BEACONS NO ESCUCHAN, SÓLO EMITEN
TRAMAS ADVERTISING

58. MITOS Y LEYENDAS
LOS BEACONS DESPIERTAN AL
APARATOR RECEPTOR

59. MITOS Y LEYENDAS
LOS BEACONS DESPIERTAN AL
APARATOR RECEPTOR

60. MITOS Y LEYENDAS
MEDIANTE LOS BEACONS PODEMOS
TRIANGULAR LA POSICIÓN CON
EXACTITUD

61. MITOS Y LEYENDAS
MEDIANTE LOS BEACONS PODEMOS
TRIANGULAR LA POSICIÓN CON
EXACTITUD
NO, YA QUE LA POSICIÓN NO ES PRECISA

62. MITOS Y LEYENDAS
LOS IBEACONS SÓLO PUEDEN SER
DETECTADOS POR DISPOSITIVOS
APPLE

63. MITOS Y LEYENDAS
LOS IBEACONS SÓLO PUEDEN SER
DETECTADOS POR DISPOSITIVOS
APPLE
NO, LOS IBEACONS SON DE LA MARCA APPLE, PERO
CUALQUIER DISPOSITIVO CON BLE PUEDE DETECTAR BEACONS

64. MITOS Y LEYENDAS
LA LÓGICA ESTÁ EN LA APLICACIÓN
CLIENTE (DISPOSITIVO MÓVIL)

65. MITOS Y LEYENDAS
LA LÓGICA ESTÁ EN LA APLICACIÓN
CLIENTE (DISPOSITIVO MÓVIL)

66. MITOS Y LEYENDAS
LA BATERÍA PUEDE DURAR DESDE
3 MESES HASTA 3 AÑOS

67. MITOS Y LEYENDAS
LA BATERÍA PUEDE DURAR DESDE
3 MESES HASTA 3 AÑOS

68. MITOS Y LEYENDAS
LA APP MÓVIL PUEDE REGISTRAR LAS
ZONAS VISITADAS, TIEMPOS, ETC.

69. MITOS Y LEYENDAS
LA APP MÓVIL PUEDE REGISTRAR LAS
ZONAS VISITADAS, TIEMPOS, ETC.

70. A
B
Vamos al detalle
técnico

71. UN BEACON
CABECERA + ADVERTISING DATA

72. FORMATO PAQUETE
B

73. FORMATO PAQUETE
• UUID: 128 BITS
• MAJOR: 16 BITS
• MINOR: 16 BITS

74. FORMATO PAQUETE
Madrid Barcelona
PL0 PL1 PLANTA1

75. SIMULANDO A UN BEACON
• 0X08: COMANDO BT GENÉRICO (OGF)
• 0X0008: COMANDO BT ESPECÍFICO (OCF)
HCI_LE_SET_ADVERTISING_DATA

76. SIMULANDO A UN BEACON
• 1E: LONGITUD DE LA TRAMA: NÚMERO DE OCTETOS CON DATOS SIGNIFCATIVOS
QUE VIENEN A CONTINUACIÓN (MAX. 31)
• 02: PRIMER BLOQUE AD DATA (2 OCTETOS)
• 01: EL SIGUIENTE OCTETO SON FLAGS BLUETOOTH
• 1A: VALOR DE LOS FLAGS (1A = 00011010)
• 1A: TAMAÑO QUE OCUPA EL CAMPO ADVERTISING (1A = 26 OCTETOS)
• FF: DATO ESPECÍFICO DEL FABRICANTE

77. SIMULANDO A UN BEACON
• 4C 00: MANUFACTURER ID (4C00 = APPLE)
• 02: IBEACON
• 15: EL TAMAÑO DE LA TRAMA QUE VIENE AHORA
OCUPA 21 OCTETOS (15 = 00010101 = 21)

78. SIMULANDO A UN BEACON
• E2 0A … A9 61: UUID (VALOR CONFIGURABLE)
• 00 00: MAJOR (VALOR CONFIGURABLE)
• 00 00: MINOR (VALOR CONFIGURABLE)
• C8 00: TXPOWER + PADDING HASTA 31 OCTETOS
• NOTA: EL TXPOWER SE ENVÍA EN C2

79. CÁLCULO DE DISTANCIAS
ALGORITMO DE CÁLCULO DE DISTANCIAS:
RSSI = 10N · LOG10(D) + A
• BASADO EN LA LEY DEL MODELO DE ENERGÍA
• VALORES:
• RSSI: SEÑAL MEDIDA EN EL DISPOSITIVO (DECIBELIOS)
• D: ESTIMACIÓN EN METROS DE LA DISTANCIA
• N: PÉRDIDA
• A: RSSI MEDIDO A 1 METRO DE DISTANCIA DEL DISPOSITIVO (DBM)

80. CÁLCULO DE DISTANCIAS
• SUSCEPTIBLE DE SUFRIR
INTERFERENCIAS QUE
AFECTEN AL RSSI
• CADA DISPOSITIVO TIENE
SU PROPIO AJUSTE
• RECALIBRAR

81. DEMO
¡En busca de
Las Bolas de
Dragón!

82. ¿PREGUNTAS?

83. MUCHAS GRACIAS