Peripheral — apa itu, peran dalam BLE dan cara mengiklankan layanan

Apa itu Peripheral dalam BLE?

Peripheral — adalah perangkat BLE yang mengimplementasikan server GATT dan mengiklankan kemampuannya melalui saluran advertising. Berbeda dengan Central yang secara aktif mencari perangkat, Peripheral secara pasif menunggu koneksi. Ini adalah model asimetris yang dioptimalkan untuk efisiensi daya perangkat bertenaga baterai.

Peripheral dapat berada dalam beberapa mode: advertising (iklan), connected (terhubung ke Central), sleeping (tidur dengan iklan dinonaktifkan). Dalam mode advertising, Peripheral secara periodik mengirim paket data pendek dengan konsumsi daya minimal. Setelah terhubung, Peripheral beralih ke mode connected, di mana ia bertukar data dengan Central sesuai dengan interval koneksi yang disepakati.

Menurut Bluetooth Core Specification 5.4 (2023), perangkat dapat secara dinamis beralih antara peran Peripheral dan Central, tetapi pada setiap saat, untuk satu koneksi, peran tersebut tetap. Skenario tipikal: sensor IoT terus bekerja dalam peran Peripheral, dan smartphone mengelola koneksi sebagai Central.

Penting bagi pengembang untuk memahami: Peripheral menentukan layanan dan karakteristik apa yang tersedia dan mengelola akses ke sana. Struktur server GATT di Peripheral menentukan data apa yang dapat dibaca Central dan perintah apa yang dapat ditulisnya.

Proses Iklan (Advertising)

Advertising (iklan) — adalah mekanisme di mana Peripheral mengumumkan keberadaannya. Peripheral mengirim paket advertising pada tiga saluran khusus (37, 38, 39) dengan interval antara 20 ms hingga 10.24 detik. Setiap paket iklan berisi informasi tetap dan dapat menyertakan data opsional.

Ada dua jenis paket iklan: advertising PDU (paket utama) dan scan response PDU (respons terhadap permintaan Central). Paket utama berisi bidang wajib: jenis paket, alamat pengirim, data. Jika Central mengirim permintaan pindai (scan request), Peripheral merespons dengan paket tambahan yang berisi informasi lebih lengkap — misalnya, nama lengkap perangkat.

Parameter advertising memengaruhi kecepatan deteksi dan konsumsi daya. Advertising interval — waktu antara pengiriman paket. Semakin pendek intervalnya, semakin cepat Central mendeteksi perangkat, tetapi semakin banyak daya yang dikonsumsi Peripheral. Interval yang direkomendasikan: 100–1000 ms untuk sebagian besar perangkat.

Struktur Paket Iklan

Paket iklan BLE memiliki batasan 31 byte untuk advertising PDU dan 31 byte tambahan untuk scan response. Di dalam paket, data diatur dalam format AD Structure (Advertising Data Structure): setiap bidang memiliki tipe (1 byte), panjang (1 byte), dan nilai.

AD Type yang paling sering digunakan: Flags (0x01) — mode koneksi dan deteksi, Local Name (0x08 atau 0x09) — nama perangkat, Service UUID List (0x02–0x07) — daftar UUID layanan, Manufacturer Specific Data (0xFF) — data pabrikan. Pengemasan data yang benar dalam paket 31 byte adalah tugas penting bagi pengembang perangkat tertanam.

Untuk perangkat yang perlu mengirim lebih banyak data, ada extended advertising (BLE 5.0+), yang meningkatkan ukuran paket iklan menjadi 251 byte dan menambahkan jenis paket baru. Extended advertising juga mendukung saluran berkode (coded PHY) untuk meningkatkan jangkauan hingga 1 km di area terbuka.

Saat merancang paket iklan, pertimbangkan: semakin banyak data dalam paket advertising, semakin tinggi kemungkinan tabrakan dengan perangkat lain. Untuk deteksi cepat, disarankan untuk menempatkan hanya data kritis (Service UUID) di advertising PDU, dan data tambahan — di scan response.

Peripheral sebagai Server GATT

Server GATT di Peripheral berisi semua layanan dan karakteristik yang dapat dideteksi dan berinteraksi dengan Central. Setelah terhubung, Central mendeteksi layanan (discover services), kemudian karakteristik (discover characteristics) dan berinteraksi dengannya melalui protokol GATT.

Peripheral sebagai server GATT harus memproses permintaan dari Central dengan benar: baca (read request), tulis (write request), notifikasi (notification), dan notifikasi terkonfirmasi (indication). Setiap permintaan melewati tabel GATT, di mana setiap atribut (layanan, karakteristik, deskriptor) memiliki Handle — alamat 16-bit.

Pengembang Peripheral menentukan hak akses untuk setiap atribut: hanya baca, hanya tulis, baca dan tulis, dengan atau tanpa enkripsi. Untuk data rahasia (informasi pribadi, parameter medis) disarankan untuk mewajibkan enkripsi melalui MITM Protection.

Peripheral di iOS: CBPeripheralManager

CBPeripheralManager — kelas Core Bluetooth untuk mengimplementasikan peran Peripheral di iOS. Ia mengelola server GATT, mempublikasikan layanan dan karakteristik, serta memproses permintaan dari Central. Berbeda dengan CBCentralManager, CBPeripheralManager tidak memindai — ia hanya mengiklankan dan melayani koneksi.

Langkah utama implementasi Peripheral di iOS: inisialisasi CBPeripheralManager, menambahkan layanan melalui add, memulai iklan melalui startAdvertising, memproses permintaan dari Central melalui delegasi CBPeripheralManagerDelegate.

import CoreBluetooth

class BLEPeripheralManager: NSObject, CBPeripheralManagerDelegate {

    private var peripheralManager: CBPeripheralManager!

    func startAdvertising() {
        let advertisementData: [String: Any] = [
            CBAdvertisementDataLocalNameKey: "BLE Sensor",
            CBAdvertisementDataServiceUUIDsKey: [
                CBUUID("180F")
            ]
        ]
        peripheralManager.startAdvertising(advertisementData)
    }

    func peripheralManagerDidUpdateState(
        _ peripheral: CBPeripheralManager
    ) {
        if peripheral.state == .poweredOn {
            startAdvertising()
        }
    }
}

iOS memungkinkan Peripheral untuk bekerja dalam mode latar belakang saat kunci bluetooth-peripheral ada di Background Modes. Di latar belakang, iOS dapat mengiklankan dengan set data terbatas dan melayani koneksi. Untuk iklan jangka panjang (lebih dari 180 detik), gunakan opsi CBAdvertisementDataWaitForResponseFromCentral untuk menghemat daya.

Peripheral di Android: BluetoothLeAdvertiser

Android menyediakan BluetoothLeAdvertiser untuk bekerja dalam peran Peripheral (mulai API 21). API memungkinkan memulai iklan dengan parameter yang dapat dikonfigurasi: daya pemancar, interval iklan, data paket. Android juga mendukung extended advertising (BLE 5.0) pada perangkat yang kompatibel.

import android.bluetooth.le.*;

private BluetoothLeAdvertiser advertiser;

public void startPeripheral() {
    BluetoothAdapter adapter =
        BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
    advertiser = adapter.getBluetoothLeAdvertiser();

    AdvertiseData data = new AdvertiseData.Builder()
        .setIncludeDeviceName(true)
        .addServiceUuid(
            new ParcelUuid(
                UUID.fromString("0000180F-0000-1000-8000-00805F9B34FB")
            )
        )
        .build();

    AdvertiseSettings settings = new AdvertiseSettings.Builder()
        .setAdvertiseMode(AdvertiseSettings.ADVERTISE_MODE_LOW_POWER)
        .setTxPowerLevel(AdvertiseSettings.ADVERTISE_TX_POWER_MEDIUM)
        .build();

    advertiser.startAdvertising(
        settings, data, advertiseCallback
    );
}

Di Android, dukungan untuk Peripheral tergantung pada pabrikan dan versi OS. Tidak semua perangkat mendukung BluetoothLeAdvertiser — periksa melalui adapter.isMultipleAdvertisementSupported(). Mulai Android 10, untuk bekerja dalam peran Peripheral diperlukan izin BLUETOOTH_ADVERTISE, serta permintaan runtime untuk aplikasi dengan target SDK 31+.

Efisiensi Daya Peripheral

Efisiensi daya — keunggulan utama BLE, dan Peripheral memainkan peran utama di dalamnya. Perangkat dapat beroperasi dari baterai CR2032 (220 mAh) selama lebih dari setahun berkat konsumsi daya yang dioptimalkan. Peripheral menghabiskan sebagian besar waktunya dalam mode tidur dengan iklan dinonaktifkan, hanya bangun untuk mengirim paket iklan atau memproses permintaan dari Central.

Konsumsi daya Peripheral dalam berbagai mode: mode tidur (deep sleep) — 1–5 µA, idle dengan timer aktif — 10–50 µA, advertising — 5–15 mA (selama pengiriman paket), connected — 5–10 mA (selama connection event). Pada advertising interval 1000 ms dan durasi paket 4 ms, arus rata-rata sekitar 50–100 µA.

Menurut Texas Instruments Application Report (SWRA478, 2024), optimalisasi advertising interval dari 100 ms menjadi 1000 ms mengurangi konsumsi daya rata-rata sebesar 90%. Penghematan tambahan dicapai dengan menggunakan slave latency (melewatkan connection events), mengurangi Tx Power pada jarak pendek, dan menonaktifkan iklan setelah koneksi (connectable advertising).