Bluetooth и BLE: шта је, разлика између Classic и Low Energy и како ради

Шта су Bluetooth и BLE?

Bluetooth — је стандард бежичне личне мреже (WPAN) који ради у ISM опсегу 2,4 GHz и намењен је комуникацији између уређаја на удаљености до 100 метара. Спецификација IEEE 802.15.1 дефинише физички и MAC слој, а стек Bluetooth SIG дефинише профиле вишег нивоа за конкретне сценарије: аудио слушалице (HSP), пренос датотека (OPP), унос са тастатуре (HID).

Стандард се поделио у две гране од верзије 4.0 (2010): Bluetooth Classic (BR/EDR) и Bluetooth Low Energy (BLE, раније Bluetooth Smart). Classic је намењен непрекидним токовима — аудио позивима, музици, датотекама. BLE је креиран за апликације где се подаци преносе кратким пакетима са паузама од десетина секунди или минута — пулсометри, ознаке, сензори температуре.

Према Bluetooth SIG (2025), 99% нових паметних телефона подржава обе верзије, а екосистем BLE обухвата преко 15 типова профила од Blood Pressure до Environmental Sensing.

Bluetooth Classic vs BLE: упоредне карактеристике

Избор између Classic и BLE зависи од сценарија: за проточни пренос звука одговара само Classic, за очитавање сензора једном на сат — само BLE. BR/EDR користи 79 канала са кораком 1 MHz и адаптивну фреквенцијску модулацију (AFH), обезбеђујући отпорност на Wi-Fi сметње.

BLE 5.x је додао LE Coded PHY за повећање домета до 1 km (на отвореном) и LE Audio са LC3 кодаком — нова верзија постепено брише границу између Classic и BLE у аудио сценаријима.

Архитектура BLE: Controller, Host и Application

BLE стек је подељен на три нивоа: Controller (физички и линк слој), Host (L2CAP, ATT, GATT, Security Manager) и Application (имплементација профила у апликацији). Ово раздвајање омогућава произвођачу чипа да имплементира Controller у фирмверу, а програмеру мобилне апликације да ради само са GATT апстракцијама.

Link Layer (LL) управља временом емитовања: уређај прелази између стања Standby, Advertising, Scanning, Initiating и Connection. У Connected стању, Central и Peripheral договарају connection interval — учесталост размене пакета података. Типичан интервал је 7,5–1000 ms; што је чешћа размена, већи су пропусни опсег и потрошња енергије.

Security Manager (SM) имплементира AES-128 енкрипцију са разменом кључева путем pairing протокола. Разликују се три режима: Just Works (без уноса PIN-а), Passkey Entry (6-цифарски код на екрану) и OOB (NFC или QR). За носиве уређаје обично се користи Just Works, за медицинске — OOB са додатном верификацијом.

Према Bluetooth Core Specification 5.4 (2023), време успостављања безбедне везе у LE Secure Connections режиму не прелази 300 ms при connection интервалу од 30 ms.

GATT профил: сервиси, карактеристике и дескриптори

Протокол ATT (Attribute Protocol) — основни транспортни модел у којем сервер (периферни уређај) чува атрибуте, а клијент (паметни телефон) их чита или уписује. GATT (Generic Attribute Profile) надграђује ATT хијерархијом: Service → Characteristic → Descriptor.

Сваки сервис је логичка група карактеристика која описује једну функцију уређаја: Heart Rate Service (UUID 0x180D) садржи карактеристику Heart Rate Measurement (UUID 0x2A37) са Descriptor Client Characteristic Configuration (0x2902) који управља обавештењима. Програмер добија листу сервиса преко discoverServices(), затим проналази потребну карактеристику по UUID-у и претплаћује се на обавештења.

BLE користи 16-битне UUID за стандардизоване Bluetooth SIG сервисе и 128-битне UUID за произвољачке сервисе. На пример, футрола-трекер може дефинисати сервис A000-… са карактеристиком за пренос нивоа напуњености своје батерије.

Пример рада са GATT-ом у Kotlin-у (Android)

private val gattCallback = object BluetoothGattCallback() {
    override fun onServicesDiscovered(
        gatt: BluetoothGatt, status: Int
    ) {
        val service = gatt.getService(UUID.fromString("0000180d-0000-1000-8000-00805f9b34fb"))
        val char = service?.getCharacteristic(
            UUID.fromString("00002a37-0000-1000-8000-00805f9b34fb")
        )
        gatt.setCharacteristicNotification(char, true)
    }

    override fun onCharacteristicChanged(
        gatt: BluetoothGatt, char: BluetoothGattCharacteristic
    ) {
        val heartRate = char.getIntValue(BluetoothGattCharacteristic.FORMAT_UINT8, 1)
        updateUi("Пульс: $heartRate уд/мин")
    }
}

У примеру, апликација проналази Heart Rate сервис по стандардном UUID-у Bluetooth SIG-а, добија карактеристику мерења пулса и претплаћује се на њена обавештења — при свакој промени пулса, периферни уређај шаље податке без експлицитног захтева од Central-а.

Advertising, скенирање и успостављање везе

Advertising — кључни механизам BLE-а при којем Peripheral уређај периодично шаље емисионе пакете (advertising PDUs) на три примарна канала (37, 38, 39). Централни уређај скенира ове канале, прима advertising податке и може иницирати везу.

Advertising пакет садржи до 31 бајт корисног терета: заставице, TX power level, локално име, UUID сервиса, податке произвођача. Ово је довољно за пренос очитавања сензора без успостављања везе — Connectionless режим (Broadcaster тип). За континуирани пренос података (нпр. температуре једном у минуту) користи се веза са connection интервалом до 1000 ms.

На мобилној платформи, скенирање се покреће преко startScan() (Android) или scanForPeripherals() (iOS). Филтрирање по UUID-у сервиса штеди енергију — апликација добија callback само за интересантне ознаке или сензоре.

Пример скенирања BLE уређаја у Swift-у (iOS)

import CoreBluetooth

class ScannerViewController: UIViewController {
    private var centralManager: CBCentralManager!

    override func viewDidLoad() {
        centralManager = CBCentralManager(
            delegate: self, queue: nil
        )
    }

    func centralManagerDidUpdateState(central: CBCentralManager) {
        if central.state == .poweredOn {
            centralManager.scanForPeripherals(
                withServices: nil, options: nil
            )
        }
    }

    func centralManager(
        central: CBCentralManager,
        didDiscover peripheral: CBPeripheral,
        advertisementData: [String : Any],
        rssi RSSI: NSNumber
    ) {
        if let name = advertisementData[CBAdvertisementDataLocalNameKey] {
            print("Найдено устройство: \(name)")
        }
    }
}

Након откривања уређаја, Central позива connect() прослеђујући CBPeripheral објекат. Параметри везе (interval, latency, supervision timeout) се усаглашавају на Link Layer нивоу — програмер њима не управља директно, али може утицати преко requestConnectionPriority на Android-у.

Bluetooth LE у мобилном развоју: Core Bluetooth и android.bluetooth

Обе мобилне платформе пружају нативне API-је за рад са BLE. Core Bluetooth (iOS) користи делегатски приступ: централни менаџер покреће операције, а периферни објекат извештава о резултатима преко делегатских метода. android.bluetooth (Android) је изграђен на callback интерфејсима и подржава паралелне GATT операције са више уређаја.

Кључне разлике између платформи:

• iOS — подржава до 7 истовремених веза; позадински режим BLE захтева UIBackgroundModes = bluetooth-central; по изласку из позадине, систем може одложити callback-е за неколико минута
• Android — нема фиксно ограничење веза (ограничење меморије); захтева дозволе BLUETOOTH_SCAN и BLUETOOTH_CONNECT (Android 12+); foreground service је неопходан за поуздано скенирање у позадини
• Flutter — flutter_blue_plus пакет апстрахује платформске API-је јединственим Dart интерфејсом: код за скенирање и GATT операције је идентичан на обе платформе

Према Bluetooth SIG тестовима (2024), време BLE повезивања паметног телефона са фитнес наруквицом је у просеку 150–300 ms на Android-у и 100–250 ms на iOS-у — разлика је последица политика управљања радио модулом.

Пример BLE повезивања у Dart-у (Flutter)

import 'package:flutter_blue_plus/flutter_blue_plus.dart';

class BleService {
  final FlutterBluePlus fbp = FlutterBluePlus();

  Future<void> scanAndConnect(String deviceName) async {
    await fbp.startScan(timeout: Duration(seconds: 15));

    await for (final result in fbp.scanResults) {
      if (result.device.advName == deviceName) {
        await fbp.stopScan();
        await result.device.connect();
        break;
      }
    }
  }
}

Flutter програмер добија јединствени API интерфејс, испод којег flutter_blue_plus преводи позиве у нативне android.bluetooth или Core Bluetooth. Овај приступ смањује време развоја апликације за рад са BLE периферијом на обе платформе.