Queste slide introducono la tecnologia iBeacon, partendo dai fondamenti di Bluetooth Low Energy, con un approfondimento sull'implementazione di un beacon scanner su Android. Presentate a Codemotion 2015 ROMA.
2. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Presentazioni
Localizzazioni e prossimitĂ
Bluetooth Low Energy in due slide
iBeacon in due slide
iBeacon nel dettaglio
Hands-on con Android
Referenze e conclusioni
Agenda
Bluetooth Low Energy device â¨
by Nordic Semiconductor
3. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Manager @â¨
Passionate mobile developer since 1999
It all began with a Psion 5MXâŚ
Technical writer
Android Programmazione Avanzata
Java Micro Edition ânetwork programmingââ¨
â¨
â¨
Loyal JIPDay/JavaDay/Codemotion speaker!
Speaker
2013201320122005 2006 2007 2009 2010
4. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
iBeacons è una tecnologia proprietaria sviluppata da Apple, le cui
specifiche sono coperte da accordi di riservatezza con terze parti che
producono dispositivi compatibili
Questa presentazione non è basata su reverse-engineering di componenti
software proprietari di Apple nĂŠ sullâattacco a componenti cifrate, ma
sullâanalisi dei pacchetti in chiaro trasmessi dai beacon stessi
Le informazioni contenute in questa presentazione hanno puro scopo
divulgativo e non sono da considerarsi un riferimento tecnico alla specifica
di Apple. Si invita il lettore a contattare per eventuali partnership:
Becoming a Licensee - Get access to resources for developing or manufacturing hardware that
integrates iBeacon technology using the iBeacon Proximity Specification. As a Licensee, youâll
receive: iBeacon Logo and Identity Guidelines, iBeacon technical specifications, Hardware technical
support. To become an iBeacon Licensee you will need to create or register a business Apple ID,
submit an enrollment form, complete a credit review, and execute an iBeacon License.
ProprietĂ intellettuale e licenze
https://developer.apple.com/ibeacon/
Logo ufficiale iBeacons, il
cui utilizzo è concesso
esclusivamente licenziatari
della tecnologia.
5. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
⢠â˘
6. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Location & Proximity
â˘
Geofence
Region
7. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
WiFi
Nasce per essere tuttâaltro che a corto raggio!
Alta velocitĂ , alti consumiâ¨
Bluetooth Classic
Inefficace in ambienti affollati (di device)
Tempi di scansione inadeguati (sino a 15-20s)â¨
Infrared
Oltre che obsoleto, funziona solo con ricezione a vista (letteralmente)â¨
NFC + Accelerometro/Giroscopio
Affascinante, ma difficile attuazione
Localizzazione a corto raggio e prossimitĂ
8. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
WWDC 2013, lancio di iOS7
âiBeacons for Bluetooth LE micro locationâ (Craig Federighi)
9. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Accelerazione
Fonte: Google Trends per âBluetooth Low Energyâ
WWDC 2013
10. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Specializzazione a basso consumo del Bluetooth
Fa parte della specifica Bluetooth 4.0 (e successive)
Utilizza parte dello stack di Bluetooth Classic
Richiede hardware dedicato (non basta update software)
Definisce due ruoli (central vs peripheral) non interscambiabili
Caratteristiche comunicazione
ridottissima complessitĂ
bassa velocitĂ
corto raggio
bassa potenza
⌠al fine di avere consumi irrisori e dimensioni minuscole
Bluetooth Low Energy in due slide
11. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Bluetooth Classic
Il dispositivo che effettua la scansione (inquirer) invia un messaggio
broadcast per rilevare i dispositivi limitrofi
Se configurati come âvisibiliâ, i dispositivi prossimi rispondono con un
messaggio di presenza in un tempo variabile
Lâintero processo può richiedere molti secondi
In caso di sovraffollamento, il processo fallisce (senza errori!)
Bluetooth Low Energy
Se configurati come âvisibiliâ, i dispositivi (peripheral) emettono
spontaneamente un messaggio periodico di advertising
Il pacchetto di advertising può contenere informazioni utili, evitando
connessioni superflue
La scansione avviene in pochi secondi e il sovraffollamento èâ¨
gestito correttamente
Discovery e advertising
12. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Un iBeacon è un device BLE Peripheral che emette
periodicamente un pacchetto di advertising contenente,
su campo custom (Manufacturer Specific), un
identificativo (UUID) e due variabili (major e minor)
Un valore indica il livello di segnale ad un metro di
distanza: il ricevente, confrontando il livello di segnale
ricevuto e quello dichiarato dal beacon, è in grado di
stimare la distanza (immediate, near, far)
Lâapp resta dormiente finchĂŠ lâutente non entra nella
regione di un beacon, ovvero un apposito servizio (di
sistema o custom) rileva il beacon con UUID desiderato,
risvegliandola e attirando lâattenzione dellâutente
iBeacon in due slide
13. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Caso dâuso tipico
14. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Regioni
â˘
â˘
immediate
near
far
15. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Il payload del pacchetto di advertising in BLE
Field 1 Field 2 Field n Field NâŚ
31 byte (max 2 pacchetti)
Field n
Lunghezza
(1 byte)
ID Campo
(1 byte)
Payload
âŚ
16. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Il field âManufacturer Specificâ di un iBeacon
0x1A
(26 byte)
0xFF
(Man. Spec.)
0x4C00
(Man ID: Apple 0x004C, little endian)
0x02
(beacon?)
0x15
(length?)
UUID UUID
UUID UUID UUID UUID
UUID UUID UUID UUID
UUID UUID UUID UUID
UUID UUID Major
Minor Power
17. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
UUID diversi indicano servizi/provider diversi
Dato un UUID, il Major indica la classe di
appartenenza del beacon
Dati UUID e Major, il Minor indica lo specifico
beacon allâinterno di una classe
UUID, Major, Minor
18. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
UUID, Major e Minor
Policlinico
Umberto I
Policlinico
Gemelli
Bambin
GesĂš
UUID
02FF12CC..
23
02FF12CC..
23
02FF12CC..
23
Major 1 2 3
Minor
Pronto
soccorso
45 45 45
Pediatria 46 46 46
Ortopedia 47 47 47
19. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Chip compatibile Bluetooth 4.0 peripheral
PiĂš diffusi: Texas Instruments, Nordic Semiconductor, Broadcom
Spesso con funzionalitĂ di microcontrollore
Antenna miniaturizzata su PCB
Batteria a bottone integrata
Programmazione
Via BLE (agendo su Characteristic apposite)
Via USB
Installazione
âa muroâ o âa soffittoâ
Solitamente sono autoalimentati
Muri, strutture e arredi determinano la morfologia della regione
Anatomia di un beacon
Bluetooth Low Energy device â¨
by Nordic Semiconductor
20. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Estimote
Pionieri nella produzione di beacon particolarmente â¨
accattivanti nel design e potenti per tool e SDK
Tra i primi certificati Apple, hanno recentemente lanciato i microscopici
âstickersâ da attaccare a singoli oggetti.
Kontact
Meno curati come design, risultano piĂš affidabili â¨
e di piĂš facile manutenzione
Le recenti estensioni âcloud beaconâ consentono â¨
la programmazione remota. Attualmente certificati Apple
âSenza infamia, senza lodeâ su eBay
Ă sufficiente cercare âiBeaconâ per trovare soluzioni moltoâ¨
economiche per iniziare la sperimentazione
Prodotti commerciali
21. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
iOS
Ă la piattaforma di riferimento: API e doc standard da iOS 7
https://developer.apple.com/ibeacon/â¨
Android
Dipende dal supporto BLE, introdotto in Android 4.3
Meglio lavorare direttamente su Lollipop (potendo scegliere)
Sviluppo custom o con librerie di terze partiâ¨
Windows
Il supporto BLE completo arriverĂ su Windows 10
Linux
Bluetooth Low Energy supportato da Bluez 5.1 in poi
BLE & iBeacon per sistema operativo
22. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Ă sufficiente una installazione di Linux âpiccola a
piacereâ (compresi Arduino Yun o Raspbian su
Raspberry PI) per farsi un iBeacon in casa
iBeacon âfai da teâ
hciconfig hci0 up
hciconfig hci0 leadv 3
hcitool -i hci0 cmd 0x08 0x0008 1e 02 01 1a 1a ff 4c 00 02 15 UUID MAJOR MINOR POWER
HCI_LE_Set_Advertising_Data
HCI_LE_Set_Advertising_Data
seguono 30 byte
hcitool -i hci0 cmd 0x08 0x0008 1e 02 01 1a 1a ff 4c 00 02 15 76 6f 72 72 65 69 75
6e 61 70 6f 72 73 63 68 65 00 00 00 00 c5
23. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Hardware
Solo dispositivi con chipset Bluetooth 4.0
API
Android 4.2.x solo con librerie proprietarie (Samsung, HTC, BroadcomâŚ)
API standard a partire da Android 4.3
API standard âaffidabileâ da KitKat
API standard âcompletaâ da Lollipop
Esistono diverse librerie ed SDK open, ma vale la pena sperimentare!
VariabilitĂ
Il comportamento dipende davvero dal dispositivo (povero Nexus 5!)
iBeacon su Android
24. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Tipica architettura su Android
25. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Scansione BLE su KitKat
BluetoothManager manager = (BluetoothManager) getSystemService(Context.BLUETOOTH_SERVICE);
adapter = manager.getAdapter();
boolean started = adapter.startLeScan(mLeScanCallback);
BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
@Override
public void onLeScan(final BluetoothDevice device, int rssi, final byte[] scanRecord) {
// trovato un qualsiasi device BLE
}
};
La callback è invocata per qualsiasi tipo di device BLE trovato
Occorre decodificare lo scanRecord per capire di che oggettoâ¨
si tratti (beacon, wearable, gadgetâŚ)
26. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Ă possibile restringere la ricerca ai soli device con
un certo Manufacturer ID
Ă consentito indicare una maschera per il payload
Scansione BLE su Lollipop
final int MANUFACTURER_ID = 0x004c;
byte[] MAN_DATA = new byte[]{0x02, 0x15, 0x76, 0x6f, 0x72, 0x72, 0x65, 0x69, 0x75, 0x6e,
0x61, 0x70, 0x6f, 0x72, 0x73, 0x63, 0x68, 0x65, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};
byte[] MASK = new byte[] {0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0,0,0,0,0}
Beacon Service UUID Major Minor Power
4 byte 16 byte 2 byte 2 byte 1 byte
1,1,1,1 1,1, [âŚ], 1,1 0, 0 0, 0 0
Assegnato Assegnato Arbitrario Arbitrario Arbitrario
beacon service
major, minor, pwr
27. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Scansione BLE su Lollipop
BluetoothLeScanner scanner = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter().getBluetoothLeScanner();
ScanFilter.Builder builder = new ScanFilter.Builder();
ScanFilter filter = builder.setManufacturerData(MANUFACTURER_ID, MAN_DATA, MASK).build();
ScanSettings.Builder ssbuilder = new ScanSettings.Builder();
ssbuilder.setScanMode(ScanSettings.SCAN_MODE_LOW_POWER).setReportDelay(1000);
ArrayList<ScanFilter> filters = new ArrayList<>();
filters.add(filter);
scanner.startScan(filters, ssbuilder.build(), scanCallback);
Non supportato su Nexus 5!!!
Nota: la scansione è continua
28. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Scansione BLE su Lollipop
ScanCallback scanCallBack = new ScanCallback() {
@Override
public void onScanResult(int callbackType, ScanResult result) {
}
@Override
public void onBatchScanResults(List<ScanResult> results) {
}
@Override
public void onScanFailed(int errorCode) {
}
}
Contiene tutte le informazioni di basso (BluetoothDevice) e alto livello (Payload) del device trovato
29. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Il calcolo distanza smartphone-beacon dipende
dalla frequenza operativa (2.4GHz), dalle
caratteristiche dellâambiente e dei due apparati
Il pathloss (attenuazione lungo il percorso) è:
PL = PWR - RSSIâ¨
La distanza approssimata è:
se PL < 0 (câè un guadagno): D = (RSSI/PWR) ^ 10
se PL > 0 (attenuazione): D = 0.89976 * ratio^7.7095 + 0.111;
Valutazione della distanza
http://developer.radiusnetworks.com/2014/12/04/fundamentals-of-beacon-ranging.html
30. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Device as a beacon
Lo smartphone opera come un beacon, tracciabile da altri
Security
App vs beacon: è un beacon autentico o un clone?
Beacon vs app: si stanno abilitando app della concorrenza?
Privacy
Fixed beacon: quale app sta tracciando i beacon?
Progetti alternativi
Google Physical Web: http://google.github.io/physical-web/
AltBeacon: https://github.com/AltBeacon
Altri temi interessanti
31. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
La tecnologia iBeacon ha dato nuovo impulso alla
localizzazione indoor e allâerogazione di servizi in
prossimitĂ
Lâindustria IoT sta adottando massicciamente BLE
come infrastruttura di comunicazione e le nuove
evoluzioni del protocollo renderanno ancora piĂš
diffusi i servizi di localizzazione a cortissimo raggio
Si aprono delicate problematiche di sicurezza e
privacy, che devono essere affrontate con urgenza
ma con la dovuta luciditĂ
Conclusioni
32. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Apple: iBeacon for Developers
https://developer.apple.com/ibeacon/
Bluetooth Low Energy: The Developer's Handbook
by Robin Heydon
http://www.amazon.it/dp/013288836X
Learning iBeacon
by Craig Gilchrist
https://www.packtpub.com/application-development/learning-ibeacon
Letture utili
33. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
Introduzione a Bluetooth Low Energy
Codemotion 2013 Milano
http://www.slideshare.net/gerdavax/bluetooth-low-energy-28763173
â¨
â¨
Augmented Smartphone
Droidcon IT 2014 Torino
http://www.slideshare.net/gerdavax/augmented-smartphone
Bluetooth Low Energy & Geofence
34. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
email
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slideshare
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Grazie
35. ROME 27-28 marzo 2015 â Introduzione alla tecnologia iBeacon [Stefano Sanna]
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