Beacon

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dispositivo beacon.

Un beacon es un dispositivo de bajo consumo que emite una señal broadcast, y son suficientemente pequeños para fijarse en una pared o mostradores. Utiliza conexión bluetooth de bajo consumo (BLE)  para transmitir mensajes o avisos directamente a un dispositivo móvil sin necesidad de una sincronización de los aparatos, la señal es captada por estos dispositivos y se transmite a menudo a un servidor en la nube a través de internet. El servidor de la nube procesa la información y lleva a cabo análisis más detallado para guiar los comportamientos basados en la localización específica del dispositivo móvil.[1]

A diferencia del GPS, los beacons pueden ser utilizados para la localización exacta dentro de un entorno cerrado. Existen numerosas aplicaciones que han surgido, como el marketing, siendo uno de los usos más mayoritarios. Otras como el servicio a clientes basadas en la localización, asistencia personalizada.

Su implementación está presente en los sistemas operativos móviles más recientes. Android y iOS ya incorporan esta funcionalidad, gracias al soporte de BLE.[2] También Windows 10 tiene soporte para los beacons,[3] (protocolo iBeacons), gracias a que este SO puede ser instalado en tablets e incluso smartphones, dispositivos con Windows 10 ya pueden tener acceso a este recurso.

Existen diferentes beacons en el mercado. La mayoría de ellos son alimentados por batería de botón, donde según su uso puede durar hasta años, sin tener que cambiar de batería.

Componentes de los beacons[editar]

piezas de un dispositivo beacon.

Hardware[editar]

El hardware consiste en un microcontrolador con un chip de radio bluetooth LE y una batería, generalmente de botón. Los nuevos chips están optimizados para trabajar con BLE, versiones anteriores fueros diseñados con bluetooth clásico, lo que requería un mayor consumo de energía

El chip de radio BLE es generalmente fabricado por dos grandes empresas: Texas Instruments y Nordic Semiconductor.

Empresas proveedoras de beacons utilizan el hardware fabricados por los anteriores fabricantes mencionados, pero con sus propios firmware.

Las baterías de botón son las opciones más populares para la mayoría de estos dispositivos. Estas baterías son densas células de iones de litio y proporcionan desde 240 mAh hasta 1000 mAh.[2] Algunos beacons también utilizan baterías alcalinas AA.

Otros beacons funcionan externamente, se pueden instalar en una toma de corriente o un puerto USB, Estos dispositivos no necesitan un reemplazo de baterías, con el inconveniente de la disponibilidad de una toma de corriente cercana.

Firmware[editar]

Cada beacon tiene un firmware específico, según el proveedor, que permite al hardware del beacon funcionar. El firmware puede  controlar varias características que afectan a la batería:

Potencia de Transmisión (Tx Power)[editar]

Los beacons transmiten una señal con una potencia fija, conocida como Tx Power. A medida que la señal viaja en el aire la intensidad de la señal va disminuyendo  con la distancia. Con un Tx Power superior la señal puede viajar distancias más largas, lo que significa mayor consumo y un Tx Power menor se traduce a menor rango de alcance pero menos consumo de batería.[4]

Advertising Interval[editar]

La frecuencia con la que un beacon emite una señal  se conoce como advertising interval. Un intervalo de 100 ms significa que la señal se emite cada 100 milisegundos, es decir, 10 veces en un solo segundo. Un mayor intervalo por ejemplo 500 ms significa que la señal emite solo dos veces por segundo, lo que significa menos consumo de energía. Cuando advertising interval aumenta la duración de la batería aumenta pero la capacidad de respuesta del dispositivo receptor disminuye. No hay una elección óptima del advertising interval, y las aplicaciones que necesiten baja latencia deben elegir intervalos  más bajos, en cambio los que necesiten mayor duración de la batería necesitan un intervalo mayor.[5]

En las especificaciones de Apple para iBeacon especifica que el advertising interval es de 100ms.[6]

Cada beacon ofrece su propia forma de configurar el hardware y los parámetros asociados. Algunos proveedores de beacons proporcionan su propia aplicación para el iphone para configurar los beacons. Otros beacons proporcionan una interfaz abierta a través de cualquier cliente GATT.

La principal ventaja de utilizar GATT es que cientos de beacons pueden ser configurados a la vez.[7]

Infraestructura en la Nube[editar]

Los beacons proporcionan la señal BLE, que es crucial para el posicionamiento y localización de los dispositivos móviles. Pero estas señales significan poco sin tener un servicio inteligente que de apoyo por detrás. Normalmente, una aplicación basada en la nube analiza todas las señales recibidas del beacon y toma acciones según los datos, funcionando como un cerebro detrás de todas las operaciones.  Existen diversas empresas que proporcionan estas infraestructuras, no necesariamente son proveedores de beacons.[8]

Beacon Mobile SDK[editar]

Los beacons tienen que integrarse con las aplicaciones móviles para que puedan comunicarse con un servidor en la nube, recibirán acciones y se tomará medidas basadas  en la localización. Un beacon es solo la pieza de hardware, además de eso  se necesita un kit de desarrollo para poder llevar al máximo el uso de estos dispositivos.[9] [10]

Protocolos de beacons[editar]

Bluetooth Low Energy (BLE) tiene la capacidad de intercambiar datos en uno de dos estados: modo conectado y modo advertising. Modo Conectado utiliza el atributo genérico (GATT)  para transferir datos en una conexión. Modo de advertising utiliza el perfil de acceso genérico (GAP) para transmitir datos a cualquiera que esté escuchando. Modo de advertising es una transferencia de uno a muchos y no tiene garantías sobre la coherencia de los datos. Balizas BLE aprovechan el modo de advertising GAP para transmitir datos en paquetes de advertising periódicas, especialmente formateados. Cada tipo de beacon utiliza una especificación personalizada para particionar los datos de advertising, dándole un significado. A continuación se muestra algunas de los principales protocolos existentes en mundo del desarrollo.

iBeacon[editar]

Es un protocolo creado por Apple, que se introdujo por primera vez en la Worldwide Developers Conference 2013. Apple fue la primera empresa que hizo conocida esta tecnología a nivel mundial, pero la tecnología (BLE) fue creada por Nokia.

iBeacon utiliza BLE para transmitir un identificador único universal (UUID) que es recogido por una aplicación o sistema operativo compatible con el protocolo. El identificador más otros bytes enviado se pueden usar para identificar la posición física del dispositivo, o lanzar acciones basadas en la localización como notificación push, etc.

iBeacon ofrece dos métodos de API para detectar dispositivos ibeacons. Ranging,[11] que solo funciona cuando la aplicación está activada y proporciona estimaciones de proximidad; Monitoring,[11] que funciona incluso si la aplicación no está corriendo, y proporciona información binaria de en rango y fuera de rango.

Especificación[12] [editar]

iBeacons consta de cuatro piezas de información.

UUID que identifica el beacon.

Major es el número que identifica un subgrupo de beacons dentro de un grupo más grande.

Minor número de identificación a un beacon específico.

La aplicación de escaneo lee el UUID, Major, Minor y referencias contra una base de datos para obtener información sobre el beacon, el propio beacon no lleva ninguna información descriptiva, requiere de una base de datos externa para ser útil. El campo Tx Power se utiliza con la medida de la intensidad para determinar a que distancia se encuentra el beacon del dispositivo móvil (smartphone). Este campo tiene que ser calibrado beacon por beacon por el usuario para ser exacta.

Eddystone[editar]

Es el proyecto de código abierto de Google para beacons. Google con esta tecnología pretende fomentar el internet de las cosas. Similar al protocolo de iBeacon pero open source. iBeacon está soportado oficialmente por los dispositivos iOS solamente, Eddystone tiene soporte oficial para iOS y Android.

Está diseñado para soportar múltiples tipos de paquetes de datos, a partir de Eddystone-UID y Eddystone-URL. Hay un tercer tipo de paquete de telemetría Eddystone-TLM. Este paquete se emite junto con Eddystone-UID o Eddystone-URL y contiene el estado de salud del beacon como por ejemplo, la duración de la batería.

Eddystone se basa en un método único en este momento: Eddystone Discovery que es similar a ibeacon Ranging. Proporciona estimaciones de proximidad y solo funciona cuando está activa.[13]

Google además proporcionará las API de Nearby y Proximity para ayudar a los desarrolladores en como transmitir datos a equipos ubicados en el rango de los beacons seleccionados, a la vez que les permite monitorear los beacons.

Especificación[14] [editar]

Cada trama de Eddystone debe contener los tipos de datos PDU:

La lista completa de 16 bits de servicios UUID definido en Bluetooth Core Specification Supplement (CSS) v5.[15]

La lista de 16 bits debe contener el Eddystone Service UUID 0xFEAA. Esto es incluido para permitir el escaneo en  segundo plano de dispositivos iOS.

El tipo específico de Eddystone frame se codifica en la parte alta de los cuatro primeros bits del primer byte de Service Data asociado con el Sevicio UUID. Los valores permitidos son:

Frame Type High-orde 4 bits Byte Value
UID 0000 0x00
URL 0001 0x10
TLM 0010 0x20
RESERVED 0011 0x30
RESERVED 0100 0x40

AltBeacon[editar]

Protocolo desarrollado por Radius Networks. La especificación de Altbeacon define el formato de los mensajes broadcast por proximidad de los beacons. Es gratuito es open-spec. Viene a ser una respuesta al protocolo cerrado iBeacon propiedad de Apple, cubriendo las mismas funcionalidades ibeacon puede ofrecer, pero no tiene un amplio apoyo aún.

Mientras iBeacon tiene de  20 a 27 bytes disponibles para datos de usuario (UUID + Major + Minor) Altbeacon tiene 25 a 28 bytes disponibles (MFG ID, BeaconCode, BeaconID, MFG RSVD) esto significa que  puede entregar más datos por mensaje[16] .

Especificación[16] [editar]

Altbecon spec es de 28 bytes (25bytes de usuario son modificables). Los primeros 2 bytes no son modificables, tienen un valor fijo que son establecidos por el BLE Stack.

Field Name Description Accepted Values
AD LENGTH [MFG SPECIFIC] Length of the type and data portion of the Manufacturer Specific advertising data structure. 0x1B
AD TYPE [MFG SPECIFIC] Type representing the Manufacturer Specific advertising data structure. 0xFF
MFG ID The beacon device manufacturer's company identifier code. The little endian representation of the beacon device manufacturer's company code as maintained by the Bluetooth SIG assigned numbers database
BEACON CODE The AltBeacon advertisement code The big endian representation of the value 0xBEAC
BEACON ID A 20-byte value uniquely identifying the beacon The big endian representation of the beacon identifier. For interoperability purposes, the first 16+ bytes of the beacon identifier should be unique to the advertiser's organizational unit. Any remaining bytes of the beacon identifier may be subdivided as needed for the use case.
REFERENCE RSSI A 1-byte value representing the average received signal strength at 1m from the advertiser A signed 1-byte value from 0 to -127
MFG RESERVED Reserved for use by the manufacturer to implement special features A 1-byte value from 0x00 to 0xFF. Interpretation of this value is to be defined by the manufacturer and is to be evaluated based on the MFG ID value

Aplicaciones de los beacons[editar]

A continuación se explica algunos de los usos más relevantes que se le dan y podrán darse a los beacons.

Publicidad[editar]

Los beacons son una herramientas para el marketing directo o el geomarketing, los beacons pueden predecir la situación de un cliente dentro de un entorno cerrado y con ayuda de una aplicación e internet los comerciantes pueden dar información relevante al cliente según el posicionamiento de la persona.

Existen diversos ejemplos ya instaurados donde se utilizan los beacons como herramientas de publicidad dentro de locales comerciales.

Un ejemplo son las tiendas Macy's en Estados Unidos que ya incorpora esta tecnología. La compañía dice que va ser capaz de enviar información sobre ofertas, así como recomendaciones directamente a los teléfonos de los consumidores, siempre que opten por compartir su ubicación y para no abrumar al cliente solo dispondrán de dos notificaciones push por visita a una tienda[17] .

Los beacons permiten a los comerciantes conocer mejor el comportamiento y gustos de sus clientes, de esto modo ofrecer ofertas personalizadas y mejorar la distribución de sus productos dentro del espacio físico. Según estimaciones de Forbes, para el año 2020 todas las tiendas ya tendrán incorporada esta tecnología en sus locales[18] .

Ayuda en hospitales[editar]

Los beacons tienen el potencial para resolver muchos de los problemas que existen en entornos hospitalarios.

Actualmente la localización de un dispositivo médico de alto valor a lo largo de un hospital es una tarea que consume tiempo al personal del hospital. Es aquí donde los beacon pueden ahorrar tiempo y dinero en las búsquedas de activos críticos dentro de un hospital.

Hay dos papeles principales que pueden desempeñar los beacons. Periférico y central.

El propósito de los dispositivos periféricos es permanecer en modo reposo el mayor tiempo posible ahorrando batería y enviando datos periódicamente a un dispositivo central.

Un dispositivo central tiene mucho más poder de procesamiento y actúa como dispositivo enlace a la nube o internet.

Un ejemplo de dispositivo periférico puede ser un manguito de presión arterial que envía datos periódicamente al Smartphone del doctor o enfermera que luego envía los datos a la nube o a un servidor.

Hay beneficios en la conectividad de estos dispositivos dentro de un hospital como el ahorro de tiempo para los enfermeros. La documentación manual por parte de los enfermeros llega a ser un cuello de botella ya que pueden perder tiempo en solo recoger datos, los beacons pueden automatizar estas tareas de simple recogida de datos, ahorrando tiempo a los enfermeros.

Mejora en los resultados de los pacientes. La automatización de la trasferencia de datos desde dispositivos inalámbricos mejora la comunicación de información precisa y actualizada, lo que permite al personal médico tomar decisiones adecuadas. Esto libera tiempo a enfermeros y médicos para ser empleados en la mejora de la atención al paciente.

Automatización en el flujo de trabajo ayuda con lo siguiente:

  • Reducción al mínimo los errores de transcripción en el punto de atención.
  • Configuración y monitorización de las dosis del paciente y otras informaciones claves.
  • Facilita del análisis de los datos por los médicos.
  • Proporciona capacidades de análisis clínicos para las decisiones estratégicas de un hospital.

Place Tips[editar]

Es un servicio que ofrece Facebook, place tips puede retransmitir continuamente la localización del usuario. Con sus 1,3 millones de miembros, Facebook podría ampliar los usos para los beacons, que hasta ahora se han utilizado principalmente para enviar promociones y anuncios a las personas dentro y cerca de las tiendas.

Facebook dijo que comenzará las pruebas place tips en la ciudad de Nueva York después de instalar beacons en ocho tiendas[19] .

Otros ejemplos[editar]

Existen diversas funcionalidades que puede implementar los beacons por ejemplo un beacon puede etiquetar cada autobús y mantener información actualizada para el usuario sobre el tiempo que falta para llegar a la parada. Una galería o un museo,  a través de los beacons se puede localizar a una persona e identificar si esta frente a una obra  y así transmitir información de interés del artista y de la obra en cuestión.

El rango de un beacon es de 25m a 40m suficiente para desarrollar pequeñas aplicaciones de proximidad. Un ejemplo es el de nívea, regala pequeños dispositivos beacons en forma de pulsera por medio de una revista y al bajarse una aplicación en el smartphone podemos localizar el dispositivo, perfecto para ponérselo a un niño en una playa y así saber en todo momento donde se encuentra el portador del beacon[20] .

Otro ejemplo es el de acercarte a un ascensor y un beacon detecta tu presencia y te envía un mensaje proponiéndote subir por las escaleras y así realizar un poco de ejercicio físico, al subir otro beacon reconoce tu esfuerzo con un mensaje de premio.

Cualquier aplicación que pueda utilizar el posicionamiento en interiores para facilitar tareas o dar servicios es una opción para la implementación de los beacons. Si con un beacon podemos rastrear un único elemento con muchos podemos mapear una habitación.

Referencias[editar]

  1. «Low Energy Blue tooth | bfonics Smart Beacons | BLE». bfonics.com. Consultado el 17 de diciembre de 2015. 
  2. a b «High Accuracy Indoor Positioning - Technology Solution and Business Implications». 3rd Invitational Workshop on Opportunistic RF Localization for Next Generation Wireless Devices. 
  3. «Microsoft Lights Up Beacons for Retailers». www.smallbusinesscomputing.com. Consultado el 17 de diciembre de 2015. 
  4. «nRF51 SDK - S110 SoftDevice: Functions». developer.nordicsemi.com. Consultado el 17 de diciembre de 2015. 
  5. «A BLE Advertising Primer · Argenox Technologies». www.argenox.com. http://plus.google.com/101577448363911612052?rel=publisher. Consultado el 17 de diciembre de 2015. 
  6. «Dr. Bruce Krulwich Interview – Indoor Location Positioning: Indoor GPS Predictions & Research». GPS Bites (en inglés estadounidense). Consultado el 17 de diciembre de 2015. 
  7. «GATT». developer.bluetooth.org. Consultado el 17 de diciembre de 2015.  Texto « Bluetooth Development Portal» ignorado (ayuda)
  8. «Cloud beacon platform eliminates need for hardware design and employs Nordic Semiconductor Bluetooth Smart wireless technology / Product Related News / News releases / News / Home - Ultra Low Power Wireless Solutions from NORDIC SEMICONDUCTOR». www.nordicsemi.com. Consultado el 17 de diciembre de 2015. 
  9. «Building an Android Beacon (Android iBeacon Tutorial Overview) [1/3]». www.pubnub.com. https://plus.google.com/+Pubnub. Consultado el 17 de diciembre de 2015. 
  10. «Mobile Beacons: How to Measure Their Effectiveness | Adobe». Digital Marketing Blog by Adobe (en inglés estadounidense). https://plus.google.com/b/104862456491532391107/104862456491532391107. Consultado el 17 de diciembre de 2015. 
  11. a b «Region Monitoring and iBeacon». developer.apple.com. Consultado el 17 de diciembre de 2015. 
  12. Getting Started with iBeacon. 
  13. «Beacons  |  Google Developers». Google Developers (en inglés). https://plus.google.com/+GoogleDevelopers/. Consultado el 17 de diciembre de 2015. 
  14. «google/eddystone». GitHub. Consultado el 17 de diciembre de 2015. 
  15. Supplement to the Bluetooth Core Specification. 
  16. a b «AltBeacon/android-beacon-library». GitHub. Consultado el 17 de diciembre de 2015. 
  17. Sarah Perez. «Target Launches Beacon Test In 50 Stores, Will Expand Nationwide Later This Year» (en english). Consultado el 18 de diciembre de 2015. 
  18. Natasha Baker. «5 Tech Trends That Will Hit Every Retail Store By 2020». Consultado el 18 de diciembre de 2015. 
  19. «Place Tips: A Valuable Page Tool for Local Businesses». Consultado el 18 de diciembre de 2015. 
  20. «Nivea and iBeacons at the beach». Consultado el 18 de diciembre de 2015.