Правда о низкоэнергетическом диапазоне Bluetooth для отслеживания активов

Вы, наверное, согласитесь с тем, что дальность действия является одним из наиболее важных факторов при определении того, какую систему беспроводной связи использовать для отслеживания и мониторинга промышленных активов. Многие компании выбирают Bluetooth Low Energy (LE) из-за его пониженного энергопотребления и увеличенного времени автономной работы, что, в свою очередь, приводит к снижению затрат на инфраструктуру. Вопрос в том, как определить дальность действия в различных промышленных средах? Давайте посмотрим, как рассчитать и улучшить радиус действия систем Bluetooth LE.

Как определить диапазон

Что такое диапазон? Диапазон - это то, насколько далеко передатчик может быть от приемника, но при этом может точно считывать отправляемую информацию. Чтобы определить это, необходимо определить несколько факторов. Прежде чем определять различные факторы, влияющие на дальность действия Bluetooth с низким энергопотреблением, давайте проясним некоторые подробности о том, что значит для передатчика «отправлять информацию», а для приемника - «читать» ее.

Во-первых, передатчик отправляет небольшие биты информации посредством радиосигналов. В случае Bluetooth LE радиосигналы отправляются на частоте 2,4 ГГц с использованием технологии адаптивной скачкообразной перестройки частоты, чтобы избежать помех со стороны других протоколов, таких как Wi-Fi и Zigbee, которые проходят через ту же полосу пропускания. Эти сигналы также отправляются с определенным уровнем мощности, измеряемым в децибелах милливаттах (дБм).

Затем приемник «считывает» сигнал и интерпретирует отправленные данные. Способность «читать» сигнал определяется чувствительностью приемника, которая является мерой минимальной мощности сигнала, которую приемник может обнаружить и интерпретировать. Однако попытки «прочитать» передачу могут быть улучшены или уменьшены за счет множества факторов по мере прохождения сигнала к приемнику. Эти факторы включают усиление антенны, потери на трассе, потери при распространении, структурное ослабление и другие помехи.

В конечном итоге у вас должен быть достаточно чувствительный приемник и достаточно мощный передатчик, чтобы приемник мог слышать передачу через потери мощности. Бюджет канала - это эффективный способ рассчитать общие коэффициенты усиления и потерь передаваемого сигнала по мере его прохождения от передатчика к приемнику.

Факторы, влияющие на силу полученного сигнала:

• Усиление антенны - Преобразование электрической энергии в электромагнитную или наоборот и фокусирование направления энергии для воздействия на эффективность передаваемого и принимаемого сигналов. Расположение, размер и конструкция антенны могут различаться и влиять на ее эффективность.
• Потеря пути - Снижение мощности сигнала при распространении радиоволны в воздухе.
• Потери при распространении - Распространение радиочастотной энергии по мере рассеивания сигнала, как правило, из-за того, что радиочастотная волна мешает самой себе, когда она отражается от земли.
• Затухание - Потери, связанные с распространением через другие материалы, кроме воздуха, такие как влажность, осадки, стены, стекло и т. Д.

Воспользуйтесь нашим калькулятором дальности, чтобы оценить дальность действия вашей сети.

Повышение дальности действия Bluetooth с низким энергопотреблением с помощью ячеистых сетей

Хотя диапазон связи между двумя устройствами Bluetooth LE может быть несколько ограничен в зависимости от условий окружающей среды, есть способ превратить это в масштабируемое решение. Для этого используется либо полная ячеистая сеть, либо частичная ячеистая сеть.

Полная ячеистая сеть

В полной ячеистой сети большое количество устройств Bluetooth подключено к большой территории. Эти устройства связываются либо напрямую друг с другом, либо через промежуточные «узлы» (другие устройства Bluetooth в ячеистой сети). Эта ячеистая сеть может работать, пока каждый узел находится достаточно близко для связи как минимум с двумя другими.

Некоторыми преимуществами полносвязной сети являются ее способность к самовосстановлению или мосту по кратчайшему пути, который автоматически выбирает лучший маршрут для передачи информации, даже когда определенные узлы теряют соединение. С другой стороны, если вы хотите генерировать коллективные действия с ваших устройств Bluetooth, «широковещательная рассылка» сообщения всем узлам ячеистой сети даст вам желаемый результат. Поскольку узлы можно добавлять и удалять без предварительной настройки, ячеистые сети также легко масштабируются. Однако в полностью ячеистой сети существует большая избыточность, что означает более высокое энергопотребление для тегов Bluetooth и более высокие затраты для вас.

Сеть с частичной сеткой

Другой способ подключения устройств Bluetooth - использование сети с частичной ячеистой структурой. В этом сценарии не все устройства подключены друг к другу напрямую. Каждое устройство подключено как минимум к двум другим узлам, но только часть из них может быть организована в топологии с полной сеткой, если это вообще возможно. В результате такой организации сокращается избыточность и можно значительно сократить расходы.

Использование XLE для отслеживания активов

Хотя эти ячеистые сети обладают собственными преимуществами, существует много сложностей, когда дело доходит до их внедрения в комплексную систему отслеживания и мониторинга ресурсов. Можно признать, что при таком типе инфраструктуры непросто добиться как точности, так и доступности. Тем не менее, AirFinder OnSite достигает как своей ведущей в отрасли технологии XLE ™ (Xtreme Low Energy), так и надежного соединения LPWAN Symphony Link.

XLE - это более новая версия Bluetooth LE, которую Link Labs запатентовала в конце 2020 года. Технология XLE определяет местоположение активов с точностью до одного метра за счет определения диапазона фаз и с помощью проприетарной прошивки , батарея метки актива может прослужить до 7 лет. XLE продлевает срок службы батареи более чем на 400% за счет более разумного энергосбережения.

Таким образом, отправка данных через надежную LPWAN Link Labs, охватывающую до 1 миллиона квадратных футов, резко снижает затраты, а радиус действия сети XLE увеличивается в геометрической прогрессии. В дополнение к технологии фазового ранжирования, увеличенному сроку службы батареи и уменьшенной задержке тегов XLE AirFinder, система эффективно работает через частичную ячеистую сеть без ущерба для дальности, безопасности, точности или доступности. Чтобы увидеть AirFinder OnSite XLE в действии, запросите демонстрацию сегодня .