Синергия сотового Интернета вещей и Bluetooth LE

Сотовый IoT (CIoT) - это тема, которую сотрудники Embedded.com подробно освещали в течение последних нескольких лет со статьями, в которых читателям рассказывалось, как начать работать с LTE-M и NB-IoT, а также комментариями о том, как быстро кривая внедрения будет для сотового Интернета вещей. В последней статье приводится прогноз, согласно которому в следующие пять лет будет пять миллиардов устройств CIoT - ошеломляющее число, учитывая, как долго сотовая связь была нишевой технологией подключения для развертываний IoT. Выпуск версий спецификации сотовой связи с низким энергопотреблением изменил все это, открыв путь к росту, предсказанному в исследовательском отчете Ericsson.

Повсеместное распространение сотовой инфраструктуры и исключительная энергоэффективность спецификаций LTE-M и NB-IoT для маломощного сотового Интернета вещей делает их привлекательными вариантами для инженеров. Но большая часть того, что было написано по этой теме до сих пор, рассматривает LTE-M и NB-IoT в вакууме, чтобы сравнить их с другими беспроводными технологиями. Я твердо уверен, что преимущества двух спецификаций CIoT становятся еще более убедительными, когда вы объединяете LTE-M и NB-IoT с другими технологиями.

В этой статье я специально расскажу, почему инженерам следует подумать о сочетании LTE-M и NB-IoT с Bluetooth Low Energy (LE), создавая комбинацию технологий, влияние которых больше, чем сумма частей.

Однако прежде чем я углублюсь в это, давайте посмотрим на качества LTE-M и NB-IoT, которые делают их столь востребованными для этих типов устройств и сетей. В отличие от постоянно включенной, потребляющей батарею архитектуры версии сотовой связи, которая используется в телефонах и планшетах, LTE-M и NB-IoT были спроектированы очень целенаправленно для использования в развертываниях IoT с возможностью разряда батареи, которая дает им прогнозируемую батарею. срок службы 10 лет и более. А использование ими сотовых сетей для передачи данных означает, что уже существующая инфраструктура для CIoT есть везде, где есть услуги LTE. Для тех из вас, кто хочет глубже погрузиться в эти преимущества и возможности, см. Этот технический документ, который я написал в соавторстве с моим коллегой из Laird Connectivity.

Объединение технологий

Технология сотового Интернета вещей сама по себе имеет длинный список преимуществ, но ключевой момент, который я хотел бы сказать инженерам по продуктам, читающим эту статью, заключается в том, что CIoT становится еще более мощным, гибким и привлекательным в сочетании с Bluetooth. Чтобы проиллюстрировать, как эти технологии могут быть соединены, представьте себе сотовые шлюзы, которые используют преимущества повсеместной сотовой инфраструктуры, подключенной к устройствам с поддержкой Bluetooth, которые используют преимущества эффективности батареи, надежности и других желаемых возможностей Bluetooth. Это позволяет энергоэффективным, недорогим устройствам Bluetooth с питанием от батарей использовать практически повсеместную сотовую инфраструктуру для передачи данных - сценарий, который имеет убедительные варианты использования в широком спектре отраслей, включая две, которые я обсуждаю ниже.

Но у комбинирования CIoT и Bluetooth есть и другие преимущества. Комбинация Bluetooth с CIoT позволяет инженерам добавлять возможности ячеистой сети в свои сети, при этом используя вышки сотовой связи в качестве транспортной инфраструктуры. Комбинация этих двух технологий также дает инженерам гибкость при проектировании датчиков для достижения минимального энергопотребления, необходимого для данного приложения, при одновременной поддержке устройства агрегатора, подключенного к облаку. Эта комбинация CIoT и Bluetooth также позволяет инженерам создавать творческие сетевые развертывания с использованием монетных ячеек и локальных беспроводных сетей на уровне удаленного сенсорного узла.

Однако я думаю, что вместо сухого обсуждения особенностей комбинированных технологий, возможности становятся еще более очевидными при обсуждении вариантов использования. Ниже приведены два приложения, которые были бы невозможны или практичны без комбинации технологий сотовой связи с низким энергопотреблением и Bluetooth. Я надеюсь, что это не только иллюстрирует, насколько эффективными могут быть две технологии в сочетании, но и пробуждает у читателей дополнительные идеи сценариев использования, выходящие за рамки того, что я здесь набросал.

Удаленное медицинское обслуживание

Первый вариант использования, который я расскажу, включает удаленный мониторинг пациентов и телездравоохранение, которое стало жизненно важным связующим звеном между пациентами и врачами во время пандемии COVID-19. В этом году медицинские практики увеличили использование устройств дистанционного наблюдения за пациентами, чтобы собирать информацию о пациентах, которую обычно принимают в кабинете врача. Использование этих беспроводных устройств, в том числе тонометров, весов и шагомеров, позволяет врачам внимательно следить за данными о здоровье пациентов, не требуя от них личного посещения.

Для пациентов с ограниченными возможностями передвижения или тех, кто относится к категориям повышенного риска COVID-19, это позволяет врачам предоставлять пациентам эффективную телемедицину с той же информацией, которая была бы у них под рукой при личной встрече. Устройства с поддержкой Bluetooth доставляются на дом к пациенту вместе с сотовым шлюзом, который легко настроить. Данные от медицинских устройств отправляются через сигнал Bluetooth на шлюз, который использует повсеместную сотовую связь для передачи медицинской информации через безопасное, совместимое с HIPAA соединение с ИТ-системой медицинского учреждения. Затем врачи и медсестры получают доступ к информации, чтобы руководствоваться медицинскими решениями, которые они принимают в отношении пациента, и обсуждениями, которые они проводят во время сеансов телемедицины. CIoT и Bluetooth дополняют это приложение медицинскими устройствами с поддержкой Bluetooth, которые имеют длительный срок службы батарей и надежную связь в доме пациента, а также безопасную передачу данных в медицинский кабинет через шлюзы с поддержкой сотовой связи.

Мониторинг холодовой цепи

Еще один пример использования, демонстрирующий мощь этих комбинированных технологий, - это мониторинг холодовой цепи, который имеет решающее значение для обеспечения качества и безопасности пищевых продуктов на пути от ферм к столам. Комбинация сотовых датчиков IoT и Bluetooth может использоваться для мониторинга температуры пищевых продуктов на всех этапах цепочки поставок. Беспроводные датчики Bluetooth, подключенные к доставке продуктов, мяса или молочных продуктов, могут контролировать температуру от центра обработки пищевых продуктов, во время процесса транспортировки в грузовиках для доставки и вплоть до таких пунктов назначения, как рестораны и супермаркеты, предоставляя данные каждый раз, когда датчики подключаются к сотовым шлюзам. Недорогие датчики Bluetooth в сочетании со стратегически расположенными сотовыми шлюзами гарантируют, что еда остается в соответствующем температурном диапазоне способами, которые были бы невозможны или не были бы столь же рентабельными с другими беспроводными технологиями.

В качестве постскриптума к обоим вышеупомянутым случаям использования я должен также упомянуть, что клеточный IoT также может играть значительную роль в поддержании очень точной среды холодовой цепи, которая необходима для распространения вакцины COVID-19 не только внутри США, но и во всем мире. где логистика цепочки поставок зачастую еще более сложна. Повсеместное распространение сотовой инфраструктуры во всем мире обеспечивает глобальную платформу для беспроводного мониторинга температуры наряду с другими беспроводными технологиями, которые будут использоваться для отслеживания местоположения. Эта комбинация технологий может обеспечить эффективную доставку термочувствительных вакцин не только для всемирной доставки одобренных вакцин против COVID-19, но и для ряда других вакцин, направленных на улучшение здоровья населения во всем мире.

Эти варианты использования лишь поверхностные области применения приложений в различных отраслях, которые возможны, когда Bluetooth дополняет технологию сотовой связи с низким энергопотреблением.