Сочетание мощности Bluetooth с низким энергопотреблением и сотового LPWA для крупномасштабных развертываний Интернета вещей

Развитие технологии Bluetooth

Вначале эта технология использовалась в основном для потоковой передачи аудиоданных и передачи файлов, но за последние 20 лет она получила развитие. В настоящее время устройства Bluetooth стали неотъемлемой частью нашей жизни, их можно найти в динамиках, наушниках, смартфонах, смарт-телевизорах, смарт-часах и т. Д.

Более того, технология Bluetooth постоянно совершенствуется, поэтому она эволюционировала и признана одной из важнейших опор беспроводной связи для Интернета вещей (IoT).

Bluetooth - это технология беспроводной связи для передачи на короткие расстояния, точка-точка и точка-многоточка, которая работает в нелицензированном промышленном, научном и медицинском (ISM) диапазоне радиочастоты (RF) 2,4 ГГц для простоты использования.

Он был стандартизирован в рамках протокола IEEE 802.15.1, но больше не поддерживает стандарты, скорее, он разрабатывается и управляется Bluetooth Special Interests Group (SIG), группой компаний-членов из 35000 из различных областей телекоммуникаций, вычислений, сетей и бытовая электроника.

Технология BLE для Интернета вещей

Приложения

Чтобы удовлетворить потребности рынка, беспроводные технологии постоянно трансформируются. Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) был введен в Bluetooth 4.0 и был разработан для удовлетворения потребностей использования Интернета вещей. По сравнению с традиционными, классическими характеристиками Bluetooth, BLE оптимизирован для передачи коротких пакетов данных от различных типов датчиков.

Он обеспечивает большую дальность действия, меньшую задержку и энергопотребление, более высокую пропускную способность (до 2 Мбит / с) и более адаптируемый IP-доступ и поддержку ячеистой сети по сравнению с предыдущими поколениями протоколов Bluetooth. В области промышленного и медицинского Интернета вещей маломощные устройства являются основой системы, и BLE лучше всего подходит для этих приложений.

Технология BLE встроена во многие типы устройств IoT, применимых к дому, оздоровлению, спорту, играм и автоматизации, медицинской и промышленной электронике. Поскольку обратная совместимость обеспечивается с BLE, в целом все новые устройства, поддерживающие BLE, также поддерживают классический Bluetooth, и наоборот.

Ячеистые сети в BLE

Сетевые функции Mesh исключительно важны для случаев использования Интернета вещей. Совершенно противоположно традиционной топологии Bluetooth, где все устройства Bluetooth подключены к центральному концентратору или главному узлу. В сетях BLE топология Mesh обеспечивает взаимную связь между всеми узлами - устройствами в пределах диапазона.

Вместе с поддержкой почти неограниченного количества сетевых абонентов в одной сети BLE эта функция расширяет зону покрытия сети, увеличивает надежность и в то же время защищает сеть от единой точки отказа.

Как Bluetooth и сотовая сеть LPWAN могут взаимодействовать с максимальной выгодой

Устройства Bluetooth с низким энергопотреблением предлагают несколько преимуществ для развертывания маломощных устройств IoT для множества вариантов использования и приложений, но их недостатки, такие как низкий диапазон работоспособности и низкая пропускная способность данных, ограничивают его приложения только устройствами ближнего действия.

Чтобы создать систему устройств IoT, способных преодолевать недостатки отдельных используемых коммуникационных технологий, более практично комбинировать разные технологии для устранения недостатков друг друга, добавляя при этом преимущества каждой из них для более универсальной конечной системы. устройств.

Сотовая связь IoT - одна из самых популярных технологий в индустрии Интернета вещей благодаря своим многочисленным преимуществам, таким как дальность действия, высокая пропускная способность данных, функции безопасности, простота развертывания и многое другое. Он преодолевает недостатки технологии BLE.

В системе IoT, где развернуты как сотовая связь, так и BLE, устройства BLE могут действовать как основная сеть связи, которая позволяет устройствам общаться друг с другом в топологии ячеистой сети, а также иметь возможность связываться с близлежащими классическими устройствами Bluetooth, такими как Телефон с поддержкой Bluetooth и в то же время снижает затраты на оборудование и сетевые расходы в расчете на устройство.

Конечный поток данных может быть отправлен в Интернет с помощью сотового шлюза, который действует как модем шлюза между узлами BLE и Интернетом.

Эффективным вариантом использования BLE в сочетании с сотовым LPWAN является интеллектуальный учет. В сценарии, когда несколько узлов интеллектуальных счетчиков развернуты в местности, эффективное решение может быть принято путем создания ячеистой сети между различными узлами интеллектуальных счетчиков, где каждый узел подключен с помощью технологии BLE.

Со всеми узловыми устройствами, подключенными к ячеистой сети BLE, устройство шлюза с сотовой связью LPWAN может быть размещено в качестве устройства связи последней мили, которое получает данные из ячеистой сети и ретранслирует их в облако. В этом сценарии требуется только одно устройство для активного подключения к сотовой сети и связи с облаком, что обеспечивает более эффективную сетевую инфраструктуру.

Этот технический симбиоз объединяет преимущества обеих беспроводных технологий и предлагает модульное, масштабируемое и адаптируемое сетевое решение, необходимое для подключения к Интернету вещей. Он создает гибридную базовую сеть, поддерживающую производительность ячеистой топологии благодаря поддержке технологии BLE, и в то же время сотовая связь дополнительно расширяет доступное покрытие сети и преодолевает типичные проблемы ячеистой сети BLE, такие как низкая дальность действия.

Заключение

Чтобы реализовать следующее поколение решений IoT, предприятиям необходимо будет рассмотреть различные варианты подключения, даже гибридное подключение, для повышения эффективности сети при одновременном снижении затрат.

Технология Bluetooth Low Energy - многообещающий вариант подключения на короткие расстояния для устройств IoT с возможностью работы вместе с вариантами подключения на большие расстояния с высокой пропускной способностью, такими как сотовая сеть LPWAN, которая открывает новые горизонты интеллектуальных устройств, которые являются меньшими по размеру, более энергоэффективными, и рентабельно.

Синергетическая взаимосвязь между технологиями BLE и сотовой LPWAN - это один из способов, которыми в будущем разработчики IoT собираются воспользоваться, чтобы реализовать сценарии вариантов использования, которые до сих пор были невозможны.

Автор - Тарун Томас Джордж, соучредитель и главный операционный директор Cavli Wireless.