Die Wahrheit über Bluetooth Low Energy Range für Asset-Tracking

Sie können wahrscheinlich zustimmen, dass die Reichweite einer der wichtigsten Faktoren ist, wenn es darum geht, welches drahtlose Kommunikationssystem für die Verfolgung und Überwachung von Industrieanlagen zu verwenden ist. Viele Unternehmen entscheiden sich aufgrund des geringeren Stromverbrauchs und der längeren Akkulaufzeit für Bluetooth Low Energy (LE), was wiederum zu geringeren Infrastrukturkosten führt. Die Frage ist, wie bestimmt man die Reichweite in unterschiedlichen Industrieumgebungen? Sehen wir uns an, wie Sie die Reichweite von Bluetooth LE-Systemen berechnen und verbessern können.

So bestimmen Sie den Bereich

Was ist Reichweite? Die Reichweite gibt an, wie weit ein Sender von einem Empfänger entfernt sein kann, während er die gesendeten Informationen dennoch genau lesen kann. Um dies zu bestimmen, müssen einige Faktoren identifiziert werden. Bevor wir die verschiedenen Faktoren identifizieren, die die Bluetooth Low Energy-Reichweite beeinflussen, wollen wir einige Details darüber klären, was es bedeutet, dass ein Sender „Informationen sendet“ und ein Empfänger sie „liest“.

Zuerst sendet ein Sender kleine Informationsbits über Funksignale. Im Fall von Bluetooth LE werden die Funksignale in der Frequenz von 2,4 GHz mit adaptiver Frequenzsprungtechnologie gesendet, um Störungen durch andere Protokolle wie Wi-Fi und Zigbee zu vermeiden, die über dieselbe Bandbreite übertragen werden. Diese Signale werden auch mit einer bestimmten Leistung gesendet, die in Dezibel Milliwatt (dBm) gemessen wird.

Der Empfänger „liest“ dann das Signal und interpretiert die gesendeten Daten. Die Fähigkeit, das Signal zu „lesen“, wird durch die Empfindlichkeit des Empfängers bestimmt, die das Maß für die minimale Signalstärke ist, die ein Empfänger erkennen und interpretieren kann. Der Aufwand zum „Lesen“ der Übertragung kann jedoch durch eine Vielzahl von Faktoren verbessert oder verringert werden, während das Signal zum Empfänger gelangt. Zu diesen Faktoren gehören Antennengewinn, Pfadverlust, Ausbreitungsverlust, strukturelle Dämpfung und andere Interferenzen.

Letztendlich müssen Sie einen Empfänger haben, der empfindlich genug ist und einen Sender, der stark genug ist, damit der Empfänger die Übertragung durch Leistungsverluste hört. Das Link-Budget ist eine effektive Methode, um die Gesamtverstärkungen und -verluste des Übertragungssignals auf seinem Weg vom Sender zum Empfänger zu berechnen.

Faktoren, die die Stärke des empfangenen Signals beeinflussen:

• Antennengewinn – Umwandeln von elektrischer Energie in elektromagnetische Energie oder umgekehrt und Fokussieren der Richtung der Energie, um die Wirksamkeit des gesendeten Signals und des empfangenen Signals zu beeinflussen. Position, Größe und Design der Antenne können variieren und ihre Wirksamkeit beeinträchtigen.
• Pfadverlust – Verringerung der Signalstärke, die auftritt, wenn sich eine Funkwelle durch die Luft ausbreitet.
• Verbreitungsverlust - Das Ausbreiten von HF-Energie, wenn das Signal sich auflöst, liegt in der Regel daran, dass die HF-Welle sich selbst stört, wenn sie vom Boden abprallt.
• Dämpfungsverlust - Verluste im Zusammenhang mit der Ausbreitung durch andere Materialien als Luft wie Feuchtigkeit, Niederschlag, Wände, Glas usw.

Sehen Sie sich unseren Reichweitenrechner an, um eine Reichweitenschätzung für Ihr Netzwerk zu finden.

Verbesserung der Bluetooth Low Energy-Reichweite mit Mesh-Netzwerken

Obwohl die Reichweite der Kommunikation zwischen zwei Bluetooth LE-Geräten je nach Umgebungsbedingungen etwas eingeschränkt sein kann, gibt es eine Möglichkeit, dies zu einer skalierbaren Lösung zu machen. Dies geschieht entweder durch die Verwendung eines Full-Mesh-Netzwerks oder eines partiellen Mesh-Netzwerks.

Full Mesh-Netzwerk

In einem Full-Mesh-Netzwerk ist eine große Anzahl von Bluetooth-Geräten über einen weiten Bereich verbunden. Diese Geräte kommunizieren entweder direkt miteinander oder über zwischengeschaltete „Knoten“ (andere Bluetooth-Geräte im Mesh-Netzwerk). Solange jeder Knoten nah genug ist, um mit mindestens zwei anderen zu kommunizieren, kann dieses Mesh-Netzwerk funktionieren.

Einige Vorteile eines Full-Mesh-Netzwerks sind seine Selbstheilungs- oder Shortest Path Bridging-Fähigkeit, die automatisch die beste Route zur Übermittlung von Informationen auswählt, selbst wenn bestimmte Knoten die Verbindung verlieren. Wenn Sie andererseits von Ihren Bluetooth-Geräten aus eine gemeinsame Aktion generieren möchten, erhalten Sie durch das „Broadcasting“ einer Nachricht an alle Knoten im Mesh-Netzwerk das gewünschte Ergebnis. Da Knoten ohne vorherige Einrichtung hinzugefügt und entfernt werden können, sind Mesh-Netzwerke auch leicht skalierbar. In einem Full-Mesh-Netzwerk gibt es jedoch viel Redundanz, was einen höheren Stromverbrauch für die Bluetooth-Tags und höhere Kosten für Sie bedeutet.

Partielles Mesh-Netzwerk

Eine andere Möglichkeit, Bluetooth-Geräte zu verbinden, ist ein partielles Mesh-Netzwerk. In diesem Szenario sind nicht alle Geräte direkt miteinander verbunden. Jedes Gerät ist mit mindestens zwei anderen Knoten verbunden, aber nur ein Teil davon kann, wenn überhaupt, in einer Full-Mesh-Topologie organisiert sein. Durch diese Organisation werden Redundanzen reduziert und die Kosten können erheblich gesenkt werden.

Einsatz von XLE für das Asset-Tracking

Obwohl diese Mesh-Netzwerke ihre eigenen Vorteile haben, gibt es viele Komplikationen, wenn es darum geht, sie in ein umfassendes Asset-Tracking- und Monitoring-System zu implementieren. Man kann zugeben, dass es nicht einfach ist, mit dieser Art von Infrastruktur sowohl Genauigkeit als auch Erschwinglichkeit zu erreichen. AirFinder OnSite erreicht jedoch beides mit seiner branchenführenden XLE™-Technologie (Xtreme Low Energy) und dem zuverlässigen LPWAN Symphony Link.

XLE ist eine neuere Version von Bluetooth LE, die Link Labs Ende 2020 patentieren ließ. Die XLE-Technologie identifiziert den Standort von Assets mit einer Genauigkeit von einem Meter durch Phasenbereichsbestimmung und mit proprietärer Firmware , kann die Batterie des Asset-Tags bis zu 7 Jahre halten. XLE verlängert die Akkulaufzeit um mehr als 400 % durch eine intelligentere Nutzung der Energieeinsparung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Senden von Daten über das zuverlässige LPWAN von Link Labs, das bis zu 1 Million Quadratfuß abdeckt, die Kosten drastisch senkt und die Reichweite des XLE-Netzwerks exponentiell erhöht. Neben der Phase-Ranging-Technologie, einer verbesserten Batterielebensdauer und einer reduzierten Latenz der XLE-Tags von AirFinder läuft das System effektiv durch ein partielles Mesh-Netzwerk, ohne Kompromisse bei Reichweite, Sicherheit, Genauigkeit oder Erschwinglichkeit einzugehen. Um AirFinder OnSite XLE in Aktion zu sehen, fordern Sie noch heute eine Demo an .