Bluetooth Mesh – Protokoll für industrielles IOT

Bluetooth hat sich aus zwei Gründen zur dominierenden drahtlosen Technologie für Internet-of-Things-Geräte entwickelt:Es ist preiswert und leicht verfügbar . Die Bluetooth Mesh-Technologie versucht, einen der Nachteile von Bluetooth zu beheben, sie hat eine sehr kurze Reichweite. Bluetooth hat ein so gutes Energieprofil, weil es mit geringer Leistung (0 dBm oder weniger) sendet und die Datenrate sehr hoch ist (1 mb/s), sodass die Sendezeit sehr kurz ist. Dies macht Bluetooth Low Energy (BLE) zu einer großartigen Wahl für batteriebetriebene Geräte wie Wearables, die mit Smartphones verbunden sind. Die Herausforderung bei der Verwendung von Bluetooth in einer industriellen Umgebung besteht jedoch darin, dass eine Infrastruktur installiert werden muss, um die Daten zurückzutransportieren. Das Smartphone-Modell funktioniert nicht.

Der Bluetooth-Mesh-Standard wird entwickelt, um es BLE-Geräten zu ermöglichen, sich miteinander zu vernetzen, um Daten zurück zu einem Gateway-Gerät zu übertragen, wo sie weiter zum Internet geleitet werden können. Auch wenn sich die BLE-Mesh-Spezifikation noch in der Entwicklung befindet, wird sie eine leistungsstarke Architektur sein, die es ermöglicht, kostengünstige, batteriebetriebene Geräte in Industrie- oder Unternehmensumgebungen zu verbinden.

Aber hier sind einige Fälle, in denen selbst Bluetooth Mesh nicht gut funktioniert:

• Bluetooth-Mesh-Sensoren sind nicht gut verteilt. Wenn Sie die kurze Reichweite von Bluetooth mit den Anforderungen eines Mesh-Netzwerks kombinieren, ist das Mesh-Design und -Management entscheidend. Bluetooth-Mesh würde gut für Sensoren funktionieren, die fast gleichmäßig über einen Bereich verteilt sind (HVAC-Sensoren, Lichter), aber nicht so gut für „klumpigere“ Bereitstellungen (Strommonitore, Papierspender, Industriemonitore).
• Einige Sensoren befinden sich an isolierten Orten. Dies ist wirklich eine Teilmenge des vorherigen Falls, aber nur um den Punkt nach Hause zu bringen, wenn Sie einen Sensor alleine haben, kann er nicht in ein Mesh eintreten, wenn der Nachbarknoten außerhalb der Reichweite ist.
• Hohe Anzahl von Sensoren. Sogar Mesh-Netzwerke haben Durchsatzbeschränkungen, und je mehr Daten das Mesh bewegen muss, desto mehr Leistung (und weniger Akkulaufzeit) hat jeder Knoten.

Bei Link Labs haben wir festgestellt, dass die leistungsstärkste Architektur für kostengünstige industrielle IOT-Sensoren zwar Bluetooth verwendet, aber kein Mesh:

• Bluetooth zu LTE-M :Hier wird die Bluetooth-Verbindung von einem „Lesegerät“ mit geringem Stromverbrauch hergestellt, das direkt mit dem LTE Cat-M1-Netzwerk verbunden ist. Diese kostengünstigen und energiesparenden Geräte fungieren wie das Gateway in einem herkömmlichen Bluetooth-IOT-System, sind jedoch für die großvolumige Installation in einem Unternehmen wie einer Fabrik konzipiert. Jede Gruppe von Bluetooth-Sensoren würde zu einem Lesegerät „gekoppelt“. 5-10 Bluetooth-Geräte pro LTE-M-Bridge sind eine gute Balance. Diese Brücken können an einer einfachen Steckdose mit Wechselstrom betrieben und an einem geeigneten Ort in der Nähe der BLE-Sensoren platziert werden.
• Bluetooth zu Lora/Symphony Link :Für Installationen, die LTE-M zu teuer oder schwierig finden (vielleicht ist das Mobilfunknetz schwach), kann die Bluetooth-Bridge dann mit Symphony Link über große Reichweite über LoRa übertragen. Dies ist die Architektur, die AirFinder für RTLS-Daten verwendet. Dies ist eine sehr leistungsstarke Kombination, da Sie kostengünstige Sensoren mit den „keine IT-Integration“-Funktionen von Symphony Link kombinieren. Das Lora-Gateway wird dann über Mobilfunk oder Ethernet selbst zurückgeschleppt.

AirFinder-Architektur

Schlüssel zum Mitnehmen:

• Bluetooth ist ein leistungsstarkes Konnektivitätstool im Werkzeugkasten eines Internet-of-Things-Architekten.
• Die Verwendung von Smartphones für den Backhaul von Industrie- oder Unternehmenskonnektivität ist nicht praktikabel.
• Bluetooth Mesh ist nur eine Option für gut verteilte und kontrollierte Anwendungsfälle wie die Lichtsteuerung.
• Die Verwendung von Bluetooth in Kombination mit Backhaul mit großer Reichweite ist der bevorzugte Weg, Bluetooth in industriellen IOT-Lösungen zu nutzen.