Материалы
Bluetooth® Smart в промышленной среде
Понадобилось один или два года, чтобы на рынке появились первые изделия в виде ремешков для измерения пульса и умных наручных часов. Затем появился смартфон — Apple® iPhone® 4S. Это был первый телефон на рынке, поддерживающий энергосберегающий стандарт Bluetooth®, и рынок тронулся с места. То, что каждый, кто носит с собой смартфон, мог подключиться ко всем видам продуктов энергосберегающим способом, было чем-то новым. Всем вдруг захотелось, чтобы их продукт был подключён к смартфону.
В качестве естественного развития событий пошёл разговор об Интернете вещей и связи через облако, чтобы смартфон можно было подключить к чему угодно, таким образом позволяя чему угодно подключаться к «чтению из облака». С наступлением этой разительной перемены стало возможным загружать в устройства обновления микропрограмм в полевых условиях, смартфоны смогли управлять игрушечными вертолетами, а беспроводные расширения могут заменять провода в жутких местах.
На этой стадии мы приближаемся к 2015 году и, что совершенно неожиданно, производители теперь используют Bluetooth® Smart (теперь это становится более распространенным названием для Bluetooth® low energy для связи большего радиуса действия, высокопроизводительных передач, а также трудных приложений ISM. Это совсем не то, для чего была предназначена технология Bluetooth® low energy. Однако Bluetooth® low energy теперь продвигается в высококачественные промышленные приложения, заменяя то, что использовалось целую вечность или хотя бы очень долго.
Настало время революции, время, чтобы технология Bluetooth® Smart показала себя в новых местах. Она проникает в новые неизученные сегменты рынка, начиная с неподатливых промышленных применений и причудливой бытовой техники и заканчивая супермодными системами маячков. Имеются уже развёрнутые решения для случаев применения, включающих как проводные, так и беспроводные технологии, которые могут быть заменены на Bluetooth® Smart. По мере того как новая технология эволюционирует и адаптируется к этим новым случаям применения, следует опасаться возможной приближающейся «войны» между стандартами. Будущее покажет, какая технология для чего подходит, и какая окажется более приспособленной. Однако мы уже можем поработать над некоторыми применениями, на которые это могло бы повлиять.
Возьмём для примера освещение, где на рынке господствует ZigBee® с умными лампочками, соединенными в сеть, подключённую к шлюзу Wi-Fi®. Технология Bluetooth® Smart может прямо сейчас выполнять топологии типа «звезда» с управлением осветительными лампочками с центрального пульта или со смартфона. Однако ZigBee® работает в ячеистой сетевой топологии, что означает, что информацию можно направлять через узлы, а радиус действия может быть расширен за пределы шлюза. Bluetooth® Mesh — это то, что также может решать эти проблемы в будущем, если будет разработан энергосберегающим образом (то есть без использования перегрузки и т. п.), а защита будет надежной, включая полное в этом отношении решение. А как насчет уже развернутых решений ZigBee®, станут ли они лишними? Совсем необязательно. Что если один узел в сети ZigBee® добавит Bluetooth® Smart? Или шлюз включит интерфейс Bluetooth® Smart?
Существуют другие случаи применения, то есть Межмашинное взаимодействие (M2M), замена кабелей, отслеживание основных ресурсов и контроль автоматики, которые могут извлечь пользу из Bluetooth® Smart в промышленной среде. Имеется множество технологий связи с прочным положением в промышленном пространстве, в частности, Ethernet, ZigBee®, Wi-Fi®, Sub-1 ГГц и т. д., и Bluetooth® Smart может легко дополнить эти технологии.
Шокирующее воздействие слабой избирательности радиочастот и блокировки
У корпорации Texas Instruments есть более чем пятнадцатилетний опыт работы с радиочастотными решениями низкой мощности. Со временем, работая рука об руку с заказчиками, стало известно, что необходимо для проектирования радиочастотных интегральных схем, хорошо работающих в промышленных условиях. Беспроводная связь должна быть надёжной и просто работать. Чтобы узнать больше о наших решениях
Недавно сотрудники TI протестировали своё новое радиочастотное решение с большим радиусом действия, чтобы сравнить его с хорошо известным на рынке конкурирующим продуктом. Оба решения имеют действительно великолепную дальность РЧ-передачи при их тестировании на тихом открытом пространстве, в сельской местности на 25-км дальность (тест выполнялся в Южной Африке). Однако многие промышленные радиочастотные решения развёртываются отнюдь не в сельской местности, а наоборот - в городской среде. Именно поэтому, последний тест на дальность выполнялся в деловом районе Осло в Норвегии.
Было установлено 2 радиочастотных канала (один с дальнодействующим узкополосным высокопроизводительным радиочастотным приёмопередатчиком CC1120, а другой — с его дальнодействующим широкополосным конкурентом, чтобы сравнить), что произойдёт с РЧ-каналом, когда мы введём в уравнение источник помех то есть электронный счётчик.
Результат искренне удивил. Широкополосное решение, в основном, прекращало работать, если источник помех находился в пределах радиуса 200 м. Это, по существу, означает, что электронный счётчик в соседнем здании может полностью заблокировать широкополосный РЧ-канал. Так почему же широкополосное решение не может принимать данные, а узкополосное решение совершенно в порядке?
У узкополосного решения есть два главных преимущества.
- Имеется больше РЧ-каналов, которые позволяют мирно сосуществовать большему числу систем.
- Широкополосные решения имеют более широкие фильтры приёма радиочастот, которые подхватывают больше радиочастотных помех, чем узкополосное решение. Следовательно, узкая полоса является наилучшим выбором для надёжных РЧ-решений в городских и промышленных зонах. Для всестороннего изучения этой темы смотрите [7].
Литература
- Why Bluetooth Smart is perfect for M2M.
- Connecting machinery to the IoT.
- How to use Bluetooth Smart in industrial lighting.
- How you can replace wires with Bluetooth Smart.
- Why Beacon is the next big thing in wireless.
- The key to using Bluetooth Smart in asset tracking by Joakim Lindh.
- Long-range RF communication: Why narrowband is the de facto standard