Fundamentos técnicos de Bluetooth Beacon Infraestructura

Beacon Infrastructure

En este articulo, que sobre todo queremos tratar con la implementación y planificación de las aplicaciones correspondientes y la infraestructura de baliza. Aplicaciones basadas en balizas BLE se están volviendo cada vez más comunes. estas aplicaciones, en particular, Actualmente están impulsando la necesidad de una planificación estructurada. De este modo, Bluetooth continúa desarrollándose como un tema en nuestros proyectos y sigue siendo cada vez más importante.

A excepción de esas reservas justificadas, el uso de aplicaciones Bluetooth puede ofrecer un valor añadido real. Al igual que con todas las aplicaciones, el caso particular debe ser considerada. En contraste con gran parte de lo que consideramos en nuestro clásico consultoría del día a día, por ejemplo, aplicaciones de baliza en la industria y en especial en la producción son más bien raros. En otras áreas, por ejemplo, donde un teléfono inteligente es una herramienta central, tales como en el entorno de oficina, esto puede parecer muy diferente. Por lo tanto, un vistazo al alcance, el beneficio y el enfoque de planificación de este tipo de aplicaciones, que puede ser necesario, es relevante y útil.

Por sí mismo Bluetooth, el smartphone o la conexión con un sistema generalizado y correspondientemente disponible es por lo general una base importante. La selección de las aplicaciones disponibles, por lo tanto, va más allá de las conexiones de teléfonos inteligentes en el sistema de manos libres o el auricular o desde el ordenador portátil para varios dispositivos periféricos. Hay más y más aplicaciones que están encontrando su camino en los edificios modernos en una base de Bluetooth.

Si cada vez más aplicaciones (por ejemplo. aplicaciones para teléfonos inteligentes) se basan en las balizas BLE y requieren una infraestructura apropiada faro, la planificación de la oferta de Bluetooth se está convirtiendo cada vez más importante. planificación estructurada siempre debe llevarse a cabo, especialmente si los requisitos de producción crítico se aplican aquí.

En este contexto, esto no sólo se refieren a los aspectos básicos tales como la colocación del transmisor y el receptor. Otros aspectos que conocemos desde la planificación de la red clásica también están desempeñando un papel cada vez más importante.

Quizás el ejemplo más importante es la seguridad. En vista de las brechas de seguridad publicados actualmente en muchas implementaciones de Bluetooth, esto se hace evidente una vez más. El cifrado utilizado bajo Bluetooth es vulnerable. En aplicaciones típicas balizas, A menudo, esto puede no ser tan relevante. sin embargo, tan pronto como otros usos de Bluetooth juegan un papel, gestión de la seguridad es de importancia que corresponde.

fundamentos técnicos de la infraestructura de baliza

Actualmente hay un gran número de diferentes estándares de baliza, los cuatro más conocido de los cuales son IBeacon, eddystone, uiBeacon, y ALT-Beacon. Las dos primeras normas son especialmente importantes porque están respaldadas por Apple (IBeacon) y Google (eddystone). No importa si el usuario está utilizando un iPhone, Android o Windows sistema operativo en sus dispositivos móviles. Las señales son entendidos por todos los dispositivos. El protocolo IBeacon ha sido apoyada desde la versión de Android 4.3.

Desde los diferentes protocolos de baliza son parte del estándar Bluetooth Low Energy, la estructura es muy similar. Por consiguiente, el paquete de datos IBeacon se ilustra con más detalle. Esto es parte de la carga útil de Bluetooth Low Energy, que a su vez forma parte de la Unidad de datos de protocolo (PDU) del bastidor BLE real. Esto significa que 31 fuera de 47 bytes puede ser utilizado para los datos IBeacon dentro de una trama BLE. La cantidad de datos parece pequeña, pero el concepto de balizas requiere que la inteligencia está en la aplicación y no en el propio faro.

La estructura de datos de la trama IBeacon dentro Bluetooth Low Energy

infraestructura faro

Independientemente de los protocolos individuales, balizas siempre ofrecen varias piezas de información que se envían a intervalos fijos. Estos son los valores para el identificador único universal (UUID), Mayor, Menor, y la potencia TX. El primero tiene un volumen de datos de 128 los bits. Esto resulta en 160 bits de datos de usuario que pueden ser transmitidos usando un faro. Esto permite una buena estructuración de la información diferente para una variedad de aplicaciones. Por ejemplo, el UUID se puede referir a la empresa, importante para un edificio y menor a una posición específica dentro del edificio.

El valor de la potencia TX es responsable de que el dispositivo final que es capaz de estimar la distancia a la baliza. Allí, el dispositivo transmite la información acerca de su propia fuerza de la señal en forma de complemento a dos. Así, por ejemplo, el valor 0xC8 = 200, de dos = complemento 256-200 = 56 y por tanto una intensidad de la señal codificada de -56 dBm de la señal de baliza. Este es un indicador del indicador de intensidad de señal recibida (RSSI) y indica la potencia de la señal debe ser cuando se mide a un metro del objeto. Por supuesto, las circunstancias realmente existentes no se tienen en cuenta aquí. Una pared o una persona entre la baliza y el receptor pueden influir fuertemente la intensidad de campo medida. Para el receptor de la señal, no se puede ver si la señal está muy lejos, si es el eco de una señal que es en realidad más cerca, o si hay un obstáculo entre el transmisor y el receptor. sin embargo, este valor permite una precisión de posicionamiento mejorado para la determinación de la posición en relación con la posición de la baliza.

Beacon aplicaciones en edificios modernos

En los edificios modernos, hay más y más aplicaciones que requieren una conexión de datos, además de la comunicación clásica oficina. Aquí nos referimos no sólo la conexión de la periferia del lugar de trabajo, tales como el ratón, teclado o el auricular.

La conexión para muchos otros dispositivos finales a menudo no requiere de la red cableada clásica. Una conexión a través de WLAN es ahora a menudo el caso estándar de aquí. E incluso en proyectos de clientes en la red cableada aún predomina, la tendencia hacia las aplicaciones inalámbricas es a menudo evidente. ya en la actualidad, pero sobre todo en la construcción del futuro, se puede suponer que más y más dispositivos finales están conectados de forma inalámbrica. Una consecuencia de este desarrollo es, en particular, A menudo se requiere que una amplia cobertura WLAN. Basándose en este hecho, Toda una serie de aplicaciones Bluetooth basado en balizas BLE requieren una segunda conexión de datos usando celular o WLAN.

Una aplicación típica de baliza BLE no está solo, pero requiere una conexión de datos adicional. Servicios y servicios disponibles en la red se puede llegar, como se muestra. En caso de duda, esta conexión debe ser planeada y proporcionada.

Una aplicación dependiente de la ubicación es la aplicación más obvia para balizas. Para este propósito, por ejemplo, en el área comercial con muchas balizas, Se hizo un intento de analizar e influir en el comportamiento de compra de los clientes. Esta “marketing de proximidad” ha tenido poco éxito, al menos en Europa, y cada vez son más los sistemas de navegación interiores están apareciendo en su lugar, que debería hacer más fácil para los usuarios a encontrar su camino alrededor de un edificio desconocido.

La idea de la construcción del futuro va tan lejos que el ascensor utiliza sus sensores para informe que espera un defecto pronto y notifica al técnico de servicio. Esto entra en el edificio y recibe automáticamente los derechos de cierre requeridas para las cerraduras electrónicas y es guiado por la aplicación a la habitación de servicio correspondiente usando balizas Bluetooth. Una vez allí, un faro en los enlaces ascensor hasta el dispositivo es manual de servicio actual y el técnico puede acceder a la historia de mantenimiento y reparaciones anterior.

Las áreas de aplicación de la tecnología son diversas y, debido a la facilidad de adaptación, También es interesante para los actuales faro infraestructura.

Cualquiera que haya visitado la clínica en Aquisgrán apreciará el valor de la navegación en interiores con el fin de encontrar su camino alrededor de los pasillos serpenteantes. Allí, algunas estaciones han sido equipadas con balizas y así permitir una navegación parcial para el paciente. Desafortunadamente, toda la clínica no estaba equipado con balizas, pero sólo en muy pocas áreas. Como prueba de concepto,, un proyecto interesante, pero sin una expansión global, la aceptación del usuario casi no será alcanzable.

similar, un museo se puede ampliar fácilmente con faros en las exposiciones y las guías de audio anteriores se pueden sustituir por una aplicación de museo. Esto también permite la lealtad del cliente más allá de la visita individual. La investigación muestra que muchos usuarios dejan la aplicación en su dispositivo móvil después de visitar. Esta, en turno, permite al operador para informar al visitante sobre nuevas exposiciones o promociones.

Una feria también pueden beneficiarse de esta tecnología. Una aplicación de feria con la tecnología BLE no sólo permite la navegación interior o el comercio justo orientación para el usuario, sino que también ofrece al operador la oportunidad de analizar y controlar el flujo de visitantes. Si una sala está llena de gente, los usuarios pueden estar agradecidos a ser informado de que otra sala actualmente apenas tiene visitantes.

Por supuesto, entonces puede ser experimentado por el usuario de la aplicación que, supuestamente, en la sala vacía todos los usuarios están retozando sin la aplicación de teléfono inteligente y el recinto ferial, lo que el sistema no ha “visto”. Sobre la base del comportamiento típico de usuario (o de acuerdo con la media estadística) y con el software apropiado, sin embargo, un correspondientemente buena predicción a menudo se puede hacer.

El suministro de grandes zonas de un edificio con la tecnología beacon también ofrece una multitud de nuevos conceptos de uso. Una sala de reuniones que no ha sido utilizado no necesita ser limpiado (o menos a menudo). Y una sala de reuniones que nunca se utiliza tal vez se podría poner a un mejor uso. Los datos anónimos podrían utilizarse para este fin de obtener un perfil de uso de la zona correspondiente.

Ubicación mediante balizas bluetooth

Hay tres casos de uso diferentes cuando se utilizan dispositivos balizas, que se explican en más detalle a continuación y se muestran esquemáticamente.

Diferentes formas de utilizar la baliza; izquierda: navegación a través de las balizas estacionarias; medio: seguimiento moviendo balizas en los objetos; Derecha: la combinación de ambos métodos

Una posible configuración para la navegación en interiores supone que las balizas están firmemente posicionados y la aplicación sabe dónde se encuentra cada baliza. La posición dentro de la infraestructura de baliza puede ser determinada por la trilateración. Como una regla, se utilizan los sensores adicionales de los dispositivos móviles. La determinación de la posición puede ser apoyada por los sensores de aceleración, que se instalan en todos los teléfonos móviles actuales.

Con el seguimiento de activos, desea saber dónde se encuentran las balizas. Los componentes que han de ser localizado, por lo tanto están equipadas con balizas y luego se pueden localizar dentro de la infraestructura. En el sector de la salud, por ejemplo, Actualmente esto es una aplicación muy relevante que tiene que ser planificado con mayor frecuencia. El operador le gustaría saber dónde se encuentran ciertos recursos.

La idea detrás de esto es que se puede utilizar para planificar los recursos mejor y pasar menos tiempo buscando el componente correspondiente. Un efecto secundario adicional es que también se obtiene información sobre el uso real. En esta aplicación, Puntos de acceso WLAN con tecnología BLE adicionales se utilizan a menudo.

Si se utiliza una infraestructura tales, también se puede combinar ambos métodos y permitir la navegación y de seguimiento de activos en interiores, creando así un valor añadido para el uso del edificio. Debido al bajo precio de las balizas, esto no está asociada con altos costos de inversión. Puede comenzar a desplegar esta tecnología en un área y luego ampliar poco a poco. sin embargo, hay que señalar que más balizas no necesariamente mejoran la precisión de la localización. Si hay demasiadas señales de baliza, la exactitud disminuye de nuevo [en 2015]. Para lograr la facilidad de uso generalizado, una cuidadosa planificación de la infraestructura de baliza es razonable y necesario.

base de planificación del seguimiento de activos faro

En este contexto, medios de seguimiento de activos de un seguimiento mediante balizas de objetos, etc.. La base de esto es por lo general el seguimiento del movimiento balizas Bluetooth que se colocan en los objetos para ser rastreados. Estas balizas son localizadas por los receptores Bluetooth apropiadas. Por lo que necesita una infraestructura de receptores BLE que reciben las balizas. Una infraestructura subyacente faro puede evaluar los datos y, finalmente, determinar la posición de la baliza.

determinación de la posición usando trilateración

determinación de la posición usando trilateración

Desde un punto de vista técnico y de planificación, esto es muy reminiscencia de la ubicación de los dispositivos finales WLAN basados ​​en la intensidad de la señal de sus paquetes usando los puntos de acceso WLAN. En contraste con la ubicación mediante WLAN, el número de estaciones receptoras requeridos para BLE es a menudo más bajos. En el final, sin embargo, esto depende del entorno estructural, los requisitos de precisión de la aplicación y otros parámetros marco. Parte de la planificación es comparable a la planificación WLAN. Similares a las células de radio, correspondientes áreas de cobertura deben ser definidos y planificados.

Está por lo tanto, no resulta sorprendente que muchos de los puntos de acceso WLAN disponibles en entornos profesionales son ahora también un azul
Trae un módulo de radio del diente. Una infraestructura de baliza Bluetooth correspondiente se crea de este modo ya través de la infraestructura de WLAN. En gran medida, la planificación para aplicaciones de seguimiento de activos es una planificación de infraestructuras casi clásica.

herramientas de planificación WLAN ahora son compatibles con las primeras funciones básicas para la planificación de Bluetooth [openreality.com]. BLE cobertura similar a la WLAN puede ser simulado en el popular herramienta Ekahau Site Survey. La funcionalidad se limita actualmente a células de radio que exhiben en la que se puede recibir un número mínimo de balizas con suficiente intensidad de señal. Desafortunadamente, una conclusión directa sobre la precisión de la localización aún no es posible en la versión actual.

Se necesita una plataforma correspondiente para la administración de las balizas, la determinación de la posición y, posiblemente, otras funciones de gestión. Aquí también, hay correspondientes soluciones de los fabricantes de WLAN.

una arquitectura de este tipo también hace que sea posible controlar las balizas que funcionan con baterías. El reemplazo de la batería es de esperar un par de años después de la aplicación se puede simplificar el sistema puede devolver el estado de las balizas instaladas. En función de la información del fabricante y de la configuración, las baterías pueden necesitar ser reemplazado después de un período de entre 3 e incluso 8 años. Otras tareas operativas también se derivan del hecho de que la infraestructura de baliza debe ser documentado y toda la arquitectura debe mantenerse. Adicionalmente, aspectos relevantes para la seguridad, tales como actualizaciones de software actual y las versiones de firmware, debe tenerse en cuenta y llevado a cabo. El esfuerzo correspondiente debe tenerse en cuenta.

Además de la arquitectura, Otra tarea importante es la planificación de la aplicación basada en ella. En general, por lo tanto, no sólo es necesario para proporcionar planificación estructurada para la concepción de la infraestructura, sino también para la ejecución de la aplicación. Esto entonces incluye el análisis requisito, un concepto bruto, la definición de los requisitos para la infraestructura de baliza (de la precisión requerida para la cobertura de área o las áreas de cobertura) y los correspondientes detalles de la interfaz de aplicación y de usuario.

Desde un activo que se instala de forma permanente sirve como la base de la arquitectura Bluetooth para el seguimiento de activos, la planificación análoga a la planificación WLAN clásico es útil. El resultado es un procedimiento comparable a la planificación WLAN. Hay que tener en cuenta aquí que la planificación faro posiciones suelen requerir menor calado. Una razón para esto es el bajo precio de las balizas y los requisitos de infraestructura en su mayoría bajos. Adicionalmente, en el caso de aplicaciones de seguimiento y rastreo, una cierta proporción ya está predeterminado por la planificación WLAN si la infraestructura de WLAN se va a utilizar, así.

Los aspectos individuales de la planificación que se muestran en la figura 5 por tanto, se asemejan a la planificación clásica WLAN sin requerir la misma profundidad. Cuando la planificación de la infraestructura, lo que ya es importante conocer y tener en cuenta los parámetros de la aplicación, tales como la precisión de la localización requerida. Por tanto, es a menudo útil para interconectar con el desarrollo de aplicaciones. requisitos importantes para la planificación de una arquitectura basada en la infraestructura de Bluetooth son en particular los requisitos de la aplicación para ser implementados con Bluetooth. En relación con el seguimiento de activos, Estos incluyen el área de cobertura y la precisión de la ubicación requerida. Que se ha de determinar en qué edificio (o el terreno) áreas se requiere una precisión correspondiente. Esto resulta en la densidad requerida de los receptores BLE que se utilizan para la localización.

Estructura de la planificación análoga Bluetooth para la planificación WLAN

conceptos básicos de planificación de navegación / Las aplicaciones basadas en la aplicación

En contraste con la ubicación de los objetos equipado con un faro descrito anteriormente, la navegación típica o determinación de la ubicación en una aplicación de teléfono inteligente no requiere una amplia infraestructura de baliza.

Las balizas Bluetooth normalmente forman la infraestructura aquí. Esta, complementado por un servicio correspondiente en la red, es suficiente para la determinación de la ubicación. El teléfono inteligente o una aplicación recibe varias balizas. Sobre esta base, un servicio correspondiente puede entonces calcular la posición a través de una conexión de datos, tales como WLAN o de radio móvil. Incluso si no se requiere una infraestructura comparable a los puntos de acceso WLAN, Todavía se requiere una cierta arquitectura. Los requisitos de disponibilidad surgen en consecuencia en el backend. Estos pueden ser comparables con los requisitos para otras infraestructuras de red.

Para determinar la posición exacta, el teléfono inteligente debe recibir y evaluar un número suficiente de balizas BLE. Dependiendo del fabricante, También puede tener sentido para utilizar los módulos Bluetooth instalados en los puntos de acceso WLAN para monitorear las balizas con el fin de controlar los gastos de funcionamiento mediante el control de los faros.

Igualmente, los transmisores Bluetooth en los puntos de acceso a menudo pueden utilizarse como faros. La infraestructura de WLAN, por lo tanto, cumple un propósito adicional y forma así un suministro básico no funciona con batería con balizas. formas especiales fabricante específicos especial son también vale la pena mencionar. Por ejemplo, ofertas de Cisco llamados puntos faro. En combinación con la infraestructura de backend del mismo fabricante, esto permite la colocación flexible del “virtual” balizas por medio de una infraestructura de BLE cable correspondiente. con antenas sectoriales correspondientes curva de respuesta y hardware y software se utilizan para hacer diferentes balizas por cobrar en función de la posición en la habitación. El sistema detrás de él a continuación, calcula la posición.

En todo caso, planificación y las pruebas deben tener lugar antes de la implementación. Los diferentes requisitos de precisión hacen una diferencia correspondiente en la implementación. Al planificar las posiciones de baliza en el caso de la clásica localización y navegación de aplicación de base, existe una clara diferencia en el procedimiento de planificación para la planificación de WLAN. Esto se debe principalmente al hecho de que la infraestructura típicamente no clásica o que sólo se construyen de forma limitada (dependiendo del fabricante).

Esto elimina los puntos tales como la planificación de la infraestructura pasiva como parte de la planificación de la posición. sin embargo, parámetros y requisitos del marco tienen que ser definidas, ya que el área de cobertura y los requisitos de precisión de localización tienen que ser tomadas en cuenta al momento de elegir las posiciones de baliza. También hay que señalar aquí que en muchos casos, en particular en el caso de balizas que funcionan con baterías, posterior adaptación o la suplementación por balizas adicionales es posible con relativamente poco esfuerzo.

Resumen

Muestra claramente que el Bluetooth es cada vez más relevante debido a las aplicaciones asociadas. Y a pesar de que la tecnología funciona bastante separada de otras tecnologías de infraestructura de red de balizas en muchas aplicaciones, una mirada más cercana, y la planificación de este modo estructurado es útil y útil.

Esto comienza con la planificación de las aplicaciones y continúa a través de la planificación de la influencia de las tecnologías de red tales como WLAN. Bluetooth planificación no puede pasar por alto los aspectos clásicos de la planificación de la red, como el análisis de los requisitos, la definición de las áreas de suministro, etc..

Si actualmente está planeando una infraestructura de WLAN, usted debe hacer frente a la tecnología beacon, ya que puede representar un gran valor añadido para su uso con bajos costes de inversión. El software de planificación clásica es en la actualidad sólo parcialmente capaces de crear una simulación realista de las infraestructuras BLE. sin embargo, esto pronto será posible con el aumento de la frecuencia y, sobre todo, ganar en el nivel de detalle. Las primeras aproximaciones a las opciones de planificación requeridos se pueden encontrar ahora en el software correspondiente.

Dependiendo de la aplicación, la planificación de la infraestructura faro para aplicaciones puede ser menor que para una red clásica, ya que la atención se centra a menudo en el software o aplicación para teléfonos inteligentes. Debe, por tanto, no se puede subestimar la responsabilidad operativa que se ve a menudo en TI. A más tardar cuando se requiere una conexión a través de WLAN o soporte BLE a través de la infraestructura de WLAN, una nueva responsabilidad surge en el departamento de TI. En general, hay un esfuerzo adicional. Por esta razón, también, Bluetooth debe desempeñar un papel en la planificación actual y la orientación estratégica de TI y ser tenido en cuenta.