Bluetooth Low Energy (EST DEVENU) est largement discuté dans le monde de l'IoT en ce moment. Il est raisonnable de supposer que la plupart d’entre nous comprennent bien ce qu’est le Bluetooth et son fonctionnement pratique.. Comme toutes les technologies sans fil, BLE est mieux adapté à certaines applications qu’à d’autres. Mais qu’est-ce qui détermine exactement jusqu’où ces fils invisibles de connectivité peuvent s’étendre ?? Si vous envisagez d'utiliser Bluetooth ou BLE dans l'IoT, voici une liste des principaux facteurs influençant la portée Bluetooth ainsi que quelques méthodes pour l'étendre.
Quelle est la portée Bluetooth
Avant de discuter des facteurs, il serait utile de définir ce que nous entendons par “gamme” en technologie Bluetooth. La portée Bluetooth est la distance maximale à laquelle deux appareils compatibles Bluetooth peuvent échanger des données de manière fiable. Cela se traduit souvent par la distance entre vos écouteurs Bluetooth et un téléphone ou par la distance entre vos capteurs Bluetooth et une passerelle dans le monde de l'IoT..
Le Bluetooth SIG indique que la portée Bluetooth est:
De plus d'un kilomètre à moins d'un mètre.
C'est-à-dire, la pratique, la portée fiable entre les appareils Bluetooth est comprise entre plus d'un kilomètre et moins d'un mètre.
Pourquoi la portée Bluetooth est courte
La courte portée du Bluetooth n’est pas un bug, c'est une fonctionnalité. Il utilise le 2.4 Bande GHz avec faible puissance de transmission pour économiser la batterie. Cela limite sa portée par conception. Bluetooth est destiné aux réseaux personnels, connecter des appareils juste autour de vous. La technologie utilise un spectre étalé à sauts de fréquence (FSSS), ce qui est cool mais limite aussi la portée.
Lorsque l'on considère les caractéristiques d'un réseau radio tel que Bluetooth, trois facteurs clés entrent en jeu:
- Intervalle
- Vitesse de transfert de données
- Consommation d'énergie
toutefois, il est difficile de donner la priorité aux trois car les lois de la physique imposent des limites claires. Par exemple, tandis que Bluetooth peut atteindre des vitesses de transfert de données élevées, cela s'accompagne souvent d'une consommation d'énergie accrue et d'une autonomie réduite.
Nous traitons principalement de deux types de Bluetooth: Bluetooth Classique et Bluetooth Low Energy (EST DEVENU). Bluetooth Classic transmet dans toutes les directions à un débit de données assez élevé. Il a généralement une portée d'environ 10 m, tandis que le BLE peut atteindre jusqu'à 100 m en transmettant par courtes rafales à une puissance plus élevée mais à des débits de données inférieurs..
Bluetooth 5 et mode longue portée
Dans 2016, Bluetooth 5.0 a été dévoilé, construire sur la version 4.2 mais en doublant sa vitesse de transmission. La nouvelle version est mieux adaptée au positionnement en intérieur et aux communications IoT. LE Coded PHY est le mode longue portée de Bluetooth qui a été introduit dans Bluetooth 5.0. Il étend essentiellement la gamme d'appareils BLE classiques de 30-100 pieds jusqu'à un kilomètre.
Le mode Bluetooth® longue portée augmente la portée sans augmenter la puissance de sortie, en utilisant “PHY codé” avec codes de correction d'erreurs directes (FEC). Cela compromet le débit de données, le réduire à 500 kbps ou 125 kbps.
Le LE Coded PHY offre deux débits de données:
- S2: Chaque bit utilise deux symboles, réduire de moitié le débit de données à 500 kbps (la moitié de 1M). Portée doublée par rapport au LE 1M PHY.
- S8: Chaque bit utilise huit symboles, réduire le débit de données à 125 kbps (1M divisé par 8). La portée quadruple par rapport au LE 1M PHY.
L'utilisation de PHY codé peut atteindre jusqu'à 1 portée de km en terrain vallonné et plusieurs centaines de mètres dans les immeubles d'habitation.
| Bluetoothv2.1- v3.0 | Bluetooth LE
v4.2 |
Bluetooth 5 LE 2Mbps | Bluetooth 5 LE
Longue portée |
|
| Intervalle | Jusqu'à 100m | Jusqu'à 100m | Jusqu'à 50m | Jusqu'à 400 m |
| Portée max (Espace libre) | Environ 100m
(en plein air) |
Environ 100m
(en plein air) |
Environ 50m
(en plein air) |
Environ 1 000 m
(en plein air) |
Facteurs clés affectant la portée Bluetooth dans l'IoT
La portée d'un réseau Bluetooth n'est pas seulement définie par un seul facteur, mais plutôt par un total de plusieurs facteurs.. Ceux-ci incluent des facteurs techniques, Périphériques matériels BLE, environnement de transmission du signal, conformité, etc, qui définissent en réalité la capacité de base d'un réseau Bluetooth à transmettre des données sur certaines distances.
Technique Facteurs
- Puissance de l'émetteur
La puissance de transmission est peut-être le facteur le plus direct affectant la portée. Tout simplement, plus la puissance de transmission est élevée, plus le signal Bluetooth peut voyager loin. toutefois, ce n'est pas aussi simple que de régler la puissance de transmission au maximum.
Dans les applications IoT, en particulier ceux qui utilisent des appareils BLE alimentés par batterie, la consommation d’énergie est une préoccupation majeure. Une puissance de transmission plus élevée signifie souvent une décharge plus rapide de la batterie.
- Sensibilité du récepteur
Alors que la puissance de transmission retient beaucoup d'attention, la sensibilité du récepteur est tout aussi importante. Un récepteur plus sensible peut capter des signaux Bluetooth plus faibles, augmentant efficacement la portée sans consommation d'énergie supplémentaire. Les progrès dans la conception des puces ont considérablement amélioré la sensibilité du récepteur ces dernières années..
- Conception et placement de l'antenne
La conception de l'antenne joue un rôle crucial dans la portée Bluetooth. Le type, Taille, et l'orientation de l'antenne peut avoir un impact significatif sur la force et la directionnalité du signal. Dans les appareils IoT Bluetooth compacts, les contraintes d'espace limitent souvent les options d'antenne. D'habitude, la conception de l'antenne externe peut donner de meilleurs résultats de portée. Notre nouvelle passerelle USB MKGW7 en est un excellent exemple.
- Versions et fonctionnalités Bluetooth
le version du Bluetooth utilisé dans vos appareils IoT peut avoir un impact significatif sur la portée. Bluetooth 5.0, introduit dans 2016, apporté des améliorations majeures aux capacités du champ de tir.
Fonction longue portée du Bluetooth 5.0, qui utilise du PHY codé, peut quadrupler la portée par rapport aux versions précédentes. toutefois, cela se fait au prix d'un débit de données réduit. Pour de nombreuses applications IoT, ce compromis en vaut la peine.
Environnement Facteurs
L'environnement dans lequel fonctionnent vos appareils BLE a un impact considérable sur la portée Bluetooth. Ils se comporteront différemment selon les environnements dans lesquels ils sont utilisés, de l'extérieur, industriel, et du bureau à la maison. Le Bluetooth SIG offre un calculateur d'autonomie estimée grâce auquel on peut obtenir une portée estimée liée à certains critères tels que la perte de trajet dans divers environnements.
En plein air, dans un espace ouvert, vous pouvez obtenir une portée allant jusqu'à quelques centaines de mètres. À l'intérieur des bâtiments, des obstacles comme des murs en béton, objets métalliques, et même le bruit limitera la portée de transmission du signal radio. En utilisation normale, 70 mètres est une estimation fiable de la portée réalisable entre deux appareils BLE à l'intérieur.
Idéalement, un signal BLE se propage en ligne droite depuis l'antenne de la balise BLE à travers l'atmosphère jusqu'aux récepteurs intelligents. toutefois, lorsqu'il y a une obstruction entre la balise BLE et l'extrémité réceptrice (Environnement NLOS), le signal BLE sera bloqué pendant la transmission, conduisant à différents degrés d'atténuation en fonction du type d'obstruction. Cette atténuation est bien plus forte que celle provoquée par l'atmosphère, affectant ainsi davantage la portée de transmission effective des appareils BLE.
Facteurs réglementaires et de conformité
La portée Bluetooth n’est pas seulement une question de spécifications techniques – les réglementations et la conformité le façonnent également. Des autorités comme la FCC aux États-Unis et l'ETSI en Europe fixent des limites sur la puissance des signaux Bluetooth et sur les fréquences qu'ils peuvent utiliser.. Cela signifie que les entreprises fabriquant des appareils Bluetooth doivent respecter ces règles, ce qui peut affecter la portée pratique des appareils.. Il est destiné à fonctionner sans interférence avec d'autres technologies sans fil et à coexister avec d'autres utilisateurs du spectre radio..
4 méthodes pour optimiser la portée Bluetooth dans l'IoT
Maintenant que nous avons couvert les facteurs influençant la gamme BLE, examinons quelques stratégies pour optimiser vos déploiements IoT:
Amplifier le signal
Un moyen direct d'étendre la portée Bluetooth consiste à augmenter la puissance de transmission.. toutefois, cette approche peut réduire considérablement la durée de vie de la batterie et doit être mise en balance avec les limites réglementaires régionales, avec les États-Unis. permettant jusqu'à +20 dBm et l'UE. seul +10 dBm. Malgré ces défis, augmenter la puissance de l'émetteur est souvent plus efficace que d'autres méthodes, offrant une meilleure latence, débit, et des configurations plus simples, en particulier dans les environnements industriels, où une augmentation de 3 dB peut effectivement doubler la portée.
Utilisation de la longue portée en Bluetooth 5
Bluetooth 5 introduction du LE Long Range/CODED PHY pour étendre la portée sans augmenter la puissance en utilisant la correction d'erreur directe (FEC), qui répète les paquets 2 ou 8 temps pour améliorer la fiabilité des messages sur les distances. Cela peut améliorer la portée jusqu'à 4 fois, bien que cela réduise le débit et augmente la consommation d'énergie. C’est comme répéter des mots pour un public éloigné plutôt que de crier plus fort..
Les schémas de codage S2 et S8 offrent des débits de données de 500 kbps et 125 kbps. Pour que cette technique soit efficace, les deux appareils BLE communicants doivent prendre en charge CODED PHY; autrement, les avantages pourraient ne pas être réalisés.
Utiliser un répéteur
L'introduction de répéteurs peut étendre la portée Bluetooth en captant et en retransmettant des messages. Cela fonctionne mieux dans les réseaux d'appareils fixes, où le placement du répéteur peut être optimisé. toutefois, cette approche peut être coûteuse et complexe, nécessitant du matériel supplémentaire, Puissance, et montage, et introduit des problèmes de sécurité car tous les appareils doivent faire confiance au répéteur. La gestion des répéteurs implique un placement et une configuration minutieux, et ils peuvent avoir besoin d'être réapprovisionnés s'ils sont remplacés.
Utilisation du réseau Bluetooth Mesh
Bluetooth Mesh les réseaux étendent considérablement la couverture en exploitant tous les nœuds d'un réseau. Dans cette configuration, chaque appareil du réseau fait office de point relais. Ils reçoivent des paquets de données, déterminer s’ils sont le destinataire prévu, et sinon, transférez-les vers des appareils à proximité. Les nœuds alimentés par batterie peuvent économiser de l'énergie grâce à la fonction Low Power Node et “ami” mode, ce qui leur permet de dormir plus longtemps et de s'enregistrer par intermittence. Ceci est idéal pour les grandes zones ou les bâtiments où plusieurs points d'ancrage et passerelles distribués connectent des appareils Bluetooth et des serveurs cloud.. La technologie maillée BLE multipoint à multipoint a considérablement amélioré les capacités réseau de Bluetooth., offrant une grande fiabilité et une prévention efficace des points de défaillance uniques.
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Comment MOKO»Les appareils Bluetooth fonctionnent
Optimiser la portée Bluetooth ne consiste pas seulement à aller plus loin, il s'agit également de créer des solutions plus intelligentes., des réseaux IoT plus efficaces qui apportent une réelle valeur ajoutée. Que vous suiviez des actifs dans un grand entrepôt, créer un système de maison intelligente réactif, ou surveiller les conditions de température dans une chaîne du froid, choisir des appareils BLE fiables est la clé de votre succès.
MOKO SMART se consacre à offrir des appareils Bluetooth avancés et fiables qui rendront les projets IoT possibles. De notre large gamme de Balises BLE à nos passerelles efficaces et capteurs intelligents, nous disposons d'une chaîne complète de produits BLE pour répondre à vos besoins.
