יסודות טכניים של תשתיות Bluetooth ביקון

Beacon Infrastructure

במאמר זה, אנחנו בעיקר רוצים להתמודד עם היישום ותכנון של יישומים מתאימים ואת תשתית המשואה. יישומים המבוססים על משואות BLE הופכים יותר ויותר נפוצים. יישומים אלה, באופן מיוחד, כיום נוהגים הצורך בתכנון מובנה. בדרך זו, Bluetooth ממשיכה לפתח כנושא בפרויקטים שלנו ממשיכה להיות יותר חשוב.

למעט הסתייגויות מוצדקות כאלה, השימוש ביישומי Bluetooth יכול להציע ערך מוסף אמיתי. כמו בכל יישום, יש לקחת בחשבון את המקרה היחיד. בניגוד הרבה ממה שאנחנו רואים ביום-יום ייעוץ הקלאסי שלנו, לדוגמה, יישומי משואה בתעשייה ובעיקר בייצור הם די נדירים. באזורים אחרים, לדוגמה, איפה סמארטפון הוא כלי מרכזי, כגון בסביבת המשרד, זה יכול להיראות שונה משמעותי. לכן, מבט על ההיקף, התועלת לבין גישת התכנון של יישומים כאלה, אשר עשוי להיות נחוץ, רלוונטי ושימושי.

עבור Bluetooth עצמה, הטלפון החכם או את הקשר עם מערכת נרחבת וזמינה בהתאמה בדרך כלל בסיס חשוב. הבחירה של היישומים הזמינים, ולכן, מעבר לקשרים החכם למערכת דיבורית או אוזניות או מהמחשב הנייד אל התקנים היקפיים שונים. ישנן יותר ויותר יישומים מוצאות את דרכן לתוך בניינים מודרניים על בסיס Bluetooth.

אם יותר ויותר יישומים (למשל. באפליקציות בסמארטפונים) הם מבוססים על אלומות BLE ודורש תשתית משואה מתאימה, התכנון של אספקת Bluetooth אהיה יותר ויותר חשוב. תכנון Structured תמיד צריך להתבצע, במיוחד אם דרישות קריטי ייצור להחיל כאן.

בהקשר הזה, זה אינו נוגע בהיבטים הבסיסיים בלבד, כגון מיקום של המשדר והמקלט. היבטים אחרים שאנחנו יודעים מתכנון רשת קלסי גם משחקים תפקיד חשוב יותר ויותר.

אולי הדוגמה הכי חשוב כאן הוא ביטחון. לאור פערי האבטחה שפורסמו כעת מימושי Bluetooth רבים, זה הופך להיות ברור שוב. את שיטת ההצפנה לשימוש תחת Bluetooth פגיעה. ביישומי משואה טיפוסיים, זה עשוי לעתים להיות פחות רלוונטי. למרות זאת, ברגע שימושים אחרים של Bluetooth לשחק תפקיד, ניהול אבטחה הוא בעל חשיבות מקבילה.

יסודות טכניים של תשתית משואה

ישנם כיום מספר רב של תקני משואה שונים, ארבעת הטובים ביותר הידועים שבהם הם iBeacon, Eddystone, uiBeacon, ו- ALT-ביקון. שני התקנים הראשונים רלוונטיים במיוחד, משום שהם נתמכים על ידי אפלים (iBeacon) וגוגל (Eddystone). זה לא משנה אם המשתמש משתמש ב- iPhone, אנדרואיד או מערכת ההפעלה Windows במכשיר הנייד שלהם. האותות הם הבינו על ידי כל המכשירים. פרוטוקול iBeacon כבר נתמך החל מגרסה Android 4.3.

מאז פרוטוקולי המשואה השונים הם כולם חלק תקן Bluetooth Low Energy, המבנה דומה מאוד. חבילת נתוני iBeacon ולכן מתוארת בפירוט רב יותר. זהו חלק Payload ב- Bluetooth Low Energy, אשר בתורו הוא חלק מיחידת נתוני Protocol (PDU) של המסגרת BLE בפועל. זה אומר ש 31 מתוך 47 בייטים יכול לשמש עבור נתוני iBeacon בתוך מסגרת אחת BLE. כמות הנתונים נראית קטנה, אך מושג המשואות מחייב שהאינטליגנציה נמצאת באפליקציה ולא במגדלור עצמו.

מבנה הנתונים של מסגרת iBeacon בתוך ב- Bluetooth Low Energy

תשתית משואה

לא משנה הפרוטוקולים הפרט, משואות תמיד מציעות כמה פיסות מידע שהם שולחים במרווחים קבועים. אלו הם הערכים עבור המזהה הייחודי האוניברסלי (UUID), גדול, קַטִין, ו TX Power. הראשון הוא בעל נפח נתונים של 128 ביטים. זו התוצאה 160 ביטים של נתוני המשתמש שניתן להעבירן באמצעות מגדלור. זה מאפשר מבנה טוב של מידע שונה עבור מגוון רחב של יישומים. לדוגמה, UUID יכול להתייחס לחברה, מרכזי בבניין ומשניות למקום מסוים בתוך הבניין.

שווי כוח TX אחראי מכשיר קצה היכולת לאמוד את המרחק אל המשואה. שם, המכשיר מעביר את המידע על עוצמת האות משלה בדמות השלמה של שני. לכן, לדוגמה, את הפונקציות = ערך 0xC8 200, = השלמה של שני 256-200 = 56 וכך עוצמת אות מקודד של -56 dBm של אות המשואה. זוהי אינדיקציה מחוון עוצמת האות הנקלט (RSSI) ומציין כיצד חזק האות צריכה להיות כאשר הוא נמדד מטר אחד מן האובייקט. כמובן, בנסיבות הקיימות באמת אינם נלקחים בחשבון כאן. קיר או אדם בין המשואה המקבל יכול להשפיע על עוצמת השדה נמדד בתוקף. לקבלת מקלט של האות, זה לא ניתן לראות אם האות הוא רחוק, אם זה הד אות כי הוא בעצם קרוב, או אם יש מכשול בין המשדר למקלט. על כל פנים, ערך זה מאפשר דיוק מיצוב משופר לקביעת העמדה ביחס לתפקיד המשואה.

יישומים ביקון בבניינים מודרניים

בבניינים חדישים, ישנם יותר ויותר יישומים הדורשים חיבור נתונים בנוסף לתקשורת במשרד הקלסית. כאן אנחנו לא רק אומרים את הקשר של הפריפריה של העבודה, כמו עכבר, מקלדת או אוזניות.

החיבור למכשיר סוף רב אחרים לעתים קרובות אינו מחייב את רשת חוטית הקלסית. חיבור באמצעות WLAN כיום לעתים קרובות במקרה הסטנדרטי כאן. וגם בפרויקטי לקוח שבו רשת קווית עדיין השולטת, הנטייה לכיוון יישומים אלחוטיים בדרך כלל בולטת. כבר היום, אבל בעיקר בבניית העתיד, ניתן להניח כי יותר ויותר מכשירי קצה המחוברים באופן אלחוטי. אחת התוצאות של התפתחות זו היא, באופן מיוחד, כי כיסוי WLAN נרחב נדרש לעתים קרובות. על סמך עובדה זו, סדרה כולה של יישומי Bluetooth מבוססת על משואות BLE דורשת חיבור נתונים שני באמצעות הסלולר או WLAN.

יישום משואת BLE טיפוסי הוא לא לבד אלא יש צורך בחיבור נתונים נוסף. שירותים ושירותים זמינים ברשת ניתן להגיע כמוצג. במקרה של ספק, חיבור זה חייב להיות מתוכנן ובתנאי.

יישום תלוי-מיקום הוא היישום הברור ביותר עבור במשואות. למטרה זו, לדוגמה, בתחום הקמעונאי עם אלומות רבות, נעשה ניסיון לנתח ולהשפיע על התנהגות הקנייה של לקוחות. זה “שיווק קרבה” יש הצלחה קטנה היה, לפחות באירופה, ועוד ועוד מערכות ניווט מקורה מופיעות כעת במקום, שאמורה להקל על משתמשים למצוא את דרך סביב בבניין ידוע.

הרעיון בבניין העתיד מרחיק לכת כי המעלית משתמשת בחיישנים שלו כדי בדו"ח כי היא צופה פגם בקרוב ומודיע טכנאי השירות. זה מגיע לבניין ומקבל האישורים הנדרשים נעילה אוטומטית של הדלת מנעולים אלקטרוניים, והוא מונחה על ידי אפליקציה לחדר השירות המתאים באמצעות אותות Bluetooth. ברגע שיש, מגדלור על קישורי המעלית למכשיר זה ידני שירות נוכחי ואת הטכנאי יכול לקרוא את ההיסטוריה של תחזוקה ותיקונים קודמים.

תחומי היישום של הטכנולוגיה הם מגוונים, בשל הקלות של retrofitting, גם מעניין קיים משואת התשתית.

כל מי שאי פעם ביקר במרפאה באאכן יעריכו את הערך של ניווט מקורה כדי למצוא את דרכם ברחבי מסדרונות מתפתלים. שם, תחנות כמה צוידו משואות ובכך לאפשר ניווט חלקי עבור החולה. לצערי, המרפאה כולה לא הייתה מצוידת במשואות, אבל רק באזורים מעטים. כתוצאה הוכחה של קונספט, פרויקט מעניין, אבל בלי הרחבה מקיפה, משתמשים קבלו בקושי ניתן יהיה להשיגו.

באופן דומה, ניתן להרחיב מוזיאון בקלות עם אלומות על המוצגים ואת מדריכי שמע הקודם יכול להיות מוחלף על ידי אפליקציה למוזיאון. זה גם מאפשר נאמנות לקוחות מעבר לביקור הפרט. מחקרים מראים כי רבים משתמשים לעזוב את היישום במכשיר הנייד שלהם אחרי ביקור. זה, בתורו, מאפשר למפעיל ליידע את המבקר על בתערוכות או מבצעים חדשים.

סחר הוגן גם יכול להפיק תועלת מטכנולוגיה זו. אפליקציה של יריד סחר עם טכנולוגית BLE לא רק מאפשרת הדרכה הוגנת ניווט או סחר מקורה עבור המשתמש, אלא גם מציעה המפעיל את ההזדמנות לנתח ולשלוט בזרימת מבקרים. אם באולם צפוף, משתמש רשאים להודות הודיע ​​כי באולם אחר יש בקושי כרגע מבקרים מכל.

כמובן, זה יכול להיות מנוסה אז עבור המשתמש באפליקציה הזו באולם הריק כביכול כל המשתמשים המתרוצצות-מתגוששות סביב ללא אפליקציה הוגנת החכמה וסחר, אשר המערכת לא "לראות". על סמך התנהגות המשתמש הטיפוסית (או על פי הממוצע הסטטיסטי) ועם את התוכנה המתאימה, למרות זאת, לעתים קרובות ניתן לבצע ניבוי טוב בהתאמה.

אספקת האזור רחב של בניין עם טכנולוגית משואה גם מציעה שפע של מושגי שימוש חדשים. חדר פגישות שלא נוצל לא צריך לנקות (או בתדירות נמוכה יותר). וחדר ישיבות אשר לא השתמש יכול אולי יהיה לעשות שימוש טוב יותר. נתונים אנונימיים עשויים לשמש זה על מנת לקבל פרופיל שימוש של האזור המתאים.

מיקום באמצעות אותות Bluetooth

ישנם שלושה מקרים שונים לשימוש כאשר משתמשים במכשירים במשואות, אשר מוסברים ביתר פירוט להלן מוצגים סכמטי.

דרכים שונות להשתמש המשואה; שמאלה: ניווט באמצעות אלומות נייחות; באמצע: מעקב על ידי הזזת משואות על עצמים; ימין: השילוב של שתי השיטות

התקנה אפשרית עבור ניווט מקורה מניחה המשואות ממוקמות היטב ואת היישום יודע איפה כל משואה ממוקמת. עמד בתוך תשתית המשואה יכול להיקבע על ידי trilateration. כחוק, החיישנים הנוספים של המכשירים הניידים משמשים. קביעת המיקום יכול להיות נתמך על ידי חיישני תאוצה, אשר מותקנים בכל הטלפונים הניידים הנוכחי.

עם מעקב אחר נכסים, אתה רוצה לדעת היכן ממוקמים במשואות. רכיבים שאמורים להיות מקומי ולכן מצויידים משואות ואז יכול להיות ממוקם בתוך תשתית. במגזר הבריאות, לדוגמה, זה כרגע יישום רלוונטי מאוד כי צריך להיות מתוכנן לעתים קרובות יותר ויותר. המפעיל היה רוצה לדעת איפה משאבים מסוימים ממוקמים.

הרעיון מאחורי זה הוא שאתה יכול להשתמש בו כדי משאבי תכנית טובה יותר ולהוציא פחות זמן בחיפוש אחר הרכיב המתאים. תוצאת לוואי נוספת היא שאתה גם לקבל מידע על השימוש בפועל. בבקשה זו, נקודות גישת WLAN עם טכנולוגית BLE נוספת משמשות לעתים קרובות.

אם תשתית כזו משמשת, גם אתה יכול לשלב את שתי השיטות ולאפשר הן מעקב ניווט נכס מקורה, ובכך ליצור ערך מוסף עבור השימוש בבניין. עקב המחיר הנמוך של אלומות, זה אינו משויך עלויות ההשקעה גבוהות. אתה יכול להתחיל לגלגל את הטכנולוגיה הזו בתחום אחד ולאחר מכן להרחיב אותו טיפין טיפין. למרות זאת, יש לציין כי משואות יותר לא בהכרח לשפר את דיוק מיקום. אם יש יותר מדי כמגדלור אותות, הדיוק יורד שוב [ב 2015]. כדי להשיג שימושיות נפוצה, תכנון קפדני של תשתית המשואה הוא הגיוני והכרחי.

בסיס תכנון של מעקב אחר נכסי משואה

בהקשר הזה, מעקב אחר נכסי אמצעי מעקב מבוסס-מגדלור של אובייקטים, וכו. הבסיס לכך הוא בדרך כלל המעקב של העברת אותות Bluetooth אשר ממוקמים על חפצים כדי להיות במעקב. משואות אלו הן נקודות על ידי מקלטי Bluetooth מתאימים. אז אתה צריך תשתית של מקלטי BLE שמקבלים את במשואות. תשתית משואה שבבסיס יכול להעריך את הנתונים ובסופו של דבר לקבוע את המיקום של המשואה.

נחישות עמדה באמצעות trilateration

נחישות עמדה באמצעות trilateration

מנקודת מבט טכני ותכנון, זה מזכיר מאוד את המיקום של מכשירי קצה WLAN המבוססים על עוצמת האות של המנות שלהם באמצעות נקודות גישת WLAN. בניגוד המיקום באמצעות WLAN, מספר תחנות קבלת הנדרשים BLE היא לעתים קרובות נמוכה. בסוף, למרות זאת, זה תלוי בסביבה המבנית, דרישות הדיוק של יישום ופרמטרים מסגרת אחרת. חלק מהתכנון הוא אפוא להשוות תכנון WLAN. בדומה לתאי רדיו, יש להגדיר אזורי כיסוי המתאימים ותכננו.

אי לכך מפתיע שרבי גישת WLAN נקודות זמינות בסביבות מקצועיות הן עכשיו גם כחולות
תביא מודול רדיו שן. תשתית משואת Bluetooth מתאימה וכך נוצרה כבר דרך תשתית WLAN. במידה רבה, תכנון עבור יישומי מעקב אחר נכסים הנו תכנון תשתיות קלסי כמעט.

כלי תכנון WLAN כעת לתמוך את הפונקציות הבסיסיות הראשונות לתכנון Bluetooth [openreality.com]. כיסוי BLE דומה WLAN ניתן לדמות בכלי Ekahau אתר הסקר הפופולרי. הפונקציונאליות מוגבלת כיום תאי רדיו מוצגים בו מספר מינימאלי של משואות עם עוצמת אות מספיק יכול להתקבל. לצערי, מסקנה ישירה על דיוק המיקום עדיין לא ניתן בגרסה הנוכחית.

פלטפורמה מתאימה נדרשה עבור הממשל של האלומות, נחישות העמדה ואולי פונקציות ניהול אחרות. כאן גם, ישנם פתרונות המתאימים מיצרנים WLAN.

אדריכלות כזו גם מאפשרת לנטר את המשואות מופעלות באמצעות סוללה הנטענת. החלפת הסוללה כדי לצפות כמה שנים לאחר היישום ניתן לפשט ככל שהמערכת יכולה להחזיר את המצב של משואות המותקנות. בהתאם למידע של היצרן ואת התצורה, שהסוללות צריכות להיות מוחלפות לאחר תקופה של בין 3 ואפילו 8 שנים. משימות מבצעיות אחרות גם לנבוע מעובדת תשתית משואה חייבת להיות מתועדת ואת חייבת להישמר הארכיטקטורה השלמה. בנוסף, היבטי בטיחות רלוונטית, כגון עדכוני תוכנה שוטפים בגרסאות הקושחה, חייב להילקח בחשבון וביצעו. המאמץ המקביל חייב להילקח בחשבון.

בנוסף לארכיטקטורה, עוד משימה חשובה היא תכנון של היישום מבוסס על זה. באופן כללי, ולכן אין צורך רק כדי לספק תכנון מובנה עבור התפיסה של התשתיות, אבל גם עבור יישום היישום. זה אז כולל ניתוח דרישות, קונספט מחוספס, הגדרת הדרישות עבור תשתית המשואה (מן הדיוק הנדרשת לכיסוי שטח או באזורי כיסוי) ואת הפרטים המתאימים של ממשק היישום משתמש.

מאז נכס מותקן משמש באופן קבוע כבסיס של אדריכלות Bluetooth עבור מעקב אחר נכסים, מקביל תכנון לתכנון WLAN הקלסי שימושי. התוצאה היא הליך דומה לתכנון WLAN. ראוי לזכור כאן כי תכנון משואת עמדות בדרך כלל דורש פחות טיוטה. אחת הסיבות לכך היא המחיר הנמוך של אלומות ואת דרישות תשתית נמוכה בעיקר. בנוסף, במקרה של מעקב ויישומי התחקות, כבר חלק מסוים שנקבע מראש על ידי תכנון WLAN אם תשתית WLAN היא לשמש גם.

ההיבטים האישיים של תכנון שמוצג באיור 5 ובכך להידמות תכנון WLAN קלאסי בלי לדרוש אותו לעומק. כאשר מתכננים את התשתית, כבר חשוב לדעת ולקחת בחשבון את הפרמטרים של היישום, כגון דיוק המיקום הנדרש. לכן לעתים קרובות כדאי interlink עם פיתוח יישומים. דרישות חשובות לתכנון ארכיטקטורת Bluetooth מבוסס תשתית זו הן בעיקר הדרישות של היישומים כדי להיות מיושמות עם Bluetooth. בקשר עם מעקב אחר נכסים, אלה כוללים את שטח הכיסוי ואת הדיוק של המיקום הנדרש. זה שייקבע בו בניין (או שטח) באזורי דיוק מתאים נדרש. תוצאות אז זה בצפיפות הנדרשת של מקלטי BLE המשמשים מיקום.

מבנה תכנון מקביל Bluetooth לתכנון WLAN

ניווט יסודות לתכנון / יישומים מבוססי אפליקציה

בניגוד המיקום של אובייקטים מצויד המשואה כמתואר לעיל, הניווט או מיקום הנחישות הטיפוסי אפליקציה לסמארטפון אינו דורשת תשתית משואה נרחבת.

משואות Bluetooth בדרך כלל מהוות את התשתית כאן. זה, בתוספת שירות מקביל ברשת, מספיק לקביעת מיקום. הטלפון החכם או האפליקציה מקבלת משואות מספר. על בסיס זה, שירות מקביל אז יכול לחשב את המיקום באמצעות חיבור נתונים, כגון WLAN או רדיו נייד. גם אם תשתית להשוות נקודות גישה WLAN אינו נדרש, ארכיטקטורה מסוימת עדיין נדרשה. דרישות זמינות להתעורר בהתאם על backend. אלה עשויים להיות דומים לדרישות תשתית רשת אחרת.

כדי לקבוע את המיקום המדויק, הטלפון החכם חייב לקבל ולהעריך מספר מספיק של משואות BLE. תלוי ביצרן, גם זה יכול להיות הגיוני כאן להשתמש מודולים Bluetooth מותקן נקודות גישה WLAN כדי לפקח על משואות כדי לשלוט על ההוצאות התפעוליות על ידי ניטור במשואות.

כמו כן, משדרי Bluetooth בנקודות גישה ניתן להשתמש לעתים קרובות ככל במשואות. תשתית WLAN, ולכן, ממלא מטרה נוספת ובכך יוצרת אספקה ​​בסיסית הלא המופעל באמצעות סוללה נטענת עם אלומות. צורות מיוחדות יצרן ספציפי מיוחד הם גם ראויים להזכיר. לדוגמה, הצעות סיסקו שנקראות משואת נקודות. בשילוב עם תשתית backend מהיצרן אותו, זה מאפשר מיקום הגמיש של “וירטואלי” משואות באמצעות תשתית קווית BLE המקביל. אנטנות מגזר עם מאפייני קבלה מתאימות ואת חומרה ותוכנה המשמשות ליצור משואות שונות חייבות בהתאם למיקום בחדר. המערכת מאחוריו ואז מחשבת את המיקום.

בכל מקרה, תכנון ובדיקות צריכות להתבצע לפני היישום. דרישות הדיוק השונות לעשות בדל מתאים ביישום. כאשר מתכננים את העמדות המשואה במקרה של הקלאסי אפליקציה מבוססת מיקום וניווט, יש הבדל ברור ההליך התכנוני לתכנון WLAN. זהו בעיקר בשל העובדה כי בדרך כלל אין תשתית קלסית או כי הוא בנויה רק ​​במידה מוגבלת (תלוי ביצרן).

נקודות מבטלת זה כמו תכנון של תשתית פסיבית כחלק מתכנון העמדה. על כל פנים, פרמטרים ודרישות מסגרת צריכות להיות מוגדרים, מאז שטח הכיסוי בדרישות דיוק למיקום צריכות להילקח בחשבון בעת ​​בחירת עמדות המשואה. כמו כן יש לציין כאן כי במקרים רבים, בפרט במקרה של משואות מופעלות באמצעות סוללה נטענת, הסתגלות או תוספים עוקב ידי משואות נוספות אפשרית עם מעט מאמץ יחסית.

סיכום

זה מראה בבירור כי Bluetooth הופכת רלוונטית יותר ויותר בשל היישומים הקשורים. ולמרות עובדת הטכנולוגיה מנותקת למדי מטכנולוגיות תשתית משואת רשת אחרות ביישומים רבים, מבט מקרוב, וכך תכנון מובנה שימושי ומועיל.

התחלות זה עם התכנון של יישומים וממשיך דרך התכנון של השפעה על טכנולוגיות רשת כגון WLAN. תכנון Bluetooth לא יכול להתעלם מההיבטים הקלסיים של תכנון רשת, כגון ניתוח דרישות, הגדרת אזורי אספקה, וכו.

אם אתה כרגע מתכנן תשתית WLAN, אתה צריך להתמודד עם טכנולוגית משואה, שכן הוא יכול לייצג ערך מוסף גדול לשימוש עם עלויות השקעה נמוכות. התוכנה לתכנון הקלסית היא כיום באופן חלקי בלבד מסוגלת ליצור סימולציה מציאותית של תשתיות BLE. למרות זאת, זה יהיה אפשרי בקרוב בתדירות הולכת וגוברת ו, מעל הכל, להשיג ב רמת הפירוט. הגישות הראשונות לאפשרויות התכנון הנדרשות כעת ניתן למצוא בתוכנה המתאימה.

בהתאם ליישום, תכנון תשתיות המשואה עבור יישומים יכול להיות נמוך יותר עבור רשת קלסית, מאז הדגש הוא בדרך כלל על תוכנה או אפליקציה לסמארטפון. ראוי אפוא לא לזלזל כי האחריות המבצעית קרובות נתפסת IT. לכל המאוחר לאחר חיבור באמצעות WLAN או תמיכה BLE דרך תשתית WLAN נדרש, אחריות חדשה מתעוררת במחלקה IT. באופן כללי, ישנו מאמץ נוסף. מהסיבה הזו, מדי, Bluetooth צריך לשחק תפקיד בתכנון הנוכחי ואת האוריינטציה האסטרטגית של ה- IT להילקח בחשבון.