Fundamentos técnicos de Bluetooth Beacon Infrastructure

Beacon Infrastructure

Neste artigo, queremos principalmente para lidar com a implementação e planejamento das aplicações correspondentes e a infra-estrutura farol. Aplicações baseadas em beacons BLE estão se tornando cada vez mais comum. estas aplicações, em particular, estão actualmente a dirigir a necessidade de planejamento estruturado. Nesse caminho, Bluetooth continua a desenvolver-se como um tópico em nossos projetos e continua a tornar-se mais importante.

Excepto para estas reservas justificados, o uso de aplicações Bluetooth pode oferecer valor acrescentado real. Tal como acontece com todas as aplicações, cada caso deve ser considerada. Em contraste com muito do que consideramos em nossa consultoria clássico do dia-a-dia, por exemplo, aplicações baliza na indústria e, especialmente, na produção são bastante raras. Em outras áreas, por exemplo, onde um smartphone é uma ferramenta central, como no ambiente de escritório, este pode olhar significativamente diferente. Portanto, um olhar para o alcance, o benefício e a abordagem de planejamento de tais aplicações, o que pode ser necessário, é relevante e útil.

Para si Bluetooth, o smartphone ou a conexão com um sistema correspondentemente generalizada e disponível é geralmente uma base importante. A seleção dos aplicativos disponíveis, Portanto, vai além das conexões de smartphones com o sistema mãos-livres ou o fone de ouvido ou do computador portátil para vários dispositivos periféricos. Há mais e mais aplicações que estão encontrando seu caminho em edifícios modernos em uma base Bluetooth.

Se mais e mais aplicações (por exemplo. aplicativos de smartphones) são baseados em balizas BLE e requerem uma infra-estrutura apropriada beacon, o planejamento da oferta Bluetooth está se tornando cada vez mais importante. planejamento estruturado deve sempre ser realizada, especialmente se os requisitos de produção crítica aplica aqui.

Neste contexto, Isto não só diz respeito a aspectos básicos, tais como a colocação do transmissor e receptor. Outros aspectos que conhecemos desde o planejamento da rede clássica também estão desempenhando um papel cada vez mais importante.

Talvez o exemplo mais importante aqui é a segurança. Tendo em vista as lacunas de segurança atualmente publicados em muitas implementações de Bluetooth, isso se torna óbvio, mais uma vez. A criptografia utilizado sob Bluetooth é vulnerável. Em aplicações típicas baliza, isso não pode muitas vezes ser tão relevante. Contudo, assim que outros usos do Bluetooth desempenhar um papel, gerenciamento de segurança é de importância correspondente.

fundamentos técnicos de infra-estrutura de beacon

Atualmente um grande número de diferentes padrões de baliza, os quatro mais conhecido dos quais são iBeacon, Eddystone, uiBeacon, e ALT-Beacon. Os dois primeiros padrões são particularmente relevantes porque eles são suportados pela Apple (iBeacon) e Google (Eddystone). Não importa se o usuário está usando um iPhone, Android ou Windows sistema operacional em seu dispositivo móvel. Os sinais são compreendidas por todos os dispositivos. O protocolo iBeacon tem sido apoiado desde a versão Android 4.3.

Uma vez que os diferentes protocolos baliza fazem parte da Norma Bluetooth Low Energy, a estrutura é muito semelhante. O pacote de dados é, por conseguinte, iBeacon ilustrada em mais detalhe. Isso faz parte do Payload Bluetooth Low Energy, que por sua vez faz parte da Unidade de Dados do Protocolo (PDU) do quadro BLE real. Isso significa que 31 fora de 47 bytes pode ser utilizado para os dados iBeacon dentro de uma trama BLE. A quantidade de dados parece pequeno, but the concept of beacons requires that the intelligence is in the app and not in the beacon itself.

A estrutura de dados do quadro iBeacon dentro Bluetooth Low Energy

infra-estrutura de beacon

Independentemente dos protocolos individuais, beacons sempre oferecem várias peças de informação que eles enviam em intervalos fixos. Estes são os valores para o identificador exclusivo universalmente (UUID), Principal, Menor, e TX Poder. O primeiro tem um volume de dados de 128 pedaços. Isto resulta em 160 bits de dados de utilizador que podem ser transmitidos por meio de uma baliza. Isto permite uma boa estruturação da informação diferente para uma variedade de aplicações. Por exemplo, o UUID pode referir-se à empresa, grande para um edifício e menor para uma posição específica dentro de edifício.

O valor TX poder é responsável pelo dispositivo fim de ser capaz de estimar a distância para a baliza. Lá, o dispositivo transmite as informações sobre a sua própria força do sinal na forma de complemento de dois. portanto, por exemplo, o valor 0xC8 = 200, de dois = complemento 256-200 = 56 e, assim, uma força de sinal codificado -56 dBm do sinal de farol. Este é um indicador do indicador de força do sinal recebido (RSSI) e indica quão forte o sinal deve ser quando ela é medida um metro a partir do objecto. Claro, as circunstâncias realmente existentes não são tidos em conta aqui. Uma parede ou uma pessoa entre a baliza e o receptor pode influenciar fortemente a intensidade de campo medidos. Para o receptor do sinal, ele não pode ser visto se o sinal está muito longe, se é o eco de um sinal que é realmente mais perto, ou se houver um obstáculo entre o transmissor eo receptor. mesmo assim, este valor permite uma precisão de posicionamento melhorado para a determinação de posição em relação à posição do farol.

aplicações Beacon em edifícios modernos

Em edifícios modernos, há mais e mais aplicações que requerem uma conexão de dados, além de comunicação de escritório clássico. Aqui nós não significa apenas a conexão da periferia do local de trabalho, tais como o rato, teclado ou o fone de ouvido.

A conexão para muitos outros dispositivos finais, muitas vezes não requer a rede com fio clássico. Uma conexão via WLAN agora é frequentemente o caso padrão aqui. E até mesmo em projetos de clientes onde a rede com fio ainda predomina, a tendência para aplicações sem fio é muitas vezes evidente. já hoje, mas especialmente na construção do futuro, ele pode ser assumido que cada vez mais dispositivos terminais são ligados sem fios. Uma consequência deste desenvolvimento é, em particular, que extensa cobertura WLAN é muitas vezes necessária. Com base neste fato, Toda uma série de aplicações Bluetooth baseado em balizas BLE requerem uma segunda conexão de dados usando celular ou WLAN.

Uma aplicação típica baliza BLE não é por si só, mas requer uma ligação de dados adicional. Serviços e serviços disponíveis na rede pode ser alcançado como mostrado. Em caso de dúvida, esta ligação deve ser planejado e forneceu.

A aplicação dependente da localização é a aplicação mais óbvia para beacons. Para este efeito,, por exemplo, na área de varejo com muitos beacons, foi feita uma tentativa para analisar e influenciar o comportamento de compra dos clientes. este “marketing de proximidade” tem pouco sucesso teve, pelo menos na Europa, e mais e mais interiores sistemas de navegação estão aparecendo agora em vez, que deve tornar mais fácil para os usuários a encontrar o seu caminho em um prédio desconhecido.

A idéia na construção do futuro vai tão longe que o elevador usa seus sensores o relatório que espera um defeito em breve e notifica o técnico de serviço. Isto vem para dentro do prédio e recebe automaticamente as autorizações de bloqueio necessários para as fechaduras de portas eletrônicas e é guiado pelo aplicativo para a sala de serviço correspondente usando beacons Bluetooth. Uma vez lá, um farol nos links elevador para o dispositivo é manual de serviço corrente eo técnico pode ligar-se a história da manutenção e reparos anterior.

As áreas de aplicação da tecnologia são diversas e, devido à facilidade de adaptação, Também interessante para existente beacon infra-estrutura.

Quem já visitou a clínica em Aachen irá apreciar o valor da navegação interior, a fim de encontrar o seu caminho em torno dos corredores sinuosos. Lá, algumas estações foram equipados com balizas e, assim, permitir a navegação parcial para o paciente. Infelizmente, toda a clínica não foi equipado com balizas, mas apenas em poucas áreas. Como prova de conceito-, um projeto interessante, mas sem uma expansão abrangente, a aceitação do usuário dificilmente será realizável.

similarmente, um museu pode ser facilmente expandida com balizas sobre as exposições e os guias de áudio anteriores pode ser substituído por um aplicativo de museu. Isso também permite a fidelidade do cliente além da visita individual. A pesquisa mostra que muitos usuários deixam o aplicativo em seu dispositivo móvel depois de visitar. este, por sua vez, permite ao operador informar o visitante sobre novas exposições ou promoções.

A feira também pode beneficiar desta tecnologia. Um aplicativo feira com tecnologia BLE não só permite a orientação justa navegação interior ou de comércio para o usuário, mas também oferece ao operador a oportunidade de analisar e controlar o fluxo de visitantes. Se uma sala está superlotado, Os usuários podem ser grato ao ser informado de que outro corredor tem atualmente quase todos os visitantes.

Claro, então ele pode ser experimentado para o usuário aplicativo que no salão supostamente vazio todos os usuários estão brincando ao redor sem o aplicativo de smartphone e feira, que o sistema não tem “visto”. Com base no comportamento do usuário típico (ou de acordo com a média estatística) e com o software apropriado, Contudo, um correspondentemente boa previsão pode frequentemente ser feita.

A entrega de um edifício com tecnologia de farol de toda a área também oferece uma infinidade de novos conceitos de uso. Uma sala de reuniões que não tenha sido utilizado não precisam ser limpos (ou menos frequentemente). E uma sala de reuniões que nunca é usado talvez pudesse ser mais bem aproveitados. Os dados anónimos poderia ser utilizado para este, a fim de obter um perfil de utilização da área correspondente.

Localização usando o Bluetooth beacons

Há três casos de uso diferentes quando se utiliza dispositivos balizas, que são explicados em mais detalhe abaixo e são mostrados esquematicamente.

Diferentes maneiras de usar o farol; esquerda: navegação através de balizas fixas; meio: rastreamento movendo beacons em objetos; certo: a combinação de ambos os métodos

Uma possível configuração para a navegação interior assume que as balizas estão firmemente posicionado e a aplicação sabe onde cada farol está localizado. A posição dentro da infra-estrutura de baliza pode ser determinada por trilateração. Como uma regra, os sensores adicionais dos dispositivos móveis são usados. A determinação da posição pode ser suportado pelos sensores de aceleração, que são instalados em todos os telefones móveis atuais.

Com o rastreamento de ativos, Você quer saber onde as balizas estão localizados. Componentes que devem ser localizados, portanto, estão equipados com balizas e podem ser localizados dentro da infra-estrutura. No sector da saúde, por exemplo, esta é atualmente uma aplicação muito relevante que tem que ser planejado com mais frequência. O operador gostaria de saber onde certos recursos estão localizados.

A idéia por trás disso é que você pode usá-lo para recursos plano melhor e gastar menos tempo procurando o componente correspondente. Um efeito colateral adicional é que você também terá informações sobre o uso real. Nesta aplicação, pontos de acesso WLAN com tecnologia BLE adicionais são muitas vezes utilizados.

Se esta estrutura é usada, Você também pode combinar ambos os métodos e permitir que tanto rastreamento de navegação e patrimonial interior, criando valor acrescentado para a utilização do edifício. Devido ao baixo preço das balizas, esta não está associada a elevados custos de investimento. Você pode começar a rolar para fora esta tecnologia em uma área e então expandi-lo pouco a pouco. Contudo, deve-se notar que mais balizas não necessariamente melhorar a precisão da localização. Se houver muitos sinais de baliza, a precisão diminui novamente [em 2015]. Para alcançar usabilidade generalizada, cuidadoso planejamento da infra-estrutura farol é razoável e necessário.

base de planejamento de rastreamento de ativos beacon

Neste contexto, meios de rastreamento de ativos um rastreamento baseado em farol de objetos, etc. A base para isso é geralmente o rastreamento de movimento beacons Bluetooth que são colocadas em objetos a serem monitorados. Estas balizas são localizadas por receptores Bluetooth apropriados. Então você precisa de uma infra-estrutura de receptores BLE que recebem os beacons. Uma infra-estrutura de baliza subjacente pode avaliar os dados e finalmente determinar a posição do farol.

determinação de posição usando trilateração

determinação de posição usando trilateração

De uma perspectiva técnica e planejamento, isso lembra muito a localização de dispositivos finais WLAN com base na intensidade do sinal de seus pacotes usando os pontos de acesso WLAN. Em contraste com o local utilizando WLAN, o número de estações de recepção necessários para BLE é muitas vezes menor. No final, Contudo, isso depende do ambiente estrutural, os requisitos de precisão da aplicação e outros parâmetros de enquadramento. Parte do planejamento é, portanto, comparável ao planejamento de WLAN. Semelhantes às células de rádio, correspondentes áreas de cobertura deve ser definido e planeado.

É, portanto, surpreendente que muitos do acesso WLAN pontos disponíveis em ambientes profissionais estão agora também um azul
Traga um módulo de rádio dente. Uma infra-estrutura farol Bluetooth correspondente é assim, já criado através da infra-estrutura de WLAN. Em grande medida, planejamento para aplicações de rastreamento de ativos é um planejamento de infra-estrutura quase clássica.

ferramentas de planejamento de WLAN agora suportam as primeiras funções básicas para o planejamento Bluetooth [openreality.com]. cobertura BLE semelhante ao WLAN pode ser simulada na popular ferramenta Ekahau Site Survey. A funcionalidade é actualmente limitada a células de rádio que indicam em que um número mínimo de balizas com intensidade de sinal suficiente podem ser recebidos. Infelizmente, uma conclusão direta sobre a precisão de localização ainda não é possível na versão atual.

Uma plataforma correspondente é necessário para a administração das balizas, a determinação da posição e, possivelmente, outras funções de gestão. Aqui também, existem soluções correspondentes a partir de fabricantes de WLAN.

Tal arquitetura também faz com que seja possível monitorar as balizas a pilhas. A substituição da bateria de se esperar alguns anos após a implementação pode ser simplificada como o sistema pode retornar o status das balizas instaladas. Dependendo informações do fabricante e a configuração, as baterias podem precisar de ser substituído após um período de entre 3 e até mesmo 8 anos. Outras tarefas operacionais também resultar do fato de que a infra-estrutura farol devem ser documentados e toda a arquitetura deve ser mantida. além do que, além do mais, aspectos relevantes para a segurança, tais como atualizações para o software atual e versões de firmware, deve ser levado em conta e realizada. O esforço correspondente deve ser tido em conta.

Além da arquitetura, Outra tarefa importante é o planejamento da aplicação com base nele. No geral, portanto, é não só necessário fornecer planejamento estruturado para a concepção da infra-estrutura, mas também para a implementação da aplicação. Isso, então, inclui análise de requisitos, um conceito bruto, a definição dos requisitos para a infra-estrutura farol (da precisão necessária para a cobertura de área ou as áreas de cobertura) e os detalhes correspondentes da interface de aplicação e utilizador.

Desde um ativo que está permanentemente instalado serve como a base da arquitetura Bluetooth para rastreamento de ativos, planeamento análogo ao planeamento WLAN clássico é útil. O resultado é um procedimento equivalente ao planejamento WLAN. Deve-se ter em mente aqui que o planejamento beacon posições normalmente exigem menos projecto. Uma razão para isso é o preço baixo das balizas e os requisitos em sua maioria de baixa infra-estrutura. além do que, além do mais, no caso de rastreamento e aplicações de rastreamento, uma certa proporção já está predeterminado pelo planejamento da rede WLAN se a infra-estrutura WLAN é para ser usado como bem.

Os aspectos individuais de planeamento mostrados na figura 5 assim se assemelham planejamento WLAN clássico sem exigir a mesma profundidade. Ao planejar a infra-estrutura, já é importante conhecer e levar em conta os parâmetros da aplicação, tais como a precisão de localização necessário. Por isso, é muitas vezes útil para interligar com o desenvolvimento de aplicações. requisitos importantes para o planejamento de uma arquitetura Bluetooth baseado em infra-estrutura são, em particular, os requisitos da aplicação a ser implementadas com Bluetooth. Em conexão com o rastreamento de ativos, estes incluem a cobertura de área e a precisão do local necessário. É a determinar em qual prédio (ou terreno) áreas é necessária uma precisão correspondente. Isto então resulta na densidade exigida dos receptores BLE que são usados ​​para localização.

Estrutura de análogo planeamento Bluetooth para o planeamento de WLAN

navegação básico de planejamento / aplicações baseadas em aplicativo

Em contraste com a localização de objectos equipados com uma baliza acima descrito, a navegação típico ou determinação local em um aplicativo de smartphone não requer ampla infra-estrutura farol.

As balizas Bluetooth normalmente formam a infra-estrutura aqui. este, suplementado por um serviço correspondente na rede, é suficiente para a determinação da localização. O smartphone ou aplicativo recebe várias balizas. Nesta base, um serviço correspondente pode então calcular a posição através de uma ligação de dados, tais como WLAN ou rádio móvel. Mesmo se não é necessária uma infra-estrutura comparável aos pontos de acesso WLAN, uma certa arquitetura ainda é necessária. requisitos de disponibilidade surgir nesse sentido no backend. Estes podem ser comparáveis ​​com os requisitos para outras infra-estruturas de rede.

Para determinar a posição exata, o smartphone deve receber e avaliar um número suficiente de beacons BLE. Dependendo do fabricante, ele também pode fazer sentido aqui para utilizar os módulos Bluetooth instalados em pontos de acesso WLAN para monitorar as balizas, a fim de controlar as despesas de funcionamento através do acompanhamento das balizas.

Da mesma forma, os transmissores Bluetooth em pontos de acesso muitas vezes pode ser usado como beacons. A infra-estrutura WLAN, Portanto, cumpre uma finalidade adicional e, assim, forma um fornecimento básico-operados sem bateria com balizas. formas especiais específicas do fabricante especial são também vale a pena mencionar. Por exemplo, ofertas da Cisco chamados beacon pontos. Em combinação com a infra-estrutura de back-end do mesmo fabricante, isto permite que a colocação da flexível “virtual” balizas por meio de uma infra-estrutura de fio correspondente BLE. antenas de setor com correspondentes características de recepção e hardware e software são usados ​​para fazer diferentes beacons a receber, dependendo da posição na sala. O sistema por trás dele, em seguida, calcula a posição.

Em qualquer caso, planejamento e testes deve ocorrer antes da implementação. Os requisitos de precisão diferentes fazer a diferença correspondente na implementação. Ao planejar as posições baliza no caso de clássico localização e navegação app-base, há uma diferença clara ao procedimento de planejamento para o planejamento WLAN. Isto é principalmente devido ao fato de que a infra-estrutura normalmente não clássico ou que só é construída de forma limitada (dependendo do fabricante).

Isso elimina pontos como o planejamento da infra-estrutura passiva como parte do planejamento posição. mesmo assim, parâmetros estruturais e requisitos têm que ser definidos, uma vez que a cobertura de área e os requisitos para precisão de localização têm de ser tomadas em conta ao escolher as posições baliza. Também deve-se notar aqui que, em muitos casos, em particular no caso de beacons funciona com bateria, adaptação subsequente ou suplementação por balizas adicionais é possível com relativamente pouco esforço.

Resumo

Claramente mostra que o Bluetooth está se tornando cada vez mais relevante devido às aplicações associadas. E mesmo que a tecnologia funciona muito destacada de outras tecnologias de infra-estrutura farol rede em muitas aplicações, um olhar mais atento, e planejamento, assim estruturada é útil e útil.

Isso começa com o planejamento das aplicações e continua até o planejamento da influência sobre tecnologias de rede como WLAN. Bluetooth planejamento não pode ignorar os aspectos clássicos de planejamento de rede, tais como a análise dos requisitos, a definição de áreas de abastecimento, etc.

Se você está planejando uma infra-estrutura de WLAN, você deve lidar com tecnologia de farol, uma vez que pode representar grande valor acrescentado para uso com baixos custos de investimento. O software de planejamento clássico é atualmente apenas parcialmente capaz de criar uma simulação realista de infra-estruturas BLE. Contudo, este em breve será possível com o aumento da frequência e, sobre tudo, ganhar no nível de detalhe. As primeiras abordagens para as opções de planeamento necessários podem agora ser encontrados no software correspondente.

Dependendo da aplicação, o planejamento de infra-estrutura farol para aplicações pode ser menor do que para uma rede clássica, já que o foco é muitas vezes no software ou aplicativo de smartphone. Ele não deve ser subestimado que a responsabilidade operacional é muitas vezes visto em TI. O mais tardar quando uma conexão via WLAN ou suporte BLE através da infra-estrutura de WLAN é necessária, uma nova responsabilidade surge no departamento de TI. No geral, há um esforço adicional. Por esta razão, também, Bluetooth deve desempenhar um papel no planejamento atual e a orientação estratégica de TI e ser tida em conta.