Технические основы инфраструктуры радиомаяков Bluetooth

Маяк Инфраструктура

В этой статье, В первую очередь мы хотим заниматься внедрением и планированием соответствующих приложений и инфраструктуры маяка.. Приложения на основе BLE маяки становятся все более распространенными. Эти приложения, в частности, в настоящее время движет необходимость структурного планирования. В этом случае, Bluetooth продолжает развиваться как тема в наших проектах и ​​продолжает становиться все более важным.

За исключением таких обоснованных оговорок, использование приложений Bluetooth может предложить реальную добавленную стоимость. Как и в любом приложении, индивидуальный случай должен быть рассмотрен. В отличие от того, что мы рассматриваем в нашей классической повседневной консультации, например, применение маяков в промышленности и особенно в производстве довольно редко. В других областях, например, где смартфон является центральным инструментом, например, в офисе, это может выглядеть значительно иначе. Следовательно, взгляд на сферу, польза и подход к планированию таких приложений, что может быть необходимо, актуально и полезно.

Для самого Bluetooth, смартфон или соединение с соответственно широко распространенной и доступной системой обычно является важной основой. Выбор доступных приложений, следовательно, выходит за пределы подключения смартфона к системе громкой связи или гарнитуре или от ноутбука к различным периферийным устройствам. Все больше и больше приложений находят свой путь в современные здания на основе Bluetooth.

Если все больше и больше приложений (например. приложения для смартфонов) основаны на маяках BLE и требуют соответствующей инфраструктуры маяков, планирование поставки Bluetooth становится все более важным. Структурное планирование всегда должно осуществляться, особенно если здесь применяются производственные требования.

В контексте, это касается не только основных аспектов, таких как размещение передатчика и приемника. Другие аспекты, которые мы знаем из классического сетевого планирования, также играют все более важную роль..

Возможно, самым важным примером здесь является безопасность. Ввиду опубликованных в настоящее время пробелов в безопасности во многих реализациях Bluetooth, это становится очевидным еще раз. Шифрование, используемое в Bluetooth, уязвимо. В типичных приложениях маяка, часто это может быть не актуально. тем не мение, как только другие виды использования Bluetooth играют роль, управление безопасностью имеет соответствующее значение.

Технические основы инфраструктуры маяка

В настоящее время существует большое количество различных стандартов маяка., четыре самых известных из которых являются iBeacon, Eddystone, uiBeacon, и ALT-Маяк. Первые два стандарта особенно актуальны, потому что они поддерживаются Apple (IBeacon) и гугл (Eddystone). Неважно, использует ли пользователь iPhone, Операционная система Android или Windows на их мобильном устройстве. Сигналы понятны всем устройствам. Протокол iBeacon поддерживается с версии Android 4.3.

Поскольку различные протоколы маяка являются частью стандарта Bluetooth Low Energy, структура очень похожа. Поэтому пакет данных iBeacon проиллюстрирован более подробно. Это часть полезной нагрузки Bluetooth Low Energy, который в свою очередь является частью Протокольного блока данных (PDU) фактического кадра BLE. Это означает, что 31 снаружи 47 байты могут использоваться для данных iBeacon в одном кадре BLE. Количество данных кажется небольшим, но концепция маяков требует, чтобы интеллект был в приложении, а не в самом маяке.

Структура данных кадра iBeacon в Bluetooth Low Energy

инфраструктура маяка

Независимо от отдельных протоколов, маяки всегда предлагают несколько частей информации, которые они отправляют через определенные промежутки времени. Это значения универсального уникального идентификатора (UUID), Крупный, Незначительный, и мощность TX. Первый имеет объем данных 128 биты. Это приводит к 160 биты пользовательских данных, которые могут быть переданы с помощью маяка. Это позволяет хорошо структурировать различную информацию для различных приложений. Например, UUID может относиться к компании, крупный для здания и второстепенный для конкретной позиции в здании.

Значение мощности передачи отвечает за то, чтобы конечное устройство могло оценить расстояние до маяка.. Там, устройство передает информацию о собственной силе сигнала в виде дополнения до двух. таким образом, например, значение 0xC8 = 200, дополнение двух = 256-200 знак равно 56 и, таким образом, сила кодированного сигнала -56 дБм сигнала маяка. Это индикатор уровня принимаемого сигнала (RSSI) и указывает, насколько сильным должен быть сигнал, когда он измеряется на расстоянии одного метра от объекта. Конечно, реально существующие обстоятельства здесь не учитываются. Стена или человек между маяком и приемником могут сильно влиять на измеренную напряженность поля. Для приемника сигнала, не видно, находится ли сигнал далеко, будь то эхо сигнала, который на самом деле ближе, или есть ли препятствие между передатчиком и приемником. тем не менее, это значение позволяет повысить точность определения местоположения по отношению к положению маяка.

Применение маяка в современных зданиях

В современных зданиях, Есть все больше и больше приложений, которые требуют подключения к данным в дополнение к классической офисной связи. Здесь мы имеем в виду не только соединение периферии рабочего места, такой как мышь, клавиатура или гарнитура.

Соединение для многих других конечных устройств часто не требует классической проводной сети. Соединение через WLAN теперь часто является стандартным случаем. И даже в клиентских проектах, где проводная сеть все еще преобладает, тенденция к беспроводным приложениям часто очевидна. Уже сегодня, но особенно в строительстве будущего, можно предположить, что все больше и больше конечных устройств подключаются по беспроводной сети. Одним из последствий этого развития является, в частности, что часто требуется обширное покрытие WLAN. Исходя из этого факта, целая серия приложений Bluetooth на основе маяков BLE требует второго соединения для передачи данных с использованием сотовой связи или WLAN.

Типичное приложение радиомаяка BLE не одиноко, но требует дополнительного соединения для передачи данных. Услуги и сервисы, доступные в сети, могут быть доступны, как показано. В случае сомнений, это соединение должно быть спланировано и предоставлено.

Приложение, зависящее от местоположения, является наиболее очевидным приложением для маяков.. Для этого, например, в торговой зоне со многими маяками, была предпринята попытка проанализировать и повлиять на покупательское поведение покупателей. это “бесконтактный маркетинг” имел небольшой успех, по крайней мере, в Европе, и все больше и больше внутренних навигационных систем теперь появляются вместо, что должно облегчить пользователям поиск в неизвестном здании.

Идея строительства будущего заходит настолько далеко, что лифт использует свои датчики, чтобы сообщить, что он ожидает неисправности в ближайшее время, и уведомляет технического специалиста.. Он входит в здание и автоматически получает необходимые разрешения на блокировку электронных дверных замков и направляется приложением в соответствующую сервисную комнату с помощью маяков Bluetooth.. Когда-то, маяк на лифте связан с текущим руководством по эксплуатации устройства, и техник может вызвать историю предыдущих операций технического обслуживания и ремонта.

Области применения технологии разнообразны и, благодаря простоте дооснащения, также интересен для существующей инфраструктуры маяка.

Любой, кто когда-либо посещал клинику в Аахене, по достоинству оценит ценность навигации внутри помещений, чтобы обойти извилистые коридоры.. Там, некоторые станции оснащены маяками и, таким образом, обеспечивают частичную навигацию для пациента. К сожалению, вся клиника не была оборудована маяками, но только в очень немногих областях. В качестве подтверждения концепции, интересный проект, но без всестороннего расширения, принятие пользователя вряд ли будет достижимо.

так же, музей можно легко расширить с помощью маяков на экспонатах, а предыдущие аудиогиды можно заменить приложением музея. Это также позволяет лояльности клиентов за пределами индивидуального посещения. Исследования показывают, что после посещения многие пользователи покидают приложение на своем мобильном устройстве.. это, в очереди, позволяет оператору информировать посетителя о новых выставках или акциях.

Торговая ярмарка также может извлечь выгоду из этой технологии. Приложение для ярмарок с технологией BLE не только предоставляет пользователю возможность навигации внутри помещений или проведения выставок, но также предоставляет оператору возможность анализировать и контролировать поток посетителей.. Если зал переполнен, пользователи могут быть благодарны за информацию о том, что в другом зале в настоящее время почти нет посетителей.

Конечно, пользователь приложения может почувствовать, что в якобы пустом зале все пользователи бездельничают без смартфона и приложения для выставок, которую система не «видела». На основе типичного поведения пользователя (или в соответствии со статистическим средним) и с соответствующим программным обеспечением, тем не мение, соответственно можно сделать хороший прогноз.

Поставка по всей территории здания с технологией маяка также предлагает множество новых концепций использования.. Комната для переговоров, которая не использовалась, не нуждается в уборке (или реже). И конференц-зал, который никогда не используется, возможно, может быть использован лучше. Для этого можно использовать анонимные данные, чтобы получить профиль использования соответствующей области..

Расположение с помощью Bluetooth-маяков

Существует три разных варианта использования устройств маяков, которые объяснены более подробно ниже и показаны схематически.

Различные способы использования маяка; осталось: навигация по стационарным маякам; средний: слежение за перемещением маяков на объектах; право: комбинация обоих методов

Возможная настройка для навигации внутри помещения предполагает, что маяки надежно расположены, и приложение знает, где расположен каждый маяк.. Положение в инфраструктуре маяка может быть определено трилатерацией. Как правило, используются дополнительные датчики мобильных устройств. Определение положения может поддерживаться датчиками ускорения, которые установлены во всех современных мобильных телефонах.

С отслеживанием активов, Вы хотите знать, где расположены маяки. Поэтому компоненты, которые должны быть локализованы, оборудованы маяками и могут быть расположены внутри инфраструктуры. В сфере здравоохранения, например, в настоящее время это очень актуальное приложение, которое нужно планировать все чаще и чаще. Оператор хотел бы знать, где находятся определенные ресурсы.

Идея заключается в том, что вы можете использовать его для лучшего планирования ресурсов и тратить меньше времени на поиск соответствующего компонента.. Дополнительным побочным эффектом является то, что вы также получаете информацию о фактическом использовании. В этом приложении, Точки доступа WLAN с дополнительной технологией BLE часто используются.

Если такая инфраструктура используется, Вы также можете объединить оба метода и включить внутреннюю навигацию и отслеживание активов, таким образом создавая добавленную стоимость для использования здания. Из-за низкой цены на маяки, это не связано с высокими инвестиционными затратами. Вы можете начать развертывать эту технологию в одной области, а затем постепенно ее расширять.. тем не мение, следует отметить, что большее количество маяков не обязательно улучшает точность определения местоположения. Если есть слишком много сигналов маяка, точность снова уменьшается [На 2015]. Для достижения широкого использования, тщательное планирование инфраструктуры маяка разумно и необходимо.

Основы планирования отслеживания активов маяка

В контексте, отслеживание активов означает отслеживание объектов на основе маяка, и т.д. Основой для этого обычно является отслеживание движущихся маяков Bluetooth, которые размещаются на отслеживаемых объектах.. Эти маяки локализуются соответствующими приемниками Bluetooth. Таким образом, вам нужна инфраструктура приемников BLE, которые получают маяки. Базовая инфраструктура маяка может оценивать данные и в конечном итоге определять положение маяка.

Определение позиции с использованием трилатерации

Определение позиции с использованием трилатерации

С технической и плановой точки зрения, это очень напоминает расположение конечных устройств WLAN в зависимости от уровня сигнала их пакетов с использованием точек доступа WLAN. В отличие от местоположения с использованием WLAN, количество принимающих станций, необходимых для BLE, часто меньше. В конце концов, тем не мение, это зависит от структурной среды, требования к точности приложения и другие параметры структуры. Поэтому часть планирования сопоставима с планированием WLAN. Аналогично радио ячейкам, соответствующие зоны покрытия должны быть определены и спланированы.

Поэтому неудивительно, что многие из точек доступа WLAN, доступных в профессиональных средах, теперь также являются синим
Принеси зубной радиомодуль. Таким образом, соответствующая инфраструктура радиомаяка Bluetooth уже создана через инфраструктуру WLAN. В значительной степени, планирование приложений для отслеживания активов - это почти классическое планирование инфраструктуры.

Инструменты планирования WLAN теперь поддерживают первые основные функции для планирования Bluetooth [openreality.com]. Покрытие BLE, подобное WLAN, может быть смоделировано в популярном инструменте Ekahau Site Survey.. Функциональность в настоящее время ограничена отображением радиоячеек, в которых может быть принято минимальное количество маяков с достаточной силой сигнала. К сожалению, Прямой вывод о точности определения местоположения в текущей версии пока невозможен.

Для управления маяками необходима соответствующая платформа, определение позиции и, возможно, другие функции управления. Здесь тоже, Есть соответствующие решения от производителей WLAN.

Такая архитектура также позволяет контролировать маяки с батарейным питанием. Замена батареи, которую можно ожидать через несколько лет после внедрения, может быть упрощена, так как система может возвращать статус установленных маяков.. В зависимости от информации производителя и конфигурации, батареи могут потребоваться заменить после периода между 3 и даже 8 лет. Другие эксплуатационные задачи также являются следствием того факта, что инфраструктура радиобуя должна быть задокументирована, а вся архитектура должна поддерживаться. К тому же, аспекты, связанные с безопасностью, такие как обновления текущих версий программного обеспечения и прошивки, должны быть приняты во внимание и выполнены. Соответствующие усилия должны быть приняты во внимание.

В дополнение к архитектуре, еще одна важная задача - планирование приложения на его основе. В общем и целом, поэтому не только необходимо обеспечить структурированное планирование для концепции инфраструктуры, но и для реализации приложения. Это включает в себя анализ требований, грубая концепция, определение требований к инфраструктуре маяка (от требуемой точности до зоны покрытия или зоны покрытия) и соответствующие особенности приложения и пользовательского интерфейса.

Поскольку актив, который установлен постоянно, служит основой архитектуры Bluetooth для отслеживания активов, планирование, аналогичное классическому планированию WLAN, полезно. Результатом является процедура, сравнимая с планированием WLAN. Здесь следует иметь в виду, что планирование положений маяка обычно требует меньше тяги. Одной из причин этого является низкая цена на маяки и в основном низкие требования к инфраструктуре. К тому же, в случае отслеживания и отслеживания приложений, определенная пропорция уже предопределена планированием WLAN, если инфраструктура WLAN также должна использоваться.

Отдельные аспекты планирования показаны на рисунке 5 таким образом, напоминает классическое планирование WLAN, не требуя такой же глубины. При планировании инфраструктуры, уже важно знать и учитывать параметры приложения, например, требуемая точность определения местоположения. Поэтому часто полезно связываться с разработкой приложений. Важными требованиями для планирования архитектуры Bluetooth на основе инфраструктуры являются, в частности, требования приложения, которое будет реализовано с помощью Bluetooth. В связи с отслеживанием активов, к ним относятся зона охвата и точность требуемого местоположения. Следует определить, в каком здании (или местность) области требуется соответствующая точность. Это затем приводит к требуемой плотности приемников BLE, которые используются для определения местоположения.

Структура планирования Bluetooth аналогична планированию WLAN

Планирование основ навигации / приложения на основе приложений

В отличие от расположения объектов, оборудованных маяком, описанным выше, типичная навигация или определение местоположения в приложении для смартфона не требует обширной инфраструктуры маяка.

Маяки Bluetooth обычно формируют инфраструктуру здесь. это, дополняется соответствующей услугой в сети, достаточно для определения местоположения. Смартфон или приложение получает несколько маяков. Основываясь на этом, соответствующая служба может затем рассчитать позицию через соединение для передачи данных, такие как WLAN или мобильное радио. Даже если инфраструктура, сопоставимая с точками доступа WLAN, не требуется, определенная архитектура все еще требуется. Требования к доступности возникают соответственно на бэкэнде. Они могут быть сопоставимы с требованиями для другой сетевой инфраструктуры.

Чтобы определить точное положение, смартфон должен получить и оценить достаточное количество маяков BLE. В зависимости от производителя, здесь также может иметь смысл использовать модули Bluetooth, установленные в точках доступа WLAN, для мониторинга маяков с целью контроля эксплуатационных расходов путем мониторинга маяков..

также, передатчики Bluetooth в точках доступа часто могут использоваться как маяки. Инфраструктура WLAN, следовательно, выполняет дополнительное назначение и, таким образом, формирует основной источник питания без батарей с маяками. Также стоит упомянуть специальные формы, специфичные для производителя. Например, Cisco предлагает так называемые точки маяка. В сочетании с серверной инфраструктурой того же производителя, это позволяет гибкое размещение “виртуальный” маяки с помощью соответствующей проводной инфраструктуры BLE. Секторные антенны с соответствующими характеристиками приема, а также аппаратное и программное обеспечение используются для обеспечения приема различных маяков в зависимости от положения в помещении.. Система за ним затем рассчитывает положение.

В любом слючае, планирование и тестирование должны проводиться до внедрения. Различные требования к точности имеют соответствующую разницу в реализации. При планировании положения маяка в случае классического местоположения и навигации на основе приложения, есть четкое различие в процедуре планирования для планирования WLAN. Это происходит главным образом из-за того, что, как правило, нет классической инфраструктуры или она построена лишь в ограниченной степени. (в зависимости от производителя).

Это устраняет такие моменты, как планирование пассивной инфраструктуры как часть планирования местоположения. тем не менее, должны быть определены основные параметры и требования, поскольку охват зоны и требования к точности местоположения должны быть приняты во внимание при выборе положений маяка. Здесь также следует отметить, что во многих случаях, в частности, в случае маяков с батарейным питанием, последующая адаптация или дополнение дополнительными маяками возможно при сравнительно небольших усилиях.

Резюме

Это ясно показывает, что Bluetooth становится все более актуальным из-за связанных приложений. И хотя во многих приложениях технология работает совершенно отдельно от других технологий инфраструктуры сетевых маяков, пристальный взгляд, и, следовательно, структурированное планирование является полезным и полезным.

Это начинается с планирования приложений и продолжается до планирования влияния на сетевые технологии, такие как WLAN. Планирование Bluetooth не может игнорировать классические аспекты сетевого планирования, такой как анализ требований, определение зон снабжения, и т.д.

Если вы планируете инфраструктуру WLAN, Вы должны иметь дело с технологией маяка, поскольку он может представлять большую добавленную стоимость для использования с низкими инвестиционными затратами. Классическое программное обеспечение для планирования в настоящее время только частично способно создать реалистичное моделирование инфраструктур BLE. тем не мение, это скоро станет возможным с увеличением частоты и, превыше всего, получить уровень детализации. Первые подходы к необходимым параметрам планирования теперь можно найти в соответствующем программном обеспечении..

В зависимости от приложения, планирование инфраструктуры маяка для приложений может быть ниже, чем для классической сети, так как акцент часто делается на программное обеспечение или приложение для смартфона. Поэтому не следует недооценивать, что операционная ответственность часто наблюдается в ИТ. Самое позднее, когда требуется соединение через WLAN или BLE через инфраструктуру WLAN, новая ответственность возникает в отделе ИТ. В общем и целом, есть дополнительные усилия. По этой причине, слишком, Bluetooth должен играть роль в текущем планировании и стратегической ориентации ИТ и приниматься во внимание.

Поговорить с экспертом