A verdade sobre a faixa de baixa energia do Bluetooth para rastreamento de ativos

Você provavelmente pode concordar que o alcance é um dos fatores mais importantes ao determinar qual sistema de comunicação sem fio usar para rastreamento e monitoramento de ativos industriais. Muitas empresas escolhem o Bluetooth Low Energy (LE) devido ao seu consumo reduzido de energia e maior vida útil da bateria, resultando em menores custos de infraestrutura. A questão é:como você determina o alcance em diversos ambientes industriais? Vamos explorar como calcular e melhorar o alcance dos sistemas Bluetooth LE.

Como determinar o intervalo

O que é intervalo? Alcance é a distância que um transmissor pode estar de um receptor enquanto ainda é capaz de ler com precisão as informações enviadas. Para determinar isso, existem alguns fatores que devem ser identificados. Antes de identificar os diferentes fatores que afetam o alcance do Bluetooth de baixa energia, vamos esclarecer alguns detalhes sobre o que significa um transmissor "enviar informações" e um receptor "lê-las".

Primeiro, um transmissor envia pequenos bits de informação por meio de sinais de rádio. No caso do Bluetooth LE, os sinais de rádio são enviados na frequência de 2,4 GHz usando tecnologia de salto de frequência adaptável para evitar interferência de outros protocolos, como Wi-Fi e Zigbee, que trafegam na mesma largura de banda. Esses sinais também são enviados com um nível de potência específico medido em decibéis miliwatts (dBm).

O receptor então “lê” o sinal e interpreta os dados que estão sendo enviados. A capacidade de "ler" o sinal é determinada pela sensibilidade do receptor, que é a medida da intensidade mínima do sinal que um receptor pode detectar e interpretar. No entanto, o esforço para “ler” a transmissão pode ser melhorado ou diminuído por uma variedade de fatores conforme o sinal viaja para o receptor. Esses fatores incluem ganho da antena, perda de caminho, perda de propagação, atenuação estrutural e outras interferências.

Em última análise, você deve ter um receptor sensível o suficiente e um transmissor potente o suficiente para que o receptor ouça a transmissão por meio de perdas de energia. O orçamento do link é uma forma eficaz de calcular os ganhos e perdas totais do sinal de transmissão à medida que ele se desloca do transmissor para o receptor.

Fatores que afetam a intensidade do sinal recebido:

• Ganho da antena - Converter energia elétrica em energia eletromagnética ou vice-versa e focar a direção da energia para impactar a eficácia do sinal transmitido e do sinal recebido. A localização, o tamanho e o design da antena podem variar e afetar sua eficácia.
• Perda de caminho - Redução na força do sinal que ocorre quando uma onda de rádio se propaga pelo ar.
• Perda de propagação - A propagação da energia de RF à medida que o sinal se dissipa, normalmente devido à interferência da onda de RF em si mesma ao ricochetear no solo.
• Perda de atenuação - Perdas associadas à propagação através de material diferente do ar, como umidade, precipitação, paredes, vidro, etc.

Confira nossa Calculadora de alcance para encontrar uma estimativa de alcance para sua rede.

Melhorando o alcance do Bluetooth de baixa energia com redes Mesh

Embora o alcance da comunicação entre dois dispositivos Bluetooth LE possa ser um pouco limitado com base nas condições ambientais, existe uma maneira de tornar isso uma solução escalonável. Isso pode ser feito usando uma rede Full Mesh ou uma rede Partial Mesh.

Rede Full Mesh

Em uma rede full-mesh, um grande número de dispositivos Bluetooth são conectados em uma área ampla. Esses dispositivos comunicam-se diretamente entre si ou através de “nós” intermediários (outros dispositivos Bluetooth na rede mesh). Desde que cada nó esteja perto o suficiente para se comunicar com pelo menos dois outros, essa rede mesh pode operar.

Alguns benefícios de uma rede full-mesh são sua capacidade de autocorreção ou Shortest Path Bridging, que seleciona automaticamente a melhor rota para comunicar informações, mesmo quando certos nós perdem a conexão. Por outro lado, se você deseja gerar uma ação coletiva a partir de seus dispositivos Bluetooth, “transmitir” uma mensagem a todos os nós da rede mesh lhe dará o resultado desejado. Uma vez que os nós podem ser adicionados e removidos sem configuração prévia, as redes mesh também são facilmente escaláveis. Existe uma grande redundância em uma rede full-mesh, o que significa maior consumo de energia para as tags Bluetooth e maiores custos para você.

Rede de malha parcial

Outra forma de conectar dispositivos Bluetooth é com uma rede de malha parcial. Nesse cenário, nem todos os dispositivos estão conectados uns aos outros diretamente. Cada dispositivo está conectado a pelo menos dois outros nós, mas apenas uma parte deles pode ser organizada em topologia de malha completa, se for o caso. Como resultado dessa organização, a redundância é reduzida e os custos podem ser reduzidos significativamente.

Fazendo uso do XLE para rastreamento de ativos

Embora essas redes mesh tenham suas próprias vantagens, existem muitas complicações quando se trata de implementá-las em um sistema abrangente de rastreamento e monitoramento de ativos. Pode-se admitir que não é fácil obter acuracidade e acessibilidade com esse tipo de infraestrutura. No entanto, o AirFinder OnSite consegue tanto com sua tecnologia líder de mercado XLE ™ (Xtreme Low Energy) quanto com o confiável LPWAN Symphony Link.

XLE é uma versão mais recente do Bluetooth LE que a Link Labs patenteou no final de 2020. A tecnologia XLE identifica a localização do ativo dentro de um metro de precisão por intervalo de fase e com firmware proprietário , a bateria da etiqueta de patrimônio pode durar até 7 anos. O XLE estende a vida útil da bateria em mais de 400% por meio de um uso mais inteligente de conservação de energia.

Em resumo, o envio de dados via LPWAN confiável da Link Labs, que cobre até 1 milhão de pés quadrados, reduz drasticamente os custos e o alcance da rede XLE é exponencialmente aumentado. Além da tecnologia de faixa de fase, vida útil da bateria aprimorada e latência reduzida das tags XLE do AirFinder, o sistema funciona de maneira eficaz por meio de uma rede em malha parcial sem comprometer o alcance, a segurança, a precisão ou a acessibilidade. Para ver o AirFinder OnSite XLE em ação, solicite uma demonstração hoje .