Combinando o poder do Bluetooth de baixa energia e LPWA celular para implantações de IoT em grande escala
Tarun Thomas George da Cavli Wireless Lançada em 2009, a tecnologia Bluetooth Low-Energy (BLE) definiu a base para o futuro dos aplicativos na Internet das Coisas (IoT), focando principalmente naqueles que requerem um consumo mínimo de energia.
Em 2017, a Bluetooth SIG anunciou a Bluetooth Mesh padronizando vários recursos BLE, onde o objetivo final era amplificar o potencial humano de todas as maneiras possíveis na era digital de hoje, diz Tarun Thomas George, cofundador e COO da Cavli Wireless
A evolução da tecnologia Bluetooth
No início, essa tecnologia era usada geralmente para streaming de dados de áudio e transferência de arquivos, mas amadureceu nos últimos 20 anos. Atualmente, os dispositivos Bluetooth se tornaram uma parte indispensável de nossa vida e podem ser encontrados em alto-falantes, fones de ouvido, smartphones, TVs inteligentes, smartwatches, etc.
Além disso, a tecnologia Bluetooth está em constante aperfeiçoamento, por isso evoluiu e é reconhecida como um dos pilares de comunicação sem fio mais importantes para a Internet das Coisas (IoT).
Bluetooth é uma tecnologia de comunicação sem fio para transmissões de curto alcance, ponto a ponto e ponto a multiponto, que opera na banda industrial, científica e médica (ISM) não licenciada designada banda de radiofrequência (RF) de 2,4 GHz para facilidade de uso.
Ele foi padronizado dentro do protocolo IEEE 802.15.1, mas não mantém mais os padrões, em vez disso, está sendo desenvolvido e gerenciado pelo Bluetooth Special Interests Group (SIG), um grupo de 35.000 empresas membro de diferentes áreas de telecomunicações, computação, rede e eletrônicos de consumo.
Tecnologia BLE para a Internet das Coisas
Aplicativos
Para atender às necessidades do mercado, as tecnologias sem fio continuam a se transformar permanentemente. O Bluetooth Low Energy (BLE) foi introduzido a partir do Bluetooth 4.0 e foi projetado para atender às necessidades de utilização da IoT. Comparado com os desempenhos Bluetooth tradicionais e clássicos, o BLE é otimizado para pequenas rajadas de transferência de dados de diferentes tipos de sensores.
Ele oferece longo alcance, menor latência e consumo de energia, maior rendimento (até 2 Mbps) e acesso IP mais adaptável e suporte de rede em malha em comparação com as gerações anteriores de protocolos Bluetooth. No campo da IoT Industrial e IoT Médica, os dispositivos de baixa potência são a espinha dorsal do sistema e o BLE é o mais adequado para essas aplicações.
A tecnologia BLE está incorporada em muitos tipos de dispositivos IoT aplicáveis a residências, bem-estar, esportes, jogos e automação, eletrônicos médicos e industriais. Uma vez que a compatibilidade com versões anteriores é fornecida com BLE, amplamente todos os novos dispositivos que suportam BLE também suportam o Bluetooth clássico e vice-versa.
Redes de malha em BLE
Os recursos de rede mesh são excepcionalmente importantes para casos de uso de IoT. Bem o oposto da topologia Bluetooth tradicional, onde todos os dispositivos Bluetooth são conectados a um hub central ou ao nó mestre. Em redes BLE, a topologia Mesh permite a comunicação mútua entre todos os nós - dispositivos dentro do intervalo.
Junto com o suporte para um número quase ilimitado de assinantes de rede em uma única rede BLE, esse recurso estende a cobertura da rede, aumenta a robustez e, ao mesmo tempo, protege a rede do ponto único de falha.
Como o Bluetooth e o LPWAN celular podem interagir para obter o máximo de benefícios
Os dispositivos Bluetooth Low Energy oferecem várias vantagens para a implantação de dispositivos IoT de baixa potência para uma infinidade de casos de uso e aplicativos, mas suas deficiências, como o baixo alcance de operabilidade e baixo rendimento de dados, limitam seus aplicativos apenas a dispositivos de curto alcance.
Para construir um sistema de dispositivos IoT que sejam capazes de superar as deficiências das tecnologias de comunicação individuais utilizadas, é mais prático combinar diferentes tecnologias para cobrir as desvantagens umas das outras, ao mesmo tempo que adiciona as vantagens de cada uma delas para um sistema final mais versátil de dispositivos.
A conectividade de IoT celular é uma das tecnologias mais populares para a indústria de IoT devido às suas inúmeras vantagens, como longo alcance, alto rendimento de dados, recursos de segurança, facilidade de implantação e muito mais. Ele supera as desvantagens da tecnologia BLE.
Em um sistema IoT onde a conectividade celular e BLE são implantados, os dispositivos BLE podem atuar como a rede de comunicação primária que permite que os dispositivos falem uns com os outros em uma topologia de rede mesh, ao mesmo tempo em que são capazes de se comunicar com dispositivos Bluetooth clássicos próximos, como um Telefone habilitado para Bluetooth e, ao mesmo tempo, reduz o custo por dispositivo em encargos de hardware e rede.
O fluxo de dados final pode ser enviado para a Internet com um gateway celular que atua como um modem de gateway entre os nós BLE e a Internet.
Um caso de uso eficaz de usar BLE emparelhado com LPWAN celular é a medição inteligente. Em um cenário onde vários nós de medidores inteligentes são implantados em uma localidade, uma solução eficiente pode ser feita criando uma rede mesh entre os diferentes nós de medidores inteligentes onde cada nó está conectado com a tecnologia BLE.
Com todos os dispositivos de nó conectados à rede mesh BLE, um dispositivo de gateway com conectividade LPWAN celular pode ser colocado como o dispositivo de conectividade de última milha que recebe os dados da rede mesh e os retransmite para a nuvem. Nesse cenário, apenas um dispositivo é necessário para se conectar ativamente à rede celular e se comunicar com a nuvem, o que permite uma infraestrutura de rede mais eficiente.
Essa simbiose técnica reúne os benefícios de ambas as tecnologias sem fio e oferece uma solução de rede modular, escalável e adaptável necessária para a conectividade IoT. Ele cria uma rede central híbrida, com suporte de desempenho de topologia em malha devido ao suporte da tecnologia BLE e, ao mesmo tempo, a conectividade celular estende adicionalmente a cobertura de rede disponível e supera os desafios típicos de rede em malha BLE, como baixo alcance.
Conclusão
Para habilitar a próxima geração de soluções de IoT, as empresas precisariam considerar diferentes opções de conectividade, até mesmo a conectividade híbrida para aumentar a eficiência da rede e, ao mesmo tempo, reduzir os custos.
A tecnologia Bluetooth Low Energy é uma opção de conectividade de curto alcance promissora para dispositivos IoT com a capacidade de operar junto com opções de conectividade de alto alcance e alto rendimento, como LPWAN celular, que abre uma nova fronteira de dispositivos inteligentes que são menores, mais eficientes em termos de energia, e com boa relação custo-benefício.
Uma relação sinérgica entre as tecnologias BLE e Cellular LPWAN é uma das maneiras que os habilitadores de IoT vão tirar proveito no futuro para habilitar cenários de casos de uso que não eram viáveis até agora.
O autor é Tarun Thomas George, cofundador e COO da Cavli Wireless.
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