מבוא

רשת Bluetooth שינתה באופן יסודי את העיצוב, הפריסה וההתרחבות של מערכות תאורה חכמות.על ידי כך שתאפשר לאלפים מכשירים לתקשר בצורה חלקה בתוך רשת בודדת, עצמה-עצמית, טכנולוגיה זו מתייחסת לאחד האתגרים המתמשכים ביותר בשליטה תאורה: יכולת מדרגיות.אם עבור בניין מסחרי בעל שם גבוה, קמפוס חיצוני מתנפח, או מתקן תעשייתי, Bluetooth מספק את הבסיס לתאורה שיכולה לגדול מאחורי המנגנונים של מערכת תקשורת אמיתית, או פיתוח של רשתות Bluetooth, או פיתוח של רשתות חברתיות, או מורכבות זו, או פיתוח של רשתות חברתיות, או מורכבות.

מה זה Bluetooth Mesh Networking?

Bluetooth mesh הוא רשת טופולוגיה מוגדרת על ידי קבוצת אינטרסים מיוחדים Bluetooth (SIG) המאפשרת למכשירים Bluetooth Low Energy (BLE) לתקשר בצורה הרבה-על-אנושית, בניגוד לחיבורים Bluetooth מסורתיים, שהם נקודה לנקודה ומוגבלים לשבע עבדים פעילים למאסטר, רשתות mesh ליצור רשת של בלוטות מקושרות.כל אחד מהם אינו יכול להעביר הודעות מכל אחד אחר, ומאפשר נתונים לעבור את הרשת המבולשתת עד ל-חיים שלה.

המודל mesh משתמש באדריכלות פרסום / ספירה.מכשירים מחולקים לכתובות (unicast, קבוצה או וירטואלי), והודעות מפורסמות לכתובות ספציפיות.רק מכשירים שנרשמו לתהליך כתובת זו, צמצום תנועה מיותרת.עיצוב זה הוא חד-משמעי מטבעו, כי הוספת נקודות חדשות מגבירות את הכיסוי של הרשת ו Redundancy ללא הטלת עומס כבד על כל מכשיר Bluetooth mesh תומך גם עד 32767 המתאים, אפילו לא להתקין את הכריכה מתאימה.

עבור סקירה טכנית עמוקה יותר, Bluetooth SIG מציע מסמך ספציפי רשמי זמין בכתובת:0 Bluetooth Mesh פרופיל מפרט 1.103FLT:1.

יתרונות עבור מערכות תאורה חכמות

Bluetooth Mesh מביא מספר יתרונות ברורים אשר משפרים ישירות את ההיקף, האמינות ויעילות של מערכות תאורה חכמות.

סקלאה

היתרון הבולט ביותר הוא היכולת לתמוך אלפי מכשירים ברשת אחת.פיקודים Bluetooth מסורתיים מוגבלים לשבע עבדים למאסטר, המחייבים מספר בקרים ועידוד מורכב עבור פריסות גדולות. Mesh מבטל את המגבלה הזו על ידי הפצת אחריות תקשורת על פני כל הצומתים. במונחים מעשיים, רשת Bluetooth אחת יכולה לכסות קומה משרדית שלמה, מחסן, עיר עם חסימת אור, אפילו כתובת תקשורת אחת מוגבלת, כמו בקר, או סמארטפונים, כמו בקר אחד, כמו גם סמארטפונים, או סמארטפונים, כמו סמארטפון חדש, כמו גם סמארטפון, או רמקולים, כמו רמקולים, או רמקולים, כמו סמארטפונים, כמו סמארטפונים, כמו סמארטפון אחד מנוהלים, כמו סמארטפונים, או סמארטפון חדש, כמו גם סמארטפון, או סמארטפון, או .

אמינות והגשמה עצמית

רשתות Mesh הן חדות מטבען.אם תקלה (לדוגמה, תיקון תאורה מאבד כוח), הודעות מופנות באופן אוטומטי דרך נתיבים חלופיים.יכולות ההשלמה העצמית הזו מבטיחה כי מערכת התאורה תישאר מבצעית גם במהלך תקלות חומרה. עבור יישומים קריטיים כמו תאורה או בטיחות תעשייתית, אמינות זו אינה ניתנת להשגה.

טווח מורחב

מכיוון שהודעות יכולות לקפוץ מצומת לצומת, הטווח היעיל של רשת Bluetooth הוא הרבה יותר גדול מזה של Bluetooth נקודה לנקודה. מכשיר חד-פעמי יש בדרך כלל טווח של 10-100 מטרים, אבל עם ממסר מרש, כיסוי יכול להאריך לאורך קילומטרים. עבור יישומי תאורה בחוץ כגון מגרשי חניה, פארקים, או כבישים, זה מבטל את הצורך עבור שערים חוזרים או חוזרים, צמצום עלויות חומרה ומורכבות.

אנרגיה יעילה

Bluetooth אנרגיה נמוכה (BLE) היא הבסיס של רשת מרש, צריכת חשמל מינימלי בהשוואה ל-Wi-Fi או חלופות סלולריות. הרבה תערובות תאורה הן ראשיות מופעלות, ולכן יעילות אנרגיה עשויה להיראות פחות קריטית.עם זאת, חיישנים, מתגים, ונקודות אחרות המופעלות על סוללות ליהנות במידה עצומה. a mesh-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-

מערכת ההפעלה והמערכת האקולוגית

Bluetooth mesh הוא פרוטוקול סטנדרטי, כלומר מכשירים מיצרנים שונים יכולים לעבוד יחד כל עוד הם מתאימים למפרטים מודל Mesh של Bluetooth SIG. זה יכולת הדדית הוא חיוני עבור מערכת דרוגיות כי זה מאפשר מפרטים לבחור רכיבים הטובים ביותר בכיתה ללא מנעול ספק ללא מנעול-in. Bluetooth SIG גם שומרת תוכנית הסמכה כדי להבטיח תאימות, נותן למשתמשי ביטחון בפריסה רב-תחומית.

השפעה על מערכת Scalability

סקלאלה אינה רק על ספירת צומת; היא כוללת את קלות ההתרחבות, הניהוליות וביצועים תחת עומס. Bluetooth מטפל בכל הממדים האלה.

יכולת רשת וכתובת

Bluetooth תומך מקסימום תיאורטי של 32,767 נקודות לכל רשת. בפועל, הגבול הוא לעתים קרובות נמוך יותר בשל שיעורי התנועה ומגבלות הזיכרון, אבל זה עדיין מכסה בקלות את הצרכים של פרויקטים מסחריים ותעשייתיים ביותר תאורה התוכנית - שימוש ב- 16 סיביות unicast כתובות - מאפשר לקבוצה יעילה של אורות לתוך אזורים, קומות, או אזורים פונקציונליים.

הערכה והדרכה

הוספת תערובות תאורה חדשות לרשת Bluetooth מזורמת באמצעות תהליך הנקרא מתן. A זמני (בדרך כלל אפליקציה ניידת או כלי ייעודי) מאמת את המכשיר החדש, מקצה לו כתובת חד-צדדית, ומוסיף אותו למכשירים החשובים של הרשת, תהליך זה יכול להיעשות על-פני-אוויר, ללא גישה פיזית לתקן, שהוא יתרון גדול עבור פרקי זמן של פשטות או מהירות.

ניהול תנועה ואיכות השירות

ככל שרשתות צומחות, עומס הודעות יכול להיות בעיה. Bluetooth משתמש שיטפון מנוהל עם caching ו- TTL כדי להגביל את ההפוגות מיותרות.פרוטוקול מגדיר גם מנגנון של חבר צומת כדי לחטוף הודעות עבור מכשירים בעלי כוח נמוך, ומצב בעל כוח נמוך (LPN) המאפשר תמרור סוללות-אופות לישון רוב הזמן.

עדכון קידוד Scalable Firmware

היבט נוסף של קנה מידה הוא היכולת לעדכן קושחה על מאות או אלפי צמתים. Bluetooth תומך מעל האוויר (טא) עדכוני קושחה באמצעות מודל mesh DFU (עדכון חברותי) (Devices).זה מאפשר למערכת התאורה כולה לקבל כתמים ביטחוניים, שיפורים תכונה, או ביצועים ללא ביקורים באתר.

לניתוח מעמיק של האופן שבו Bluetooth mesh משיג תכונות מדרגיות אלה, המאמר "Freave:0" Bluetooth Mesh Networking Solves the Scalability Challenge for IoTigFLT:1" על עיצוב אלקטרוני מספק ההקשר הטכני מעולה.

יישומים אמיתיים

בניינים מסחריים

מבנים מסחריים מודרניים עומדים בפני דרישות סותרות: הם חייבים להיות יעילים באנרגיה, נוח עבור הדיירים, גמישים מספיק כדי להכיל צ'ואן (שינויים זמניים בשימוש בחלל) מערכות תאורה Bluetooth מלש לענות על הצרכים האלה על ידי מתן ייעוד גרפי, קצירת אור יום, ו דיקור אווירי שליטה על מערכת ההפעלה Bluetooth, למשל, מגדל משרדים רב-עוצמה יכול להיות תאורה מנוהל באופן עצמאי, עם חיישנים בהירים על בסיס דיקור אווירי, כאשר הם יכולים להיות מסוגל גם על ידי תאורה גבוהה יותר, תוך שיפור של מיקום מרכזי, כאשר הם יכולים להיות מסוגל להשתמש בשרשרת של חדר שמירה על ידי תאורה מהירה, ללא תאורה מהירה, תוך שיפור של חדר השינה.

תאורה חיצונית

תאורה רחוב חכמה היא אחת האפליקציות המבטיחות ביותר עבור עיריות Bluetooth יכול לפרוס אלפי אורפי LED עם בקרים משולבים, להרכיב רשת מרש עיר-רחבה, כל luminaire פועל כמו צומת, להעביר הודעות מנורות אחוריות של אור רחוב זה יכול לשמש לא רק עבור / off / מפיץ פקודות, אלא גם עבור איסוף נתונים - כגון רמות אור מסובכות, ספירת אוויר, או יותר חיישנים של עיר טובה - זה יכול להיות מסוגל לתקן את זה יכול להיות מסוגל לתקן את הפחתת עיגול אחד של קיבולת מלאה של עיר אחת.

מתקנים תעשייתיים

במפעלים ובמחסנים, התאורה צריכה להיות מחוספסת, גבוהה, ולעתים קרובות קשורה לוחות הזמנים של ייצור. Bluetooth מאפשר תאורה להיות מפורחת על ידי אייל, אזור, או תא עבודה, עם שליטה משולבת במערכת ניהול הבניין. כמו קווי ייצור הם reposition או מורחב, luminaires חדשים ניתן להוסיף ליש בצורה חלקה.הרשת יכולה גם לתמוך מעקב על ידי Bluetooth משתמש זהה של רשתות תאורה נפרדות.

בריאות ואירוח

בתי חולים דורשים תאורה שניתן להתאים לחדר לנוחות המטופל, היבוא הסמיך, וחירום אקופן Bluetooth מאפשר שליטה ברמת החדר עם שילוב של מערכות טלפון ורשומות רפואיות אלקטרוניות.ההיקף של מרש אומר כי כנף בית חולים יכול להתרחב עם חדרים חדשים אשר באופן אוטומטי להצטרף לרשת תאורה באופן אוטומטי.

שיקולים טכניים עבור Scalability

בעוד Bluetooth mesh מיועד לסקאלות, השגת ביצועים אופטימליים דורש תכנון זהיר.

טופולוגיה רשתית ו- Node Density

למרות שמיש יכול לתמוך בעשרות אלפי צמתים, צפיפות פיזית חשובה.בפריסה צפופה מאוד (למשל, כל תאורה מתקן בתוך כמה מטרים משכניה), מספר הצמתים של הודעות ממסר יכול להגדיל את התנועה של הודעות הודעה. מעצבים צריכים להגדיר ערכי TTL כראוי ולשקול באמצעות צמתים חבר כדי להפחית את התנועה במכשירים בעלי כוח נמוך.

אבטחה וניהול מפתח

Bluetooth משתמש מפתח רשת (NetKey), מפתחי יישומים (AppKeys), ומפתחי המכשיר לאבטחת תקשורת.עבור מערכות גדולות, ניהול המפתחות הללו על פני אלפי נבגות תאורה דורש מערכת הפצה חזקה של מפתח.הספק חייב להפיץ באופן מאובטח מפתחות במהלך הגשת.המודל של Bluetooth SIG כולל הוראות עבור רענון מפתח ופיצול.

שילוב עם מערכות ניהול בנייה (BMS)

כדי למקסם את יכולת הגדלה, מערכות תאורה Bluetooth לעתים קרובות צריך לשלב עם פרוטוקולים מתקדמים יותר של אוטומציה בניין כגון BACnet או KNX. זה מושג בדרך כלל באמצעות מכשיר שער המתורגם בין רשת ה- BMS. השער עצמו יכול להיות מום כי מפרסם נתוני תאורה (צריכת כוח, סטטוס, תקלות) מעלה תוך קבלת פקודות מ- BMS.

כוח על פני Ethernet ו- Ethernet מתקרב

תיקונים מודרניים רבים משתמשים בכוח על Ethernet (PoE) כדי לספק את הכוח וההנתונים. בעוד PoE עצמו אינו מרש אלחוטי, msh Bluetooth יכול לעבוד לצד PoE על ידי מתן אותות שליטה אלחוטית תוך הסתמכות על PoE עבור חשמל. במערכות היברידיות כאלה, mesh BLE מטפל פקודות ונתוני חיישן, בעוד PoE מספק עמוד השדרה גבוה עבור קושחה או וידאו ממצלמות אבטחה משולבת היטב.

השוואת Bluetooth Mesh לפרוטוקולים אלחוטיים אחרים

הבנת כיצד Bluetooth mesh מעוות נגד חלופות עוזר תאורה אנשי מקצוע לקבל החלטות מושכלות.

Zigbee

Zigbee כבר זמן רב בשליטה בתאורה מסחרית, עם יישום כמו Philips Hue ו- Eaton של בקרת אלחוטית של סיגבי הוא גם פרוטוקול mesh, אבל זה פועל על להקות 2.4 GHz ומשתמש תוכנית ערוץ שונה (עד 16 ערוצים) Zigbee רשתות מוגבל ל- 65535 מכשירים תיאורטיים, אבל מגבלות מעשיות לעתים קרובות לשמור רשתות קטנות יותר עקב תזמון ו- Bluetooth מציעה יתרונות גדולים יותר עבור חיישנים, אבל זה עדיין אפשרי על ידי שימוש מהיר יותר ויותר על ידי פונקציות.

Wi-Fi

Wi-Fi הוא ubiquitous אבל לא מיועד לרשתות קטנות עוצמה.הטופולוגיה הכוכבים של Wi-Fi דורש נתבים וחוזרים, והפרוטוקול הוא כוח-hungry.עבור תאורה, Wi-Fi עשוי להיות מקובל עבור כמה עשרות תיקונים, אבל בקנה מידה הרבה מעבר לכך בשל גישה לעומס וכבדות.

תגית:

מחרוזת היא פרוטוקול מבוסס IPv6 המיועד ל-IoT, תוך שימוש באותה שכבה פיזית כמו Zigbee (802.15.4) רשתות url הן self-healing ויכולות בקנה מידה למאות צמתים, אך הם דורשים נתב גבול להתחבר לרשתות IP. Bluetooth mesh, בניגוד, יכול לתקשר ישירות עם טלפונים חכמים וטאבלטים ללא חומרה נוספת.

ל-LRAWAN

LoRaWAN מציעה תקשורת לטווח ארוך, נמוכה, אבל עם שיעורי נתונים נמוכים מאוד (כמה מאות ביט לשנייה) זה לא מתאים עבור בקרת תאורה בזמן אמת עם דיוווץ והתאמה צבע אבל ניתן להשתמש תאורה חיצונית שבו רק על /וף פקודות ועדכונים מזדמנים לפעמים נדרשים. Bluetooth Mesh מספק הרבה יותר גבוה באמצעות לוח ושפל, מה שהופך אותו לבחירה טובה יותר עבור תרחישים חכמים ביותר.

עתיד Bluetooth Mesh ב-Smart תאורה

Bluetooth SIG ממשיך לפתח את תקן Mesh.השחרור של Mesh 1.1 הביא שיפורים משמעותיים: מתן מרחוק (אפשר מכשירים להיות נוסף לרשת ללא גישה פיזית לזמני), מתן מבוסס תעודה עבור אבטחה משופרת, ומכוונים קדימה כדי להפחית את התנועה ברשת במתקנים גדולים. גירסאות עתידיות עשויות לכלול תמיכה עבור שקיפות ⁇ סטית יותר, דו-קיום טוב יותר עם Wi-Fi, ושילוב עם חומר מתפתח (אשר כבר יכול להיות תומך) אבל יכול להיות משולב.

מגמה נוספת היא ההתכנסות של תאורה עם שירותי מיקום מקורה (IPS) בלוטות Bluetooth les יכול לפעול כמו משואות, המאפשר מעקב נכסים, דרך מציאת, ואוטומציה מבוססת מיקום.זה יוצר ערך חדש עבור בעלי בניין, שכן תשתיות תאורה הופכת פלטפורמה עבור מגוון רחב יותר של שירותי בנייה חכמים. Scalability הוא קריטי עבור IPS כי מיקום מדויק דורש כיסוי משואות, ואני מספק כי צפיפות זה באופן טבעי.

קצירת אנרגיה צפויה גם לשחק תפקיד.הצבות העתידיות עשוי להיות מופעל על ידי אור או רטט, חיסול הצורך להחליף סוללות.זה עוד לשפר את ההיקף של מתקני תאורה בחוץ ומרוח מרחוק שבו כוח הוא בקושי.עבור יותר על מפת הדרכים, Bluetooth SIG של Bluetooth SIG:0blog על Bluetooth mesh וחכם תאורהFLT:1 מציע פרספקטיבה על מגמות בתעשייה.

מסקנה

רשת Bluetooth הפכה לטכנולוגיה אבן הפינה עבור מערכות תאורה חכמות בקנה מידה רחב.היכולת שלה לתמוך אלפי צמתים עם אמין, self-healing, ותקשורת יעילה אנרגיה הופכת אותו מתאים לכל דבר מחדר ישיבות יחיד לרשת תאורה רחוב יוקרתית העיר.המודלים הסטנדרטיים של ה-IoT מבטיחים יכולת בין-אווירה, בעוד שהפרויקט העשיר של שבבים יקרים וכלי פיתוח מאיצים את הפריסה.