Standardy łączności bezprzewodowej dla IoT i połączonych miast

Ewolucja standardów łączności bezprzewodowej niesie ze sobą wiele udogodnień w codziennym życiu. Dzięki tym wszystkim zmianom coraz więcej osób i urządzeń komunikuje się z jedną infrastrukturą sieciową, od obszaru IoT po połączone miasta.

Posłuchaj
00:00

Największą korzyścią z tych procesów jest prostota wymiany danych i ustawień konfiguracyjnych oraz dostępność sieci dla wielu urządzeń. Sprzęt działający w oparciu o różne standardy może się komunikować tworząc wspólne środowisko.

Obsługa nowych standardów sieciowych upraszcza projektowanie urządzeń i ułatwia życie użytkownikom. Jednak co to oznacza dla programistów, inżynierów i producentów? Co powinni oni wiedzieć i nad czym się zastanowić? Przyjrzyjmy się bliżej najnowszym standardom bezprzewodowym i temu, co wnoszą one do codziennego życia.

Protokół Bluetooth LE i Mesh

Nowe generacje standardu Bluetooth 5.4/5.3 i Mesh nie tylko poprawiają funkcjonalność pod względem zużycia energii, zasięgu i jakości połączenia, ale także przynoszą unikatowe możliwości na rozwijającym się i wymagającym rynku IoT. Obecnie Bluetooth obsługuje topologie o następującej funkcjonalności:

  • sygnalizacja (beaconing): obsługiwane formaty to iBeacon, EddyStone i inne oraz obsługa zaawansowanych funkcji sygnalizacji w Bluetooth 5.
  • połączenia punkt-punkt i gwiazda: tryby urządzeń peryferyjnych i centralnych Bluetooth, do 32 połączeń i podwójna topologia, jednoczesna praca jako urządzenie peryferyjne i centralne.
  • mesh: rozwiązanie Bluetooth Mesh dla dużych sieci urządzeń i komunikacji point-to-multipoint oraz jednoczesne korzystanie z Bluetooth LE i technologii mesh.

Ulepszony Bluetooth 5.3 jest zgodny ze stosem Bluetooth i ma obsługuje następujące funkcje:

  • dynamiczna kontrola mocy dawania z Bluetooth 5.2,
  • wyszukiwanie kierunku z Bluetooth 5.1,
  • standardowe funkcje z Bluetooth 5.0 i Bluetooth 4.x.

Najnowszy profil Bluetooth mesh rozszerza też możliwości sieci pod względem gęstości, opóźnień komunikacji i nowych profili. Wprowadzone i nadchodzące cechy i funkcje Bluetooth mesh uproszczą obsługę urządzeń i sieci, obniżą zużycie energii i poprawią stopień zabezpieczeń. Kompletny profil Bluetooth mesh obsługuje:

mesh obsługuje:

  • węzły proxy, przekazujące i zaprzyjaźnione,
  • węzły małej mocy sieci Bluetooth mesh (LPN)
  • komunikacja o małych opóźnieniach do 10 ms na przeskok,
  • obsługa dużych sieci do 4096 węzłów. Zalety technologii Bluetooth Mesh to m.in.:
  • uproszczona aktualizacja sieci, czyli automatyczne sprawdzanie dostępności nowego oprogramowania układowego i instalowanie go oraz jednoczesne aktualizacje oprogramowania układowego Over-the-Air dla jednorodnych urządzeń.
  • atwa skalowalność i uruchamianie nowych urządzeń w dużych wdrożeniach – urządzenie zarządzające (provisioner) nie musi już znajdować się w zasięgu radiowym.
  • plug and play – automatyczne wykrywanie zmiany właściciela urządzenia i resetowanie węzłów ze względów bezpieczeństwa i pod kątem identyfikacji
  • większe bezpieczeństwo i prywatność sieci, tj. dołączanie uwierzytelnionych urządzeń, certyfikaty do uwierzytelniania urządzeń przed włączeniem ich do sieci

Nadchodzące udoskonalenia funkcji Bluetooth Mesh:

  • aktualizacja oprogramowania sprzętowego urządzenia (DFU) – funkcja DFU Bluetooth Mesh dodaje standardowy sposób aktualizacji oprogramowania układowego w węzłach sieci
  • zdalne włączanie urządzeń do sieci (RPR) – Bluetooth Mesh wkrótce wprowadzi zdalne włączanie urządzeń do sieci, które pozwala dodawać urządzenia i konfigurować sieć za pośrednictwem węzła proxy, eliminując konieczność przebywania w zasięgu radiowym urządzenia zarządzającego.

RPR umożliwia szybszą i prostszą konfigurację sieci:

  • nowa funkcja włączania do sieci opartego na certyfikatach wprowadza rozwiązanie, w ramach którego podczas dodawania urządzeń do sieci wykorzystuje się certyfikaty służące do ich uwierzytelnienia,
  • mostkowanie podsieci, które umożliwia komunikację między urządzeniami w różnych podsieciach,
  • funkcja przekazywania kierowanego poprawia skalowalność sieci poprzez dodanie nowego typu węzła — węzła przekazywania kierowanego, a także modeli konfiguracji, ścieżek oraz metody do ich tworzenia i utrzymywania,
  • funkcja prywatnych beaconów szyfruje informacje, aby zapobiec zagrożeniom prywatności podczas sygnalizacji.

Gwarantuje to, że urządzenia w sieci ani ich użytkownicy nie mogą być śledzeni za pomocą informacji statycznych zawartych w komunikacie sygnalizacyjnym.

Nowy profil Bluetooth 5.4 dla elektronicznych cenówek

Najnowszy stos Bluetooth 5.4 poprawia dwukierunkową komunikację z tysiącami węzłów końcowych z jednego punktu dostępowego. Wymagający i rozwijający się rynek elektronicznych etykiet cenowych (ESL) odniesie z tej funkcji duże korzyści.

Ponadto w nowym standardzie Bluetooth 5.4 zostaną wprowadzone znaczące ulepszenia:

  • okresowe rozgłaszanie z odpowiedziami (PAwR) – umożliwia implementację sieci w topologii gwiazdy z synchronizacją czasową i dwukierunkową komunikacją z wykorzystaniem udoskonalonego okresowego rozgłaszania z odpowiedziami,
  • obsługę dużych sieci w topologii gwiazdy w sposób bardzo wydajny i dający ogromne możliwości, zaszyfrowane dane rozgłoszeniowe (EAD).

Dostępne układy

Złożoność sieci typu mesh i różnorodność typów węzłów wymaga dostępu do różnych zasobów sprzętowych, takich jak odpowiednia ilość pamięci Flash czy RAM. Firma Silicon Laboratories opracowała rodzinę produktów, które będą obsługiwać określone funkcjonalności/ profile. Główne produkty z oferty Silicon Labs pozwalające skorzystać z nowych funkcji Bluetooth 5.4:

  • do urządzeń Bluetooth: EFR32BG22 i EFR32BG24.
  • do punktów dostępowych Bluetooth: EFR32BG21.

Połączony świat staje się rzeczywistością dzięki najnowszym standardom łączności. Interoperacyjność protokołów umożliwia komunikację z różnymi urządzeniami, połączonymi z wykorzystaniem różnych standardów. Mnogość standardów i rozwiązań może powodować pewne trudności w procesie selekcji. Jednak kluczowym punktem dla wszystkich programistów i producentów produktów końcowych jest wybór najlepszego rozwiązania pod każdym względem, z uwzględnieniem ceny i parametrów.

Kamil Prus

 

Computer Controls Sp. z o.o.
ul. Pańska 98/4
00–837 Warszawa
tel. 660 141 060
www.ccontrols.pl
kamil.prus@ccontrols.pl

Więcej na www.ccontrols.pl
Zobacz więcej w kategorii: Technika
Projektowanie i badania
SigmaLabs - polska elektronika w kosmosie
Optoelektronika
Optical bonding vs. air bonding
Optoelektronika
IP69 w wyświetlaczach przemysłowych – co to oznacza i dlaczego jest ważne?
Komponenty
Radiatory – cisi bohaterowie technologii, czyli jak odprowadzać ciepło, zanim stanie się problemem
Mikrokontrolery i IoT
Czym jest RED-DA i dlaczego ma znaczenie dla oznakowania CE?
Projektowanie i badania
Darmowe i otwarte narzędzia do projektowania układów scalonych
Zobacz więcej z tagiem: Komunikacja
Prezentacje firmowe
Jaki system kontroli dostępu wybrać?
Targi zagraniczne
Mobile World Congress Barcelona GSMA 2026
Gospodarka
Nowe przemysłowe switche rack firmy Antaira do wymagających zastosowań

Jak wózek do drukarki 3D może wpłynąć na komfort pracy z technologią druku trójwymiarowego?

Wraz z dynamicznym rozwojem technologii druku 3D rośnie zainteresowanie nie tylko samymi urządzeniami, ale także dodatkowymi akcesoriami i meblami pod drukarki. Jednym z elementów, który może znacząco poprawić wygodę i efektywność pracy z drukarką 3D, jest specjalistyczny wózek.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów