Apakah Bluetooth 3.0 cocok untuk jaringan multi-master single-master?

Saya memiliki papan data logger dengan SIM808 di atasnya. Ini memiliki kemampuan Bluetooth 3.0 oleh SIM808. Papan itu sendiri menerapkan sistem manajemen baterai, yang mampu melakukan pengukuran berat, kelembaban dan suhu dan juga dapat mendeteksi perpindahan perangkat. Semua data yang dikumpulkan ditransfer oleh koneksi GPRS ke server jauh.

Perangkat itu sendiri dapat dipasang ke sarang lebah, tetapi tidak akan hemat biaya untuk memiliki kartu SIM untuk ratusan sarang. Jadi ini hanya akan bertindak sebagai master , yang memiliki kemampuan logging data juga di samping kemampuan GPRS.

Jadi, saya berencana untuk mengimplementasikan papan slave tanpa modul SIM808. Jadi, bukannya SIM808, unit komunikasi nirkabel sederhana diperlukan untuk mengaktifkan komunikasi nirkabel lokal di antara sarang.

Master akan meminta semua budak untuk data mereka, dan kemudian akan mentransfer semuanya melalui GPRS.

Seharusnya terlihat seperti ini, hanya dengan seratus sarang:

Sekarang kemungkinan untuk komunikasi nirkabel lokal:

Bluetooth, seperti yang saya katakan perangkat master sudah memiliki Bluetooth 3.0. Tetapi saya tidak sepenuhnya yakin bahwa Bluetooth adalah cara yang tepat untuk meminta seratus budak untuk data 1 kBs.
Perangkat master memiliki bus I2C, jadi saya dapat menghubungkan ZigBee yang kompatibel dengan I2C atau modul RF lainnya yang dapat ditambahkan ke papan slave juga.

Data yang dapat dikumpulkan dari budak tidak akan melebihi 1 kB / permintaan.

Jadi semuanya bisa saya tetap di Bluetooth atau haruskah saya menambahkan ZigBee misalnya ke perangkat saya atau apakah ada opsi lain?

Beberapa detail lebih lanjut:

kisaran maks 30 meter
juga karena perangkat bertenaga baterai, solusi dengan konsumsi daya rendah akan bagus
master akan menjalankan kueri setiap 15 menit

Tujuan utamanya adalah untuk membuat master dapat melakukan query budak secara efisien, dan ini harus dilakukan tanpa memodifikasi PCB master . Dua kemungkinan adalah Bluetooth 3.0, yang sudah tersedia untuk master, atau teknologi lain yang bisa saya hubungkan ke master board melalui bus I2C dari MCU on-board. (Saya tidak bersikeras menggunakan Bluetooth, itu adalah titik awal karena saya sudah memiliki BT 3.0 oleh SIM808.)

networking communication bluetooth

— Bence Kaulics
sumber

Saya memiliki pemikiran yang jauh bahwa bluetooth hanya dapat mendukung 16 budak sekaligus. Selain itu, tampaknya OK (dan masalah desain IoT dunia nyata yang baik). Sudahkah Anda mempertimbangkan rentang?

— Sean Houlihane

Tampaknya batasnya adalah 7, tetapi ini bukan masalah pemblokiran. superuser.com/questions/332767/…

— Sean Houlihane

Range (dan pemeriksaan kedepan rentang) akan menjadi perhatian utama saya dengan Bluetooth. Jika Anda memutuskan untuk memindahkan barang-barang di masa depan, atau menggunakan lebih banyak sarang, Anda bisa menemukan masalah dengan cukup cepat. Jika saya membangun ini, saya pikir saya akan memilih ponsel Android el-cheapo sebagai hub dan ESP8266 di setiap sarang. Itu akan menggeser semua komunikasi lokal Anda ke WiFi, dan memberi Anda bagian yang sangat tergantikan jika Anda perlu memutakhirkan.

— goobering

Bluetooth sepertinya solusi yang buruk dalam hal ini - masalahnya hanya menjerit jaringan saya (ZigBee mungkin akan bekerja dengan baik). Jika kisaran yang diperlukan adalah 30m, Anda mungkin melihat beberapa penggunaan daya yang serius (lihat tabel di sini ). Pada penggunaan 100mW, saya kira Anda hanya akan melihat berjam - jam atau berhari - hari dalam baterai, tergantung pada frekuensi transmisi. Baterai seperti apa yang Anda pikirkan sebenarnya?

— Aurora0001

BTLE mungkin akan lebih cocok daripada BT klasik untuk node yang perlu didukung baterai dalam jangka panjang, tetapi 30 meter akan menjadi rentang untuk keandalan dengan baik. Bergantung pada berapa banyak data yang perlu Anda kirim, Anda dapat mempertimbangkan LoRa, mungkin dengan gateway gaya Thing Network, baik Anda sendiri atau jika sudah ada satu dalam jangkauan.

— Chris Stratton

Jawaban:

Atau mungkin layak untuk mempertimbangkan nirkabel Hart (Highway Addressable Remote Transducer) . Ini adalah teknologi jaringan mesh Smart 2.4GHz (lisensi frekuensi gratis) yang menggunakan standar 802.15.4. WHart menggunakan teknologi spread-sequence langsung dan kebutuhan minimal tiga komponen utama. Yaitu perangkat nirkabel, gateway dan manajer jaringan.

_{Klik pada gambar untuk versi gambar yang lebih besar.}

Selain itu tergantung pada jaringan, manajer keamanan, adaptor, dan terminal genggam dapat ditambahkan.

Jaringan Dust menawarkan opsi SOC dan beberapa di antaranya memiliki antarmuka I2C. Lampirkan di bawah ini adalah tautan ke beberapa lembar data. Sayangnya pengetahuan saya tentang teknologi ini sangat terbatas sehingga memerlukan penelitian lebih lanjut.

Referensi

— Mahendra Gunawardena
sumber

Dari perspektif penggunaan daya, Bluetooth 3.0 sepertinya bukan pilihan yang layak, mengingat kendala Anda.

Mari kita asumsikan bahwa Anda ingin mengirimkan data selama 2 detik setiap menit, dan kemudian tidur selama sisa waktu. Dengan persyaratan jangkauan 30 meter, Anda mungkin perlu menggunakan Radio Bluetooth Kelas 1 :

Kelas 1, terutama untuk kasus penggunaan industri, [memiliki jangkauan hingga] 100 meter (300 kaki). Pemasaran Bluetooth memenuhi syarat bahwa kisaran Kelas 1 dalam banyak kasus 20–30 meter (66–98 kaki)

Saya akan membayangkan kisaran yang lebih rendah akan terjadi dalam situasi di mana tidak ada jalur yang jelas untuk transmisi radio, dan mungkin di lingkungan radio yang menantang. Di luar, saya membayangkan ini bukan masalah.

Jadi, anggap hal di atas benar: Anda akan mentransmisikan selama 1/30 jam, sekitar 100mW selama fase transmisi.

Karenanya, per jam, Anda akan mengonsumsi sekitar 0,00333 Wh energi. Sebagai perbandingan, baterai AA alkali yang tahan lama menyimpan energi sekitar 2,6 Wh . Oleh karena itu, baterai Anda akan bertahan sekitar 30 hari dengan Bluetooth 3.0 , yang tidak terlalu buruk, tetapi bisa menjadi jauh lebih baik.

Semua perhitungan ini sangat kasar, tetapi harus berada di stadion baseball jika anggapannya benar. EE Times menyarankan bahwa 5% dari waktu pengiriman berada di ujung yang tinggi, dan perkiraan saya 2 detik / menit kira-kira 3,33%.

Bluetooth Low Energy (BLE) mungkin lebih layak; halaman ini menunjukkan daya 10mW untuk rentang 77m, yang akan memberikan usia baterai lebih dekat ke 1 tahun (325 hari, lebih tepatnya!). Namun, ini akan membutuhkan perangkat keras baru, yang, diakui, merupakan kerugian.

Seperti yang saya sebutkan dalam komentar, pengaturan semacam ini tampaknya sempurna untuk jaringan mesh, dan itu akan mengurangi persyaratan jangkauan Anda secara signifikan, karena Anda tidak perlu mengirim 30 meter ke hub, hanya 2 atau 3 meter ke sarang lebah berikutnya . Dalam hal ini, Anda mungkin bisa pergi dengan radio yang jauh kurang kuat, yang akan menghemat masa pakai baterai.

Mungkin layak untuk mempertimbangkan salah satu protokol mesh seperti ZigBee atau protokol BLE Mesh baru , yang akan cocok dengan kasus penggunaan Anda dengan baik.

— Aurora0001
sumber

Sesuai komentar Anda di atas, segera setelah saya membaca deskripsi, jelas bahwa jaringan mesh adalah jawabannya. Meskipun OP bertanya tentang BT, dan jawabannya terkait dengan BT, mungkin dia tidak tahu tentang jaringan mesh. Saya pikir kita harus menjelaskan lebih banyak dan mendorongnya ke arah itu. Ini juga akan informatif bagi pembaca masa depan. @Bence, mulai membaca di en.wikipedia.org/wiki/Mesh_networking

— Mawg mengatakan mengembalikan Monica

@ Mawg Saya tidak menggunakan tetapi SIM808 menawarkan BT 3.0, itu sebabnya saya bertanya tentang BT terlebih dahulu. Saya tahu sedikit tentang jaringan mesh (ZigBee awalnya disebutkan dalam pertanyaan), tetapi jika Bluetooth bisa memecahkan masalah saya tidak akan berinvestasi ke modul lain. Tapi sepertinya BT 3.0 bukan cara untuk itu. Jadi saya akan menyambut jawaban terperinci tentang jaringan mesh atau ZigBee khususnya.

— Bence Kaulics

@ Mawg Saya terutama meninggalkan sedikit itu karena itu bukan sesuatu yang saya bisa menjawab dengan baik, jadi saya meninggalkannya untuk orang lain untuk mengatasinya dengan lebih baik. Jika Anda (atau orang lain) dapat menangani bagian jaringan mesh lebih langsung, saya akan dengan senang hati menjawabnya!

— Aurora0001

Saya telah mendokumentasikan beberapa aspek dari aspek daya rendah BLE sebagai respons terhadap Apa perbedaan antara Bluetooth Low Energy dan Bluetooth BR / EDR dalam mode Park? . Berikut ini adalah saran.

Sepertinya SIM808 memiliki antarmuka serial. Jadi saya sarankan mengintegrasikan modul SIM808 dengan Dual Mode Class 1 BLE seperti KC-5170 . Saya pikir Anda bisa menggunakan BLE mode tunggal juga.

SIM808 Serial Interface

Antarmuka Serial KC5170

Konfigurasi di atas adalah perangkat utama, dengan BLE Class 1 perangkat mode tunggal sebagai perangkat pendukung.

Saya sarankan menggunakan modul BLE Class 1 Single seperti BR-LE4.0-S2A . Saya percaya jumlah budak yang tidak terbatas dapat dihubungkan ke master (perlu penyesuaian)

Juga di bawah ini adalah diagram blok sederhana dari BLE dual dan mode tunggal.

Grafik konsumsi daya BLE

Saya sarankan membaca referensi untuk detail tambahan.

Pembaruan (22/1/2017) : Berdasarkan informasi yang diberikan tidak terlalu yakin GPIO yang tersedia, bit banging SPI mungkin menjadi pilihan lain untuk terhubung ke modul BLE berbasis SPI. Tutorial big banging I2C disertakan untuk referensi Anda.

Pilihan lain adalah menggunakan BLE SOC seperti TI CC2640 , yang mendukung I2C. Kompromi adalah perangkat adalah perangkat kelas 2.

_{Klik pada gambar untuk versi gambar yang lebih besar.}

Referensi

— Mahendra Gunawardena
sumber

Ini diusulkan BLE di atas BT 3.0 (yang tampaknya masuk akal), tetapi tidak menjawab pertanyaan apakah protokol mesh akan lebih baik (saya kira itu serupa, sehingga biaya dan keakraban bisa menjadi faktor penentu).

— Sean Houlihane

Tolong jelaskan pada setiap gambar dan gambar apa sumbernya daripada hanya menambahkan daftar referensi di bagian bawah.

— Helmar

Papan master sudah diproduksi. Jadi saya bisa menggunakan BT 3.0 atau sesuatu yang dapat dihubungkan melalui I2C, ini adalah kemungkinan yang telah disebutkan untuk saya.

— Bence Kaulics

@Helmar, saya telah menjelaskan ini secara lebih rinci di sini . Maaf saya tidak punya waktu luang untuk menduplikasi upaya untuk upaya sukarela. Tetapi penelitian telah dilakukan, dan referensi terkait untuk yang tertarik. Maaf, tidak ada lagi waktu luang.

— Mahendra Gunawardena

@SHeHoulihane Yang telah saya lakukan adalah membagikan sebagian dari penelitian saya sebagian besar pada konsumsi daya, untuk membantu OP membuat keputusan. Dalam rekayasa ada banyak faktor teknis dan non-teknis yang berperan dalam melakukan perubahan. Saya juga berpikir TI memiliki modul yang dapat memuat Zigbee atau BLE stack yang harus dipertimbangkan ketika membangun HW.

— Mahendra Gunawardena