Bluetooth 5 в умном доме:

Каждые два года на выставке Light + Building представлены последние тенденции в области освещения и строительных технологий. В частности, неуклонно растет область приложений для умного дома. Все больше и больше производителей полагаются на автоматизацию зданий при модернизации. Одна тенденция здесь: приложения с новым стандартом Bluetooth 5.

»Bluetooth обычно дает много преимуществ: в наши дни почти каждый смартфон или планшет оснащен чипом Bluetooth. Там, где раньше приходилось тянуть кабели, теперь вы можете просто подключить свой смартфон к соответствующему устройству, например, для управления группами светильников. Кроме того, с Bluetooth вам не нужен мост для передачи сигнала, как в случае с хорошо известными приложениями от Philips или Ikea, которые работают с Zigbee », — объясняет Кристиан Кролл, инструктор отдела технологий интеллектуального строительства компании DIAL.

По оценкам Bluetooth Special Interest Group (SIG), к 2020 году во всем мире будет более 48 миллиардов устройств с выходом в Интернет, большинство из которых оснащены Bluetooth (BT). Рынок приложений Bluetooth неуклонно растет.

Bluetooth 5 обеспечивает еще большую гибкость.

Успех системы на рынке часто зависит от того, насколько гибко ее можно использовать. Четыре основных характеристики играют важную роль в технологиях беспроводной связи: скорость передачи, диапазон, надежность передачи и безопасность. В случае открытых протоколов связи это определяется на так называемом физическом уровне (PHY).
Bluetooth 5 предлагает три уровня PHY, чтобы удовлетворить как можно больше вариантов использования.

LE 1Mуже известен из Bluetooth 4 и с 1 Мбит / с предлагает сбалансированное соотношение скорости передачи и диапазона. Однако в настоящее время этого недостаточно для использования в области умного дома, домофонная связь с передачей аудио и видео требует более высокой скорости передачи. С введением LE 2M в качестве дополнительного физического уровня скорость передачи удваивается, и поэтому домофоны с BT могут быть модернизированы с небольшими усилиями.

В четыре раза больше диапазона

Чтобы гарантировать надежную связь, необходимо обнаружение и исправление ошибок. В то время как в проводных системах за безопасную передачу отвечает только среда передачи, в беспроводных системах существует несколько дополнительных факторов. Где используется система? Можно ли ожидать от строительной ткани высокого уровня затухания? Используются ли другие технологии беспроводной передачи данных, которые работают в том же диапазоне частот, или необходимо преодолевать большие расстояния? С введением LE Coded PHY Bluetooth 5 увеличил дальность действия Bluetooth 4 в четыре раза без увеличения мощности передачи. Комбинируя механизмы обнаружения ошибок, такие как контрольные суммы циклического контроля избыточности и исправление ошибок, прямое исправление ошибок, ошибки могут быть обнаружены и даже исправлены без повторной отправки телеграмм. Недостаток здесь: для каждых пользовательских данных необходимо отправлять больше избыточной информации, это снижает скорость передачи.

Используя расширение так называемого интерфейса хост-контроллера (HCI), производители могут даже переключаться между физическими уровнями во время работы, например, обновления прошивки устройств могут выполняться с максимальной скоростью передачи, в то время как в режиме реального времени можно переключиться на безопасную передачу.

Топология сетки

Помимо требований к передаче важна топология, то есть структура сети. Чтобы создать надежную сеть автоматизации, должна быть возможность соединять друг с другом самые разные устройства. Сюда входят такие датчики, как датчики температуры в помещении, кнопки, датчики сумерек, а также исполнительные механизмы, которые затем управляют жалюзи, освещением или обогревом. Это дает понять, что классического межсетевого взаимодействия уже недостаточно. В 2017 году SIG представила топологию ячеистой сети, которая теперь может использоваться для создания сетей автоматизации Bluetooth, содержащих до 32000 узлов, которые могут обмениваться данными друг с другом. В идеале устройства взаимодействуют друг с другом напрямую; центральные распределительные станции не требуются; это называется полносвязной сетью. Такая сеть имеет, так сказать, возможности самовосстановления: в случае отказа устройства сообщения могут быть перенаправлены через другие устройства. Bluetooth также вырос с точки зрения безопасности; связь в ячеистой сети исключительно зашифрована. Здесь Bluetooth использует процесс аутентифицированного шифрования со 128-битным шифрованием AES, который гарантирует как конфиденциальность, так и целостность передаваемых данных.

Множество преимуществ для приложений умного дома

С Bluetooth 5 объединение в сеть различных приложений для умного дома стало еще проще. Стандарт доступен с середины 2017 года и, в отличие от Bluetooth 4, предлагает огромные преимущества. До сих пор относительно небольшой набор приложений Bluetooth был одной из причин их ограниченного использования в области умного дома. Более длинные расстояния больше не проблема с Bluetooth 5. »Bluetooth 5 может легко связать между собой несколько исполнительных механизмов, таких как датчик температуры в помещении, отопление, освещение и жалюзи. Это позволяет относительно легко самостоятельно настроить сеть для автоматизации зданий », — говорит Кролл. Таким образом, отдельными приложениями можно быстро и легко управлять с помощью смартфона или планшета. »В целом, Bluetooth дает много преимуществ при автоматизации зданий. Никакого дополнительного оборудования не требуется, и новые стандарты очень многообещающие. Также возможно обновить стандарт Bluetooth, как только что-то случится на рынке », — говорит Кролл.

Новые возможности широковещательной связи

За счет расширения каналов вещания было создано значительное расширение вариантов использования связи «один-ко-многим». Так называемые маяки, небольшие передатчики Bluetooth, которые снабжают посетителей музеями информацией, когда приемник находится в пределах их диапазона передачи, играют все более важную роль. С Bluetooth 5 255 вместо предыдущего 31 октета данных теперь могут быть отправлены без необходимости сопряжения устройств. Это могут быть URL-адреса или короткие тексты, содержащие информацию об исполнителе и эпохе и отправляемые непосредственно на смартфон пользователя или местоположение в здании, чтобы обеспечить навигацию, не требующую сигнала GPS. SIG также видит большой рыночный потенциал в этой области: