Bluetooth, LoRa, Zigbee

Jaké rozhraní a standardy se obvykle používají?

Pro aplikace s krátkým dosahem v jednotkách nebo desítkách metrů jsou nejobvyklejšími volbami tato rozhraní:

• Bluetooth / BLE: s dosahem v desítkách metrů až jednotek kilometrů ve speciálním provedením, slušnou rychlostí (až 2 Mb/s), širokou standardizací aplikačních protokolů (přenos zvuku, medicínských dat apod.) a zejména se zcela samozřejmou a bezproblémovou podporou v každém mobilním telefonu a dobrým zabezpečením. Zajímavostí je možnost hrubé detekce polohy pomocí vzdálenosti a úhlu mezi vysílačem a přijímačem.
• Wi-Fi a Wi-Fi direct: s podstatně vyšší spotřebou, ale i přenosovou rychlostí než Bluetooth (i stovky Mb/s). Kompatibilní s počítačovými sítěmi TCP/IP, tedy se snadným přenosem dat z a do internetu.
• Proprietární protokoly v bezplatných pásmech ISM: umožňují velmi levné realizace i dosažení parametrů (například rychlosti odezvy) jinak neřešitelných.

Aplikace, které komunikují na delší vzdálenost mezi zařízeními jednoho systému, mohou využít metody využívající pro zvýšení dosahu vhodné kódové zabezpečení nebo modulační triky, umožňující získat vyšší rádiový dosah bez nutného navyšování výstupního výkonu a tím i spotřeby, což je důležité u bateriově napájených zařízení. Jde například o standardy LoRa nebo Bluetooth Long Range (Coded PHY).

Pokud potřebujeme přenášet data ze zařízení do internetu nebo komunikovat na vzdálenosti v řádech nad jednotky kilometrů, používáme pro komunikaci vlastní vyvinutý hardware pro mobilní sítě (ve formě GSM resp. LTE nebo 5G spojení) nebo moderní sítě Nb-IoT nebo LTE Cat. M s nižšími náklady.

Tam, kde se přenáší do internetu jen minimální množství dat (například hodnota vodoměru nebo míra zaplnění popelnice), s výhodou využijeme sítě pro IoT zařízení s dobrým pokrytím většiny území západního světa.

• LoRa / LoRaWAN (kterou můžeme za určitých podmínek využít i zdarma pomocí otevřené sítě TTN – The Things Network nebo si můžeme postavit “základnovou stanici” vlastní – jednu takovou základnovou stanici provozujeme v síti TTN),
• Sigfox (nyní zřejmě neperspektivní).

Nesmíme opomenout ani takzvané mesh sítě, které umožňují prodloužení dosahu pomocí vzájemného předávání zpráv mezi zařízeními. Většina standardů rozšíření typu mesh má, pro některé standardy jde přímo o základní technologii (zejména jde o Zigbee). Použití mesh sítí ovšem vede zpravidla ke zvýšení spotřeby a snížení rychlosti komunikace, proto je takové systémy nutné navrhovat opatrně.

Další zajímavou technologií je UWB – Ultra Wideband – umožňující relativně přesnou lokalizaci zařízení v prostoru měřením vzdálenosti mezi prvky rádiové sítě. Používá se zejména v interiéru, v exteriéru je první volbou satelitní navigace, např. GPS, případně i se zpřesňujícími prvky umožňujícími dosáhnout centimetrové přenosti. Mezi další často užívané interiérové metody lokalizace patří lokalizace pomocí Bluetooth beaconů (kotev).

Co atypické aplikace?

Pro náročné aplikace navrhujeme vlastní protokoly.

Jednou ze zajímavých aplikací, které jsme realizovali, je systém skládající se z centrální jednotky s dvaceti až třiceti přenosnými zařízeními, která musí být přesně časově synchronizována na desítky mikrosekund. Přenosná zařízení se musí umět přihlásit k centrální jednotce, zasynchronizovat, spojení udržet v případě rušení (přechodem na jiný, nerušený kanál) a provádět roaming mezi centrálními jednotkami. To vše při dosahu ve stovkách metrů a rychlostech odezvy, které jsou nerealizovatelné standardními protokoly.

Jaké technologie používáte?

Pro zařízení na bázi Bluetooth používáme s oblibou čipsety Nordic Semiconductor (nRF, nRF5x, nRF52840) nebo Cypress/Infineon CyBLE i WICED. 

Wi-Fi zařízení navrhujeme buď s užitím embedded Linuxu a v podstatě libovolného RF modulu, nebo na bázi čipů ESP32 nebo ESP8266. Pro specifické cenově citlivé aplikace používáme čipset Realtek RTL8722, který s minimální cenou integruje 5 GHz Wi-Fi s pokročilým zabezpečením (WPA3 včetně enterprise řešení) a výkonný mikrokontrolér, takže je možné celou aplikaci postavit na jediném čipu.

Hledáte řešení pro vývoj hardwaru a aplikací využívajících Bluetooth a další podobná rozhraní? Naše firma je tu právě pro vás!

Naše týmy odborníků mají bohaté zkušenosti s vývojem řešení využívajících technologie jako Bluetooth, LoRa, WiFi Direct, Zigbee a další. Ať už potřebujete vyvinout nový produkt nebo optimalizovat stávající řešení, jsme tu, abychom Vám pomohli dosáhnout vašich cílů.

Vyvineme nebo pomůžeme s vývojem celého zařízení, hardwaru i softwaru. Vyvineme i uživatelsky přívětivé aplikace, které umožňují snadnou interakci s vašimi produkty.

Pomáháme integrovat nové i stávající systémy do jedné koherentní sítě. Kontaktujte nás ještě dnes a zjistěte, jak můžeme pomoci vaší firmě dosáhnout úspěchu v digitálním světě!