Il Bluetooth Low Energy
Il Bluetooth Low Energy nasce come parte della specifica di base Bluetooth 4.0. Progettato inizialmente da Nokia come Wibree, per poi essere adottato dal Bluetooth Special Interest Group (SIG), il suo obiettivo iniziale era quello di fornire uno standard radio con il minor consumo energetico possibile, specificamente ottimizzato per comunicazione tra dispositivi intelligenti a breve distanza, con basso costo, ridotta larghezza di banda, bassa potenza e bassa complessità.
A differenza del Bluetooth classico, la tecnologia Bluetooth Low Energy consente un notevole risparmio energetico consumando fino a 100 volte meno rispetto al Bluetooth tradizionale, e questo ridotto consumo permette di ottenere un aumento considerevole della durata della batteria dei dispositivi.
Inizialmente la tecnologia Bluetooth 4.0 era nota solo per le sue capacità di comunicazione tra dispositivi. Oggi, però, il Bluetooth, grazie alla sua evoluzione al Low Energy, ha aumentato gli ambiti di utilizzo, ed è diventato una tecnologia di riferimento per soluzioni di localizzazione e monitoraggio, soprattutto in ambito indoor.
Così, il Bluetooth Low Energy diventa una tecnologia chiave per l’IoT, permettendo di connettere con estrema semplicità sensori e dispositivi per raccogliere dati preziosi per semplificare e migliorare le attività aziendali e industriali.
RTLS: perché scegliere il Bluetooth Low Energy come tecnologia abilitante?
Per implementare sistemi di localizzazione (RTLS, Real-Time Locating Systems) esistono varie tecnologie oltre al Bluetooth LE, tra cui l’RFID, l’UWB e il Wi-Fi, ognuna delle quali ha le proprie caratteristiche uniche, requisiti di implementazione, punti di forza e di debolezza.
Le opzioni quindi sono numerose: la scelta di una tecnologia rispetto alle altre dipende spesso dalle necessità specifiche del progetto.
Sono molte, però, le caratteristiche che rendono il Bluetooth Low Energy una tecnologia vantaggiosa rispetto alle altre, in relazione all’implementazione di soluzioni RTLS:
• funzionamento a bassa potenza con ridotto consumo energetico: il Bluetooth LE è stato progettato per avere un minore consumo di potenza rispetto a quello del Bluetooth classico o di altre tecnologie radio attive (come Wi-Fi o UWB). Questo consente di avere dispositivi di tracciamento (tag) che funzionano per anni con una piccola batteria a bottone.
• costi ridotti: i circuiti integrati per tecnologia Bluetooth LE sono progettati per avere un costo ridotto. Inoltre, la grande diffusione della tecnologia Bluetooth LE (presente su smartphone, tablet, wearable, dispositivi elettronici in genere) consente di raggiungere volumi di produzione significativi, che permettono un notevole contenimento dei costi, con conseguente beneficio sul prezzo finale dei dispositivi (tag, beacon, gateway) Bluetooth LE.
• flessibilità: rispetto ad alte tecnologie il cui punto di forza è legato a specifiche nicchie applicative (es., UWB è ideale per applicazioni ad elevato budget con requisiti di precisione stringenti), il Bluetooth LE consente di realizzare soluzioni che si adattano in modo flessibile alle più diverse esigenze applicative, funzionali ed economiche: si può andare da sistemi più accurati basati su tecnologie di tipo AoA (Angle of Arrival) o AoD (Angle of Departure) a sistemi più semplici, in grado di tracciare solo la prossimità o la presenza; da sistemi più complessi fino a sistemi estremamente semplci ed economici, che non richiedono cablaggi o infrastrutture IT accessorie.
• scalabilità: l’ampliamento, a livello funzionale o dimensionale, di un RTLS basato su Bluetooth LE è generalmente un’operazione relativamente semplice. Ad esempio, grazie all’ampia disponibilità di sensori Bluetooth LE, le antenne di un RTLS Bluetooth LE possono diventare anche i nodi di una rete di sensori wireless, integrando in questo modo le funzioni di localizzazione con quelle di monitoraggio di parametri fisici o ambientali.
• adozione di mercato: il Bluetooth LE è di semplice utilizzo e la maggior parte dei dispositivi elettronici, consumer e industriali, è dotata di Bluetooth LE, rendendo possibile l’integrazione in sistemi RTLS Bluetooth LE.
• Bluetooth LE è IoT-ready: l’insieme di tutte le caratteristiche elencate sopra rende il Bluetooth LE perfetto per la creazione di soluzioni IoT-ready.
Grazie alle sue caratteristiche uniche, il Bluetooth LE risulta la migliore soluzione per applicazioni di Local Area Tracking, ovvero per applicazioni di localizzazione e tracciamento di risorse o persone in un’area confinata, che può essere indoor (uffici, ospedale), outdoor (parcheggio), o sia indoor che outdoor (stabilimento di produzione con magazzino esterno).
Nello scegliere la tecnologia per sistemi di localizzazione, spesso si tende a pensare che il Bluetooth sia impreciso o inferiore alle tecnologie alternative. Questa sensazione è talvolta avvalorata dalla presenza sul mercato di fornitori di tecnologia improvvisati. In realtà, ll Bluetooth LE oggi può soddisfare le più svariate esigenze, grazie a più metodi e algoritmi di localizzazione. Quando è necessaria una precisione inferiore al metro, l’adozione di sistemi AoA o AoD consente di soddisfare facilmente i requisiti. Con tecniche standard basate sulla potenza del segnale (RSSI), si possono realizzare applicazioni che vanno dalla semplice presenza, alla prossimità (a specifici punti di interesse) fino alla posizione con approssimazione di pochi metri. Con tecnologie di tipo mesh (come ad esempio Wirepas Mesh 2.4GHz, che pur non essendo standard Bluetooth utilizza la stessa radio e gli stessi canali), è possibile semplificare notevolmente l’architettura di sistemi di tracking, rimuovendo completamente cablaggi e abbassando drasticamente i costi di installazione. In definitiva, il Bluetooth LE è l’unica tecnologia presente oggi sul mercato, in grado di rispondere a tutte le esigenze funzionali e applicative tipicamente richieste.
Grazie a tutte le possibilità offerte dal Bluetooth LE, alla sua flessibilità e alla sua facile integrazione con altre tecnologie, si prevede un aumento di 2,5 volte delle implementazioni Bluetooth RTLS totali nei prossimi cinque anni, con i segmenti in più rapida crescita all’interno di applicazioni sanitarie, di magazzino e di logistica, di produzione e edifici intelligenti. ABI Research prevede che nei prossimi anni sarà proprio la tecnologia Bluetooth LE, insieme all’UWB, quella in più rapida crescita nel panorama del posizionamento.
Le soluzioni RTLS di BlueUp
Le soluzioni RTLS offerte da BlueUp si basano tutte su standard Bluetooth® LE o protocolli wireless compatibili (come Wirepas Mesh 2.4GHz).
MeshCube presenta un’infrastruttura completamente senza cablaggi e basata su rete di comunicazione in tecnologia Wirepas Mesh 2.4GHz (di cui si è parlato sopra). Con questa tecnologia vengono abbattuti quasi a zero tutti i costi di progettazione, installazione e cablaggio, il che la rende estremamente economica e adatta per applicazioni di inventario automatico, localizzazione di asset, monitoraggio distribuito tramite sensori.
LocateBLE permette la localizzazione di asset e persone in tempo reale tramite algoritmi basati su RSSI (Received Signal Strenght Indicator) e trilaterazione. La caratteristica premiale di LocateBLE è la sua indipendenza dall’hardware: la piattaforma è progettata per essere compatibile con molteplici tipologie di antenne Bluetooth LE presenti sul mercato, gateway Bluetooth LE, access point WiFi o nodi Zigbee con interfaccia Bluetooth LE, … . Questa flessibilità, rende LocateBLE adatta ad un ampio ventaglio di applicazioni per asset tracking.
AccuRTLS è la soluzione ideale se l’accuratezza di localizzazione è il requisito fondamentale. AccuRTLS fornisce prestazioni allo stato dell’arte, con tracciamento real-time e accuratezza fino a poche decine di centimetri in ambiente operativo reale, grazie alla tecnologia RTLS Bluetooth LE Angle of Arrival, sviluppata da Quuppa.
Le soluzioni ibride
Talvolta è possibile che in un singolo progetto RTLS si presentino esigenze molto diverse tra loro, e potrebbe, quindi, risultare necessario sviluppare delle soluzioni ibride. Questo può avvenire nei casi in cui vi sia l’esigenza di adottare delle soluzioni che garantiscono una precisione di posizionamento elevata solo in alcuni ambienti (per applicazioni legate alla sicurezza dell’operatore, al tracciamento in real-time del percorso dei muletti, etc..), mentre in altri è sufficiente un’accuratezza minore (creazione di un inventario automatizzato, monitoraggio della posizione di pallet o macchinari, etc..). Esistono anche casi in cui, nello stesso progetto, vi sono ambienti in cui risulta semplice sviluppare un’infrastruttura cablata, mentre in altri ambienti questo risulta impossibile.
A tali bisogni si può rispondere con soluzioni ibride. Per fare questo si può ricorrere all’adozione di un mix delle varie soluzioni offerte da BlueUp. Si potrebbe creare una soluzione ibrida affiancando, ad esempio, MeshCube ad AccuRTLS, oppure a LocateBLE:
• MeshCube + AccuRTLS
MeshCube: localizzazione periodica, precisione media, infrastruttura senza cablaggi.
Scenario: condizioni quasi statiche (es. magazzino).
AccuRTLS: localizzazione in tempo reale, elevata precisione, infrastruttura IT per comunicazione e alimentazione delle antenne.
Scenario: localizzazione accurata in aree specifiche (es. linea di produzione, …).
• MeshCube + LocateBLE
MeshCube: localizzazione periodica, precisione media, infrastruttura senza cablaggi.
Scenario: condizioni quasi statiche (es. magazzino).
LocateBLE: localizzazione in tempo reale, precisione media, cablaggio per le antenne
Scenario: localizzazione in tempo reale su zone specifiche (es. varchi di uscita/ingresso, punti di raccolta, …).
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