Bluetooth 3.0이 단일 마스터 다중 슬레이브 네트워크에 적합합니까?

SIM808 이있는 데이터 로거 보드가 있습니다. SIM808에 의한 Bluetooth 3.0 기능이 있습니다. 보드 자체는 배터리 관리 시스템을 구현하여 무게, 습도 및 온도 측정을 수행 할 수 있으며 장치 변위를 감지 할 수 있습니다. 수집 된 모든 데이터는 GPRS 연결을 통해 원격 서버로 전송됩니다.

장치 자체는 벌집에 설치 될 수 있지만 수백 개의 두드러기에 SIM 카드를 사용하는 것은 비용 효과적이지 않습니다. 따라서 이것은 GPRS 기능 외에 데이터 로깅 기능이 있는 마스터 역할 만합니다.

따라서 SIM808 모듈없이 슬레이브 보드 를 구현할 계획 입니다. 따라서 SIM808 대신에 두드러기 사이의 로컬 무선 통신을 가능하게하는 간단한 무선 통신 장치가 필요합니다.

마스터는 모든 슬레이브에게 데이터를 요청한 다음 GPRS를 통해 모든 것을 전송합니다.

백 하이브 만 있으면 다음과 같아야합니다.

이제 로컬 무선 통신 의 가능성 :

1. 내가 말했듯이 블루투스는 이미 마스터 장치에 블루투스 3.0이 있습니다. 그러나 Bluetooth가 1 kB의 데이터에 대해 백 슬레이브를 쿼리하는 올바른 방법인지는 확실하지 않습니다.
2. 마스터 디바이스에는 I2C 버스가 있으므로 슬레이브 보드에 추가 할 수있는 I2C 호환 ZigBee 또는 기타 RF 모듈을 연결할 수 있습니다.

슬레이브에서 수집 가능한 데이터는 쿼리 당 1kB를 초과하지 않습니다.

전체적으로 블루투스를 사용할 수 있습니까? 아니면 예를 들어 장치에 ZigBee를 추가해야합니까 아니면 다른 옵션이 있습니까?

더 자세한 내용은 :

• 범위는 최대 30 미터입니다
• 또한 장치가 배터리로 구동되므로 전력 소비가 적은 솔루션이 좋습니다.
• 마스터는 15 분마다 쿼리를 실행합니다.

주요 목표는 마스터 가 슬레이브를 효율적으로 쿼리 할 수 있도록하는 것이며 마스터 의 PCB를 수정하지 않고 수행해야합니다 . 두 가지 가능성은 이미 마스터에 사용할 수있는 Bluetooth 3.0 또는 온보드 MCU의 I2C 버스를 통해 마스터 보드에 연결할 수있는 다른 기술입니다. (블루투스 사용을 고집하지 않고 SIM808에 의해 이미 BT 3.0이 있었기 때문에 시작점이었습니다.)

또는 무선 Hart (Highway Addressable Remote Transducer) 를 고려해 볼 가치가 있습니다 . 이것은 802.15.4 표준을 사용하는 2.4GHz (라이센스가없는 주파수 대역) 스마트 메시 네트워킹 기술입니다. WHart는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 기술을 사용하며 최소한 세 가지 주요 구성 요소가 필요합니다. 즉 무선 장치, 게이트웨이 및 네트워크 관리자입니다.

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또한 네트워크에 따라 보안 관리자, 어댑터 및 핸드 헬드 터미널을 추가 할 수 있습니다.

더스트 네트워크는 SOC 옵션을 제공하며 일부는 I2C 인터페이스를 갖추고 있습니다. 아래 첨부는 데이터 시트 일부에 대한 링크입니다. 불행히도이 기술에 대한 나의 지식은 꽤 제한되어 있으므로 추가 연구가 필요합니다.

참고 문헌

1. LTP5901-IPM / LTP5902-IPM
2. WirelessHART-작동 방식

전력 사용량의 관점에서 볼 때 Bluetooth 3.0은 제약 조건에 따라 실용적인 선택처럼 보이지 않습니다.

1 분마다 2 초 동안 데이터를 전송하고 나머지 시간 동안 휴면한다고 가정하겠습니다. 30 미터의 범위 요구 사항을 감안할 때 Class 1 Bluetooth 라디오 를 사용해야 할 수 있습니다 .

주로 산업용으로 사용되는 클래스 1의 범위는 최대 100 미터 (300 피트)입니다. Bluetooth 마케팅은 클래스 1 범위가 대부분의 경우 20–30 미터 (66–98 피트)임을 확인합니다.

무선 전송에 대한 명확한 경로가 없었거나 어려운 무선 환경에서 더 낮은 범위가 발생할 것이라고 생각합니다. 외부에서는 이것이 문제가되지 않는다고 생각합니다.

따라서 위의 사항이 사실이라고 가정하면 , 전송 단계 동안 약 100mW 에서 1/30 분의 1 시간 동안 전송하게됩니다.

따라서 시간당 약 0.00333 Wh 의 에너지를 소비합니다. '장수명'알카라인 AA 배터리는 약 2.6Wh의 에너지를 저장 합니다. 따라서, 배터리 대해 지난 것 블루투스 3.0 삼십일 하지, 정말 나쁜,하지만 훨씬 더 될 수 있습니다.

이 계산은 모두 매우 거칠지 만 가정이 정확하면 야구장에 있어야합니다. EE Times 는 전송 시간의 5 %가 최고 수준이며 2 초 / 분의 추정치는 약 3.33 % 라고 제안합니다.

BLE (Bluetooth Low Energy)가 더 실행 가능할 수 있습니다. 이 페이지 는 77m 범위에서 10mW의 전력을 제공하므로 배터리 수명이 1 년 (325 일,보다 정확하게)에 가깝습니다 . 그러나 이것은 새로운 하드웨어를 필요로 할 것입니다.

내가 코멘트에서 언급 한 바와 같이, 설치 이런 종류의 메쉬 네트워크를위한 완벽한 것, 그것은 해야 당신이 다음 벌집으로, 허브에 불과 2 ~ 3 미터 30m를 전송 할 필요가 없습니다 때문에, 상당히 다양한 요구 사항을 감소 . 이 경우 훨씬 덜 강력한 라디오를 사용하여 배터리 수명을 절약 할 수 있습니다.

ZigBee 와 같은 메시 프로토콜 중 하나 또는 새로운 BLE 메시 프로토콜 중 하나를 사용하는 것이 좋습니다.

Park 모드에서 Bluetooth 저에너지 와 Bluetooth BR / EDR의 차이점은 무엇입니까?에 대한 응답으로 BLE 저전력 측면의 일부 측면을 문서화했습니다 . . 다음은 제안 사항입니다.

SIM808에 직렬 인터페이스가있는 것 같습니다. 따라서 SIM808 모듈을 KC-5170 과 같은 듀얼 모드 클래스 1 BLE와 통합하는 것이 좋습니다 . 단일 모드 BLE도 사용할 수 있다고 생각합니다.

SIM808 시리얼 인터페이스

KC5170 직렬 인터페이스

위의 구성은 BLE 클래스 1 단일 모드 장치를 슬레이브 장치로 사용하는 마스터 장치입니다.

BR-LE4.0-S2A 와 같은 BLE 클래스 1 단일 모듈을 사용하는 것이 좋습니다 . 나는 무제한의 슬레이브를 마스터에 연결할 수 있다고 생각합니다 (구조가 필요합니다)

아래는 BLE 듀얼 및 싱글 모드의 단순화 된 블록 다이어그램입니다.

BLE 소비 전력 그래프

자세한 내용은 참고 문헌을 읽는 것이 좋습니다.

업데이트 (1/22/2017) : 제공된 정보를 기반으로 사용 가능한 GPIO가 확실하지 않은 경우 SPI 비트 뱅킹이 SPI 기반 BLE 모듈에 연결하는 또 다른 옵션 일 수 있습니다. 참조 용으로 I2C 기본 빅뱅 튜토리얼이 첨부되어 있습니다.

다른 옵션은 I2C를 지원하는 TI CC2640 과 같은 BLE SOC를 사용 하는 것입니다. 이 장치는 클래스 2 장치입니다.

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참고 문헌

• 파크 모드에서 Bluetooth 저에너지와 Bluetooth BR / EDR의 차이점은 무엇입니까?
• 왜 블루투스 헤드셋이 야외에서 간섭 (고르지 않은 음질)을 얻습니까?
• I2C 비트 뱅킹 튜토리얼 : 1 부
• Bluetooth 4.0 : Bluetooth 저에너지 소개 – 1 부
• Bluetooth 4.0 : Bluetooth 저에너지 소개 – 2 부
• Bluetooth® 저에너지 소비 측정
• Bluetooth 저에너지 응용 프로그램 개발자를위한 기술 고려 사항