Leuchttürme im IoT: energieautarke BLE-Beacons
Ausgabe 02-2016:
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Beacons, das sind spezielle Sender, die – analog zu Leuchttürmen – kurze Funktelegramme in möglichst kurzen zeitlichen Abständen aussenden. Seit mehreren Jahren nimmt die Verwendung dieser Sender stark zu. Je mehr Beacons im Internet der Dinge (IoT) zum Einsatz kommen, desto mehr steigt die Nachfrage nach energieautarken und wartungsfreien Lösungen.
Die Hauptanwendung von Beacons liegt in der Lokalisierung, das heißt in der Bestimmung der Position eines beweglichen Objektes. Eine typische Einsatzmöglichkeit kann eine spezifische Darstellung positionsabhängiger Inhalte sein. In diesem Fall werden dem Anwender bestimmte Informationen abhängig von seiner genauen Position angeboten. Dies könnten beispielsweise Informationen zu Ausstellungsgegenständen im Museum sein, die mittels einer speziellen Applikation vom Anwender abgerufen werden können. In diesem Fall werden mehrere stationäre Beacons verwendet, es bewegt sich lediglich der Empfänger.
Auch beim Asset Tracking können Beacons zum Einsatz kommen. Die Position mobiler Gegenstände kann so automatisch bestimmt werden. Ein Beispiel hierfür sind Geräte, deren flexibler Einsatz an verschiedenen Stellen benötigt wird. Dabei kommen bewegliche Messgeräte, Projektoren oder medizinische Geräte wie Rollstühle, Infusions- und Beatmungsgeräte infrage. In diesem Fall existieren mehrere stationäre Empfänger, die das Signal eines beweglichen Beacons aufnehmen.
Vorteile wartungsfreier Beacons
Eine Voraussetzung für die Anwendung von Beacons ist eine Infrastruktur mit möglichst vielen stationären Sendern oder Empfängern. Diese Infrastruktur lässt sich entweder gezielt installieren oder durch die Nutzung vorhandener Geräte bereitstellen. Letzteres kann zum Beispiel beim Vorhandensein einer BLE-Lichtsteuerung der Fall sein, wenn jede Lampe einen eigenen BLE-Sender und -Empfänger besitzt.
Um eine unkomplizierte Verwendung der Beacons zu ermöglichen, sollten diese grundsätzlich möglichst einfach zu installieren sein. Eine Verdrahtung zur Energiezufuhr ist meistens nicht möglich. Bei der Nutzung batteriebetriebener Lösungen kann eine erforderliche Wartung jedoch insbesondere in größeren Installationen problematisch sein. Werden Beacons in gut beleuchteten Umfeldern eingesetzt, dann sollte der Einsatz energieautarker Lösungen auf Solarbasis geprüft werden, um eine unproblematische und zuverlässige Funktionsweise zu gewährleisten.
Optimierter Einsatz in BLE-basierten Systemen
Da Beacons sehr häufig senden, ist die Verwendung eines energieoptimierten Funkprotokolls notwendig, um eine lange Lebensdauer bei Geräten ohne permanente Stromversorgung zu erreichen. Gleichzeitig sollte die Stärke des empfangenen Signals möglichst deutlich mit zunehmender Entfernung abfallen, um dadurch eine genaue Positionierung zu ermöglichen. Aus diesen gründen hat sich die Verwendung des Bluetooth-Low-Energy-(BLE-)Standards, der eine energieoptimierte Übertragung kurzer Telegramme im 2,4-GHz-Band ermöglicht, für Beacon-Anwendungen bewährt.
Erste batterielose BLE-Beacons bereits 2017
Die EnOcean GmbH arbeitet mit mehreren Leitkunden an Konzepten für solarversorgte BLE-Beacons, um eine energieautarke Lokalisierung mit zusätzlichen Sensorfunktionen zu ermöglichen. Die Verfügbarkeit dieser Lösungen wird für das Jahr 2017 erwartet.
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