대규모 IoT 배포를 위해 Bluetooth 저에너지 및 셀룰러 LPWA의 성능 결합

블루투스 기술의 발전

이 기술은 처음에는 오디오 데이터 스트리밍 및 파일 전송에 일반적으로 사용되었지만 지난 20년 동안 성숙했습니다. 현재 블루투스 기기는 우리 생활에서 없어서는 안될 부분이 되었으며 스피커, 헤드폰, 스마트폰, 스마트 TV, 스마트 워치 등에서 찾아볼 수 있습니다.

또한 블루투스 기술은 지속적으로 발전하고 있어 사물 인터넷(IoT)의 가장 중요한 무선 통신 기둥 중 하나로 인식되고 발전해 왔습니다.

Bluetooth는 사용 용이성을 위해 2.4GHz RF(RadioFrequency) 대역으로 지정된 비인가 ISM(산업, 과학 및 의료)에서 작동하는 단거리, 지점 간 및 지점 대 다지점 전송을 위한 무선 통신 기술입니다.

IEEE 802.15.1 프로토콜 내에서 표준화되었지만 더 이상 표준을 유지하지 않습니다. 오히려 통신, 컴퓨팅, 네트워킹 및 통신, 컴퓨팅, 네트워킹 및 기타 다양한 분야의 35,000 회원 회사 그룹인 Bluetooth SIG(Special Interests Group)에서 개발 및 관리하고 있습니다. 가전제품.

사물 인터넷을 위한 BLE 기술

응용 프로그램

시장 요구 사항을 충족하기 위해 무선 기술은 지속적으로 변화하고 있습니다. BLE(Bluetooth Low Energy)는 Bluetooth 4.0부터 도입되었으며 IoT 활용 요구 사항을 충족하기 위해 설계되었습니다. 기존의 클래식 Bluetooth 성능과 비교할 때 BLE는 다양한 종류의 센서에서 짧은 데이터 전송 버스트에 최적화되어 있습니다.

이전 세대의 Bluetooth 프로토콜에 비해 장거리, 더 낮은 대기 시간 및 전력 소비, 더 높은 처리량(최대 2Mbps), 더 적응 가능한 IP 액세스 및 메시 네트워킹 지원을 제공합니다. 산업용 IoT 및 의료 IoT 분야에서 저전력 장치는 시스템의 백본이며 BLE는 이러한 애플리케이션에 가장 적합합니다.

BLE 기술은 가정, 웰빙, 스포츠, 게임 및 자동화, 의료 및 산업용 전자 제품에 적용할 수 있는 다양한 유형의 IoT 장치에 내장되어 있습니다. BLE는 이전 버전과의 호환성을 제공하므로 BLE를 지원하는 모든 새 장치는 기존 Bluetooth도 지원하며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

BLE의 메시 네트워크

메시 네트워킹 기능은 IoT 사용 사례에서 특히 중요합니다. 모든 Bluetooth 장치가 중앙 허브 또는 마스터 노드에 연결되는 기존의 Bluetooth 토폴로지와 정반대입니다. BLE 네트워크에서 메시 토폴로지는 범위 내 장치인 모든 노드 간의 상호 통신을 가능하게 합니다.

단일 BLE 네트워크에서 거의 무제한의 네트워크 가입자를 지원하는 이 기능은 네트워크 범위를 확장하고 견고성을 높이는 동시에 단일 장애 지점으로부터 네트워크를 보호합니다.

최대 이점을 위해 블루투스와 셀룰러 LPWAN이 상호 운용되는 방법

Bluetooth 저에너지 장치는 수많은 사용 사례 및 응용 프로그램에 저전력 IoT 장치를 배포하는 데 몇 가지 이점을 제공하지만 낮은 작동 범위 및 낮은 데이터 처리량과 같은 단점으로 인해 응용 프로그램이 단거리 장치로만 제한됩니다.

사용되는 개별 통신 기술의 단점을 극복할 수 있는 IoT 장치 시스템을 구축하려면 서로 다른 기술을 결합하여 서로의 단점을 커버하고 각각의 장점에 더하여 다양한 엔드 시스템을 만드는 것이 더 실용적입니다. 장치 수.

셀룰러 IoT 연결은 장거리, 높은 데이터 처리량, 보안 기능, 배포 용이성 등과 같은 수많은 이점으로 인해 IoT 산업에서 가장 인기 있는 기술 중 하나입니다. BLE 기술의 단점을 극복합니다.

셀룰러 연결과 BLE가 모두 배포된 IoT 시스템에서 BLE 장치는 메시 네트워크 토폴로지에서 장치가 서로 통신할 수 있도록 하는 기본 통신 네트워크 역할을 할 수 있으며, 또한 다음과 같은 근처의 기존 Bluetooth 장치와 통신할 수 있습니다. Bluetooth 지원 전화와 동시에 하드웨어 및 네트워크 요금에 대한 장치당 비용을 절감합니다.

최종 데이터 스트림은 BLE 노드와 인터넷 사이의 게이트웨이 모뎀 역할을 하는 셀룰러 게이트웨이를 사용하여 인터넷으로 보낼 수 있습니다.

셀룰러 LPWAN과 페어링된 BLE를 사용하는 효과적인 사용 사례는 스마트 미터링입니다. 여러 스마트 미터 노드가 한 지역에 배치되는 시나리오에서는 각 노드가 BLE 기술로 연결된 서로 다른 스마트 미터 노드 사이에 메시 네트워크를 생성하여 효율적인 솔루션을 만들 수 있습니다.

모든 노드 장치가 BLE 메시 네트워크에 연결된 상태에서 셀룰러 LPWAN 연결이 있는 게이트웨이 장치를 메시 네트워크에서 데이터를 수신하고 클라우드에 중계하는 라스트 마일 연결 장치로 배치할 수 있습니다. 이 시나리오에서는 셀룰러 네트워크에 능동적으로 연결하고 클라우드와 통신하는 데 하나의 장치만 필요하므로 보다 효율적인 네트워킹 인프라가 가능합니다.

이 기술적 공생은 두 무선 기술의 이점을 결합하고 IoT 연결에 필요한 모듈식, 확장 가능 및 적응형 네트워크 솔루션을 제공합니다. BLE 기술 지원으로 인해 메시 토폴로지 성능이 지원되는 하이브리드 코어 네트워크를 만드는 동시에 셀룰러 연결은 사용 가능한 네트워크 범위를 추가로 확장하고 저범위와 같은 일반적인 BLE 메시 네트워크 문제를 극복합니다.

결론

차세대 IoT 솔루션을 구현하려면 기업은 다양한 연결 선택을 고려해야 하며, 비용은 낮추면서 네트워크 효율성을 높이는 하이브리드 연결을 고려해야 합니다.

Bluetooth 저에너지 기술은 더 작고 전력 효율적인 스마트 장치의 새로운 지평을 여는 셀룰러 LPWAN과 같은 장거리, 높은 처리량 연결 옵션과 함께 작동할 수 있는 IoT 장치를 위한 유망한 단거리 연결 옵션입니다. 비용 효율적입니다.

BLE 기술과 셀룰러 LPWAN 사이의 시너지 관계는 IoT 인에이블러가 지금까지 실현 가능하지 않았던 사용 사례 시나리오를 가능하게 하기 위해 미래에 활용할 방법 중 하나입니다.

저자는 Cavli Wireless의 공동 설립자이자 COO인 Tarun Thomas George입니다.