Vous pouvez probablement convenir que la portée est l’un des facteurs les plus importants lors de la détermination du système de communication sans fil à utiliser pour le suivi et la surveillance des actifs industriels. De nombreuses entreprises choisissez Bluetooth Low Energy (LE) en raison de sa consommation d’énergie réduite et de la durée de vie prolongée de la batterie, ce qui entraîne à son tour des coûts d’infrastructure inférieurs. La question est de savoir comment déterminer la portée dans divers environnements industriels ? Voyons comment calculer et améliorer la portée des systèmes Bluetooth LE.

Comment déterminer la portée

Qu’est-ce que la portée ? La portée est la distance à laquelle un émetteur peut être d’un récepteur tout en étant capable de lire avec précision les informations qu’il a envoyées. Pour le déterminer, certains facteurs doivent être identifiés. Avant d’identifier les différents facteurs qui affectent la portée Bluetooth Low Energy, clarifions quelques détails sur ce que signifie pour un émetteur « envoyer des informations » et un récepteur pour les « lire ».

Tout d’abord, un émetteur envoie de petits bits d’information via des signaux radio. Dans le cas de Bluetooth LE, les signaux radio sont envoyés dans la fréquence de 2,4 GHz en utilisant la technologie de saut de fréquence adaptatif pour éviter les interférences avec d’autres protocoles, tels que Wi-Fi et Zigbee, qui parcourent la même bande passante. Ces signaux sont également envoyés avec un niveau de puissance spécifique mesuré en décibels milliwatts (dBm).

Le récepteur « lit » ensuite le signal et interprète les données envoyées. La capacité de « lire » le signal est déterminée par la sensibilité du récepteur qui est la mesure de la force minimale du signal qu’un récepteur peut détecter et interpréter. Cependant, l’effort pour « lire » la transmission peut être amélioré ou diminué grâce à une variété de facteurs lorsque le signal se déplace vers le récepteur. Ces facteurs comprennent le gain d’antenne, l’affaiblissement sur le trajet, l’affaiblissement de propagation, l’affaiblissement structurel et d’autres interférences.

En fin de compte, vous devez avoir un récepteur suffisamment sensible et un émetteur suffisamment puissant pour que le récepteur entende la transmission à travers les pertes de puissance. Le budget de liaison est un moyen efficace de calculer les gains et les pertes totaux du signal de transmission lorsqu’il se déplace de l’émetteur au récepteur.

Facteurs affectant la force du signal reçu :

• Gain de l’antenne – Convertir l’énergie électrique en énergie électromagnétique ou vice-versa et focaliser la direction de l’énergie pour influer sur l’efficacité du signal transmis et du signal reçu. L’emplacement, la taille et la conception de l’antenne peuvent varier et avoir un impact sur son efficacité.
• Perte de chemin – Réduction de la force du signal qui se produit lorsqu’une onde radio se propage dans l’air.
• Perte de propagation – La propagation de l’énergie RF lorsque le signal se dissipe généralement en raison de l’interférence de l’onde RF avec elle-même lorsqu’elle rebondit sur le sol.
• Perte d’atténuation – Les pertes liées à la propagation à travers des matériaux autres que l’air comme l’humidité, les précipitations, les murs, le verre, etc.

Consultez notre Calculateur de portée pour trouver une estimation de portée pour votre réseau.

Améliorer la portée Bluetooth Low Energy avec les réseaux maillés

Bien que la portée de la communication entre deux appareils Bluetooth LE puisse être quelque peu limitée en fonction des conditions environnementales, il existe un moyen d’en faire une solution évolutive. C’est en utilisant soit un Full Réseau maillé ou réseau maillé partiel.

Réseau maillé complet

Dans un réseau entièrement maillé, un grand nombre d’appareils Bluetooth sont connectés sur une large zone. Ces appareils communiquent soit directement entre eux, soit via des « nœuds » intermédiaires (autres appareils Bluetooth du réseau maillé). Tant que chaque nœud est suffisamment proche pour communiquer avec au moins deux autres, ce réseau maillé peut fonctionner.

Certains avantages d’un réseau à maillage complet sont sa capacité d’auto-guérison ou de pontage le plus court qui sélectionne automatiquement le meilleur itinéraire pour communiquer des informations même lorsque certains nœuds perdent la connexion. D’autre part, si vous souhaitez générer une action collective à partir de vos appareils Bluetooth, « diffuser » un message à tous les nœuds du réseau maillé vous donnera le résultat souhaité. Étant donné que les nœuds peuvent être ajoutés et supprimés sans configuration préalable, les réseaux maillés sont également facilement évolutifs. Cependant, il y a beaucoup de redondance dans un réseau à maillage complet, ce qui signifie une consommation d’énergie plus élevée pour les balises Bluetooth et des coûts plus élevés pour vous.

Réseau à maillage partiel

Une autre façon de connecter des appareils Bluetooth consiste à utiliser un réseau à maillage partiel. Dans ce scénario, tous les appareils ne sont pas directement connectés les uns aux autres. Chaque périphérique est connecté à au moins deux autres nœuds, mais seule une partie d’entre eux peut être organisée en topologie à maillage complet, voire pas du tout. Grâce à cette organisation, la redondance est réduite et les coûts peuvent être considérablement réduits.

Utilisation de XLE pour le suivi des actifs

Bien que ces réseaux maillés présentent leurs propres avantages, il existe de nombreuses complications lorsqu’il s’agit de les mettre en œuvre dans un système complet de suivi et de surveillance des actifs. On peut admettre qu’il n’est pas facile d’obtenir à la fois précision et accessibilité avec ce type d’infrastructure. Cependant, AirFinder OnSite atteint les deux grâce à sa technologie de pointe XLE™ (Xtreme Low Energy) et à sa liaison fiable LPWAN Symphony Link.

XLE est une version plus récente de Bluetooth LE que Link Labs a brevetée fin 2020. La technologie XLE identifie l’emplacement des actifs avec une précision d’un mètre grâce à la plage de phase, et avec un micrologiciel propriétaire, la batterie de l’étiquette d’actif peut durer jusqu’à 7 ans . XLE prolonge la durée de vie de la batterie de plus de 400 % grâce à une utilisation plus intelligente de la conservation de l’énergie.

En résumé, l’envoi de données via le LPWAN fiable de Link Labs, qui couvre jusqu’à 1 million de pieds carrés, réduit considérablement les coûts et la portée du réseau XLE augmente de manière exponentielle. En plus de la technologie de plage de phase, de l’amélioration de la durée de vie de la batterie et de la latence réduite des balises XLE d’AirFinder, le système fonctionne efficacement sur un réseau maillé partiel sans compromettre la portée, la sécurité, la précision ou l’abordabilité. Pour voir AirFinder OnSite XLE en action, demander une démo aujourd’hui.