Bluetooth MESH - インダストリアルIoT向けプロトコル

米LinkLabs社は、米Multitech社と企業向けLPWA市場を競っているLoRa対応ゲートウェイ専業メーカーとして有名です。今年春から各BluetoothチップメーカーからリリースされるBluetooth5で対応するBluetooth MESHについて興味深いコメントを公開されていましたので、ご参考までに翻訳します。

Bluetooth MESH - Protocol for Industrial IOT
Published February 14, 2017

オリジナルリソース記事は下記URLとなります。
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
https://www.link-labs.com/blog/bluetooth-mesh-protocol-for-industrial-iot

Bluetoothは、2つの理由でInternet of Thingsデバイスの主要な無線技術となっています:
1つ目は、安価で容易に入手可能な点。Bluetooth MESH技術は、Bluetoothの欠点の1つである非常に短い範囲のみしかサポートできない点を解決します。

2つ目は、低消費電力(0dBm以下)で送信し、データ速度が非常に高い(1mb / s)ため、このような大きな可能性があります。到達時間はとても短くすみます。そして、Bluetooth Low Energy(BLE)は、スマートフォンに接続するバッテリ駆動のウェアラブルデバイスに最適です。

しかし、産業向けにBluetoothを使用すること課題は、データをバックホールするためにインフラストラクチャを構築する必要があることです。 それは、スマートフォンだけでは機能しません。産業向けは、常時データをクラウドに吸い上げる必要があるからです。

Bluetooth MESHスタンダードは、BLEデバイスをネットワークを経由してデータをゲートウェイデバイスに戻すことができるように開発されており、ゲートウェイデバイスはさらにインターネットにルーティングされます。

BLE MESH仕様はまだ開発途上ですが、低コストのバッテリ駆動デバイスを産業向けまたは企業、向けに設定して接続できる強力なアーキテクチャです。そうだとしても、Bluetooth MESHだけではうまくいかない場合もあります:

Bluetooth MESH対応センサーは、うまく分散処理を最適化できません。短距離のBluetoothとMESHネットワークのニーズを組み合わせる場合、メッシュの設計と管理が非常に重要となります。

Bluetooth MESHは、地域全体でほぼ均一に分布しているセンサー(HVAC=Heating, Ventilation, and Air Conditioning <暖房、換気、および空調>、ライトなど)に効果的に機能します。しかし、産業向けな「頑丈な」実装(パワーモニター、ペーパーディスペンサー、産業用モニター)には不向きです。いくつかのセンサーは、隔離された場所に設置しています。

これは実際には前ケースのサブセットですが、自宅に設置場所を移動するだけで、自分のセンサーがオフの場合、隣接ノードがBluetoothの範囲外であればMESHネットワークには参加できません。

大量のセンサー。 MESHネットワークでさえ、スループットの限界があり、MESHが移動する必要がある場合、データが多くなればなるほど、各ノードにはより多くの消費電力(バッテリ寿命)が必要になるのです。

私たちLINK LABSでは、低コストの工業用センサーがBluetoothを使用していますが、MESHではありません:しかし、強力なアーキテクチャーを提供できます。

BluetoothからLTE-M:Bluetooth接続は、LTE Cat-M1ネットワークに直接接続された低消費電力「リーダー」デバイスから実行されます。

これらの低コストおよび低電力デバイスは、ゲートウェイが従来のBluetooth IOTシステムで機能するように機能しますが、工場のように企業内で大量にインストールされるように設計されています。Bluetoothセンサーのすべてのグループは、1つの読み取り装置に「連動」します。 LTE-Mブリッジあたりに5から10個のBluetoothデバイスのバランスが効率的となっています。

これらのブリッジ装置は、簡単なコンセント形状でAC電源で供給することができ、BLEセンサーの近くで便利な場所に設置できます。

BluetoothとLora / Symphony Link:LTE-Mが高価すぎるか難しい(おそらく携帯電話ネットワークが弱い)場合、Bluetoothブリッジ機能は、代わりにSymphony Linkを使用してLoRa経由で長距離を送信できます。これは、AirFinderが、RTLS(Real Time Location System)データを使用する時に最適なアーキテクチャです。

これは、低コストのBluetoothセンサーとSymphony Linkで「IT構築スキル無し」で、機能を組み合わせることで、これは非常に強力なソリューションとなります。Loraゲートウェイは、CellularまたはEthernet経由でバックホールとしてデータをクラウドにアップロードされます。

AirFinderアーキテクチャの概要



主な取り組み:

◆Bluetoothは、IoT構築の強力なツールキットです。
◆産業向けまたは企業内の接続にスマートフォンを使用するのは、バックホール利用は不向きです。
◆Bluetooth MESHは、照明制御のように、均一分散、制御するユースケースの選択肢です。
◆長距離バックホールと組み合わされたBluetoothは、産業向けIoT用途でBluetoothを活用する好ましい方法です。








◆Dragino LoRa IoTキットのプレゼン動画



◆詳細はこちらから.
↓↓↓↓↓↓
http://www.crijapan.jp/index.php/ja/iotgateway.html

■IoTゲートウェイカタログをダウンロード
  ↓↓↓↓↓↓
http://www.ibeacondo.com/download/IoTGateway_catalog.pdf



■Dragino社LoRaWAN対応IoTゲートウェイ
・SEMTECH社LoRa通信チップ搭載したIoTゲートウェイ LG01-JP




■LoRaWAN対応センサーノード LoRa mini 表





■LoRaWAN対応センサーノードLoRa mini 裏



■LoRaWAN対応センサーノードLoRa mini をArduino IDE互換開発PCBに装着している様子





■LoRa mini用着脱可能なテストユーティティ
Arduino IDEで開発したさまざまなセンサー制御プログラムをLoRa mini本体にロードするためのテストユーティリティ



■「LoRa」導入ガイド―「IoT」「LoRa」の仕組みから、「IoTアプリケーション」の実例までのLoRa入門書


A5判  160ページ 定価 2,484円(本体2,300円)
ISBN978-4-7775-1972-9 C3004 2300円
2016年 9月28日 工学社より全国書店にて発売!
◆工学社のサイト
↓↓↓↓↓↓↓

https://www.kohgakusha.co.jp/books/detail/978-4-7775-1972-9





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Bluetooth MESHの可能性

ようやくBluetoosh MESHが発表されました! 

*Bluretooth SIGメンバーの発表記事 Bluetooth MESH
Bluetooth規格を推進する団体Bluetooth SIGは30日、2016年のロードマップに関する記者説明会を開催した。Bluetooth SIG 開発者プログラム ディレクターのスティーブ・ヘーゲンデルファー氏が登壇し、Bluetooth技術の展望を示した。

ヘーゲンデルファー氏は近未来の世界を、インターネットの登場、スマートフォンの登場に続く「第3の波」がやってくると表現。2020年には450億のIoTデバイスが稼働するという、AIGの予測を紹介した。その中でもBluetoothは約1/3の140億台のデバイスに搭載され、IoT時代の根幹を支える技術へと進化させていく方向性を示した。

Bluetooth SIGでは、こういったソリューションの開発を支援するため、「Bluetooth Developer Studio」をはじめとした開発キットを提供している。Bluetoothセンサーをインターネットに接続するためのゲートウェイでは、ミニコンピューター「Raspberry Pi」で実行可能なスターターキットを提供している。

http://k-tai.impress.co.jp/docs/news/20160330_750713.html



*Bluetooth Developer Studio

https://www.bluetooth.com/~/media/developer-studio/index



*無線帯域の種類 
無線の転送速度と電波範囲を整理した図です。


*各国解放されたサブGHz無線帯域
現在特に無許可で無線を利用することのできる各国の無線帯域。日本では、426MHzが省電力無線帯域として開放されています。一般にサブGHz帯域と称されています。


複数の火災報知器などをディジーチェーン形式でつなぎ、コントロールセンターで制御する形式で利用されています。これらの用途が、Bluetooth MESHに置き換わる可能性を秘めています。


*WiFi Mesh機能付きAsterisk IP PBX
メッシュネットワークを理解するための資料。5年程前にAsterisk関連製品を手掛けていた頃、世界で初めてWiFiをMESH接続でネットワーク化したオープンソースハードウェアをマーケティングしました。オーストラリアのエンジニアDavid Roweが開発し、中国ATCOMが製造、東チモール、南アフリカ、メキシコ等開発途上国で携帯サービスを展開済。 携帯SIPフォンの基地局として利用されています。ちなみにOpenWRTをMESHネットワーク化するHand over P2Pドライバーは、ドイツの若手技術者が開発し、「KAMIKAZE」という名称で公開されました。



*David Roweが開発したWiFi MESHベース携帯基地局 - Mesh Potate

http://villagetelco.org/mesh-potato/



*Bluetooth MESHを理解するのに便利な動画




*Bluetooth MESHをいち早く事業化している会社 BLE-Mesh社




BLE-MESH.com presentation from Ble-Mesh.com on Vimeo.



当社取引先 Onyx Beacon社でもこのBluetooth MESH機能を利用した新しいビーコン端末、USB Central Beconをリリース予定です。




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