White Paper - DAI PRODOTTI ALLE SOLUZIONI, TRAMITE I SERVIZI - RFID Global
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
White Paper
DAI PRODOTTI ALLE SOLUZIONI, TRAMITE I SERVIZI
Bluetooth® Smart / Bluetooth® Low Energy
White Paper Informativo
Sommario
Bluetooth® Low Energy: dallo standard alla nostra visione.................................................2
Bluetooth® .......................................................................................................................................................................... 2
L’evoluzione in Bluetooth® Low Energy: alcune note tecniche .................................................................. 2
Scambio dati tra dispositivi .............................................................................................................................................................3
Applicazioni tradizionali del BLE .................................................................................................................................................5
La nostra visione “unconventional”: dall’RFID al BLE.............................................................6
RFID/NFC vs BLE ............................................................................................................................................................ 6
BLE: RFID attivo e RTLS ............................................................................................................................................... 6
Dispositivi BLE BlueWave by RFID Global ...............................................................................8
Tag Beacon BLE................................................................................................................................................................ 8
BlueWave Bluetooth® Smart Gateway ................................................................................................................... 9
Principali caratteristiche ..................................................................................................................................................................9
BlueWave Bluetooth® Smart Gateway ‐ Connettività IoT/Cloud................................................................................ 10
Alcuni scenari applicativi dei Gateway Reader BlueWave. ................................................ 11
Webgrafia ed approfondimenti ...................................................................................................... 12
Note ............................................................................................................................................................ 12
Copyright RFID Global by SOFTWORK – riproduzione vietata Pagina 1 di 12
Bluetooth® Low Energy: dallo standard alla nostra visione
Bluetooth®
Bluetooth® è una tecnologia wireless basata su uno standard sicuro ed economico, utilizzato
nelle telecomunicazioni per creare in modo semplice reti personali senza fili: dispositivi dotati di
questa tecnologia, tra cui smart phone, tablet, palmari, wearable e periferiche, possono così con‐
nettersi e dialogare tra di loro a qualche decina di metri di distanza.
Il plus di valore del Bluetooth® è dato proprio dallo standard, che proietta questa tecnologia ver‐
so soluzioni aperte ed interoperabili, con piccoli consumi, costi di produzione contenuti e
ridotto raggio d’azione, variabile da 1 fino a 100 metri (ed oltre).
Queste note tecniche e quindi prestazionali spiegano perché il Bluetooth® stia dilagando anche
oltre la sfera consumer, coinvolgendo il mondo industriale per interagire con datalogger, sensori
ed altri tool di misurazione tipici dell’IoT (Internet of Things) e dell’M2M (Machine to Machine).
L’evoluzione in Bluetooth® Low Energy: alcune note tecniche
Il Bluetooth® Low Energy, abbreviato con l’acronimo BLE, è la versione sviluppata di tale stan‐
dard con il release 4.0 e successivi: tra i plus di questa variante spiccano la comunicazione wi‐
reless fino ad un raggio di 100 metri ed i consumi molto ridotti dei dispositivi interconnessi,
grazie alle piccole quantità di dati scambiati e al ridotto tempo di trasmissione.
L’utente non deve quindi più preoccuparsi di spegnere la connessione Blue‐
tooth® del proprio smartphone una volta terminata l’operazione di scambio
dati, anzi è opportuno lasciarla sempre attiva per poter usufruire dei servizi in‐
formativi offerti, per esempio, nel mondo del retail, tramite l’utilizzo di “Tag
Beacon BLE” (iBeacon® nell’interpretazione Apple).
La potenzialità del BLE consiste infatti nel consentire la connessione tra il proprio smartphone o
tablet (Apple, Android, Windows) e gli altri dispositivi Bluetooth® Smart disseminati
nell’ambiente circostante, ricevendo in modo automatico, senza alcuna azione volontaria, i mes‐
saggi informativi o i dati provenienti dai sensori (Wireless Sensor Network).
Altra nota distintiva del BLE è la sua architettura di comunicazione, disegnata in modo “leggero”
e user friendly: lo smartphone è il ricevitore di piccoli pacchetti di dati provenienti dai tag BLE
sparsi nell’ambiente circostante e può generare notifiche all’utente grazie ad apposite app.
Gli stessi sviluppatori hanno grande libertà nel creare nuove app personalizzate, avvantaggiati
dalla capillare presenza di dispositivi BLE con cui interfacciarsi: secondo ABI Research, entro il
2020 saranno presenti nel mondo dell’IoT oltre 30 miliardi di dispositivi interconnessi!
Copyright RFID Global by SOFTWORK – riproduzione vietata Pagina 2 di 12
In base alle loro caratteristiche, i dispositivi BLE possono essere suddivisi in due gruppi, Blue‐
tooth® Smart e Bluetooth® Smart Ready
Bluetooth® Smart Ready sono i device capaci di sfruttare la versione 4.0 dello standard in mo‐
dalità dual‐mode, perché supportano sia la precedente versione di Bluetooth® Classico, che il
BLE: si tratta quindi di dispositivi capaci di connettersi a qualsiasi altro device dotato della stes‐
sa interfaccia, anche se di versione precedente e fungono da ponte tra il Bluetooth® tradizionale
e il Bluetooth® Low Energy.
Più ristretto è invece il campo di connessione dei dispositivi Bluetooth® Smart, che scambiano
dati solo in single‐mode, interagendo cioè solo con i dispositivi Smart Ready e non con quelli di
generazione precedente.
Scambio dati tra dispositivi
Secondo una visione tradizionale del Bluetooth® Low Energy, l’applicazione e quindi lo scambio
dati avviene tra un dispositivo Broadcaster e un Observer: il primo, ottimizzato per la sola tra‐
smissione dei dati, avvisa della sua disponibilità alla connessione all’Observer in ascolto, studiato
per la sola ricezione.
Un device con display, come ad esempio uno smartphone, è quindi un Observer, poiché riceve e
visualizza i dati provenienti dai dispositivi circostanti, tra cui sensori o tag BLE Beacon (Broad‐
caster).
Altra nota, il raggio d’azione di un tag Beacon opera fra i 30 e gli 80 metri, ma è settabile in modo
da modificarne la portata, qualora si voglia modulare la distanza di ricezione per consentire, ad
esempio, la rilevazione solo in una specifica e ben delimitata area d’interesse.
In particolare, i Broadcaster vengono intercettati dall’Observer tramite il processo di scanning,
come descritto più dettagliatamente nell’apposita sezione tecnica di questo documento.
Copyright RFID Global by SOFTWORK – riproduzione vietata Pagina 3 di 12
I concetti di Micro Location e Interaction & Engagenent aiutano a comprendere appieno le poten‐
zialità del BLE.
Micro‐location e RTLS (Real Time Location System)
Si tratta della geo‐localizzazione a corto raggio implementabile anche in ambienti indoor, in cui
non è possibile sfruttare il GPS a causa delle difficoltà nel ricevere il segnale dei satelliti attraver‐
so le strutture degli edifici, soprattutto se caratterizzate dalla presenza imponente di cemento o
metallo.
Un punto di forza della tecnologia BLE Beacon è proprio la semplicità con cui si può invece rea‐
lizzare la stessa applicazione, anche in edifici sviluppati su più piani.
Interaction/Engagement/Context
I Beacon, interagendo con le apposite app, inviano dati agli smartphone inerenti alla posizione ed
al contesto specifico in cui si trovano, rendendo così lo smartphone “cosciente” di ciò che lo cir‐
conda: un’interazione, questa, che permette di effettuare operazioni di tracking in tempo reale
senza connessione internet.
Copyright RFID Global by SOFTWORK – riproduzione vietata Pagina 4 di 12
Applicazioni tradizionali del BLE
Tipicamente un device Bluetooth® con connessione attiva e dotato di una app che consente di in‐
terfacciarsi con i Beacon circostanti reagisce automaticamente ad essi, senza che l’utente svolga
alcuna azione volontaria di rilevazione, come ad esempio digitare comandi sul proprio
smartphone.
Grazie all’ottimizzazione dell’energia consumata dai dispositivi BLE, ottenuta tramite la loro at‐
tivazione solo al momento di trasmissione o ricezione e all’invio di piccoli pacchetti di dati,
si può mantenere il proprio smartphone con connessione Bluetooth® sempre attiva senza scari‐
care rapidamente la batteria.
Queste feature fanno del BLE un perfetto
shop‐assistant nei grandi magazzini e negozi,
in eventi o aree di ristorazione e parchi diver‐
timento, per rendere l'esperienza degli ospiti
più coinvolgente e interattiva: il retailer può
monitorare il comportamento e gli interessi
dei potenziali clienti ancora prima che essi ac‐
quistino, oltre alle loro attitudini all’interno
del negozio, come per esempio analizzare qua‐
li siano gli scaffali davanti a cui le persone si
fermano più a lungo.
Tutte informazioni preziose per progettare ef‐
ficaci strategie di marketing di prossimità.
È il caso, ad esempio, del retailer americano Macy's, che ha av‐
viato nel 2013 i primi test con Beacon negli store di New York
e di San Francisco (foto): l’applicazione permette, oltre alle
funzionalità descritte in precedenza, anche di sostituirsi alla
Fidelity Card.
Nella cornice degli eventi (concerti, stadi di calcio, mostre,
musei, parchi, etc.), la tecnologia Bluetooth® Low Energy, che
opera anche in ambienti indoor, genera molteplici servizi di
valore, tra cui guidare l’ospite/spettatore dalle vicine fermate
della metrò o del bus al luogo di destinazione, fino al preciso posto a sedere prenotato, possibili‐
tà di acquistare coupon per bibite direttamente dal posto a sedere o ricevere resoconti dettaglia‐
ti sullo spettacolo in corso.
Il mondo del BLE vive quindi in innumerevoli scenari applicativi, complici lo standard e quindi
l’estesa interoperabilità tra i diversi dispositivi in grado di comunicare tra loro, i costi ridotti e la
semplicità d’utilizzo!
Copyright RFID Global by SOFTWORK – riproduzione vietata Pagina 5 di 12
La nostra visione “unconventional”: dall’RFID al BLE
RFID/NFC vs BLE
Il nostro approccio al mondo del B Bluetooth® Smart segue il percorso vissuto in ambito
RFID/NFC, con i suoi benefici, tra cui la capacità di rilevare massivamente (anti‐collisione) un
elevato numero di oggetti e persone senza il contatto visivo sul tag RFID.
La tecnologia NFC (Near Field Communication), un “ramo” dell’RFID operativo alla banda HF
(13,56 MHz), interviene poi per coinvolgere l’utente finale e offrirgli l’accesso a informazioni o
contenuti multimediali direttamente sul proprio smartphone: perché questo flusso di informa‐
zioni sia attivato, è necessario l’intervento volontario dell’utente, che avvicina il proprio device a
qualche centimetro dal tag NFC.
Partendo da simili presupposti, la tecnologia BLE bypassa la componente volontaria e di prossi‐
mità dell’NFC, permettendo così al device (fisso o mobile) di recepire le informazioni provenienti
dall’ambiente circostante a diversi metri di distanza e senza alcuna azione volontaria dell’utente.
Nato nella cornice del marketing di prossimità, il BLE poggia su una classica architettura tecno‐
logica, in cui il tag Beacon (Broadcaster) è posizionato in precisi punti di un’area (locale com‐
merciale, sia esso retail, di ristorazione, di divertimento o cultura) e, quando uno smartphone
con una app appositamente disegnata entra nel raggio d’azione del Beacon, riceve una notifica,
ossia un messaggio (advertising).
BLE: RFID attivo e RTLS
Ispirati dalla nostra esperienza in ambito RFID, abbiamo implementato la tecnologia BLE sulla
base di un “reverse concept”rispetto alla visione tradizionale, con l’obiettivo di realizzare in modo
semplice e con costi ridotti un sistema RFID attivo per l’identificazione automatica e la localiz‐
zazione (RTLS) di persone ed oggetti: i device BlueWave by RFID Global consentono, con tem‐
pi di istallazione e manutenzione molto contenuti, di realizzare simili architetture in modalità
user friendly e non invasiva, facendo leva su tutti i plus applicativi di questa tecnologia.
In una simile visione gli apparati BLE operano con una logica
speculare rispetto alla concezione tradizionale del Bluetooth ®
Smart, invertendo così l’architettura tecnologica tradizionale: è
la persona o l’oggetto da rilevare ad essere dotato del tag Bea‐
con, mentre nell’area da monitorare sono installati gateway rea‐
der BLE per rilevarne il movimento, il tutto ispirato alla logica
dell’RFID attivo.
Copyright RFID Global by SOFTWORK – riproduzione vietata Pagina 6 di 12
Tra i parametri valutativi da considerare per la scelta della corretta tecnologia, figura anche
quello economico: ad esempio, in un’applicazione con elevate quantità di tag a perdere la tecno‐
logia RFID passiva in banda UHF risponde in modo ideale alle esigenze di tracciabilità, in termini
sia di performance che di costi.
Non si tratta comunque di regole rigide, ma di spunti di riflessione, da ambientare poi in ogni
singolo caso applicativo: se tra le aspettative della tracciabilità figurano elevate distante di rile‐
vazione (fino a 100 mtr) di asset di valore o per la sicurezza delle persone, il Bluetooth®
Smart riacquista la sua priorità, profilandosi come una valida alternativa all’RFID sul piano pre‐
stazionale ed economico, oltre ad una maggiore semplicità d’installazione, maggiore flessibilità e
rapidità nel set‐up.
Gioca a favore del BLE anche la sua presenza nativa in dispositivi dalla capillare diffusione, in
primis tablet e smartphone!
Ispirati dal meccanismo di identificazione tipico dell’RFID, in cui le antenne di un reader possono
ricevere i codici univoci di centinaia di tag contemporaneamente, abbiamo progettato e realizza‐
to la famiglia BlueWave di dispositivi Gateway Reader BLE (Observer), in grado di offrire la
medesima prestazione di anticollisione e quindi di captare un numero elevato di tag Beacon.
Ponendosi a metà strada tra le prestazioni dell’RFID passivo e quelle dell’RFID attivo, ma benefi‐
ciando dei plus distintivi del BLE, tra cui costi contenuti, standard di interoperabilità in un’ottica
IoT, la nostra visione unconventional del BLE copre le aspettative di mercato rivolte alla rileva‐
zione di persone ed oggetti, in ambienti sia indoor che outdoor.
Proseguendo con un simile approccio al BLE, la tecnologia
consente di operare come un sistema di Real Time Loca‐
tion, creando in modo semplice un sistema di localizza‐
zione in ambienti indoor, dove non è utilizzabile il GPS.
Posizionati nelle diverse aree da monitorare (magazzino,
ospedale, parco giochi, museo o esposizione etc.), i ga‐
teway BlueWave ricevono i dati trasmessi dai tag Bea‐
con apposti sugli oggetti o sulle persone, raccogliendo così
i codici univoci associati a ciascuna persona/oggetto, e ne
monitorano la posizione (Zone Method).
Inoltre il Gateway BLE è anche writer, può quindi scrivere
dati a distanza nella memoria del tag BLE, anche se nel
campo si trovano diversi Beacon, sfruttandone l’univocità
dell’indirizzo.
A differenza della logica classica con cui viene impiegata la tecnologia BLE nei punti vendita, in
cui il tag Beacon è posizionato come “faro” segnalatore, nello scenario disegnato da RFID Global
i tag Beacon sono in movimento e i ricevitori sono fissi: in una simile visione, l’RTLS si concretiz‐
za sfruttando il Metodo delle Zone, dove ciascun gateway delimita la zona di rilevazione e, anche
in base alla potenza del segnale ricevuto (RSSI) dal tag Beacon, identifica la posizione di
quest’ultimo; modulando l’intensità del segnale, è così possibile monitorare aree più o meno ri‐
strette.
Copyright RFID Global by SOFTWORK – riproduzione vietata Pagina 7 di 12
Dispositivi BLE BlueWave by RFID Global
Tag Beacon BLE
I Tag Beacon BLE della serie BlueWave sono transponder basati sulla tecnologia Bluetooth®
Low Energy con batterie sostituibili e disponibili in differenti formati in base all’applicazioni su
persone od oggetti.
La distanza di trasmissione è programmabile e permette di coprire range di comunicazione va‐
riabili da 10 a 100 mt. Il consumo della batteria è proporzionato alla potenza di trasmissione im‐
postata ed all’intervallo di trasmissione dei dati, la durata varia da alcuni mesi e fino a 3 anni.
GT-RNB-BLE Round Beacon Tag Bluetooth® Low Energy
GT-KFB-BLE Keyfob Beacon Tag Bluetooth® Low Energy
GT-KFBS-BLE Keyfob Square Beacon Tag Bluetooth® Low Energy
GT-CRB-BLE Cubic-Rugged Beacon Tag Bluetooth® Low Energy
GT-CSB-BLE Cubic-S Beacon Tag Bluetooth® Low Energy
GT-STK-BLE Sticker Beacon Tag Bluetooth® Low Energy
GT-STKC-BLE Circular Sticker Beacon Tag Bluetooth® Low Energy
Alcuni modelli sono dotati di bottone per attivare o disattivare il Beacon Tag e di led per verifi‐
carne la batteria o lo stato di ON/OFF; tramite il bottone è inoltre possibile inviare un avviso.
I Beacon Tag vengono associati al personale o agli oggetti da monitorare, consentendo la loro lo‐
calizzazione in tempo reale all’interno della struttura e/o in determinate aree di interesse, il se‐
gnale viene “captato” dagli appositi ricevitori BLE BlueWave Smart Gateway, situati in posizio‐
ni strategiche.
Copyright RFID Global by SOFTWORK – riproduzione vietata Pagina 8 di 12
BlueWave Bluetooth® Smart Gateway
Il BLE BlueWave Smart Gateway progettato e realizzato da RFID Global è un piccolo dispositi‐
vo fisso installabile sia su desktop che a parete.
E’ in grado di ricevere in anti collisione gli advertising emessi dai Tag Beacon BLE posizionati su
persone od oggetti e di trasmettere i dati raccolti ad un host server (anche Cloud) via Lan, Wi‐Fi
o in mobile GPRS.
La presenza On‐Board di CPU e di Input/Output digitali consente lo sviluppo di firmware custom.
BlueWave Smart Gateway/Observer BlueWave Smart Gateway/Observer
Desktop Industrial Wall Mount
Principali caratteristiche
Frequenza operativa: 2,4 GHz. IEEE Standard: 802.15.1 (Bluetooth® 4.x Low Energy)
Read & Write Beacon & iBeacon Tag. Active RFID & RTLS zone method.
Reading Range: up to 100 meters (depending on environment, configuration and beacon
feature). Anti‐collision Beacon reading.
Data Rate: 1 Mbit/s. Security 128‐bit AES. Transmit power: +3 dBm. RX sensitivity: ‐85dBm
to ‐91dBm.
CPU Feature ‐ Low Power 16 Bit 16Mips microcontroller.
Host Interfaces: Lan Ethernet or Wi‐Fi or Mobile GPRS quadband.
I/O on external RJ45 (8 wire): 3 x digital input, 4 x digital output. Internal interface: 1 x buz‐
zer, 1 x Led bicolor, 1 x I2C Interface.
Real Time Clock/Calendar with battery.
Slot for Micro SD memory card & SIM Card.
Web Cloud Device: Web Server for configuration via Internet browser (Ethernet & Wi‐Fi
versions).
Firmware Feature: on board BLE management protocol, anti‐collision, read BLE Advertising
& RSSI, Lan/Internet notification mode (TCP), read/write BLE parameter, filtering beacons
mask. Possibility of custom applications (on request).
Dimension (HxWxD): 121.9 x 78.7 x 33 mm.
Copyright RFID Global by SOFTWORK – riproduzione vietata Pagina 9 di 12BlueWave Bluetooth® Smart Gateway ‐ Connettività IoT/Cloud
BlueWave Bluetooth® Smart Gateway/Observer Desktop Ethernet
BlueWave Bluetooth® Smart Gateway/Observer Desktop Wi‐Fi
BlueWave Bluetooth® Smart Gateway/Observer Desktop GPRS quadband
BlueWave Bluetooth® Smart Gateway/Observer Industrial Wall Mount Ethernet
BlueWave Bluetooth® Smart Gateway/Observer Industrial Wall Mount Wi‐Fi
BlueWave Bluetooth® Smart Gateway/Observer Industrial Wall Mount GPRS quad‐
band
Copyright RFID Global by SOFTWORK – riproduzione vietata Pagina 10 di 12Alcuni scenari applicativi dei Gateway Reader BlueWave.
Il vantaggio nell’uso unconventional
della tecnologia BLE consiste in un
sapiente mix dei pregi dell’RFID pas‐
sivo e di quello attivo, bypassandone
però alcuni limiti tecnici od economi‐
ci delle due tecnologie: la rilevazione
dell’identità del tag Beacon avviene
ad una distanza maggiore rispetto al
tag RFID passivo, senza però soffrire
della presenza di liquidi e metalli ed
operando sullo base di uno standard
worldwide (a differenza dell’RFID attivo, che poggia su un protocollo proprietario), quindi aper‐
to al concetto base dell’IoT, l’interoperabilità.
I device BlueWave di RFID Global sono la risposta tecnologica vincente in alternativa all’RFID
attivo grazie ai costi inferiori di realizzazione, oltre che alla maggiore flessibilità tipica del Blue‐
tooth®, che consente, ad esempio, di modulare l’intensità e i tempi della trasmissione dei dati
(ping rate).
Simili considerazioni aprono al Bluetooth® Smart da noi interpretato molteplici sbocchi applica‐
tivi, tra cui:
Safety & Security
o Aziende Manifatturiere ed in particolare Oil & Gas (Atex): controllo DPI; sicurezza am‐
biente di lavoro (uomo/impianti/mezzi, etc); gestione asset; etc.
o Sanità: tracciabilità pazienti, personale ed apparecchiature medicali; controllo pazienti
con problemi cognitivi; nursery (controllo mamme/bambini); etc.
Smart City
o Ticketing (BiBo – Be In/Be Out: tariffazione trasporto per l’esatta percorrenza).
o Gestione servizi al cittadino (gestione rifiuti, ZTL, smart parking, etc…).
Facility Management
o Gestione ed ottimizzazione degli spazi, degli ambienti e delle risorse per ottimizzare
l’erogazione di servizi (riscaldamento, refrigerazione, energia, etc).
o Accesso a servizi e/o ambienti (controllo presenze ed accessi pedonali e veicolari).
o Hospitality (alberghi, residence, camping, crociere, darsene e marina, etc).
Manufacturing & Maintenance
o Controllo fasi produttive e controllo personale
o Movimentazione merci, controllo e gestione asset, manutenzioni impianti
Turismo e tempo libero
o Esperienze immersive in musei, mostre, eventi, parchi, città, etc…
o Bike & Car sharing.
Trasporti
o Sicurezza, tracciamento e manutenzione automezzi.
o Tracciabilità e verifica (anti‐effrazione) di container.
o Controllo trasporto valori (es. vigilanza/banche, opere d’arte, valori postali)
o Controllo trasporto farmaci e prodotti alimentari (catena del freddo).
Copyright RFID Global by SOFTWORK – riproduzione vietata Pagina 11 di 12Webgrafia ed approfondimenti
https://www.bluetooth.org/en‐us
http://www.bluetooth.com/
https://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth_low_energy
https://en.wikipedia.org/wiki/IBeacon
http://www.wired.it/mobile/app/2014/09/26/come‐i‐beacon‐rivoluzioneranno‐musei‐e‐
spazi‐culturali/
https://developer.android.com/guide/topics/connectivity/bluetooth‐le.html
https://developer.apple.com/ibeacon/
http://www.rfidglobal.it/bluetooth‐smart/
Twitter hashtag sul tema: #ble ‐ #Bluetoothlowenergy ‐ #BluetoothSmart
Per approfondire i contenuti tecnici del Bluetooth® Smart, richiedere il
BLE White Paper Tecnico al link: www.rfidglobal.it/contatti
Note
Copyright RFID Global by SOFTWORK – riproduzione vietata Pagina 12 di 12www.rf-id.it
www.rfidglobal.it
SOFTWORK s.r.l.
Via Zanardelli 13/A
25062 Concesio (BS) Italy
Tel. +39 030 2008149 r.a.
Fax +39 030 2008146Puoi anche leggere
