De synergie van cellulair IoT en Bluetooth LE

Cellular IoT (CIoT) is een onderwerp dat de medewerkers van Embedded.com de afgelopen jaren tot in detail hebben behandeld, met artikelen die lezers leerden hoe ze met LTE-M en NB-IoT kunnen gaan werken, evenals commentaren over hoe snel de adoptiecurve zal zijn voor cellulair IoT. Dat laatste artikel citeert een voorspelling dat er de komende vijf jaar vijf miljard CIoT-apparaten zullen zijn - een duizelingwekkend aantal gezien hoe lang mobiel een niche-connectiviteitstechnologie was voor IoT-implementaties. De release van energiezuinige versies van de mobiele specificatie veranderde dat allemaal en maakte de weg vrij voor het soort groei dat in dat onderzoeksrapport van Ericsson werd voorspeld.

De alomtegenwoordigheid van celinfrastructuur en de buitengewone energie-efficiëntiekwaliteiten van de LTE-M en NB-IoT low-power cellulaire IoT-specificaties maken ze aantrekkelijke opties voor productingenieurs. Maar het meeste van wat tot nu toe over dit onderwerp is geschreven, kijkt naar LTE-M en NB-IoT in een vacuüm om te vergelijken en te contrasteren met andere draadloze technologieën. Ik ben ervan overtuigd dat de voordelen van de twee CIoT-specificaties nog overtuigender zijn als je LTE-M en NB-IoT combineert met andere technologieën.

Voor dit artikel zal ik specifiek bespreken waarom ingenieurs zouden moeten kijken naar het combineren van LTE-M en NB-IoT met Bluetooth Low Energy (LE), om een ​​combinatie van technologieën te creëren waarvan de impact groter is dan de som der delen.

Maar laten we, voordat ik daarop inga, eens kijken naar de kwaliteiten van LTE-M en NB-IoT die ze zo wenselijk maken voor dit soort apparaten en netwerken. In tegenstelling tot de altijd-aan, batterijverslindende architectuur van de mobiele versie die wordt gebruikt door telefoons en tablets, zijn LTE-M en NB-IoT zeer doelbewust ontworpen voor gebruik in IoT-implementaties, met batterij-slurpende mogelijkheden die ze een geprojecteerde batterijduur geven. levensduur van 10 jaar of meer. En hun gebruik van mobiele netwerken voor gegevensoverdracht betekent dat er een reeds bestaande infrastructuur voor CIoT is overal waar LTE-service is. Voor degenen onder u die dieper willen ingaan op deze voordelen en mogelijkheden, zie deze whitepaper die ik samen met een collega hier bij Laird Connectivity heb geschreven.

Technologieën combineren

Mobiele IoT-technologie heeft op zichzelf al een lange lijst met voordelen, maar het belangrijkste punt dat ik wil maken tegen productingenieurs die dit artikel lezen, is dat CIoT nog krachtiger, flexibeler en aantrekkelijker is in combinatie met Bluetooth. Om te illustreren hoe de technologieën kunnen worden gekoppeld, kunt u denken aan mobiele gateways die profiteren van de alomtegenwoordigheid van mobiele infrastructuur die is verbonden met Bluetooth-apparaten die profiteren van de batterij-efficiëntie, betrouwbaarheid en andere wenselijke mogelijkheden van Bluetooth. Hierdoor kunnen energiezuinige, goedkope Bluetooth-apparaten met batterijvoeding bijna alomtegenwoordige mobiele infrastructuur gebruiken voor gegevensoverdracht - een scenario dat overtuigende gebruiksscenario's heeft in een breed scala van industrieën, waaronder twee die ik hieronder bespreek.

Maar er zijn nog andere voordelen aan het combineren van CIoT en Bluetooth. Door Bluetooth te combineren met CIoT kunnen technici mesh-mogelijkheden aan hun netwerken toevoegen en toch zendmasten gebruiken als backhaul-infrastructuur. De combinatie van deze twee technologieën geeft ingenieurs ook de flexibiliteit om de sensoren zo te ontwerpen dat ze het laagste energieverbruik bereiken dat ze nodig hebben voor een bepaalde toepassing, terwijl ze toch een aggregatorapparaat ondersteunen dat is verbonden met de cloud. Deze combinatie van CIoT en Bluetooth maakt het ook mogelijk voor technici om creatieve netwerkimplementaties uit te voeren met muntcellen en lokale draadloze netwerken op het niveau van de externe sensorknooppunten.

In plaats van een droge discussie te voeren over de kenmerken van de gecombineerde technologieën, denk ik echter dat de mogelijkheden nog duidelijker zijn bij het bespreken van use-cases. Hieronder staan ​​twee toepassingen die niet mogelijk of praktisch zouden zijn zonder de combinatie van energiezuinige mobiele en Bluetooth-technologieën. Ik hoop dat dit niet alleen illustreert hoe impactvol de twee technologieën kunnen zijn wanneer ze worden gecombineerd, maar dat het ook aanleiding geeft tot aanvullende use-case-ideeën bij lezers die verder gaan dan wat ik hier heb geschetst.

Zorg op afstand

De eerste use-case die ik zal bespreken, betreft patiëntmonitoring op afstand en telegezondheid, wat een essentiële schakel is geworden tussen patiënten en artsen tijdens de COVID-19-pandemie. Medische praktijken hebben dit jaar meer gebruik gemaakt van apparaten voor patiëntbewaking op afstand om patiëntinformatie te verzamelen die normaal gesproken in het kantoor van de dokter zou worden genomen. Door deze draadloze apparaten, waaronder bloeddrukmeters, weegschalen en stappentellers, te gebruiken, kunnen artsen de gezondheidsgegevens van patiënten nauwlettend volgen zonder dat patiënten een persoonlijke afspraak hoeven te maken.

Voor patiënten met mobiliteitsproblemen of die in risicocategorieën voor COVID-19 vallen, stelt dit artsen in staat patiënten effectieve telezorg te bieden met dezelfde informatie die ze binnen handbereik zouden hebben met een persoonlijke afspraak. De Bluetooth-apparaten worden naar het huis van de patiënt verzonden, samen met een mobiele gateway die eenvoudig in te stellen is. Gegevens van de gezondheidsapparaten worden via een Bluetooth-signaal naar de gateway verzonden, die alomtegenwoordige mobiele connectiviteit gebruikt om de gezondheidsinformatie via een veilige, HIPAA-compatibele verbinding naar het IT-systeem van de medische praktijk te verzenden. Artsen en verpleegkundigen hebben vervolgens toegang tot de informatie om de medische beslissingen die ze nemen over de patiënt en de discussies die ze hebben via telehealth-afspraken te begeleiden. CIoT en Bluetooth maken deze toepassing met Bluetooth-compatibele gezondheidsapparaten met een lange batterijduur en betrouwbare connectiviteit in het huis van de patiënt, en veilige overdracht van gegevens naar de medische praktijk via de mobiele gateways.

Koudeketenbewaking

Een andere use-case die de kracht van deze gecombineerde technologieën illustreert, is de bewaking van de koudeketen, die van cruciaal belang is voor het waarborgen van de kwaliteit en veiligheid van voedsel dat zijn weg vindt van boerderijen naar tafels. Een combinatie van cellulaire IoT- en Bluetooth-sensoren kan worden gebruikt om de voedseltemperatuur in elke fase van de toeleveringsketen te bewaken. Draadloze Bluetooth-sensoren die zijn aangesloten op producten of vlees- of zuivelleveringen, kunnen de temperatuur bewaken vanaf het voedselverwerkingscentrum, via het transportproces in bestelwagens en helemaal naar bestemmingen zoals restaurants en supermarkten - en leveren gegevens telkens wanneer de sensoren verbinding maken met mobiele gateways. De goedkope Bluetooth-sensoren in combinatie met strategisch geplaatste mobiele gateways zorgen ervoor dat voedsel binnen het juiste temperatuurbereik blijft op manieren die niet mogelijk of niet zo kosteneffectief zouden zijn met andere draadloze technologieën.

Als vervolg op beide bovenstaande use-cases moet ik ook vermelden dat cellulair IoT ook een belangrijke rol zou kunnen spelen bij het handhaven van de zeer nauwkeurige koudeketenomgeving die nodig is voor de distributie van COVID-19-vaccins, niet alleen in de VS, maar ook wereldwijd waar supply chain logistiek vaak nog complexer is. De alomtegenwoordigheid van celinfrastructuur wereldwijd biedt een wereldwijd platform voor het draadloos bewaken van de temperatuur naast de andere draadloze technologieën die zullen worden gebruikt voor het volgen van locaties. Deze combinatie van technologieën kan zorgen voor de effectieve levering van temperatuurgevoelige vaccins, niet alleen voor de wereldwijde levering van goedgekeurde COVID-19-vaccins, maar ook voor een verscheidenheid aan andere vaccins die gericht zijn op het verbeteren van de volksgezondheid over de hele wereld.

Deze gebruiksscenario's vormen slechts het begin van de toepassingen in meerdere industrieën die mogelijk zijn wanneer Bluetooth een aanvulling vormt op de energiezuinige mobiele technologie.