Беспроводные технологии позволяют передавать значения с различных датчиков на GPS-трекеры без использования проводов. Существует 2 типа беспроводных технологий, которые используют разные частоты:
- Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE) — 2,4 ГГц;
- Сверхвысокие частоты — 315/433 МГц.
Что такое BLE
Bluetooth Low Energy (BLE) это беспроводная коммуникационная технология с низким потреблением энергии, которая может использоваться на небольшом расстоянии для связи устройств. BLE технология была реализована в рамках Bluetooth версии 4.0 в Декабре 2009 года.
По сравнению с классическим Bluetooth, Bluetooth Low Energy предлагает значительное снижение энергопотребления и стоимости при сохранении аналогичного диапазона. Это позволило производителям устройств добавить экономный коммуникационный интерфейс к существующим решениям. Он также используется для создания новых энергоэффективных устройств, таких как маячки, которые могут работать на небольшой батарее в течение нескольких месяцев или даже лет.
Как работает BLE
Bluetooth Low Energy использует множество протоколов для передачи данных, взаимодействия со всеми частями устройства и организации работы всех слоев. Ниже мы перечислим наиболее важные из них и выделим их в общей иерархии.
Host Controller Interface (HCI) — протокол обмена между слоями или чипами, который обеспечивает доступ к настройкам конфигурации устройства Bluetooth.
Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP) отвечает за разделение кадров, контроль ошибок и сборку пакетов.
Security Manager Protocol (SMP) выполняет шифрование пакетов.
Generic Access Profile (GAP) обеспечивает начальный обмен данными между устройствами, чтобы определить, кто есть кто.
Отдельно отметим протоколы GATT и ATT:
GATT это аббревиатура от Generic Attribute Profile, который определяет способ передачи данных между двумя устройствами BLE с использованием концепций, называемых сервисами и характеристиками.
Он использует общий протокол данных, называемый Attribute Protocol (ATT), который используется для хранения служб, характеристик и связанных с ними данных в простой таблице с использованием 16-битных идентификаторов для каждой записи в таблице.
- Attribute Handle – индекс таблицы, соответствующий атрибуту;
- Attribute Type – UUID, который описывает тип атрибута;
- Attribute Value – сами данные;
- Attribute Permissions – разрешения, которые не могут быть прочитаны или записаны с помощью ATT.
GATT профиль содержит сервисы. Службы используются для разбиения данных на логические сущности и содержат определенные фрагменты данных, называемые характеристиками. Служба может иметь одну или несколько характеристик, и каждая служба отличается от других уникальным числовым идентификатором, UUID. Он может быть либо 16-битным (для официально принятых служб BLE), либо 128-битным (для пользовательских служб).
Самое важное: GATT соединения являются эксклюзивными. Под этим подразумевается, что периферийное устройство BLE может быть подключено только к одному центральному устройству (мобильному телефону, GPS-трекеру и т. д.) одновременно.
Как только периферийное устройство подключается к центральному устройству, другие больше не смогут видеть его или подключаться к нему, пока существующее соединение не будет разорвано.
Представьте, что профиль — это книжный шкаф. Каждая полка — это служба, где книга является характеристикой. Каждая характеристика (книга) имеет атрибуты (страницы). Некоторые атрибуты обязательны, некоторые нет.
Клиент — сервер
Чтобы понять разницу между сервером и клиентом GATT, представьте, что у вас есть GPS-трекер и датчик топлива, который является устройством BLE. GPS-трекер играет центральную роль, датчик — периферийную. Чтобы установить соединение BLE, вам нужен и клиент, и сервер. Два устройства, которые выполняют одинаковую роль, не могут установить соединение.
Как только трекер и датчик установили соединение, они начинают передавать метаданные GATT друг другу. Если датчик хочет сообщить данные датчика GPS-устройству, трекер должен дать команду датчику работать как сервер.
Клиент GATT отправляет запросы на сервер и получает от него ответы (и инициированные сервером обновления). Клиент GATT ничего заранее не знает об атрибутах сервера, поэтому он должен сначала узнать о наличии и характере этих атрибутов, выполнив обнаружение службы. После завершения обнаружения службы он может начать чтение атрибутов, найденных на сервере.
Сервер GATT получает запросы от клиента и отправляет ответы обратно. Он также отправляет обновления периферийному устройству. Сервер ответственен за хранение и предоставление данных клиенту, организованных в атрибутах.
Преимущества беспроводных датчиков
В настоящее время все технологии уходят от проводной концепции. Ниже мы отметили основные преимущества беспроводных датчиков:
- Свобода от проводов. Соединение можно настроить с помощью любого физического соединения.
- Легкая конфигурация. Беспроводные датчики легко установить и настроить.
- Гибкость. Беспроволочные соединения легче адаптируются под необходимые задачи.
- Экономическая эффективность. Беспроводные соединения не требуют кабелей, дешевле.
- Мобильность. Легко переносятся и переустанавливаются в другое место.
Как видите, беспроводные соединения имеют большой список преимуществ. Все эти моменты делают установку и эксплуатацию датчиков более простой и комфортной.
В то же время стоит отметить, что проводные датчики имеют более высокую шумозащиту. Это означает, что в местах с высоким уровнем помех эти датчики будут работать более стабильно.
Система контроля давления в шинах (TPMS)
Отдельно стоит рассмотреть систему контроля давления в шинах (TPMS). Большинство установок TPMS передают свои показатели с помощью УВЧ (ультравысокочастотных) волн. Данные TPMS обычно передаются в одном из двух частотных диапазонов, которые зависят от географического расположения TPMS. Сигналы TPMS передаются примерно на частоте 433 МГц в Европе и на частоте 315 МГц в большинстве других частей мира.
Этот датчик TPMS называется прямой системой TPMS. Он обеспечивает более точные значения давления в шинах в сравнении с TPMS с косвенными расчетами, которые не используют физические датчики давления. Косвенная система TPMS измеряет давление воздуха с помощью программных систем. Они оценивают и комбинируют существующие сигналы датчиков (скорость вращения колес, показания акселерометров, данные о трансмиссии и т. д.), оценивают и контролируют давление в шинах без физических датчиков давления, установленных непосредственно в колесах.
Каждый датчик TPMS должен быть установлен в шину и соединен с антенной, которая подключена к приёмнику.
Типы BLE датчиков
Платформа Navixy поддерживает множество типов беспроводных датчиков, которые используются для получения актуальных и точных телематических данных. Ниже вы можете найти список поддерживаемых беспроводных датчиков:
- Топливо;
- Температура;
- Влажность;
- Идентификация водителя;
- Магнитные датчики;
- Датчики давления в шинах.
Датчики также могут посылать дополнительный параметр «BLE: Уровень заряда батареи». Этот параметр позволяет отследить оставшееся время автономной работы, что для беспроводных устройств очень важно.
