Bluetooth 5.1 AoA und AoD: Neue Möglichkeiten in der Indoor-Ortung

Bluetooth Low Energy (BLE) lässt sich perfekt mit NB-IoT, LoRaWAN, GSM und LTE kombinieren. Mit AoA und AoD bekommt der Anwender neue Chancen und Möglichkeiten in der Indoor-Ortung.

AoA und AoD sind für mich die wichtigsten, neuen Funktionen in Bluetooth 5.1. Dort geht es in erster Linie um Standortservices wie Asset-Tracking, Item-Finding, Way-Finding (z.B. Indoor-Navigation) und Proximity-Marketing. Die beiden neuen Fähigkeiten (AoA und AoD) werden zusammengelegt und als Peilung bezeichnet. Sie erfordern einige Hardwareänderungen in Bezug auf das Endprodukt (nicht auf Chipsatzebene). Es sind mindestens zwei Antennen erforderlich.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass AoA und AoD es BLE-Anwendungen es uns ermöglicht, dass wir uns bei der Näherungserkennung nicht nur auf die Feldstärke verlassen müssen. Die Fähigkeit, die Richtung der Signale zu erkennen, wurde hinzugefügt. Für TX wird AoD und für RX wird AoA genutzt.

Advertising Channel Index

Diese Funktion ermöglicht es BLE-Geräten, die Reihenfolge des Advertising Channel Indexes zufällig zu wählen. Früher musste ein Gerät in dieser Reihenfolge werben: Kanal 37, 38, 39 (oder eine Teilmenge davon). Mit der BT 5.1 kann man die Reihenfolge der Advertsing-Kanäle beliebig wählen (z.B. 39, 37, dann 38, etc.). Es hilft somit bei der Reduzierung von Interferenzen und der Wahrscheinlichkeit, Kanalkollisionen zu vermeiden. Das gilt insbesondere bei großen Mesh-Anwendungen.

GATT-Caching

GATT-Caching hilft mit kürzeren Verbindungszeiten bei nicht verbundenen Geräten. Früher war es so, dass das GATT-Caching nur für Geräte erlaubt war, welche miteinander verbunden sind.

Periodic Advertising Sync Transfer

Diese Funktion ermöglicht es einem Gerät, das bereits mit Periodic Advertising synchronisiert wurde, die Synchronisationsinformationen auf ein drittes Gerät zu übertragen. Es muss den Synchronisationsprozess selbst nicht durchlaufen. Das ist wichtig für Audio-Anwendungen mit Bluetooth Low Energy.

Kundenspezifische Antennen

Um AoA und AoD umzusetzen, benötigen Sie kundenspezifische Antennenarrays. Solche Arrays können preisgünstig auf FR4 aufgebaut werden. Wenn es kleiner werden muss, dann nimmt man ein Substrat mit höherem Epsilon R. 2-Lagen-Platinen reichen aus. Auf der Rückseite wird das BLE-Modul montiert.

Wenn es noch kleiner werden muss, dann nimmt man planare keramische Antennen, ähnlich wie bei GPS, oder eine Kombination keramischer Antennen und planaren Strukturen auf FR4. Werkzeuge für kundenspezifische Patchantennen kosten deutlich unter 1000 Euro. Wird ein vorhandenes Werkzeug genutzt, dann entstehen dafür keine Werkzeugkosten. Nutzen Sie unsere Erfahrung aus vielen Projekten mit kundenspezifischen Antennen.

Alle diese Funktionen sind speziell auf Bluetooth Low Energy ausgerichtet und nicht auf Bluetooth Classic. Ich sehe dort Personenortung nicht nur in Einkaufszentren und Flughäfen, sondern auch in Fabriken. Ich sehe Ortung in der Logistik und im Transport. Ist sehe diese sogar in der Supply-Chain des Brotes und des Bieres.

Mehr dazu am Stand von tekmodul auf der Embedded World 2019 (Halle 3, Stand 3-320. G). Die Embedded World findet vom 26. bis 28. Februar in Nürnberg statt.

Harald Naumann ist Sales Direktor der tekmodul GmbH in München.

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