Advertising interval (BLE)

Advertising interval v BLE je čas medzi dvoma po sebe idúcimi advertising paketmi, ktoré vysiela beacon. Advertising model Bluetooth Low Energy umožňuje zariadeniu vysielať bez pripojenia. Priemyselné tagy typu iBeacon majú interval často 100 až 350 milisekúnd, čo stačí aj na jazdiaci vysokozdvižný vozík a gombíková batéria pritom vydrží roky. Pri 350 ms vysiela jeden beacon asi 2,9 paketu za sekundu. To je miera, s ktorou sa porovnáva skener. Skener, ktorý hlási 2,5 paketu za sekundu, zachytí väčšinu vysielaných paketov. Skener s 1,2 paketu za sekundu zahodí viac než polovicu.

Interval je rozhodnutie o batérii na strane beaconu, skenovanie je rozhodnutie o firmvéri na strane tabletu. V závodoch to často zamieňajú. Kúpia beacony s intervalom 350 ms, v Android aplikácii nastavia skenovanie s nízkou latenciou a predpokladajú, že lokalizačný server dostáva 2,9 vzorky RSSI za sekundu. Firmvér od výrobcu zariadenia však môže rádio kvôli batérii a pamäti naďalej prepínať medzi zapnutím a vypnutím. Počet unikátnych beaconov zostáva vysoký, pretože každý tag sa nakoniec zachytí. Frekvencia aktualizácie a oneskorenie doručenia sa tým ale nezlepšia.

Ako to vyzerá na dvoch Android tabletoch v tej istej miestnosti, ukazuje článok Lenovo TB305XU obmedzuje skenovanie iBeaconov viac než Teclast T50 Mini.

Hlavné súčasti

Nastavený interval: Perióda, v ktorej má beacon podľa firmvéru vysielať, v RTLS sadách pre závody často 100, 200 alebo 350 ms.

Očakávaná frekvencia paketov: Približne 1 000 delené intervalom v milisekundách. Pri 350 ms je to asi 2,86 paketu za sekundu ešte pred stratami vo vzduchu.

Podiel zachytených paketov: Pakety, ktoré skener v danom okne skutočne doručí, delené očakávaným počtom paketov. Hodnotí sa pre každú MAC adresu zvlášť, nie ako súčet callbackov za celú halu.

Duty cycle skenovania: Ako dlho tablet rádiom skutočne počúva. Režim skenovania v Androide si duty cycle len vyžiada. Firmvér čipu a politika napájania výrobcu ho aj tak môžu znížiť.

Využitie vo výrobe a logistike

Pri pasívnom RTLS na tablete vo vysokozdvižnom vozíku rozhoduje vzťah medzi intervalom vysielania a skenovaním. Beacony na stĺpoch alebo na streche vysielajú. Android zariadenie na vozíku skenuje a posiela RSSI do lokalizačného servera. Ak je interval 350 ms a tablet zachytí 80 % paketov, bod na mape dokáže sledovať jazdu po uličke. Ak zachytí 30 %, bod sa oneskoruje, špagetový diagram sa rozpadá a upozornenie na zakázanú zónu príde, až keď vozík už v jazdnom pruhu je.

Rovnaký výpočet intervalu platí pre telefón technika aj pre tablet, z ktorého sa zadáva výzva na materiál. Úloha je iná, ale rádiová podmienka zostáva rovnaká. Zariadenie musí zachytiť známy podiel vysielaných paketov, inak dvojča polohu dopočítava a nesleduje.

Prínosy a úskalia

Dlhší interval predlžuje výdrž batérie v beaconoch. Preto závody nenastavujú na všetkých tagoch interval 20 ms. Kratší interval dá lokalizačnému serveru viac vzoriek RSSI a pohyb na mape je presnejší. Rozumné nasadenie zvolí interval, ktorý skener skutočne zvládne, a tablet si pri tejto hodnote najprv otestuje na lavici. Ako sa tento kompromis vzťahuje na budenie pohybom a viacročné údaje z brožúr, vysvetľuje článok Výdrž batérie v RTLS: napájanie, pasívne tagy a frekvencia vzorkovania.

Typický problém je vysoký počet unikátnych beaconov pri nízkom podiele zachytených paketov. IT vidí Android, zapnutý Bluetooth, batériu bez obmedzení a aplikáciu, ktorá hlási Scanning. Hala vidí oneskorený bod. Obmedzenie firmvéru sa nedá odhaliť, kým sa nezmerajú pakety voči intervalu.

Súvisiace pojmy

Advertising je vysielací režim BLE. Každý paket nesie identifikátor a na prijímači aj RSSI. Oneskorenie od vysielania vo vzduchu po callback je latencia. Výsledné polohy vstupujú do systému lokalizácie vo vnútorných priestoroch. Samotný hardvér beaconu popisuje heslo beacon (RTLS).

Časté otázky

Aký interval má mať beacon na vysokozdvižnom vozíku? Bežné sady pre závody majú interval medzi 100 a 350 ms. Rýchlejší vybíja batériu. Pomalší nestačí pre idúci vozík. Treba zvoliť interval a potom podiel zachytených paketov na tablete overiť na lavici, nie až po spustení.

Ak počet unikátnych beaconov sedí, znamená to, že skener zachytáva celý interval? Nie. Počet unikátnych beaconov znamená len to, že skener zachytil každú MAC adresu aspoň raz. Podiel zachytených paketov je počet paketov za sekundu voči hodnote 1 000 delenej intervalom.

Zaručuje Android LOW_LATENCY zachytenie celého intervalu? Nie. Tento režim je len požiadavka na API. Firmvér výrobcu môže čas počúvania aj tak obmedziť. Treba merať zariadenie, ktoré sa bude montovať.

Dá sa slabý skener vyriešiť rýchlejším vysielaním? Zvýšite počet očakávaných paketov aj odber prúdu v beaconi. Ak firmvér zahadzuje pevný podiel času počúvania, stratíte podobný zlomok paketov a batérie sa vybijú skôr. Najprv treba opraviť skener.