RSSI (indikátor sily prijatého signálu)

Indikátor sily prijatého signálu (RSSI) je výkon rádiového paketu nameraný prijímačom, takmer vždy v dBm. Čím je hodnota zápornejšia, tým je signál slabší. Beacon využívajúci technológiu Bluetooth Low Energy (BLE) má v hale na vzdialenosť pár metrov často hodnotu okolo -70 dBm. Ten istý paket na opačnom konci uličky môže mať hodnotu blízku -90 dBm. Číslo neudáva vzdialenosť. Je to vzorka, z ktorej lokalizačný server určuje blízkosť alebo pri použití viacerých beaconov polohu. Viac o využití v závode vysvetľuje článok RSSI je sila signálu, nie vzdialenosť.

Pasívny systém lokalizácie v reálnom čase (RTLS) na tablete s Androidom pracuje práve s týmito vzorkami. Pevné beacony vysielajú a tablet ich skenuje. Každé spätné volanie obsahuje identifikátor a hodnotu RSSI. Lokalizačný server potrebuje súvislý prúd takýchto dvojíc, nie jedno náhodne zachytené vysielanie, pretože RSSI kolíše pri tienení ľudským telom, vplyvom oceľového stožiara vozíka a Wi-Fi v pásme 2,4 GHz. Pri nedostatočnom skenovaní tablet jednotlivé beacony síce zachytí, no ich údaje aktualizuje príliš pomaly na sledovanie pohybujúceho sa vozíka.

Dva tablety v tej istej miestnosti môžu hlásiť takmer rovnakú poslednú hodnotu RSSI, no líšiť sa v tom, ako často zachytávajú jednotlivé beacony. Tento rozdiel a spôsob jeho testovania opisuje článok Lenovo TB305XU obmedzuje skenovanie iBeaconov viac než Teclast T50 Mini.

Hlavné súčasti

Hodnota v dBm: Okamžitý prijatý výkon jedného vysielaného paketu. Typické hodnoty BLE v hale sa pohybujú približne od -40 dBm v blízkosti beaconu po -100 dBm na hranici zachytiteľnosti.

Frekvencia vzorkovania: Počet hodnôt RSSI prijatých z jedného beaconu za sekundu. Obmedzuje ju advertising interval BLE a čas skenovania, ktorý aplikácii poskytuje firmvér výrobcu zariadenia.

Filtrovanie a priemerovanie: Lokalizačné servery hodnoty RSSI vyhladzujú, pretože jednotlivý paket môže vykazovať odchýlku o niekoľko dB. Na vyhladenie treba viacero paketov v krátkom časovom okne. Jedna vzorka za sekundu poskytuje systému iné údaje než dva a pol vzorky za sekundu.

Posledná hodnota RSSI a podiel zachytených paketov: Aktuálne zobrazená posledná hodnota RSSI môže vyzerať dobre, aj keď tablet väčšinu vysielaných paketov nezachytí. Počet prijatých paketov preto porovnávajte s advertising intervalom, nespoliehajte sa na poslednú hodnotu v dBm.

Využitie vo výrobe a logistike

Na tablete vo vysokozdvižnom vozíku sa poloha v hale so strednou presnosťou vypočítava z hodnôt RSSI siete beaconov na strope alebo stĺpoch. Spoľahlivosť polohy zobrazenej v digitálnom dvojčati závisí od prúdu vzoriek. Logistika ju využíva na zistenie, v ktorej hale je vozík, na sledovanie jázd naprázdno a na špagetový diagram. Pri bezpečnosti slúži na sledovanie vstupu do zakázanej zóny. Rovnaká rádiová technológia sa používa aj na sledovanie polohy ľudí pomocou telefónu vo vrecku.

RSSI slúži aj na lacné overenie blízkosti. Silný signál znamená, že tablet je blízko daného beaconu, slabý signál znamená, že blízko nie je. Na mnohé úlohy v uličkách a zónach to stačí, nejde však o metódu merania vzdialenosti s centimetrovou presnosťou. Klasické siete pevných prijímačov aj obrátené usporiadania so stacionárnymi tagmi, v ktorých polohu počíta tablet, pracujú so vzorkami RSSI. Obe topológie porovnáva článok BLE v RTLS: tri spôsoby, ako zistiť polohu v hale. Ak úloha vyžaduje určenie polohy v malom priestore, výber rádiovej technológie je samostatné rozhodnutie, ktorému sa venuje článok Začnite rozhodnutím, nie technológiou.

Prínosy a úskalia

Na používanie RSSI bežný tablet s Androidom nepotrebuje ďalší hardvér na meranie vzdialenosti. Preto závody začínajú s BLE RTLS na telefónoch a tabletoch, ktoré už nakupujú. Problémom je kolísanie RSSI a tiež potreba zabezpečiť, aby tablet prijaté pakety skutočne odovzdával aplikácii. Firmvér, ktorý obmedzuje skenovanie BLE kvôli batérii alebo pamäti, znižuje frekvenciu vzorkovania, hoci rozhranie stále uvádza, že skenuje.

Kvalitu RSSI zhoršujú oceľ v uličkách, tienenie telom aj spoločné využívanie pásma 2,4 GHz. Obmedzené skenovanie pridáva ďalšiu stratu, ktorá môže vyzerať ako výpadok pokrytia. Skôr než začnete hľadať chybu v sieti beaconov, otestujte zariadenie.

Súvisiace pojmy

RSSI je vzorka sily signálu pri technológii Bluetooth Low Energy (BLE) a podobných rádiových technológiách. Frekvenciu vysielania beaconu určuje advertising interval. Oneskorenie od vysielania vzduchom po spätné volanie aplikácie je formou latencie. Lokalizáciu využívajúcu tieto vzorky zabezpečuje vrstva systému lokalizácie vo vnútorných priestoroch (IPS) alebo systému lokalizácie v reálnom čase (RTLS). Odrazy od kovu, ktoré skresľujú silu signálu, sú prejavom viaccestného šírenia.

Časté otázky

Udáva RSSI vzdialenosť? Nie. Útlm signálu na trase, orientácia antény a prekážky menia hodnotu v dBm bez priameho prepočtu na metre. Lokalizačné servery odhadujú blízkosť z viacerých vzoriek, nie z jediného merania.

Prečo môže posledná hodnota RSSI vyzerať dobre, aj keď sledovanie mešká? Posledná hodnota RSSI pochádza z jedného paketu, no sledovanie potrebuje súvislý prúd vzoriek. Tablet môže zachytiť beacon pri -70 dBm a napriek tomu odovzdať iba tretinu paketov, ktoré beacon vysiela.

Aká hodnota RSSI je už príliš slabá na použitie? Univerzálna hranica neexistuje. V hale sú pakety s hodnotou približne -95 až -100 dBm často na hranici zachytiteľnosti. Použite ich na zistenie prítomnosti, nie na presné určenie vzdialenosti, a overte ich testom skenovania na danom mieste.

Používa ultraširokopásmová technológia (UWB) RSSI rovnakým spôsobom? Lokalizácia pomocou UWB zvyčajne vychádza z času šírenia signálu, nie z jeho sily. RSSI sa môže zaznamenávať aj tu, nie je však hlavným zdrojom na meranie vzdialenosti.