Comparación de las tecnologías inalámbricas más adecuadas para la monitorización de activos
Como se mencionó anteriormente, las aplicaciones de seguimiento de recursos son muy similares a las aplicaciones de navegación en interiores, y también las tecnologías inalámbricas más adecuadas son similares:
- Bluetooth® Energía baja
- Banda ultra ancha (UWB)
- LPWAN (LoRa, LTE-M, NB-IoT)
- RFID (activo)
Otra solución que no está relacionada específicamente con IoT pero que aún vale la pena mencionar (y es una tecnología alternativa popular) es el uso de Visión computarizada para rastrear objetos y personas. La visión por computadora se refiere a la implementación de algoritmos y técnicas que permiten a las computadoras reconocer personas y objetos en imágenes digitales. Con los avances recientes en las técnicas de visión por computadora, se ha hecho posible reconocer y monitorear activos en tiempo real usando sistemas de cámaras. La principal desventaja de los sistemas de visión artificial es el ancho de banda extremadamente amplio requerido para el análisis de video / imágenes y su contenido, especialmente si se realiza en tiempo real.
Bluetooth de bajo consumo de energía
Bluetooth® Low Energy es una de las tecnologías inalámbricas más populares utilizadas en aplicaciones de seguimiento de activos. Algunos de los beneficios más importantes de usar Bluetooth Low Energy en aplicaciones de seguimiento de activos incluyen:
- Bajo consumo de energía
- Precio bajo
- Soporte para implementaciones a gran escala
Algunas de las desventajas de las soluciones Bluetooth de baja energía incluyen la posible interferencia de otras señales en el mismo espectro de frecuencia y el nivel promedio de precisión en los sistemas que se basan en RSSI.
Las balizas Bluetooth se utilizan comúnmente en los sistemas de seguimiento de activos. La implementación implica la instalación de dispositivos de rastreo en áreas específicas dentro de una estructura que recibe las señales transmitidas por etiquetas conectadas a los diferentes recursos (que funcionan como balizas Bluetooth). El indicador de intensidad de la señal recibida (RSSI) del paquete enviado por la baliza a cada localizador en el rango se informa a un servidor backend. El servidor backend conoce todos los dispositivos de seguimiento y puede usar la información RSSI para determinar una ubicación aproximada de la baliza Bluetooth (etiqueta de activo) dentro de la instalación.
En 2019, una nueva y emocionante función llamada Bluetooth® Buscar dirección se introdujo en la versión 5.1 de la especificación estándar de Bluetooth. Esta nueva característica permite que los dispositivos Bluetooth Low Energy aumenten en gran medida la precisión de la ubicación de los dispositivos Bluetooth según el ángulo de salida (AoD), el ángulo de llegada (AoA) o ambos.
Para el caso del monitoreo de recursos, el AoA es la técnica más adecuada utilizada. En este caso, se instalan varios dispositivos de seguimiento (receptores) en una instalación. Cada localizador tiene una matriz de antenas que se utiliza para determinar el ángulo de llegada de las señales recibidas por las balizas Bluetooth (etiquetas de activos) utilizando una sola antena. El RSSI, junto con la información de AoA, se utiliza para determinar el posicionamiento más preciso de las balizas. Las posiciones de los recursos generalmente se informan a los usuarios de los recursos del sistema de seguimiento a través de una interfaz web (a través de un servidor backend).
Banda ultra ancha (UWB)
La banda ultraancha es una tecnología de radio de corto alcance popular en la navegación interior y los sistemas de seguimiento de activos. UWB opera en el rango de frecuencia de 3,1 y 10,6 GHz y tiene un ancho de banda de al menos 500 MHz.
Los sistemas de seguimiento de activos basados en UWB difieren de los de Bluetooth® Soluciones de faros de bajo consumo a medida que se utilizan Tiempo de vuelo en lugar de mediciones RSSI o detección de la dirección (AoA, AoD) que luego se utilizan en los cálculos de trilateración para determinar la posición del dispositivo.
El principio básico detrás del método del tiempo de vuelo es la capacidad de calcular la distancia de un dispositivo a otro sabiendo tanto (1) el tiempo que tarda la señal en propagarse del transmisor al receptor como (2) la señal de velocidad. . Finalmente, estos valores se utilizan en un cálculo de trilateración para calcular la ubicación del dispositivo objetivo.
Algunas de las ventajas de los sistemas de seguimiento de activos de UWB:
- Mayor precisión que las técnicas basadas en RSSI utilizadas en otras tecnologías, ya que operan en una banda de frecuencia muy amplia. la medida del tiempo de vuelo de cualquier señal de radio está relacionada con su ancho de banda
- Interferencia reducida con otras señales debido a:
- Trabajando en un espectro de frecuencia diferente
- Baja potencia de transmisión
- Breve duración de la transmisión de una señal UWB
Algunos de los inconvenientes de la tecnología UWB, cuando se utiliza para implementaciones de seguimiento de activos, incluyen:
- Alto costo, a veces incluso prohibitivo
- La falta de estandarización global: las regulaciones difieren en diferentes regiones del mundo
Tecnologías LPWAN (LoRa, LTE-M, NB-IoT)
Las tecnologías LPWAN se han vuelto más populares recientemente en el área de aplicaciones de seguimiento de recursos, especialmente cuando necesita realizar un seguimiento de largo alcance. Las soluciones basadas en LPWAN suelen utilizar GPS asistido (A-GPS) para determinar la ubicación. Sin embargo, esta metodología es limitada en interiores, por lo que las soluciones en este caso utilizan la triangulación utilizando RSSI o Time-of-Flight (ToF) en su lugar para determinar la ubicación.
Debido a la alta latencia de las tecnologías LPWAN, estas soluciones generalmente se limitan a rastrear dispositivos con movimiento limitado en lugar de múltiples dispositivos móviles. La latencia también está directamente relacionada con la precisión en el cálculo de la posición, por lo que estas soluciones generalmente no ofrecen cálculos de posicionamiento suficientemente precisos.
RFID
La última tecnología inalámbrica potencial para los sistemas de seguimiento de recursos de la que nos gustaría hablar es la identificación por radiofrecuencia (RFID). Los sistemas de seguimiento de activos basados en RFID suelen utilizar medidas RSSI para determinar la ubicación.
Hay dos tipos de etiquetas RFID: Pasivo es Activo. Los sistemas de seguimiento de activos suelen utilizar etiquetas RFID activas en lugar de etiquetas pasivas, ya que tienen una gama más amplia de operaciones.
Algunos de los inconvenientes de los sistemas de seguimiento de activos basados en RFID incluyen:
- Alto costo de las etiquetas RFID activas
- La necesidad de muchas etiquetas para proporcionar una ubicación precisa.
- Baja precisión en algunos casos
Ahora, comparemos las tecnologías más comunes en términos de los atributos clave que hemos enumerado:
Más discusión
Un punto importante a tener en cuenta es que la mayoría de los sistemas de seguimiento de activos utilizarán múltiples tecnologías, cada una para un propósito diferente. Por ejemplo, se puede utilizar Wi-Fi para la transferencia de datos entre los diferentes localizadores distribuidos dentro de la instalación y los servidores backend, mientras que tecnologías como Bluetooth® Low Energy y UWB se utilizan con mayor frecuencia para determinar la ubicación de los dispositivos de destino todos "dentro de un" área.
El atributo más importante que se considera al elegir las tecnologías utilizadas en el seguimiento de activos es la precisión de la ubicación. En general, cuanto mayor es la precisión, mayor es el costo y más complejo es el sistema. Esto afecta en gran medida la elección de tecnologías utilizadas en un sistema de seguimiento de activos. Una nota importante es que con la adición de capacidades de detección de dirección, la tecnología Bluetooth puede lograr una alta precisión a un costo menor que las otras opciones, especialmente cuando se considera el costo total de propiedad. .
Algunos sistemas de seguimiento de activos también se pueden utilizar para recopilar datos de sensores al final del dispositivo. Esto se logra incrustando los sensores en las etiquetas de los activos conectados a los dispositivos monitoreados. En este caso, la latencia juega un papel crucial en la viabilidad de las tecnologías utilizadas.
