Vernetzt bis zu 32.000 Geräte:
BLE Mesh für das Smart Home

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Wussten Sie, dass der Bluetooth-Standard BLE 5.0 bis zu 32.000 Geräte zu einem einzigen Mesh-Netz verbinden kann?

Sie kennen BLE durch Smart Phones als einen der weitverbreitetsten Standards weltweit.
Jeder trägt heutzutage sein HMI in der Hosentasche. Und kann so auf alles direkt zugreifen, was dafür vorgesehen ist.

Bisher wurde BLE in Wachstumsmärkten wie Smart Home kaum berücksichtigt.
Genau hier setzt der neue Bluetooth Mesh Standard an und kann schon namenhafte Lampenhersteller als Referenzen vorweisen.

Die Performance von BLE Mesh

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Beispiel eines BLE Meshs und der Kommunikation der Konten untereinander.

Mit dem 15-Bit großen Adressbereich (Unicast Adresse) können in einem BLE Mesh insgesamt 32.000 Netzwerkteilnehmers (Nodes) untergebracht werden. In repräsentativen Netzwerken sind schon jetzt gut über 1.000 Nodes in Betrieb.

In dem BLE Mesh werden die Nachrichten über ein sogenanntes „Managed Flooding“ übertragen. Die Nachricht enthält die Adresse des Senders und des Empfängers und wird an alle Nodes gesendet. Nur die Relay Nodes leiten diese Nachrichten eine bestimmte Anzahl von Malen weiter.

Das Managed Flooding würde batteriebetriebene Geräte zu viel Strom kosten, weswegen diese nicht direkt mit dem Mesh kommunizieren.

Für batteriebetriebene Applikationen gibt es die Low Power Node Rolle, die einem Friend Node zugewiesen wird. Der „best“ Friend Node kommuniziert in größeren Intervallen direkt mit dem Low Power Node und verwaltet für diesen die Netzwerkkommunikation.

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Möglicher Aufbau eines BLE Mesh Netzwerks (1.) in einem Haushalt mit verschiedenen abrufbaren Gruppen und Szenarien (2.).

Aktuell können Smart Phones über das GATT Proxy Node auf das Netz zugreifen. Bis auf den Low Power Node kann jeder Teilnehmer mehrere Rollen gleichzeitig erfüllen. Die steuerbaren Eigenschaften des Node werden Element genannt, die bei RGB-Lampe beispielsweise Hue, Saturation und Lightness sind.

Möchten Sie im Wohnzimmer auf dem Beamer einen Film bei gedimmten Licht schauen, können Sie die Einstellungen (States) mehrerer als Gruppe (Groups) zusammengefasster Lampen als Szenerie (Scene) speichern.

Bei Bedarf können Scenes manuell oder automatisch über einen Timer aktiviert werden.

Nutzen Sie am besten ein vorzertifiziertes BLE 5.0 Mesh Module in Ihren Smart Home Applikationen.

Hier stellen wir Ihnen die hocheffizienten Lösungen des Herstellers CYPRESS vor.

Zunächst die technischen Daten der Module im Vergleich:

  Hersteller   Cypress Cypress Cypress Cypress
  Serie   Wiced Wiced Wiced Wiced
  Modul CYBT-423028-02 CYBT-413034-02 CYBT-483039-02 CYBT-213043-02
  Chipset CYW20719 CYW20719 CYW20719 CYW20819
CPU Programmierbar (ja/nein) ja ja ja ja
  Core 1   Cortex-M4F Cortex-M4F Cortex-M4F Cortex-M4F
  Core 2          
  Takt1 [MHz] 96 96 96 96
  Takt 2 [MHz]        
  Flash [Kbyte] 1024 1024 1024 256
  RAM [Kbyte] 512 512 512 176
  GPIO   17 17 15 22
Package Typ   SMT SMT SMT SMT
  Pins   28 30 34 35
  x [mm] 11 12 12,75 12
  y [mm] 11 16,3 18,59 16,61
  Fläche [mm²] 121 196 237 199
  h [mm] 1,7 1,7 1,8 1,7
Stromaufnahme V min [V] 1,76 1,76 1,76 1,76
  V max [V] 3,63 3,63 3,63 3,63
  Active Core1 [mA] 2 2 2 2
  Sleep [µA] 1,6 1,6 1,6 1,75
  Rx [mA] 5,9 5,9 5,9 5,9
  Tx @ 0 dBm [mA] 5,6 5,6 5,6 -
  Tx @ max [mA] - - - 5,8
Temperatur Temp min [°C] -30 -30 -30 -30
  Temp max [°C] 85 85 85 85
RF Tx max [dBm] 4 4 20 4
  Rx Sens. (1M GFSK) [dBm] -95,5 -95,5 -95 -95
  RSSI Auflösung [dBm] 1 1 1 -
  Antenne intern   ja ja ja ja
Bluetoooth BT Version   5 5 5 5
  2M PHY (ja/nein) ja ja ja ja
  Coded PHY (ja/nein) nein nein nein nein
  BT Mesh (ja/nein) ja ja ja ja
  Long Range (ja/nein) nein nein ja nein
  max Connections   8 8 8 8
  max Bindings   14 14 14 14
Special Features     Zusätzlich 2 MB ROM für Bluetooth Stack und Drivers Zusätzlich 2 MB ROM für Bluetooth Stack und Drivers Zusätzlich 2 MB ROM für Bluetooth Stack und Drivers Zusätzlich 2 MB ROM für Bluetooth Stack und Drivers

Für den schnellen Start –
EZ-BT Mesh Evaluation Kit

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Entwicklungsumgebung –
Modus Toolbox IDE und Firmware

Modus Toolbox™ ist die neue kostenlose Eclipse basierte Entwicklungsumgebung, die alle Controller von PSoC 6 bis hin zu den ursprünglichen Wiced Modulen in einer IDE vereint. Auf Github werden dutzende Beispiele für alle unterstützten Controller bereitgestellt. Zusätzlich gibt es fertige Libraries für Mbed OS, dem Amazon Web Service. Auch der revolutionäre AWS IoT Greengrass Core, der eine Cloud-basierte Verwaltung der Anwendungslogik bietet, wird mit einer Library unterstützt.

CYPRESS bietet mit dem CYBT-213043 Mesh Kit eine umfangreiche Hardware auf vier separaten Entwicklungsboards an. Auf den vier Boards können alle Funktionen des Bluetooth Mesh Standards im Detail anhand der verbauten Sensoren getestet werden:

  • Thermistor
  • Umgebungslichtsensor
  • PIR Bewegungssensor
  • RGB LED

Auf dem Kit wird das Bluetooth 5.0 fähige CYBT-213043-02 Modul verwendet.
Es ist FCC, ISED, MIC und CE zertifiziert und eignet sich durch den erweiterten Temperaturbereich von -30 °C bis 85 °C für Industrieanwendungen.

Auf einer Fläche von ca. 2 cm² (12 mm x 16,61 mm) stehen 22 GPIOs mit allen Peripherien zur Verfügung.

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Termin Ort Anmeldung / Agenda
24.10.2019 65510 D-Idstein CYPRESS-BLE-Mesh-Workshop

In einem eintägigen Hands-On Seminar zeigen wir Ihnen, welche Möglichkeiten die CYPRESS BLE Mesh-Vernetzung Ihrer IoT Anwendung bietet.
Treffen Sie hier die Spezialisten von CYPRESS und GLYN am 24.10.2019 in Idstein (GLYN Zentrale).

Lesen Sie hier alles über den Workshop.