Claire Swedberg
A Silicon Labs lançou a versão 5.3 de sua solução Bluetooth Location Services, que emprega ângulo de chegada de transmissão (AoA) e ângulo de partida (AoD) para identificar a localização e a direção de um dispositivo Bluetooth Low Energy (BLE). Esta é a versão mais recente da família de soluções da empresa projetada para identificar onde estão localizados ativos, indivíduos ou bens de alto valor usando tags BLE e gateways fixos. O BG22 Bluetooth system-on-chip (SoC) da empresa agora está sendo lançado comercialmente com o dobro da precisão de localização de sua versão anterior, além de um conjunto de antenas menor para dispositivos e tags de gateway mais compactos.
A Borda Technology, um dos primeiros fornecedores de soluções a adotar essa tecnologia em sua própria plataforma, é o primeiro a anunciar uma parceria com a Silicon Labs. Isso permitirá que hospitais de todo o mundo rastreiem a localização de ativos de saúde e pacientes em tempo real, de acordo com Mikko Savolainen, diretor de marketing da Silicon Labs para Bluetooth. A Borda se concentra em produtos de Internet das Coisas (IoT) sem fio para o mercado de saúde. Sua tecnologia permite que os hospitais alcancem maior eficiência e melhorem os resultados de saúde para os pacientes, gerenciando a localização e o status dos equipamentos e ativos das instalações, além de oferecer soluções de gerenciamento e fluxo de pacientes.
O BG22 5.3 SoC vem com software Silicon Labs projetado para rastrear ativos, bem como soluções de navegação interna para fornecer precisão submétrica. De acordo com a empresa, a solução visa tornar o desenvolvimento mais rápido, com precisão de localização BLE mais precisa, para empresas que constroem soluções de IoT. A empresa de circuitos integrados está localizada em Austin, Texas. Desde seu lançamento em 1996, ela oferece sintetizadores de RF para telefones celulares, produtos sintonizadores de rádio FM para aparelhos e unidades de microcontroladores. Nos últimos anos, a empresa vem fornecendo soluções BLE e também produz pilhas de software, incluindo bibliotecas de firmware e sua plataforma de desenvolvimento de software livre conhecida como Simplicity Studio.
Os chips BG22 BLE podem ser integrados tanto em gateways (localizadores) quanto em tags. Eles transmitem em baixa potência—3,4mA TX a 0dBm—e aproveitam um núcleo Arm Cortex-M33 de 76,8 MHz. A eficiência de energia dos SoCs, diz Savolainen, significa que os dispositivos construídos usando o sistema podem funcionar com uma bateria de célula tipo moeda por até dez anos. Empresas dos setores industrial e comercial têm buscado uma solução de localização em tempo real que possa fornecer dados de localização com uma infraestrutura de baixo custo, acrescenta, seja dentro de uma sala ou com precisão de centímetros.
Quando se trata de hospitais, diz Savolainen, os fornecedores de soluções indicaram que, em média, os enfermeiros podem gastar de sete a 20% de cada turno procurando equipamentos, desde leitos hospitalares a respiradores que os pacientes precisam para tratamento e recuperação. Uma variedade de soluções de identificação automática está disponível. Um exemplo é a tecnologia de banda ultralarga (UWB), que é altamente precisa, mas consome mais energia do que a tecnologia baseada em BLE. Alguns hospitais usam suas redes Wi-Fi existentes para rastreamento de ativos, embora também haja limites para essa tecnologia, tanto em termos de consumo de energia quanto de precisão de localização.
“Pode ser difícil alcançar a precisão no nível da sala com Wi-Fi”, observa Savolainen, portanto, uma etiqueta Wi-Fi em um equipamento médico pode não estar localizada especificamente em uma sala. O consumo de energia pode ser até 10 vezes maior que o de uma etiqueta BLE, acrescenta ele, portanto, seriam necessárias baterias maiores ou seriam necessárias substituições de bateria mais frequentes. As baterias de célula tipo moeda seriam insuficientes na maioria dos casos.
O benefício do RFID UHF passivo, explica a empresa, é o custo significativamente menor das etiquetas sem bateria, que normalmente custam menos de 10 centavos cada, enquanto as etiquetas BLE custariam mais de um dólar. No entanto, RFID não forneceria localização em tempo real. “Para fazer inventário em tempo real com RFID, [os hospitais] precisam enviar um funcionário com um scanner RFID para escanear tudo”, afirma Savolainen. “Isso pode ser uma operação demorada e trabalhosa.”
A solução da Silicon Labs visa a localização de baixo custo e em tempo real. Embora a área de saúde esteja provando ser um dos primeiros mercados de adoção dessa tecnologia para gerar posicionamento interno e soluções de rastreamento de ativos internos, diz Savolainen, o sistema também pode ser usado no varejo, logística e outros mercados.
A solução oferece um novo conjunto de antenas projetado para uso em gateways que podem tornar todo o dispositivo menor e, portanto, mais barato do que as tecnologias antecessoras, relata Savolainen, oferecendo aproximadamente o dobro da precisão das versões anteriores. “Fornecemos melhorias de desempenho e otimizações em tamanho e custo”, afirma.
O mais recente conjunto de antenas mede 150 milímetros por 150 milímetros (5,9 polegadas por 5,9 polegadas), o que é 15% menor que a versão anterior. Com esse tamanho reduzido, explica Savolainen, a tecnologia pode ser pequena o suficiente para ser montada ou instalada discretamente em uma instalação. O chip também pode ser embutido nos chips Bluetooth que transmitem dados para os gateways.
De acordo com a Silicon Labs, a tecnologia vem com ferramentas para ajudar os desenvolvedores a construir mais rapidamente uma solução eficaz de acordo com a aplicação. Sua biblioteca de localização em tempo real (RTL) calcula as posições das tags capturando a entrada de todos os gateways em uma implantação e, em seguida, calculando a posição de cada tag transmitindo para esses gateways. A Biblioteca RTL pode operar no ponto de acesso ou gateway se a solução incluir um processador de alto desempenho ou pode operar na nuvem. “Apoiamos ambas as opções”, diz Savolainen.
O Simplicity Studio é um conjunto integrado de ferramentas de busca de direção para acelerar o desenvolvimento e fornecer depuração, relata a empresa. A precisão da localização ou a detecção de direção (compreendendo a direção na qual um item marcado está se movendo, como para dentro ou para fora de uma sala) varia de acordo com as necessidades de um determinado aplicativo e usuário. Algumas empresas podem exigir apenas a localização dos itens dentro de uma sala, indicaram os parceiros da empresa. Nesse caso, um único gateway pode fornecer dados indicando em qual sala um item está localizado, bem como potencialmente em que parte dessa sala, dentro de alguns metros, com base no AoA.
Se, no entanto, um usuário precisasse saber muito especificamente onde um item estava localizado, como em uma determinada prateleira ou em uma cama específica em um quarto de hospital específico, seriam necessários vários gateways para fornecer uma solução de trilateração. O dispositivo vem com um acelerômetro opcional para detectar movimento, bem como um barômetro para detectar a pressão do ar, permitindo aos usuários determinar a altura. O acelerômetro pode solicitar que uma etiqueta transmita apenas quando detecta movimento, reduzindo assim o consumo de energia.
A Borda está oferecendo soluções que alavancam a tecnologia para rastreamento de ativos, bem como para gerenciar a manutenção de ativos, identificando onde um equipamento está e esteve (como em uma sala de limpeza para desinfecção) antes de ser usado em um paciente. A tecnologia também pode capturar dados de fluxo de pacientes rastreando onde os pacientes que usam pulseiras estão localizados e pode monitorar a segurança infantil rastreando quando os bebês saem do berçário e com quem.
Além da saúde, observa o Silicon Labs, várias outras aplicações também estão sendo consideradas. Bicicletas compartilhadas e alugadas oferecem outro caso de uso, por exemplo. Essas bicicletas, incluindo aquelas que ajudam os habitantes da cidade a se deslocarem pelos bairros, podem ser rastreadas por meio de tags BLE. As cidades ou agências geralmente precisam rastrear milhares de ciclos compartilhados para garantir que cada bateria seja recarregada. Com a tecnologia BLE, os portais de uma cidade podem identificar os pontos específicos em que as bicicletas foram deixadas após o uso.
Além disso, o sistema foi projetado para evitar interferências e garantir leituras precisas em ambientes lotados. Por exemplo, o SoC emprega transmissões assíncronas de extensão de tom contínuo (CTE) para transmitir um sinal da etiqueta para o localizador ou gateway. A transmissão assíncrona elimina a necessidade de tempos de transmissão sincronizados entre um dispositivo e um localizador, explica a empresa, permitindo assim que os localizadores rastreiem um grande número de ativos simultaneamente. Além disso, sua transmissão CTE de amplo espectro em todos os 37 canais ajuda a solução a reduzir a interferência, movendo as transmissões CTE de anúncios para canais de dados.
“Esses novos recursos aprimoram o portfólio de software Bluetooth da Silicon Labs, um dos conjuntos mais abrangentes de soluções disponíveis para acelerar o desenvolvimento de aplicativos de localização de direção”, afirma Savolainen. Ele prevê que desenvolvedores e designers criarão uma ampla gama de aplicativos de serviço de localização de IoT.