1.1 Vielen Dank

Vielen Dank für Ihr Interesse an der Beacon Line. Die Beacon Line ist eine BLE (Bluetooth Low Energy) Infrastruktur. Mit einem Gateway und bis zu 20 Ankern in einer Beacon Line können Sie viele BLE-Ideen umsetzen.

Die Beacon Line ist eine batterielose, PoE-betriebene Netzwerklösung für wartungsfreie Festinstallationen auf der Basis von kabelgebundenen Funkknoten. Sie können die Beacon Line entweder als Beacon-Netzwerk oder als Beacon-Beobachtungsnetzwerk verwenden, um sich bewegende Beacons zu verfolgen, oder Sie können beides gleichzeitig verwenden.

Die Einfachheit des Netzwerkkonzepts der Beacon Line macht es Ihnen leicht, groß angelegte drahtlose Ideen mit einem hohen Maß an technischer Flexibilität und modularer Erweiterung umzusetzen.

Abbildung eines Gatways	Abbildung eines Ankers

1.2 Hinweise

• Alle Rechte an dieser Dokumentation und an dem/den darin beschriebenen Produkt(en) liegen bei der taskit GmbH.
• Alle hier erwähnten Marken und eingetragenen Marken sind Eigentum ihrer jeweiligen Eigentümer.
• Weder die taskit GmbH noch der Verkäufer oder Vertreiber übernehmen irgendeine Haftung, die aus der Verwendung dieses Handbuchs oder eines hierin beschriebenen Produkts resultieren.
• Die Informationen in diesem Dokument können ohne vorherige Ankündigung geändert werden.
• Dieses Dokument wurde mit Sorgfalt erstellt, dennoch können Fehler nicht ausgeschlossen werden.
• Dieses Dokument darf ohne schriftliche Genehmigung weder ganz noch teilweise vervielfältigt, bearbeitet, kopiert oder verbreitet werden.
• FCC-Konformitätserklärung: Das verwendete BLE-Modul entspricht den Bestimmungen von Teil 15 der FCC-Bestimmungen. FCC-ID: TFB-1002

1.3 Warnung

Warnung

Warnung

Warnungserkärung

Schließen Sie den PoE-Ausgang des Netzteils nicht an einen Nicht-PoE-Ethernet-Port an. Ein solcher Ethernet-Anschluss kann beschädigt oder sogar in Brand gesetzt werden. Dieses Netzteil ist für die Stromversorgung des taskit Gateways bestimmt. Dies ist ein einfaches PoE-Netzteil. Es schützt keine ungeeigneten (nicht-PoE) Ethernet-Ports. Das Netzteil darf nur von qualifiziertem Personal gehandhabt werden, das sich der Risiken eines unsachgemäßen Gebrauchs von elektrischen Geräten bewusst ist. Jede andere Verwendung als die oben genannte führt zum Erlöschen der Garantie. Die taskit GmbH übernimmt keine Verantwortung für Schäden, die durch unsachgemäßen Gebrauch des Netzteils entstehen. Trennen Sie das Gerät vor Wartungsarbeiten von der Stromversorgung.

2.1 Beacon Line

Beacon Line ist eine BLE (Bluetooth Low Energy) Infrastruktur und basiert auf einem Gateway mit bis zu 20 Ankern, welche über ein Twisted-Pair-Kabel (Cat 5) seriell miteinander verbunden und stromversorgt werden.

2.2 Anker

Jeder Anker enthält ein Bluetooth Low Energy Modul, das für die Funkkommunikation zuständig ist. Die Firmware wurde als HCI-Controller (Host Controller Interface) implementiert und ermöglicht alle BLE Rollen (Central, Observer und Broadcaster) und Funktionalitäten.

2.3 Gateway

Das Gateway ermöglicht die Kommunikation zwischen den Ankern und den Bline-Servern über TCP/IP. Das Gateway als TCP-Server bekommt seine IP-Adresse dynamisch von einem DHCP Server und ist erreichbar über die IP-Adresse oder Hostname (BLGD-MAC). Die MAC-Adresse ist auf dem Gehäuse des Gateways abgebildet (z.B. BLGD-8C8E7601441E). Um mit dem Gateway zu kommunizieren wird ein “.local” an den Hostnamen (MAC-Adresse) gehängt, also bei diesem Beispiel:

BLGD-8C8E7601441E.local

2.4 HCI

Das HCI ist eine standardisierte Bluetooth-Schnittstelle zum Senden von Befehlen, Empfangen von Ereignissen und zum Senden und Empfangen von Daten. Gemäß Bedeutung von HCI wird dieses verwendet, um die Host- und Controller-Geräte zu überbrücken.

Der Nutzer hat mit dieser Ebene keinen Kontakt. Es sind nur die Beacon Line Schnittstellen zugänglich.

2.5 Bline-Server

Die Software wurde für die Linux, Windows und macOS entwickelt. Der Bline-Server deckt auf einer Seite die HCI Host Role ab und auf andere Seite bietet es eine RESTful API für die Kommunikation mit den Ankern und ein TCP Port zum Folgen der Observer-Daten.

Diese Dokumentation erklärt die RESTful API und Observer-Daten über TCP.

2.6 RESTful API

Representational State Transfer (REST) ist ein Paradigma für die Softwarearchitektur, die eine einheitliche Schnittstelle zwischen getrennten Komponenten in einer HTTP-fähigen Client-Server-Architektur beschreibt.

2.7 OpenAPI

Die OpenAPI Specification (vormals Swagger Specification) ist ein Standard zur Beschreibung von REST-konformen Programmierschnittstellen (API).

3.1 Beacon Line Starterkit

Die Einfachheit des Netzwerkkonzepts der Beacon Line macht es Ihnen leicht, große drahtlose BLE-Ideen mit einem hohen Maß an technischer Flexibilität und modularer Erweiterung zu realisieren.

Im Lieferumfang enthalten:

1. 1x Ethernet Gateway
2. 9x Anker
3. 3x Bluetooth Low Energy Beacon
4. 1x POE (Power over Ethernet Netzteil)
5. 10x Cat5-Kabel (5 Meter Länge)

Wir verbinden die Anker mit dem Gateway. Das Gateway wird mit dem POE Port vom POE Netzteil verbunden. Den LAN Port verbinden wir mit unserem Switch (bis 1000 MBit/s).

Das Gateway bekommt seine IP-Adresse dynamisch vom DHCP Server und ist erreichbar über die IP-Adresse oder Hostname (BLGD-MAC). Die MAC-Adresse ist auf dem Gehäuse des Gateways abgebildet (z.B. BLGD-8C8E7601441E). Um mit dem Gateway zu kommunizieren wird ein “.local” an den Hostnamen (MAC-Adresse) gehängt, also bei diesem Beispiel:

BLGD-8C8E7601441E.local

3.2 Bline-Server Software

Die Bline-Server Software kann unter Linux, Windows und macOS gestartet werden.

Der Bline-Server kann mit mehreren Beacon Line Gateways beziehungsweise Ankern eine Verbindung aufbauen. Das lässt sich in der Bline-Server.yaml Datei einstellen.

Ein Beispiel (Bline-Server.yaml):

Download: Bline-Server.yaml

server:
    jwt: false                              # JSON Web Token
    basepath: /bline/v1                     # HTTP Prefix
    www: vue/dist
    httpport: 8080                          # Port Nummer für RESTful API
    scanport: 4000                          # Scan TCP Port Nummer
    errorport: 4001                         # Error Port Nummer
    grpcport: 50051                         # gRPC Port Nummer
    verbose: false                          # Verbose Flag
    monitor: true                           # Monitor Flag
    monitorinterval: 30                     # Monitoring Interval in Sekunden
lines:
    line1:                                  # Name des Gateways
        anchors: 1                          # Anzahl der Anker verbunden mit dem Gateway
        desciption: blgd-8c8e76011316       # Die Beschreibung der Line
        url: blgd-8c8e76011316:3001         # Die IP-Adresse oder Hostname vom Gateway
        enabled: true                       # Enabled Flag
        scan: true                          # Scan Flag
        broadcast: false                    # Broadcast Flag
    line2:
        anchors: 3
        desciption: blgd-8c8e76010477
        url: blgd-8c8e76010477:3001
        enabled: true
        scan: true
        broadcast: true

Wir starten die Bline-Server:

Unter Windows starten wir in der Eingabeaufforderung mit folgendem Befehl:

C:\beacon_line_2023\Bline-Server.230210\windows>Bline-Server.exe

Dann wird der Bline-Server gestartet und initialisiert die Beacon Line:

#./Bline-Server
Bline-Server, V1.0 (24.09.2023), (C) taskit GmbH, 2023

Scan server listen to port 4000
Error server listen to port 4001

Web-Hosting: vue/dist
API Basepath: /bline/v1
⇨ http server started on [::]:8080

Connect Lines
    line1      with 1 anchors   Port: 48236 <-> blgd-8c8e76011316
    line2      with 3 anchors   Port: 48237 <-> blgd-8c8e76010477
Initialise Lines
    Waiting for Anchors
    Initialising Complete
Statup Lines     1   2   3   4   5   6   7   8   9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20
    line1       S-
    line2       SB  SB  SB

3.3 Bline-Log Software

Die Bline-Log Software kann unter Linux, Windows und macOS gestartet werden.

Der Bline-Log kann die Scan-Daten vom Bline-Server loggen.

Ein Beispiel (Bline-Log.yaml):

Download: Bline-Log.yaml

cfgpath: .
datapath: .
logpath: log
scanport: 4000
errorport: 3001
verbose: false

Unter Windows starten wir in der Eingabeaufforderung mit folgendem Befehl:

C:\beacon_line_2023\Bline-Log.221211\windows>Bline-Log.exe

Log wird gestartet:

datapath: .
logpath: log
ScanLog ([::1]:3936) connected to tcp://localhost:4000

Die Observerdaten werden in csv-Dateien umgeleitet

Nähere Erklärung zu den Observer-Daten finden Sie in Kapitel 5.

4.1.1 lines

Beacon Line Lines Einstellungen.

Example:

#curl -X GET localhost:8080/bline/v1/lines
[
    {
        "anchors":1,
        "broadcast":false,
        "description":"",
        "enabled":true,
        "name":"line1",
        "scan":true,
        "url":"blgd-8c8e76011316:3001"
    },
    {
        "anchors":3,
        "broadcast":true,
        "description":"",
        "enabled":true,
        "name":"line2",
        "scan":true,
        "url":"blgd-8c8e76010477:3001"
    }
]

4.1.2 line/{Name}

Beispiel:

#curl -X GET localhost:8080/bline/v1/line/line1
{
    "anchors":1,
    "broadcast":false,
    "description":"",
    "enabled":true,
    "name":"line1",
    "scan":true,
    "url":"blgd-8c8e76011316:3001"
}

Beispiel:

#curl -X PUT localhost:8080/bline/v1/line/line3
-H 'Content-Type: application/json'
-d '{"anchors":20,"broadcast":true,"description":"","enabled":true,"name":"line3","scan":true,"url":"blgd-8c8e7601441e:3001"}'

Beispiel:

#curl -X DELETE localhost:8080/bline/v1/line/line3

4.2.1 anchors

Beispiel:

#curl -X GET localhost:8080/bline/v1/anchors
[
  {
    "Angle":0,
    "Description":"",
    "Fixed":false,
    "Location":"",
    "Url":"",
    "mac":"",
    "name":"line1-01"
  },
  {
    "Angle":0,
    "Description":"",
    "Fixed":false,
    "Location":"",
    "Url":"",
    "mac":"",
    "name":"line2-01"
  },
  {
    "Angle":0,
    "Description":"",
    "Fixed":false,
    "Location":"",
    "Url":"",
    "mac":"",
    "name":"line2-02"
  },
  {
    "Angle":0,
    "Description":"",
    "Fixed":false,
    "Location":"",
    "Url":"",
    "mac":"",
    "name":"line2-03"
  }
]

4.2.2 anchor/{AnchorID}

Beispiel:

#curl localhost:8080/bline/v1/anchor/line1-01
{
  "Angle":0,
  "Description":"",
  "Fixed":false,
  "Location":"",
  "Url":"",
  "mac":"",
  "name":"line1-01"
}

4.2.3 anchor/{AnchorID}/broadcast?on={false/true}

Beispiel:

#curl -X PUT localhost:8080/bline/v1/anchor/line1-01/broadcast?on=true
Anchor: line1-01 broadcasting is active!

4.2.3 anchor/{AnchorID}/scan?on={false/true}

Beispiel:

#curl -X PUT localhost:8080/bline/v1/anchor/line1-01/scan?on=false
Anchor: line1-01 scanning is stopped!

4.2.4 anchor/{AnchorID}/connect/{MAC}

Hinweis: Um eine Verbindung zu einem Peripheriegerät herzustellen, muss das Scannen des Ankers, der die Verbindung herstellen möchte, ausgeschaltet werden.

Beispiel:

#curl -X PUT localhost:8080/bline/v1/anchor/line1-01/connect/F6:49:C6:33:6D:B3
Anchor: line1-01 is connected to Node: F6:49:C6:33:6D:B3!

4.2.5 anchor/{AnchorID}/disconnect/{MAC}

Example:

#curl -X PUT localhost:8080/bline/v1/anchor/line1-01/disconnect/F6:49:C6:33:6D:B3
Anchor: line1-01 is disconnected from Node: F6:49:C6:33:6D:B3!

4.2.6 anchor/{AnchorID}/handle/{MAC}/{Handle}

Handle:

Die Struktur der Generic Attribute Profile (GATT) Tabelle eines BLE Peripheral Gerät herauszufinden (Discovery) ist ein energieintensiver Prozess. Um es zu verhindern, verwenden wir die Handle Nummer auf der GATT-Tabelle. In dieser Methode kann der Beacon Line Anker (Central) die Characteristics Werte lesen und schreiben. Das bedeutet, dass zum Lesen oder Schreiben von einem bestimmten Characteristic die Handle Nummer für das Frontend Programm bekannt sein muss.

Beispiel:

#curl localhost:8080/bline/v1/anchor/line1-01/handle/F6:49:C6:33:6D:B3/13
00

Beispiel:

#curl -X PUT localhost:8080/bline/v1/anchor/line1-01/handle/F6:49:C6:33:6D:B3/13 -H 'Content-Type: application/json' -d '{"data":"0x01"}'
Anchor: line1-01 has written handle 13 on Node: F6:49:C6:33:6D:B3 with 01!

4.3.1 nodes

Beacon Line Nodes Einstellungen.

Beispiel:

#curl localhost:8080/bline/v1/nodes
[{
	"AnchorList": [{
		"AnchorID": "line1-01",
		"RSSI": -21,
		"Timestamp": 1695799643418
	}, {
		"AnchorID": "line1-01",
		"RSSI": -24,
		"Timestamp": 1695799644268
	}, {
		"AnchorID": "line1-01",
		"RSSI": -24,
		"Timestamp": 1695799644477
	}, {
		"AnchorID": "line1-01",
		"RSSI": -24,
		"Timestamp": 1695799644477
	}, {
		"AnchorID": "line1-01",
		"RSSI": -24,
		"Timestamp": 1695799645318
	}],
	"Connectable": true,
	"Data": "0201060dff7b0140000000b36d33c649f6",
	"LastAnchor": "line1-01",
	"LastTime": 1695799645318,
	"mac": "f6:49:c6:33:6d:b3",
	"name": ""
}]

4.3.2 node/{MAC}

Beispiel:

#curl localhost:8080/bline/v1/node/F6:49:C6:33:6D:B3
{
	"AnchorList": [{
		"AnchorID": "line1-01",
		"RSSI": -47,
		"Timestamp": 1695801593893
	}, {
		"AnchorID": "line1-01",
		"RSSI": -44,
		"Timestamp": 1695801593518
	}, {
		"AnchorID": "line1-01",
		"RSSI": -41,
		"Timestamp": 1695801594169
	}, {
		"AnchorID": "line2-01",
		"RSSI": -20,
		"Timestamp": 1695801593518
	}, {
		"AnchorID": "line2-02",
		"RSSI": -47,
		"Timestamp": 1695801594328
	}],
	"Connectable": true,
	"Data": "0201060dff7b0140000000b36d33c649f6",
	"LastAnchor": "line1-01",
	"LastTime": 1695801594328,
	"mac": "f6:49:c6:33:6d:b3",
	"name": ""
}

6.1 Hardware Konfiguration

Installation der Hardware

Schließen Sie alle Teile sorgfältig an.

Der Beacon Line Node (Beobachter) ist auf der Oberseite schwarz und die Unterseite orange. Die Beacon Line Wifi (Gateway) ist oben schwarz und die Unterseite ist ebenfalls schwarz. Die Stromversorgung ist eine passive PoE-Verbindung (wie Ubiquiti).

1. Verbinden Sie die Beacon Line Nodes, Stecker “A” geht in den Stecker “B”.
2. Beacon Line WiFi muss mit dem mitgelieferten Netzstecker versorgt werden.

Hinweis: Bitte schließen Sie den letzten Node nicht an einen PC oder eine andere Hardware an. (Sehen Sie sich die Warnungen im Kapitel 1.3. “Warnung” an.)

6.2 Software Konfiguration

Der Bline-Server kann mit mehreren Beacon Line Gateways beziehungsweise Ankern eine Verbindung aufbauen. Das lässt sich in der Bline-Server.yaml Datei einstellen.

Ein Beispiel (Bline-Server.yaml):

server:
    jwt: false                              # JSON Web Token
    basepath: /bline/v1                     # HTTP Prefix
    www: vue/dist
    httpport: 8080                          # Port Nummer für RESTful API
    scanport: 4000                          # Scan TCP Port Nummer
    errorport: 4001                         # Error Port Nummer
    grpcport: 50051                         # gRPC Port Nummer
    verbose: false                          # Verbose Flag
    monitor: true                           # Monitor Flag
    monitorinterval: 30                     # Monitoring Interval in Sekunden
lines:
    line1:                                  # Name des Gateways
        anchors: 1                          # Anzahl der Anker verbunden mit dem Gateway
        desciption: blgd-8c8e76011316       # Die Beschreibung der Line
        url: blgd-8c8e76011316:3001         # Die IP-Adresse oder Hostname vom Gateway
        enabled: true                       # Enabled Flag
        scan: true                          # Scan Flag
        broadcast: false                    # Broadcast Flag
    line2:
        anchors: 3
        desciption: blgd-8c8e76010477
        url: blgd-8c8e76010477:3001
        enabled: true
        scan: true
        broadcast: true

7.1 Überblick

Technische Daten des Gateways - Überblick

Schnittstellen

Technische Daten des Ankers - Überblick

Verbrauch der Haupt-CPU und Line-Kommunikation

Technische Daten des BLE Modul

Technische Daten - CPU-Modul im Gateway

7.2 Bestimmungen

  CE-Zertifizierung

Funk-Zertifizierungen

Erläuterungen

Passive PoETM (Power over Ethernet) ist eine einfache Möglichkeit, die Beacon Line über ein Ethernet Kabel mit Strom zu versorgen. Passives PoETM verwendet freie Adern im Ethernet-Kabel (Plus 4;5 / GND 7;8), um die Stromversorgung des Geräts von einem Ende zum anderen zu übertragen.

BEACON LINE

Web: www.beacon-line.com

Tel: +49(0)30 / 611295-46

Fax: +49(0)30 / 611295-10

Beacon Line, a brand of taskit GmbH

Groß-Berliner Damm 37, 12487 Berlin, Deutschland

Amtsgericht Berlin-Charlottenburg HRB 39014

Geschäftsführer Dipl.-Ing. (FH) Thorsten Raulfs

7.3 Merkmale

• Maximaler Abstand zwischen den Knotenpunkten: 30m
• Mindestabstand zwischen den Knoten: 13cm

Die Datenübertragungsleitungen (Ethernet / RS232 / RS422) liegen auf Pin 1, 2, 3 und 6. Die Spannungsversorgung ist positiv an Pin 4 und 5 und mit dem negativen Potential (normalerweise GND) an Pin 7 und 8.

Es ist nicht relevant, an welchem Ende Sie eine Beacon Line mit Strom versorgen (Gateway oder letzter Node). Die Richtung ist neutral.

Der Nennspannungsbereich reicht von 12VDC…bis….24VDC. Die maximale Spannung beträgt 28 Volt. Die Mindestspannung ist abhängig von Ihrem Layout (Anzahl der Nodes und Länge der Kabel), aber bitte geben Sie niemals weniger als 6VDC an eine Beacon Line.

Ein Beispiel: Ein Gateway mit zwei Nodes und 10 Meter Kabel mit je 12VDC ist ausreichend.

Der Strom beträgt nicht mehr als 400mA und liegt normalerweise im Bereich von 200mA.

Geringe Überspannungen werden durch den internen Netzstromkreis abgefangen. Hohe elektrische Spannung wie man sie manchmal in einem Fahrzeug hat, sollte vorher abgefangen werden, da sie sonst zu Schäden an Hardware, Menschen und Umwelt führen kann.