DMX-communication over Bluetooth low energy mesh network

• Main Author: Danielsson, Thomas
• Format: Others
• Language: English
• Published: Uppsala universitet, Signaler och System 2019
• Subjects: Bluetooth; BLE; mesh; Internet of Things; DMX; Engineering and Technology; Teknik och teknologier
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-388635

With the addition of mesh capability to Bluetooth low energy(BLE) in 2017 new possibilities open up for the Internet of Things applications of Bluetooth. With the rapidly increasing number of connected devices a few new standards are competing for being the standard protocol for low power mesh communication. BLE is mostly aimed towards low bandwidth data such as sensor readings or light control. However, this thesis attempts to investigate the viability of adapting BLE mesh nodes to communicate DMX-data which is a protocol widely used in lightning and stage effects. The system is implemented on Bluetooth development kits and the latency and power consumption are measured. The results show that the latency is significant and with high variance if the full DMX frame is transmitted, rendering the application non-applicable on many real-time applications. It can however be justified in some applications due to Bluetooth's well established eco-system of devices and functionality where the nodes could extend their capabilities by implementing already established BLE models. By only transmitting the updated channels the latency can be lowered to values that would in some applications be indistinguishable from wired connection. The energy consumption of BLE mesh suffers greatly with the addition of mesh due to its constant scanning but by implementing low power nodes which keep the radio off during certain intervals this consumption could be greatly decreased. The results also show a high variance of latency depending on the node configuration regarding to the placements and the number of hops required to reach the intended recipient. === Bluetooth har länge varit standardprotokollet för kommunikation mellan två stycken enheter. 2017 kom tillägget med mesh till Bluetooth. Mesh innebär att andra enheten i närheten ska skicka vidare meddelanden och därigenom tillåta kommunikation mellan enheter som är utanför direkt radiokontakt. DMX är ett protokoll som används inom ljus- och sceneffekter. Bluetooth mesh är utformat för att skicka små datamängder som till exempel sensordata eller styra glödlampor. Denna uppsats kommer utvärdera om det är användbart att skicka DMX-data över Bluetooth mesh. En implementation gjordes på Bluetooth utvecklingskort och resultatet visar på en signifikant fördröjning och med hög varians vid överföring av alla DMX-kanaler, vilket innebär att denna implementation inte är användbar vid många användningsområden. Men trots det kan den vid vissa fall vara användningsbar, mycket till hjälp av Bluetooths billiga och utbyggda ekosystem av produkter och tilläggsfunktioner. Eftersom Bluetooth mesh byggs in i en del befintliga byggnader kan de uppoffringar man får göra vid överföringar av DMX-data vara acceptabel då man kan uttnyttja befintliga nät. Strömförbrukningen ökar avsevärt vid mesh jämfört med klassisk lågenergi Bluetooth då mesh måste skanna radiotrafiken konstant. Vid implementationen av lågenergi noder kan dock radio vara i stand-by och starta endast vid speciella tidpunkter och man kan därigenom få avsevärt lägre strömförbrukning, med uppoffringen att DMX-datan inte kan överföras omgående. Det visade sig också att noduppställningen kraftigt påverkade variansen i överföringshastighet och att detta måste ta i hänsyn vid valet om DMX över Bluetooth mesh är användbart i just det fallet.