Saját RF és Bluetooth összehasonlítása

A tervezőknek sok választási lehetőségük van a vezeték nélküli összeköttetés terén az alkalmazásoktól az emberi interfész eszközök (HID) és a távoli érzékelők között a tárgyak internetén (IoT). Az egyik legfontosabb döntést meg kell hozni, amelyet sok tervező még mindig birkózni, hogy szabványos RF interfésszel, például Wi-Fi, Bluetooth, vagy ZigBee, vagy saját RF fizikai réteggel (PHY ) terv és protokoll.

A választás egyik oka több, de ugyanúgy a költség, a biztonság, az energiafogyasztás, az interoperabilitás, a tervezési idő, az interferencia, az együttélés, a késleltetés és a tanúsítási követelmények tekintetében viszonylagos kompromisszumok. Sok ilyen kompromisszum kapcsolódik egymáshoz, így a tervezőknek először meg kell határozniuk a tervezési követelményeket, majd ennek megfelelően optimalizálniuk kell.

Ez a cikk megvitatja azokat a tényezőket, amelyeket figyelembe kell venni a szabványos Bluetooth interfész és a szabadalmaztatott RF protokoll között. Ezután bemutat egy Bluetooth 5 modult, amelyet szilikon megoldás követ, amelyre saját protokollt lehet végrehajtani, és mindegyikhez megfelelő útmutatást ad a gyors felállás és futás módjáról.


Tulajdonosi RF előnyök és hátrányok
A szabadalmaztatott PHY és a protokoll esetében ez a helyzet erős, ha a design optimálissá teszi a biztonságot, az alacsony teljesítményt, a kis lábnyomot és a teljesítményt.

A biztonság kritikus fontosságú számos alkalmazáshoz, a garázsajtó-nyitóktól a tárgyak internetéhez. Saját tulajdonú rádiókkal számos módon foglalkozik. A kezdetektől fogva a szabadalmaztatott formatervek biztosítják a "titokzatos biztonságot", mivel egy nem ismert rádiófrekvenciás interfész nehezebb kihasználni. Vannak olyan hajlamosak is, hogy a védett felületek pont-pontok legyenek, vagy olyan zárt rendszerekben működjenek, amelyek nem csatlakoznak a szélesebb hálózatokhoz, így maradjanak rejtve. Végül a szabadalmaztatott interfészek tervezői szabadon fejleszthetik saját fejlett titkosítási algoritmusukat vagy csípésüket, anélkül, hogy interoperábilisak lennének más gyártók biztonsági algoritmusaival. Csak más, önmagában is egy biztonsági előny.

A szabadalmaztatott rádiókészülékek előnyösek lehetnek a Wi-Fi hálózatok, a mikrohullámú sütők, a vezeték nélküli telefonok és más alacsony fogyasztású vezeték nélküli hálózatok interferenciája miatt. Anélkül, hogy egy szabványhoz kötődnének, a tervezők rugalmasságot nyújtanak a spektrum jobb kihasználásához olyan technikákkal, mint a közvetlen szekvenciájú szórt spektrum (DSSS) és a frekvencia hopping spread spektrum (FHSS). Ezenkívül saját elfogadott kódolási rendszert alkalmazhatnak a várható kapcsolati költségkereten alapulva, hogy nagyobb teljesítményt vagy alacsonyabb energiafelhasználást érjenek el.

Ez a rugalmasság az adatcsomag struktúrára is érvényes. A szabvány alapú vezeték nélküli eszközök közötti interoperabilitás biztosításához szükséges csomagkapcsolt fejléc nélkül a csomagstruktúra az alkalmazás igényeinek megfelelően egyszerűsíthető.

A hardveres tervezési szempontokból jól ismert teljesítménykövetelmények és annak biztosítása, hogy ezek a követelmények későbbiekben nem változnak meg, lehetővé teszi a szabadalmazott RF interfész tervezőinek a tér, teljesítmény és teljesítmény optimalizálását. Ezt újra megteheti, ha csak azokat a funkciókat tartalmazza, amelyek az alkalmazás igényeinek kielégítéséhez szükségesek.

Bár a szabadalmaztatott RF számos előnnyel rendelkezik, számos tényezőre van szükség. Az első a költség: az egyéni RF IC-terv és a kapcsolódó szoftverek nem-visszatérő mérnöki (NRE) költségének igazolása, különösen az alacsony költségű eszközök esetében, a várható térfogatnak> 100,000-nak kell lennie.

A költségekhez szorosan kötve van a tervezési idő, különösen az RF design szeszélyeinek és az RF szakértelmének jól dokumentált hiányának, valamint a sikeres tervezéshez szükséges firmware és szoftver kifejlesztéséhez szükséges időnek köszönhetően.

A Bluetooth széles körben elfogadott, mindig adaptálható
A másik véglet a Bluetooth. Eredetileg egy egyszerű pont-pont kábelcsere-technikának tervezték a HID-eket és egyéb eszközöket, amelyek befogadták a felhasználókat, hamarosan vezeték nélküli hang és eszköz-eszköz közötti kapcsolatrendszer lett. A Bluetooth speciális érdekcsoportok (SIG) szigorú vezérlésének köszönhetően a Bluetooth jól megérthető, és a tervezők biztosak lehetnek abban, hogy készülékeik összekapcsolják és együttműködnek más Bluetooth-kompatibilis eszközökkel, a hardverforrástól függetlenül.

A széleskörű alkalmazások és az interoperábilis eszközök eredményes hardver és szoftver előállítását eredményezték, ezzel csökkentve a költségeket és gyors időt a piacon a vezeték nélküli interfészet igénylő tervezés számára. Ráadásul a Bluetooth az évek során kialakult.

Mindig az 2.4 GHz ipari, tudományos és orvosi (ISM) sávban működött, kezdve a 77 NXXMHz-es hordozóinak GFSK modulációjával, 1 Mbit / s átviteli sebességgel. Ezt hívják a Bluetooth Basic Rate (BR). Az adaptív FHSS kódolási sémája lehetővé teszi, hogy továbbra is robusztus maradjon az interferenciákkal szemben, még akkor is, ha az IoT több vezeték nélküli módon csatlakoztatott eszközt hoz létre. A magasabb adatátviteli sebesség elérése érdekében a Bluetooth 1 + Enhanced Data Rate (EDR) a π / 2.0-DQPSK (differenciális kvadratúra fáziseltolásos billentyűzet) és az 4DPSK moduláció használatát teszi lehetővé az 8 és 2 Mbits / s sebesség eléréséhez.

Bár a Bluetooth-ot a SIG szorosan ellenőrzi, a tervezőknek alaposan meg kell tanulniuk a 4.0 2010 Core Specification bevezetésével kapcsolatos változásokat. Ez bevezette a Bluetooth Low Energy (BLE) technológiát, amelyet korábban Bluetooth Smart néven forgalmaztak. A BLE nem kompatibilis a Bluetooth Classic technológiával, így a tervezőknek óvatosnak kell lenniük.

A BLE elsődleges célja alacsony teljesítmény. Ezt a Bluetooth Classic kapcsolat-orientált megközelítésmódjával állítja át, ahol az eszközök mindig összekapcsolódnak, egy olyan kapcsolat nélküli megközelítéshez, amely csak akkor kapcsolódik össze, ha rövid időközönként szüksége van rá. Az alkalmazások olyan hordhatóak, mint az intelligens órák és szenzorok az IoT számára.

A legutóbbi verzió, a Bluetooth 5, az 2 Mbit / s-ból származó 1 Mbit / s-os BLE adatsebességet kétszeresére növeli, és az 128x 4 kbit / s kapcsolat tartományát 50 m-re növeli az erősebb forward hibajavítás (FEC) . A nagyobb adatsebesség lehetővé teszi, hogy több csomagot továbbítson egy adott időréshez, így az energiafogyasztás csökken, mivel a készülék hosszabb ideig alacsony teljesítményt vagy készenléti üzemmódot eredményezhet.

A hosszabb hatótávolság nagyobb rugalmasságot biztosít a tervezőknek a Bluetooth-eszközök, köztük a Beaconok távolságának csökkentéséhez. A jelzőfények olyan akkumulátorral működtetett BLE eszközöket használnak, amelyek azonosítót közvetítenek a közeli mobileszközökre, így ezek az eszközök képesek bizonyos műveleteket végezni a jelzőfény közelében. A hirdetők számára népszerűek, lehetővé teszik a pontos beltéri és kültéri nyomkövetést is.

A SIG azonban egy újabb érdekes csípítést hajtott végre, amelyet a szabadalmaztatott RF interfész tervezők is végezhetnek: lecsökkentették az átrakodás és a terhelés arányát, így kevesebb adás szükséges ahhoz, hogy egy bizonyos mennyiségű "valós" adatot küldjön tovább az energiafogyasztás további csökkentése érdekében.

Az egyszerű kábelcsere-technika kezdete valami sokkal hasznosabbá vált. Ennek eredményeként a tervezők most jobban keresik a gyors és egyszerű Bluetooth megoldást, nem pedig a saját RF interfész tervezésének költségeit és költségeit.


Felkelés és futás a Bluetooth-on
Ez a hajlandóság a Bluetooth interfész kiválasztására szükségessé válik, mivel a piacra kerülési idő szűk, és a tervek költségvetése zsugorodik. Szerencsére számos formatervezéshez elegendő hely áll rendelkezésre a beépített Bluetooth modul elhelyezésére, amely lehetővé teszi a tervezőcsapatnak, hogy a végső alkalmazásukra és a differenciálódásra összpontosítson.


Védett vagy Bluetooth édes folt
A teljes egyéni szabadalmaztatott rádiókészülék és a szabványos Bluetooth között van egy másik lehetőség: egy rádiós adó-vevőkészülék, amely körül a tervezők saját protokollt és kódolási rendszert alakíthatnak ki, vagy olyan poligráfiai változatokat hozhatnak létre, mint az Ant, Thread, vagy a ZigBee. A rendelkezésre álló szilícium lecsökkenésével és a szoftvertámogatás széles skálájával ez lehet az "édes hely" a differenciálást kereső tervezőknek, bizonyos szélességet az optimalizáláshoz és a biztonság növelésének lehetőségét, miközben a költségek minimalizálása és a tervezés menetrendek érintetlenek.


Következtetés
Számos oka lehet a teljes szabadalmaztatott RF tervezési útvonal vagy a szabványos Bluetooth rádió kiválasztása. Mindegyiknek megvan a helye a tervezési és alkalmazási követelményeknek a költségek, az idő, a teljesítmény, a méret, a biztonság és sok más tényező tekintetében való teljesítéséhez. Azonban a tervezők számára, akik sokféle költség- és időtakarékos előnyöket várnak a polírozott szilíciumtól, valamint a rugalmasságot, hogy növeljék a sajátos differenciálódás mértékét, a gyártók most is szilárd hardverplatformokat biztosítanak.

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista