Usporedba vlasničkih RF i Bluetooth

Dizajneri imaju mnogo izbora kada se radi o bežičnoj povezanosti u aplikacijama od ljudskih sučelja (HID) do udaljenih senzora za internet stvari (IoT). Jedna od temeljnijih odluka koje treba napraviti, a koje se još uvijek bore s mnogim dizajnerima, jest hoće li se ići s standardnim RF sučeljem kao što je Wi-Fi, Bluetooth ili ZigBee ili vlasnički RF fizički sloj (PHY ) dizajn i protokol.

Razlozi za odabir jedne od drugih su mnogi, ali isto tako su i relativni preokret u pogledu troškova, sigurnosti, potrošnje energije, interoperabilnosti, vremena dizajna, robusnosti u smislu smetnji, suživota, latencije i zahtjeva za certificiranjem. Mnogi od tih preokreta su međusobno povezani tako da dizajneri moraju prvo odrediti zahtjeve za projektima, a zatim optimizirati u skladu s tim.

Ovaj će članak raspravljati o čimbenicima koje treba uzeti u obzir pri odabiru standardnog Bluetooth sučelja i vlasničkog RF protokola. Zatim će predstaviti Bluetooth 5 modul, nakon čega slijedi silicijska rješenja na kojoj se može implementirati protokol zaštićen, s odgovarajućim smjernicama za brzinu uspostave i pokretanja.


Vlasnici RF pros i kontra
Slučaj za vlasnički PHY i protokol je snažan ako dizajn zahtijeva optimizaciju u smjeru sigurnosti, male snage, male površine i performansi.

Sigurnost je presudna za mnoge aplikacije, od garažnih vrata otvora do uređaja za zaštitu okoliša. Kod vlasničkih radija obrađuje se na više načina. Za početak, vlasnički projekti osiguravaju "sigurnost kroz nejasnoću", jer je RF sučelje koje nije dobro poznato teže hakirati. Postoji također tendencija da vlasnička sučelja budu point-to-point, ili da rade u zatvorenim sustavima koji se ne povezuju s širim mrežama i tako ostanu skriveni. Konačno, dizajneri vlasničkih sučelja slobodni su razviti vlastite napredne algoritme za enkripciju ili podešavati osnovne, bez potrebe za interoperabilnošću s sigurnosnim algoritmima drugih proizvođača. Samo što je drugačije, sama po sebi je sigurnosna prednost.

Vlasnička radijska rješenja mogu biti korisna kada se radi o sigurnoj vezi u smislu smetnji Wi-Fi mreža, mikrovalnih pećnica, bežičnih telefona i drugih bežičnih mreža s niskom snagom. Bez veze sa standardom, dizajneri imaju fleksibilnost da bolje iskoriste spektar pomoću tehnika kao što je spektar širenja direktnog slijeda (DSSS) i frekvencijski širenje raspršenog spektra (FHSS). Osim toga, oni mogu usvojiti vlastitu preferiranu shemu kodiranja temeljenu na očekivanom proračunu veze kako bi dobili veći protok ili manju potrošnju energije.

Ova se fleksibilnost također odnosi na strukturu podatkovnog paketa. Bez paketnog paketa koji je potreban kako bi se osigurala interoperabilnost sa bežičnim uređajima zasnovanim na standardima, struktura paketa može se racionalizirati prema potrebama aplikacije.

S gledišta hardverske konstrukcije, razumljivi zahtjevi izvedbe i jamstvo da se ti zahtjevi neće promijeniti u kasnijoj fazi, omogućuju dizajneri vlasničkog RF sučelja za optimizaciju prostora, snage i performansi. Oni to mogu ponoviti, uključujući samo one funkcije koje su potrebne za ispunjavanje potreba aplikacije.

Dok vlasnička RF ima mnoge prednosti, postoji niz čimbenika koji se moraju uzeti u obzir. Prva je cijena: za opravdanje ne-ponavljajućeg inženjerskog (NRE) troškova prilagođenog RF IC dizajna i pridruženog softvera, posebno za low-cost uređaje, očekivani volumen bi trebao biti> 100,000.

Usko povezano s troškovima je vrijeme projektiranja, osobito s obzirom na neprilike RF dizajn i dobro dokumentiranu nedostatak RF stručnosti, kao i vrijeme potrebno za razvoj firmwarea i softvera potrebnih za uspješan dizajn.

Bluetooth široko usvojen, uvijek se prilagođava
S druge strane je Bluetooth. Izvorno dizajniran kao izravna tehnologija zamjene kabela od točke do točke za HID-ove i druge uređaje koji su privukli korisnike, uskoro je postao bežični audio i uređaj za povezivanje. Zahvaljujući uskoj kontroli od strane Bluetooth Special Interest Group (SIG), Bluetooth je dobro poznat i dizajneri mogu biti sigurni da će njihovi uređaji spojiti i biti interoperabilni s drugim Bluetooth uređajima, bez obzira na izvor hardvera.

Široki usvajanje i interoperabilni uređaji rezultirali su plodnim hardverom i softverom, donoseći tako nižu cijenu i brzu tržišnu cijenu za dizajn koji zahtijeva bežično sučelje. Osim toga, Bluetooth se razvio tijekom godina.

Uvijek je radio u industrijskom, znanstvenom i medicinskom (ISM) pojasu 2.4 GHz, počevši od GFSK modulacije svojih sedamdeset i devet 1 MHz nosača, dajući propusnost 1 Mbit / s. To se zove Bluetooth osnovna stopa (BR). Njegova prilagodljiva Shema kodiranja FHSS omogućuje joj da i dalje ostane robusna u pogledu interferera, čak i kada internetski proizvod donosi više bežično povezanih uređaja. Da bi se postigla veća brzina prijenosa podataka, Bluetooth 2.0 + Enhanced Rate Rate (EDR) koristi π / 4-DQPSK (diferencijalno kvadraturno fazno pomicanje) i 8DPSK modulaciju, kako bi se postigle stope 2 i 3 Mbits / s.

Iako Bluetooth SIG čvrsto kontrolira Bluetooth, dizajneri trebaju detaljno proučiti promjene koje su se dogodile uvođenjem Bluetooth 4.0 jezgrene specifikacije u 2010. Ovo je uvelo Bluetooth low energy (BLE), koji je nekad bio na tržištu kao Bluetooth Smart. BLE nije kompatibilan s Bluetooth Classic, tako da dizajneri trebaju biti oprezni ovdje.

Primarni cilj BLE je niska snaga. To postiže tako što se kreće od Bluetooth Classicovog pristupa usmjerenom na vezu, gdje su uređaji uvijek povezani, do nepovezanog pristupa gdje se povezuju samo kad su im potrebni za kratke intervale. Prijave su nosive poput pametnih satova i senzora za internetski ton.

Najnovija verzija, Bluetooth 5, udvostručuje BLE brzinu prijenosa podataka na 2 Mbits / s od 1 Mbit / s i povećava raspon 128 kbit / s veze za 4x do 50 m koristeći jaču naprijed ispravku pogreške (FEC) , Veća brzina prijenosa podataka omogućuje prijenos više paketa za određeno vremensko razdoblje, tako da se potrošnja energije smanjuje jer uređaj može ostati u malom ili neaktivnom načinu za duže razdoblje.

Dulji raspon daje dizajnerima veću fleksibilnost za brzinu prijenosa podataka za udaljenost za bilo koji Bluetooth uređaj, uključujući Beacons. Beacons su BLE uređaji s akumulatorom koji emitiraju svoj identifikator u blizini mobilnih uređaja tako da ti uređaji mogu izvršiti određene radnje u blizini beacon-a. Popularni s oglašavačima omogućuju precizno praćenje na unutarnjim i vanjskim lokacijama.

Međutim, SIG je implementirao još jedan zanimljiv ugađaj koji vlasnici dizajnera RF sučelja također mogu učiniti: oni su smanjili omjer nadzemnih do korisnih omjera, što zahtijeva manje prijenosa za slanje određene količine "stvarnih" podataka, kako bi se dodatno smanjila potrošnja energije.

Ono što je započelo kao jednostavna zamjena kabelske tehnologije pretvorila se u nešto korisnije. Kao rezultat toga, dizajneri su sada lakše tražiti brzu i jednostavnu Bluetooth rješenje nego proći kroz trošak i trošak projektiranja vlastitog RF sučelja.


Pojavljivanje i pokretanje Bluetooth veze
Takva sklonost odabiru Bluetooth sučelja pretvara se u nužnost jer su prozori na vremenu na tržištu uski i proračuni dizajna se smanjuju. Srećom, za mnoge dizajne postoji dovoljno prostora za smještaj Bluetooth modula, koji će omogućiti dizajnerskom timu da se usredotoči na njihov krajnji program i diferencijaciju.


Vlasništvo vs. Bluetooth slatko mjesto
Između punog vlastitog vlastitog radijskog dizajna i standardnog Bluetootha postoji još jedna mogućnost: radio-primopredajnik koji se nalazi izvan okvira oko kojeg dizajneri mogu razviti vlastiti protokol i sheme kodiranja ili usvojiti verzije kao što su Ant, Thread, ili ZigBee. S pada cijena dostupnog silicija i širokog asortimana softverske podrške, to može biti "slatko mjesto" za dizajnere koji traže diferencijaciju, neke širine za optimizaciju i opciju za poboljšanje sigurnosti, sve dok održava minimalne troškove i dizajn rasporedi netaknuti.


Zaključak
Postoji mnogo razloga za izbor bilo potpunog vlasničkog RF usmjerenja ili standardnog Bluetooth radija. Svatko ima svoje mjesto kada je u pitanju ispunjavanje zahtjeva dizajna i aplikacije u smislu troškova, vremena, performansi, veličine, sigurnosti i mnogih drugih čimbenika. Međutim, za dizajnere koji žele mnoge troškove i uštede vremena u korist silicijskog polja, kao i fleksibilnost za dodavanje neke razine vlasničke diferencijacije, dobavljači sada nude i solidne hardverske platforme za izgradnju.

Ostavite poruku 

Lista Poruka