Porovnanie vlastníckych RF a Bluetooth

Dizajnéri majú veľa možností, pokiaľ ide o bezdrôtové pripojenie v aplikáciách, od zariadení pre ľudské rozhranie (HID) po vzdialené senzory pre internet vecí (IoT). Jedným z najdôležitejších rozhodnutí, ktoré je potrebné urobiť, a to, čo mnohí dizajnéri stále zápasia, je, či ide o štandardné RF rozhranie, ako je Wi-Fi, Bluetooth alebo ZigBee, alebo proprietárna RF fyzická vrstva (PHY ) návrh a protokol.

Dôvody pre výber jedného nad druhým sú veľa, ale takisto sú relatívne kompromisy z hľadiska nákladov, bezpečnosti, spotreby energie, interoperability, času návrhu, odolnosti voči rušeniu, koexistencii, latencii a požiadavkám na certifikáciu. Mnohé z týchto kompromisov sú vzájomne prepojené, takže dizajnéri musia najprv určiť požiadavky na dizajn a následne optimalizovať.

V tomto článku sa budeme zaoberať faktormi, ktoré treba brať do úvahy pri výbere medzi štandardným rozhraním Bluetooth a proprietárnym RF protokolom. Potom sa zavedie modul Bluetooth 5, po ktorom nasleduje riešenie s kremíkom, na ktorom môže byť implementovaný proprietárny protokol, s príslušnými pokynmi pre rýchle uvedenie do prevádzky.


Vlastnícke RF výhody a nevýhody
Prípad pre proprietárne PHY a protokol je silný, ak návrh vyžaduje optimalizáciu v smere bezpečnosti, nízkeho výkonu, malej stopy a výkonu.

Bezpečnosť je dôležitá pre mnoho aplikácií, od otváračov garážových brán až po zariadenia s internetovým pripojením. S vlastnými rádiami je riešené viacerými spôsobmi. Na začiatok vlastné návrhy zabezpečujú "bezpečnosť prostredníctvom nehmatateľnosti", pretože RF rozhranie, ktoré nie je dobre známe, je ťažšie narušiť. Existuje tiež tendencia, aby boli proprietárne rozhrania bodovo zacielené alebo aby fungovali v uzavretých systémoch, ktoré sa nepripojí k širším sieťam, a tak zostanú skryté. Napokon, dizajnéri proprietárnych rozhraní môžu slobodne rozvíjať svoje vlastné pokročilé šifrovacie algoritmy alebo vylepšiť zavedené algoritmy bez toho, aby museli byť interoperabilné s bezpečnostnými algoritmami iných výrobcov. Jednoducho odlišné je samo o sebe bezpečnostnou výhodou.

Vlastnícke rádiové návrhy môžu byť výhodné, ak ide o zabezpečenie robustného pripojenia v dôsledku rušenia z Wi-Fi sietí, mikrovlnných rúr, bezdrôtových telefónov a iných bezdrôtových sietí s nízkym výkonom. Bez väzby na normu majú dizajnéri flexibilitu na lepšie využívanie spektra pomocou techník, ako je rozdelenie spektra s priamou sekvenciou (DSSS) a rozšírené frekvenčné spektrum (FHSS). Okrem toho môžu prijať svoj vlastný preferovaný kódovací systém založený na ich očakávanom rozpočte spojenia, aby získali vyššiu výkonnosť alebo nižšiu spotrebu energie.

Táto flexibilita platí aj pre štruktúru dátových paketov. Bez réžie paketov potrebných na zabezpečenie interoperability s bezdrôtovými zariadeniami založenými na štandardoch môže byť štruktúra paketov zjednodušená podľa potrieb aplikácie.

Z hľadiska hardvéru, dobre pochopených požiadaviek na výkonnosť a ubezpečenia, že sa tieto požiadavky neskôr zmenia, umožňuje návrhárom proprietárneho RF rozhrania optimalizovať priestor, výkon a výkon. Môžu to urobiť tak, že opäť zahŕňajú len tie funkcie, ktoré sú potrebné na uspokojenie potrieb aplikácie.

Zatiaľ čo proprietárna RF má mnoho výhod, existuje niekoľko faktorov, ktoré je potrebné vziať do úvahy. Prvým z nich je cena: na ospravedlnenie nákladov na nerekurenčnú techniku ​​(NRE) vlastného návrhu RF IC a pridruženého softvéru, najmä pre nízko nákladové zariadenia, očakávaný objem by mal byť> 100,000.

Úzke spojenie s nákladmi je konštrukčný čas, obzvlášť vzhľadom na rozmery RF dizajnu a dobre zdokumentovaný nedostatok RF odbornosti, rovnako ako čas potrebný na vývoj firmvéru a softvéru potrebných pre úspešný dizajn.

Bluetooth široko prijaté, vždy prispôsobené
Na druhom konci je Bluetooth. Pôvodne navrhnutý ako priama technológia na výmenu káblov z jedného bodu do druhého pre zariadenia HID a ďalšie zariadenia, ktoré boli používateľmi zapletené, čoskoro sa stalo bezdrôtovým zvukom a riešením pripojenia medzi zariadeniami. Využívajúc dôslednú kontrolu prostredníctvom špeciálnej skupiny záujmov Bluetooth (SIG), Bluetooth je dobre pochopené a dizajnéri si môžu byť istí, že ich zariadenia sa pripájajú a budú interoperabilné s inými zariadeniami podporujúcimi technológiu Bluetooth, bez ohľadu na hardvérový zdroj.

Široké prijatie a interoperabilné zariadenia vyústili do plodného hardvéru a softvéru, čím priniesli nižšie náklady a rýchly čas na uvedenie na trh pre dizajn vyžadujúci bezdrôtové rozhranie. Okrem toho sa v priebehu rokov vyvinul systém Bluetooth.

Vždy pracoval v priemyselnom, vedeckom a lekárskom (ISM) pásme 2.4 GHz, počnúc GFSK moduláciou svojich sedemdesiatich deväť 1 MHz nosičov, čím dosahuje priepustnosť 1 Mbit / s. Toto sa nazýva Bluetooth Basic Rate (BR). Jeho adaptačná schéma kódovania FHSS umožňuje, aby zostala robustná tvárou v tvár rušivým používateľom, a to aj vtedy, keď IoT prináša viac bezdrôtovo pripojených zariadení. Ak chcete dosiahnuť vyššiu rýchlosť prenosu dát, Bluetooth 2.0 + Enhanced Data Rate (EDR) používa π / 4-DQPSK (diferenciálne kvadratúrne fázové posunutie) a modifikáciu 8DPSK, aby ste dosiahli rýchlosti 2 a 3 Mbits / s.

Zatiaľ čo Bluetooth je tesne kontrolovaný SIG, dizajnéri potrebujú pozorne preskúmať zmeny, ktoré nastali so zavedením Bluetooth 4.0 Core Specification v 2010. To predstavilo technológiu Bluetooth s nízkou spotrebou energie (BLE), predtým predávaná ako Bluetooth Smart. BLE nie je spätne kompatibilný s technológiou Bluetooth Classic, takže dizajnéri musia byť opatrní.

Hlavným cieľom spoločnosti BLE je nízky výkon. Dosiahne to tým, že sa presunie z prístupu orientovaného na pripojenie Bluetooth Classic, kde sú zariadenia vždy pripojené, k nespojenému prístupu, kde sa pripájajú len vtedy, keď potrebujú v krátkych intervaloch. Aplikácie sú nositeľné ako inteligentné hodinky a senzory pre internet.

Najnovšia verzia Bluetooth 5 zdvojnásobuje dátovú rýchlosť BLE na 2 Mbits / s z 1 Mbit / s a ​​rozširuje rozsah pripojenia 128 kbit / s o 4x na hodnotu 50 m použitím silnejšej korekcie chýb vpred (FEC) , Vyššia rýchlosť prenosu dát umožňuje prenos väčšieho počtu paketov pre daný časový úsek, takže spotreba energie sa znižuje, pretože zariadenie môže zostať dlhší čas v režime nízkej spotreby alebo voľnobehu.

Dlhšia ponuka dáva návrhárom väčšiu flexibilitu na kompenzáciu prenosovej rýchlosti pre vzdialenosť pre ľubovoľné zariadenie Bluetooth vrátane majákov. Majáky sú zariadenia BLE poháňané batériami, ktoré vysielajú svoj identifikátor do blízkych mobilných zariadení, takže tieto zariadenia môžu vykonávať určité činnosti, keď sú blízko k majáku. Obľúbené s inzerentmi umožňujú aj presné sledovanie v interiéri a exteriéri.

SIG však zaviedol ďalšie zaujímavé vylepšenie, ktoré môžu robiť aj vlastníci dizajnérov RF rozhrania: znížili pomer režijné náklady k nákladom a vyžadovali menej prenosov na odoslanie daného množstva "skutočných" údajov, aby sa ďalej znížila spotreba energie.

To, čo sa začalo ako jednoduchá technológia výmeny káblov, premenila na niečo oveľa užitočnejšie. Výsledkom je, že dizajnéri sú teraz viac schopní hľadať rýchle a jednoduché riešenie Bluetooth, než prejsť náklady a náklady na navrhovanie vlastného RF rozhrania.


Začíname a pracovať s technológiou Bluetooth
Tento sklon zvoliť si rozhranie Bluetooth sa stáva nevyhnutnosťou, pretože úzke okamihy na trhu sa zmenšujú a rozpočty na dizajn sa zmenšujú. Na mnohých projektoch je našťastie dostatok priestoru na umiestnenie modulu Bluetooth, ktorý umožní, aby sa projektový tím zameral na koncovú aplikáciu a diferenciáciu.


Majiteľ vs Bluetooth sladké miesto
Medzi plnohodnotným vlastným rádiovým dizajnom a štandardným rozhraním Bluetooth existuje ďalšia možnosť: vysielač s prijímačom mimo dosahu, v ktorom môžu návrhári vytvoriť vlastné protokoly a schémy kódovania, alebo môžu prijímať verzie typu Ant, Thread, alebo ZigBee. S klesajúcimi nákladmi na dostupný kremík a širokú škálu softvérovej podpory to môže byť "sladké miesto" pre dizajnérov hľadajúcich diferenciáciu, určitú mieru optimalizácie a možnosť zvýšiť bezpečnosť, a to pri zachovaní minimálnych nákladov a návrhu plány neporušené.


záver
Existuje mnoho dôvodov, prečo si vybrať buď úplnú vlastnú RF trasu alebo štandardné Bluetooth rádio. Každý má svoje miesto, pokiaľ ide o splnenie požiadaviek na dizajn a aplikáciu z hľadiska nákladov, času, výkonu, veľkosti, bezpečnosti a mnohých ďalších faktorov. Avšak pre dizajnérov, ktorí chcú veľa nákladov a času ušetriť výhody off-the-shelf kremíka, rovnako ako flexibilita pridať nejakú úroveň proprietárnej diferenciácie, dodávatelia teraz tiež poskytuje solídne hardvérové ​​platformy stavať na.

Zanechajte správu 

zoznam správ