Srovnání vlastnických RF a Bluetooth

Návrháři mají mnoho možností, pokud jde o bezdrátovou konektivitu v aplikacích od zařízení pro lidské rozhraní (HID) po vzdálené senzory pro internet věcí (IoT). Jedním z nejdůležitějších rozhodnutí, které je třeba udělat, a to, čehož se mnohí designéři stále potýkají, je, zda jít s rozhraním RF založeným na normách, jako je Wi-Fi, Bluetooth nebo ZigBee, nebo proprietární RF fyzická vrstva (PHY ) návrh a protokol.

Důvody pro výběr jednoho nad druhým jsou mnohé, ale i relativní kompromisy z hlediska nákladů, bezpečnosti, spotřeby energie, interoperability, doby návrhu, odolnosti vůči rušení, koexistenci, latence a požadavkům na certifikaci. Mnoho z těchto kompromisů je vzájemně propojeno, takže návrháři musí nejdříve určit požadavky na návrh a poté optimalizovat.

Tento článek bude diskutovat o faktorech, které je třeba vzít v úvahu při výběru mezi standardním rozhraním Bluetooth a proprietárním RF protokolem. Potom se představí modul Bluetooth 5, následovaný silikonovým řešením, na kterém lze implementovat vlastní protokol, s příslušnými pokyny pro každého o tom, jak rychle začít fungovat.


Vlastní RF pro a proti
Případ pro proprietární PHY a protokol je silný, pokud návrh vyžaduje optimalizaci ve směru bezpečnosti, nízkého výkonu, malé stopy a výkonu.

Bezpečnost je důležitá pro mnoho aplikací, od otvíračů garážových vrat až po zařízení IoT. S proprietárními radiostanicemi je to řešeno řadou způsobů. Začátek vlastních konstrukcí zajišťuje "bezpečnost díky prostupnosti" v tom, že RF rozhraní, které není dobře známo, je těžší hackovat. Existuje také tendence proprietárních rozhraní být bod-k-bod, nebo pracovat v uzavřených systémech, které se nepřipojí k širším sítím, a tak zůstat skrytý. Nakonec návrháři proprietárních rozhraní mohou volně vytvářet vlastní pokročilé šifrovací algoritmy nebo vyladit zavedené algoritmy, aniž by musely být interoperabilní s bezpečnostními algoritmy jiných výrobců. Pouhé odlišování je samo o sobě bezpečnostní výhodou.

Vlastní radiové návrhy mohou být výhodné, pokud jde o zajištění robustního připojení před interferencí z Wi-Fi sítí, mikrovlnných troub, bezdrátových telefonů a dalších bezdrátových sítí s nízkým napájením. Bez vazby na normu mají návrháři flexibilitu k lepšímu využívání spektra pomocí technik, jako je rozložení spektra s přímým posloupností (DSSS) a rozšířeného frekvenčního spektra (FHSS). Kromě toho mohou přijmout svoji vlastní preferovanou schéma kódování založenou na předpokládaném propojeném rozpočtu, aby získali vyšší výkon nebo nižší spotřebu energie.

Tato flexibilita platí také pro strukturu datových paketů. Bez zálohování paketů potřebných k zajištění interoperability s bezdrátovými zařízeními založenými na normách může být struktura paketů zjednodušena podle potřeb aplikace.

Z pohledu hardwarového designu, dobře pochopených požadavků na výkon a ujištění, že se tyto požadavky v pozdější fázi nezmění, mohou návrháři vlastního RF rozhraní optimalizovat pro prostor, výkon a výkon. Mohou tak učinit znovu tím, že obsahují pouze ty funkce, které jsou potřebné pro splnění potřeb aplikace.

Zatímco proprietární RF má mnoho výhod, existuje řada faktorů, které je třeba vzít v úvahu. Prvním z nich je cena: aby se zdůvodnila nerekurenční náklady na konstrukční návrh (RFID) a související software, zejména pro nízkonákladové zařízení, předpokládaný objem by měl být> 100,000.

Úzká souvislost s náklady je doba designu, zejména vzhledem k rozmachům RF designu a dobře zdokumentovanému nedostatku znalostí RF, stejně jako doba potřebná k vývoji firmwaru a softwaru potřebných pro úspěšný design.

Bluetooth široce přijatý, vždy se přizpůsobuje
Na druhém konci je Bluetooth. Původně navržená jako přímá technologie výměny kabelu typu point-to-point pro zařízení HID a další zařízení, která byla zamotáním uživatelů, brzy se stalo řešením bezdrátového připojení k bezdrátovému zařízení a zařízení. Díky výhodnému řízení ze strany speciálních zájmových skupin Bluetooth (SIG) je Bluetooth dobře srozumitelné a konstruktéři si mohou být jisti, že se jejich zařízení budou připojovat a budou spolupracovat s jinými zařízeními podporujícími technologii Bluetooth, bez ohledu na zdroj hardwaru.

Široké přijetí a interoperabilní zařízení vyústily v plodný hardware a software, což přináší nižší náklady a rychlé uvedení na trh pro návrh vyžadující bezdrátové rozhraní. Kromě toho se technologie Bluetooth v průběhu let vyvíjela.

Vždy pracoval v průmyslovém, vědeckém a zdravotním pásmu (ISM) 2.4 GHz, počínaje GFSK modulací svých sedmdesát devět 1 MHz nosičů, čímž dosahuje propustnosti 1 Mbit / s. To se nazývá Základní rychlost Bluetooth (BR). Jeho adaptivní schéma kódování FHSS umožňuje, aby zůstala i nadále odolná tváří v tvář interferujícím, a to i přesto, že IoT přináší více bezdrátově připojených zařízení. Pro dosažení vyšších datových rychlostí používá Bluetooth 2.0 + Enhanced Data Rate (EDR) pro výpočet kmitočtů 4 a 8 Mbits / s pomocí přepínače f / 2-DQPSK (diferenciální kvadraturní fázové posunutí) a 3DPSK modulace.

Zatímco Bluetooth je těsně řízený SIG, návrháři potřebují pečlivě prozkoumat změny, ke kterým došlo při zavádění technologie Bluetooth 4.0 Core Specification v 2010. To představilo technologii Bluetooth s nízkou spotřebou energie (BLE), která byla dříve uváděna na trh jako Bluetooth Smart. BLE není zpětně kompatibilní s technologií Bluetooth Classic, takže si zde musí být opatrní návrháři.

Primárním cílem BLE je nízká spotřeba energie. Dosahuje to přesunem z přístupu založeného na připojení Bluetooth Classic, kde jsou zařízení vždy spojena, s nepřipojeným přístupem, kde se mohou připojovat pouze v krátkých intervalech. Aplikace jsou nositelné jako inteligentní hodinky a senzory pro IoT.

Nejnovější verze Bluetooth 5 zdvojnásobuje rychlost dat BLE na 2 Mbits / s z 1 Mbit / s a ​​zvyšuje rozsah připojení 128 kbit / s 4x až na hodnotu 50 m pomocí silnější korekce chyb vpřed (FEC) . Vyšší přenosová rychlost umožňuje přenos více paketů na daný časový úsek, takže spotřeba energie se sníží, protože zařízení může zůstat v režimu nízké spotřeby nebo v pohotovostním režimu po delší dobu.

Dlouhá řada umožňuje návrhářům větší flexibilitu při kompenzování přenosové rychlosti pro vzdálenost pro libovolné zařízení Bluetooth, včetně majáků. Majáky jsou zařízení BLE řízená bateriemi, které vysílají svůj identifikátor do okolních mobilních zařízení, takže tato zařízení mohou provádět určité akce, když jsou v blízkosti majáku. Díky inzerentům jsou oblíbené a umožňují také přesné sledování uvnitř i venku.

SIG však provedl další zajímavé vylepšení, které mohou také udělat vlastní návrháři RF rozhraní: snížili poměr režie k užitečnému zatížení a vyžadovaly méně přenosů, aby posílali určité množství "skutečných" dat, aby se dále snížila spotřeba energie.

To, co začalo jako jednoduchá technologie výměny kabelů, se změnilo v něco mnohem užitečnějšího. Výsledkem je, že návrháři jsou nyní vhodnější hledat rychlé a snadné řešení Bluetooth, než aby prošli náklady a náklady na navrhování vlastního rozhraní RF.


Připravte se na Bluetooth
Tento sklon se rozhodnout pro rozhraní Bluetooth se stává nutností, protože úzká okna na trhu se zmenšují a návrhové rozpočty se zmenšují. Na mnoha konstrukcích je pro mnoho návrhů dostatek prostoru pro to, aby vyhověl modulu Bluetooth Bluetooth, který umožní návrháři zaměřit se na jejich konečnou aplikaci a diferenciaci.


Vlastní versus Bluetooth sladké místo
Mezi plným vlastním vlastním radiovým designem a standardním Bluetooth je další možnost: radiový vysílač s přijímačem, který si mohou vytvořit vlastní protokol a kódovací schémata, nebo přijmout verze, jako jsou Ant, Thread, nebo ZigBee. S klesajícími náklady na dostupný křemík a širokou škálou softwarové podpory to může být "sladké místo" pro návrháře, kteří hledají diferenciaci, určitou prostor pro optimalizaci a možnost zvýšit bezpečnost, a to při zachování nákladů na minimum a návrhu rozvrhy jsou neporušené.


Proč investovat do čističky vzduchu?
Existuje mnoho důvodů, proč si vybrat buď úplnou vlastnickou RF designovou trasu nebo standardní rádio Bluetooth. Každý má své místo, pokud jde o splnění požadavků na design a aplikaci z hlediska nákladů, času, výkonu, velikosti, bezpečnosti a mnoha dalších faktorů. Nicméně pro konstruktéry, kteří chtějí mnoho výhod nákladů a časových úspor z křemíku mimo regál, stejně jako flexibilitu pro přidání určité úrovně proprietární diferenciace, nyní dodavatelé poskytují i ​​pevné hardwarové platformy, na něž je možné navázat.

Zanechat vzkaz 

Seznam zpráv