Comparație dintre proprietatea RF și Bluetooth

Designerii au mai multe opțiuni atunci când vine vorba de conectivitate wireless în aplicații variind de la dispozitive de interfață umană (HID) la senzori de la distanță pentru Internetul lucrurilor (IoT). Una dintre deciziile mai fundamentale care trebuie luate și una pe care mulți proiectanți încă se luptă este dacă să meargă cu o interfață RF bazată pe standarde, cum ar fi Wi-Fi, Bluetooth sau ZigBee, sau un strat fizic propriu RF (PHY ) și protocol.

Motivele pentru alegerea unul față de celălalt sunt multe, dar și relațiile comerciale în ceea ce privește costul, securitatea, consumul de energie, interoperabilitatea, timpul de proiectare, robustețea în fața cerințelor de interferență, coexistență, latență și certificare. Multe dintre aceste compromisuri sunt interdependente, astfel încât designerii trebuie să determine mai întâi cerințele de proiectare, apoi să se optimizeze în consecință.

Acest articol va discuta factorii care trebuie luați în considerare atunci când alegeți între o interfață Bluetooth standard și un protocol de proprietate RF. Acesta va introduce apoi un modul Bluetooth 5, urmat de o soluție de siliciu pe care poate fi implementat un protocol de proprietate, cu instrucțiuni adecvate pentru fiecare despre cum să te ridici rapid și să fugi.


Proprietăți RF pro și contra
Cazul pentru PHY și protocolul propriu-zis este puternic dacă un design necesită o optimizare în direcția securității, a puterii reduse, a amprentei mici și a performanței.

Securitatea este esențială pentru multe aplicații, de la dispozitivele de deschidere a ușii de garaj până la dispozitivele IoT. Cu radiouri de proprietate, aceasta este abordată în mai multe moduri. Pentru a incepe, desenele proprietare asigura "securitatea prin obscuritate", prin aceea ca o interfata RF care nu este bine cunoscuta este mai greu de hacking. Există, de asemenea, tendința ca interfețele brevetate să fie punct-la-punct sau să funcționeze în sisteme închise care nu se conectează la rețele mai largi și astfel rămân ascunse. În cele din urmă, designerii de interfețe brevetate sunt liberi să-și dezvolte proprii algoritmi avansați de criptare sau să-i ajusteze pe cei stabiliți, fără a trebui să fie interoperabili cu algoritmi de securitate de la alți producători. Doar diferența este, în sine, un avantaj de securitate.

Proiectele de radio proprietare pot fi avantajoase atunci când vine vorba de asigurarea unei conexiuni robuste în fața interferențelor din rețelele Wi-Fi, cuptoarele cu microunde, telefoanele fără fir și alte rețele fără fir cu consum redus de energie. Fără a fi legate de un standard, designerii au flexibilitatea de a utiliza mai bine spectrul utilizând tehnici precum spectrul de dispersie cu secvență directă (DSSS) și spectrul extins de dispersie a frecvenței (FHSS). În plus, aceștia își pot adopta propria schemă de codare preferată, bazată pe bugetul de legătură așteptat, pentru a obține o capacitate mai mare sau un consum redus de energie.

Această flexibilitate se aplică, de asemenea, structurii pachetelor de date. Fără overhead-ul de pachete necesar pentru a asigura interoperabilitatea cu dispozitivele wireless bazate pe standarde, structura pachetelor poate fi raționalizată în funcție de necesitățile aplicației.

Din punct de vedere al designului hardware, cerințele de performanță bine înțelese și asigurarea că aceste cerințe nu se vor schimba într-o etapă ulterioară, permite proiectanților unei interfețe RF proprietate să fie optimizate pentru spațiu, putere și performanță. Ei pot face acest lucru din nou, inclusiv doar acele funcții necesare pentru a satisface nevoile aplicației.

Deși proprietatea RF are multe avantaje, există un număr de factori care trebuie luați în considerare. Prima este costul: pentru a justifica costul ingineriei non-recurente (NRE) al unui design personalizat de RF IC și al software-ului asociat, în special pentru dispozitive cu costuri reduse, volumul așteptat ar trebui să fie> 100,000.

Cuplată cu costuri ridicate este timpul de design, mai ales având în vedere calculele de proiectare a RF-urilor și insuficiența bine documentată a expertizei RF, precum și timpul necesar dezvoltării firmware-ului și a software-ului necesare pentru un design de succes.

Bluetooth adoptat pe scară largă, mereu adaptat
Pe cealaltă extremă se află Bluetooth. Inițial conceput ca o tehnologie simplă de înlocuire a cablurilor punct-la-punct pentru HID-uri și alte dispozitive care au fost încurcate de utilizatori, a devenit în curând o soluție wireless pentru conectivitate audio și dispozitiv. Beneficiind de un control strâns de către Grupul de interes special pentru Bluetooth (Bluetooth Special Interest Group, SIG), Bluetooth este bine înțeles, iar designerii pot fi siguri că dispozitivele lor se vor conecta și vor fi interoperabile cu alte dispozitive compatibile Bluetooth, indiferent de sursa hardware.

Aplicațiile de largă adoptare și dispozitivele interoperabile au dus la obținerea unui hardware și a unui software prolific, aducând astfel un cost mai redus și un timp rapid de comercializare pentru un design care necesită o interfață fără fir. În plus, Bluetooth a evoluat de-a lungul anilor.

Acesta a funcționat întotdeauna în banda industrială, științifică și medicală (ISM) 2.4 GHz, începând cu modularea GFSK a celor șaptezeci și nouă de transportatori 1 MHz, oferind o viteză de transfer de 1 Mbit / s. Aceasta se numește rata de bază Bluetooth (BR). Schema adaptivă de codare FHSS îi permite să continue să rămână robustă în fața interferențelor, chiar dacă IoT aduce mai multe dispozitive conectate fără fir. Pentru a ajunge la rate mai mari de date, Bluetooth 2.0 + viteza îmbunătățită a datelor (EDR) folosește π / 4-DQPSK (diferențierea fazei de schimbare a fazelor cu quadrature) și modularea 8DPSK, pentru a ajunge la rate de 2 și, respectiv, 3 Mbits / s.

În timp ce Bluetooth este puternic controlat de SIG, designerii trebuie să studieze îndeaproape schimbările care au apărut odată cu introducerea Specificației de bază 4.0 Bluetooth în 2010. Acesta a introdus tehnologia Bluetooth low energy (BLE), comercializată anterior ca Bluetooth Smart. BLE nu este compatibil cu Bluetooth Classic, deci designerii trebuie să fie atenți aici.

Scopul principal al BLE este puterea redusă. Realizează acest lucru prin trecerea de la abordarea orientată spre conexiune Bluetooth Classic, în care dispozitivele sunt mereu conectate, la o abordare neconectată în care acestea se conectează doar atunci când au nevoie pentru intervale scurte. Aplicațiile sunt purtătoare ca ceasurile inteligente și senzorii pentru IoT.

Ultima versiune, Bluetooth 5, dublează rata de date BLE la 2 Mbits / s de la 1 Mbit / s și mărește intervalul unei conexiuni 128 kbit / s de la 4x până la 50 m, utilizând o corecție de eroare mai puternică (FEC) . Rata de transfer mai mare permite transmiterea mai multor pachete pentru un anumit interval de timp, astfel încât consumul de energie este redus deoarece dispozitivul poate rămâne în regim redus sau în așteptare pentru perioade lungi de timp.

Gama mai lungă oferă designerilor mai multă flexibilitate pentru rata de transfer a datelor de la distanță pentru orice dispozitiv Bluetooth, inclusiv balize. Balizele sunt dispozitive BLE cu baterie care transmit difuzorul lor pe dispozitive mobile din apropiere, astfel încât aceste dispozitive pot efectua anumite acțiuni când sunt aproape de baliză. Sunt populare cu agenții de publicitate, care permit, de asemenea, urmărirea exactă în interior și în aer liber.

Cu toate acestea, SIG a implementat un alt interes interesant pe care îl pot face și designerii de interfață cu proprietăți RF: au redus raportul de încărcare-descărcare, necesitând mai puține transmisii pentru a trimite o anumită cantitate de date "reale", pentru a reduce în continuare consumul de energie.

Ceea ce a început ca o simplă tehnologie de înlocuire a cablurilor sa transformat în ceva mult mai util. Ca rezultat, designerii sunt acum mai capabili să caute o soluție Bluetooth rapidă și ușoară, decât să treacă prin costurile și cheltuielile de proiectare a propriei interfețe RF.


Noțiuni de bază și de funcționare pe Bluetooth
Această înclinație de a opta pentru o interfață Bluetooth se transformă într-o necesitate, pe măsură ce ferestrele de timp pentru piață scad și bugetele de design se micșorează. Din fericire, pentru multe desene sau modele există spațiu suficient pentru a găzdui un modul Bluetooth, care va permite echipei de design să se concentreze asupra aplicației finale și a diferențierii.


Loc de proprietate vs Bluetooth dulce
Între un design radio personalizat complet și Bluetooth standard, există o altă opțiune: un transceiver de radio în afara căruia designerii își pot dezvolta propria schemă de protocol și codificare sau pot adopta versiuni de tip "off-the-shelf", cum ar fi Ant, Thread, sau ZigBee. Cu costul scăzut al siliciului disponibil și o gamă largă de suport software, acesta poate fi "locul dulce" pentru designerii care caută diferențierea, o anumită latitudine pentru optimizare și opțiunea de a spori securitatea, menținând totodată costurile la minim și design programe intacte.


Concluzie
Există numeroase motive pentru a alege fie un traseu complet de proiectare RF proprietate sau un radio Bluetooth standard. Fiecare își are locul când vine vorba de îndeplinirea cerințelor de proiectare și de aplicare în termeni de cost, timp, performanță, dimensiune, securitate și mulți alți factori. Cu toate acestea, pentru designerii care doresc multe din avantajele costurilor și a economisirii de timp ale siliciului de pe raft, precum și flexibilitatea de a adăuga un anumit nivel de diferențiere proprietară, vânzătorii oferă acum și platforme hardware solide pe care să le construiți.

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje