Perbandingan RF dan Bluetooth Proprietari

Pereka mempunyai banyak pilihan apabila ia berkaitan dengan penyambungan tanpa wayar dalam aplikasi antara peranti antara muka manusia (HID) ke sensor jauh untuk Internet perkara (IoT). Salah satu keputusan yang lebih mendasar yang perlu dibuat, dan yang banyak pereka masih bergelut, sama ada untuk menggunakan antaramuka RF berasaskan standard seperti Wi-Fi, Bluetooth, atau ZigBee, atau lapisan fizikal RF proprietari (PHY reka bentuk dan protokol.

Sebab-sebab untuk memilih satu daripada yang lain adalah banyak, tetapi begitu juga tradeoffs relatif dari segi kos, keselamatan, penggunaan kuasa, interoperability, masa reka bentuk, ketahanan dalam menghadapi gangguan, kewujudan bersama, kependaman dan keperluan pensijilan. Ramai dari tradeoffs ini saling berkaitan jadi pereka mesti terlebih dahulu menentukan keperluan reka bentuk, kemudian mengoptimumkan dengan sewajarnya.

Artikel ini akan membincangkan faktor-faktor yang perlu dipertimbangkan apabila memilih antara antara muka Bluetooth standard dan protokol RF proprietari. Ia kemudiannya akan memperkenalkan modul Bluetooth 5, diikuti dengan penyelesaian silikon di mana protokol proprietari boleh dilaksanakan, dengan garis panduan yang sesuai untuk masing-masing bagaimana untuk cepat bangkit dan berjalan.


Kebaikan dan keprihatinan RF proprietari
Kes bagi PHY proprietari dan protokol adalah kuat jika reka bentuk memerlukan pengoptimuman ke arah keselamatan, kuasa rendah, jejak kecil, dan prestasi.

Keselamatan adalah penting untuk banyak aplikasi, dari pembuka pintu garaj ke peranti IoT. Dengan radio proprietari, ia ditangani dalam beberapa cara. Untuk memulakan, reka bentuk proprietari memastikan "keselamatan-melalui-kegelapan," di mana antara muka RF yang tidak diketahui sukar untuk digodam. Terdapat juga kecenderungan untuk antara muka proprietari menjadi titik ke titik, atau untuk beroperasi dalam sistem tertutup yang tidak bersambung ke rangkaian yang lebih luas, dan supaya tetap tersembunyi. Akhirnya, pereka antara muka proprietari bebas untuk mengembangkan algoritma penyulitan canggih mereka sendiri atau mengubah tweak yang ditetapkan, tanpa harus beroperasi dengan algoritma keselamatan dari pengeluar lain. Hanya yang berbeza adalah, dengan sendirinya, kelebihan keselamatan.

Reka bentuk radio proprietari boleh berfaedah apabila ia datang untuk memastikan sambungan yang teguh dalam menghadapi gangguan dari rangkaian Wi-Fi, ketuhar gelombang mikro, telefon tanpa wayar dan rangkaian tanpa wayar kuasa rendah yang lain. Tanpa terikat kepada piawai, pereka mempunyai fleksibiliti untuk menggunakan spektrum yang lebih baik menggunakan teknik seperti spektrum penyebaran langsung (DSSS) dan spektrum penyebaran frekuensi (FHSS). Di samping itu, mereka boleh mengguna pakai skema pengkodan pilihan mereka sendiri berdasarkan bajet pautan yang diharapkan untuk mendapatkan penggunaan yang lebih tinggi atau penggunaan kuasa yang lebih rendah.

Kelenturan ini juga digunakan untuk struktur paket data. Tanpa overhead paket yang diperlukan untuk memastikan interoperability dengan peranti tanpa wayar berasaskan piawaian, struktur paket boleh diselaraskan mengikut keperluan aplikasi.

Dari sudut pandangan reka bentuk perkakasan, keperluan prestasi yang difahami dengan baik dan jaminan bahawa keperluan tersebut tidak akan berubah pada peringkat seterusnya, membolehkan pereka antara muka RF eksklusif untuk dioptimumkan untuk ruang, kuasa, dan prestasi. Mereka boleh melakukannya sekali lagi termasuk hanya fungsi yang diperlukan untuk memenuhi keperluan aplikasi.

Walaupun RF proprietari mempunyai banyak kelebihan, terdapat beberapa faktor yang harus dipertimbangkan. Yang pertama adalah kos: untuk membenarkan kos kejuruteraan bukan berulang (NRE) bagi reka bentuk RF RF adat dan perisian yang berkaitan, terutamanya untuk alat-alat kos rendah, jumlah yang dijangkakan harus> 100,000.

Digabungkan dengan kos adalah masa reka bentuk, terutamanya memandangkan reka bentuk Reka bentuk RF dan kelebihan yang didokumentasikan dengan kepakaran RF, serta masa yang diambil untuk membangunkan firmware dan perisian yang diperlukan untuk reka bentuk yang berjaya.

Bluetooth digunakan secara meluas, sentiasa menyesuaikan diri
Pada melampau yang lain adalah Bluetooth. Asalnya direka sebagai teknologi penggantian kabel titik-ke-titik yang mudah untuk HID dan peranti lain yang menyerupai pengguna, ia kemudiannya menjadi penyelesaian tanpa wayar audio dan peranti ke peranti. Memandangkan kawalan ketat oleh Kumpulan Kepentingan Khas Bluetooth (SIG), Bluetooth difahami dengan baik dan pereka boleh yakin peranti mereka akan menyambung dan boleh saling beroperasi dengan peranti berkemampuan Bluetooth yang lain, tanpa mengira sumber perkakasan.

Pengangkut yang luas dan peranti boleh saling beroperasi telah menghasilkan perkakasan dan perisian yang produktif, dengan membawa kos yang lebih rendah dan masa yang cepat untuk memasarkan reka bentuk yang memerlukan antara muka tanpa wayar. Di samping itu, Bluetooth telah berkembang selama bertahun-tahun.

Ia sentiasa beroperasi dalam band industri, saintifik, dan perubatan (ISM) 2.4 GHz, bermula dengan modulasi GFSK daripada pembawa 1 MHz yang berumur tujuh puluh sembilan, yang memberikan keluaran 1 Mbit / s. Ini dipanggil Kadar Asas Bluetooth (BR). Skim pengekodan FHSS yang menyesuaikannya membolehkannya terus kekal teguh dalam menghadapi gangguan, walaupun IOT membawa lebih banyak peranti yang bersambung tanpa wayar. Untuk mendapatkan kadar data yang lebih tinggi, Bluetooth 2.0 + Rate Data Enhanced (EDR) menggunakan π / 4-DQPSK (peralihan fasa peralihan fasa kuadratur) dan modulasi 8DPSK, untuk mendapatkan kadar 2 dan 3 Mbits / s masing-masing.

Walaupun Bluetooth dikawal ketat oleh SIG, pereka perlu mengkaji dengan teliti perubahan yang berlaku dengan memperkenalkan Spesifikasi Teras 4.0 Bluetooth di 2010. Ini memperkenalkan tenaga rendah Bluetooth (BLE) yang dahulunya dipasarkan sebagai Smart Bluetooth. BLE tidak serasi dengan Bluetooth Classic, jadi pereka perlu berhati-hati di sini.

Matlamat utama BLE adalah kuasa rendah. Ia menyelesaikan masalah ini dengan berpindah dari pendekatan berorientasikan sambungan Bluetooth Classic di mana peranti selalu bersambung, kepada pendekatan yang tidak berkaitan di mana mereka hanya menyambung apabila mereka perlu untuk jangka pendek. Aplikasi ini adalah wearables seperti jam tangan pintar dan sensor untuk IoT.

Versi terkini, Bluetooth 5, menggandakan kadar data BLE ke 2 Mbits / s dari 1 Mbit / s, dan meningkatkan rangkaian sambungan 128 kbit / s oleh 4x sehingga 50 m dengan menggunakan pembetulan ralat hadapan yang lebih maju (FEC) . Kadar data yang lebih tinggi membolehkan lebih banyak paket dihantar untuk slot masa yang diberikan, jadi penggunaan kuasa dikurangkan kerana peranti boleh tinggal dalam kuasa rendah atau mod terbiar untuk tempoh lanjutan.

Rentang yang lebih lama memberikan lebih banyak fleksibiliti pereka kepada kadar data dagangan untuk jarak untuk sebarang peranti Bluetooth, termasuk Beacons. Beacon adalah peranti BLE didorong oleh bateri yang menyiarkan pengenal pasti mereka ke peranti mudah alih yang berdekatan supaya peranti tersebut boleh melakukan tindakan tertentu ketika dekat dengan suar. Popular dengan pengiklan, mereka juga membolehkan penjejakan dalaman dan luaran yang tepat.

Bagaimanapun, SIG melaksanakan satu lagi tweak yang menarik bahawa pereka antara muka RF juga boleh dilakukan: mereka menurunkan nisbah overhead-to-payload, yang memerlukan penghantaran yang lebih sedikit untuk menghantar data "sebenar" yang diberikan, untuk mengurangkan lagi penggunaan kuasa.

Apa yang bermula sebagai teknologi penggantian kabel mudah telah menjadi sesuatu yang lebih berguna. Akibatnya, pereka kini lebih tepat untuk mencari penyelesaian Bluetooth yang cepat dan mudah dan bukannya melalui kos dan perbelanjaan merancang antara muka RF mereka sendiri.


Mendapatkan dan berjalan di Bluetooth
Kecenderungan untuk memilih antara muka Bluetooth akan menjadi keperluan kerana tetingkap masa ke pasaran sempit dan belanjawan reka bentuk menyusut. Nasib baik, bagi banyak reka bentuk terdapat ruang yang cukup untuk menampung modul Bluetooth yang luar biasa, yang akan membolehkan pasukan reka bentuk memberi tumpuan kepada aplikasi akhir dan pembezaan mereka.


Proprietary vs. Bluetooth sweet spot
Antara reka bentuk radio proprietari penuh dan Bluetooth standard, terdapat pilihan lain: penerima transceiver radio di sekitar yang pereka dapat mengembangkan protokol dan skema pengkodan mereka sendiri, atau mengadaptasi versi luar seperti Ant, Thread, atau ZigBee. Dengan kos silikon yang tersedia dan pelbagai sokongan perisian, ini mungkin "tempat yang manis" bagi pereka mencari pembezaan, latitud untuk pengoptimuman, dan pilihan untuk meningkatkan keselamatan, semua sambil mengekalkan kos kepada minimum dan reka bentuk jadual utuh.


Kesimpulan
Terdapat banyak sebab untuk memilih sama ada laluan reka bentuk RF eksklusif atau radio Bluetooth standard. Setiap mempunyai tempat apabila memenuhi keperluan reka bentuk dan aplikasi dari segi kos, masa, prestasi, saiz, keselamatan, dan banyak faktor lain. Walau bagaimanapun, bagi pereka yang mahukan banyak manfaat kos dan menjimatkan masa silikon off-the-shelf, serta fleksibiliti untuk menambah beberapa tahap pembezaan proprietari, vendor kini juga menyediakan platform perkakasan padat untuk dibina.

Tinggalkan pesanan 

Senarai mesej