Patenditud RF ja Bluetoothi ​​võrdlus

Disaineritel on traadita ühenduvuse osas palju valikuid, alates inimliidese seadmetest (HID) kuni asjade interneti kaugsensorideni (IoT). Üks põhimõttelisemaid otsuseid, mida tuleb teha ja millega paljud disainerid endiselt vaeva näevad, on see, kas minna standardipõhise raadiosideliidesega, nagu näiteks Wi-Fi, Bluetooth või ZigBee, või patenteeritud RF-füüsilise kihiga (PHY) ) kujundus ja protokoll.

Põhjuseid, miks üksteist valida, on palju, kuid ka suhtelised erinevused kulude, turvalisuse, energiatarbimise, koostalitlusvõime, kavandamisaja, vastupidavuse osas häirete, samaaegse eksistentsi, latentsuse ja sertifitseerimisnõuete osas. Paljud neist kompromissidest on omavahel seotud, nii et kõigepealt peavad disainerid määrama projekteerimisnõuded ja seejärel neid vastavalt optimeerima.

Selles artiklis käsitletakse tegureid, mida tuleb arvestada tavalise Bluetooth-liidese ja patenteeritud RF-protokolli vahel valimisel. Seejärel tutvustab see Bluetooth 5-moodulit, millele järgneb ränilahendus, millele saab rakendada omandiõigusega protokolli, koos igaühe jaoks asjakohaste juhistega kiireks kasutuselevõtmiseks.


RF omanduses olevad plussid ja miinused
Varalise PHY ja protokolli olemasolu on tugev juhul, kui kujundus nõuab optimeerimist turvalisuse, vähese energiatarbe, väikese jalajälje ja jõudluse suunas.

Turvalisus on kriitiline paljude rakenduste jaoks, alates garaažiukseavajatest kuni Interneti-seadmeteni. Patenteeritud raadiojaamade abil käsitletakse seda mitmel viisil. Alustuseks tagavad omanduses olevad disainilahendused "turvalisuse läbi varjamise", kuna RF-liidest, mida ei tunta, on raskem häkkida. Samuti on tendents, et omanduses olevad liidesed on punktist punkti või töötavad suletud süsteemides, mis ei ühenda laiemate võrkudega ja jäävad seetõttu varjatuks. Lõpuks võivad patenteeritud liideste kujundajad vabalt välja töötada oma täiustatud krüpteerimisalgoritmid või näpistada olemasolevaid, ilma et nad peaksid olema koostalitlusvõimelised teiste tootjate turvaalgoritmidega. Lihtsalt erinev olemine on iseenesest turvalisuse eelis.

Raadiosaatjad võivad olla kasulikud, kui on vaja tagada kindel ühendus WiFi-võrkude, mikrolaineahjude, juhtmeta telefonide ja muude vähese energiatarbega traadita võrkude tekitatavate häirete korral. Ilma et see oleks standardiga seotud, on disaineritel paindlikkus spektri paremaks kasutamiseks, kasutades selliseid tehnikaid nagu otsese järjestusega hajaspekter (DSSS) ja sagedushüpleva hajaspekter (FHSS). Suurema läbilaskevõime või väiksema energiatarbimise saavutamiseks saavad nad oma eelistatud kodeerimisskeemi kasutada vastavalt eeldatavale lingi eelarvele.

See paindlikkus kehtib ka andmepakettide struktuuri kohta. Ilma standardipõhiste traadita seadmetega koostalitlusvõime tagamiseks vajalike pakettaknad ei ole võimalik, vastavalt paketi struktuurile, saab paketi struktuuri sujuvamaks muuta.

Riistvara projekteerimise seisukohast võimaldavad hästi arusaadavad jõudlusnõuded ja kinnitus, et need nõuded hiljem ei muutu, mis võimaldab RF-liidese projekteerijaid optimeerida ruumi, energia ja jõudluse jaoks. Nad saavad seda teha, kaasates uuesti ainult need funktsioonid, mis on vajalikud rakenduse vajaduste rahuldamiseks.

Ehkki patenteeritud RF-l on palju eeliseid, tuleb arvestada mitmete teguritega. Esimene on kulu: õigustamaks kohandatud RF-IC-kujunduse ja sellega seotud tarkvara ühekordseid tehnilisi (NRE) kulusid, eriti odavate seadmete puhul, peaks eeldatav maht olema> 100,000.

Tihedas koos kuludega on projekteerimise aeg, eriti arvestades raadiosageduse kujundamise ebamäärasusi ja raadiosagedusalase ekspertiisi hästi dokumenteeritud vähesust, samuti edukaks projekteerimiseks vajaliku püsivara ja tarkvara väljatöötamiseks kuluvat aega.

Bluetooth on laialt levinud, alati kohanduv
Teises äärmuses on Bluetooth. Algselt kavandatud HID-de ja muude kasutajate jaoks segavate seadmete sirgjoonelise kaabli asendamise tehnoloogiana sai sellest peagi traadita heli ja seadme vahelise ühenduse lahendus. Tänu Bluetoothi ​​erihuvigrupi (SIG) rangele juhtimisele on Bluetooth hästi mõistetav ja disainerid võivad olla kindlad, et nende seadmed ühendatakse ja on koostalitlusvõimelised teiste Bluetoothi ​​võimalustega seadmetega, sõltumata riistvara allikast.

Laiaulatuslik kasutuselevõtt ja koostalitlusvõimelised seadmed on andnud tulemuseks rikkaliku riist- ja tarkvara, tuues kaasa traadita liidest vajava disainilahenduse turule toomise odavamad kulud ja kiire aja. Lisaks on Bluetooth aastatega arenenud.

See on alati töötanud 2.4 GHz tööstuse, teaduse ja meditsiini (ISM) sagedusalas, alustades seitsmekümne üheksa 1 MHz kandja GFSK modulatsioonist, andes läbilaskevõime 1 Mbit / s. Seda nimetatakse Bluetoothi ​​põhikiiruseks (BR). Selle adaptiivne FHSS-i kodeerimisskeem võimaldab häiringute korral endiselt robustsena püsida, isegi kui asjade Interneti kaudu luuakse juhtmevabalt ühendatud seadmeid. Suurema andmeedastuskiiruse saavutamiseks kasutab Bluetooth 2.0 + täiustatud andmeedastuskiirust (EDR) π / 4-DQPSK (diferentsiaalse kvadratuurfaasi nihke klahvid) ja 8DPSK modulatsiooni, et saada vastavalt kiirused 2 ja 3 Mbit / s.

Ehkki SIG kontrollib Bluetoothi ​​tihedalt, peavad disainerid hoolikalt uurima muudatusi, mis tekkisid seoses Bluetoothi ​​4.0 südamiku spetsifikatsiooni kasutuselevõtuga 2010-is. Sellega tutvustati madala energiatarbega Bluetoothi ​​(BLE), mida varem turustati kui Bluetooth Smart. BLE pole ühilduv Bluetooth Classicuga, seega peavad disainerid siin olema ettevaatlikud.

BLE peamine eesmärk on väike energiatarve. See saavutatakse, liikudes Bluetooth Classicu ühendusele orienteeritud lähenemisviisilt, kus seadmed on alati ühendatud, ühendamata lähenemiseni, kus nad ühenduvad ainult siis, kui neil on vaja lühikesi intervalle. Rakendused on kantavad, nagu nutikellad ja asjade Interneti-andurid.

Viimane versioon, Bluetooth 5, kahekordistab BLE andmeedastuskiiruse 2 Mbit / s kiiruselt 1 Mbit / s ja suurendab 128x 4 kbit / s ühenduse ulatust kuni 50 m, kasutades tugevamat edasisuunalist veaparandust (FEC). . Suurem andmeedastuskiirus võimaldab antud ajapilu korral edastada rohkem pakette, seega väheneb energiatarve, kuna seade võib pikema aja jooksul püsida vähese energiatarbega või ooterežiimis.

Pikem vahemik annab disaineritele suurema paindlikkuse vahetamaks andmeedastuskiirust ükskõik millise Bluetooth-seadme, sealhulgas majakate puhul. Majakad on akutoitega BLE-seadmed, mis edastavad oma identifikaatori läheduses asuvatele mobiilseadmetele, et need seadmed saaksid majaka läheduses teatud toiminguid teha. Reklaamijate seas populaarsed võimaldavad ka täpset jälgimist sise- ja välistingimustes.

Kuid SIG rakendas veel ühe huvitava näpistamise, mida ka RF-liideste projekteerijad saavad teha: nad alandasid energiatarbimise vähendamiseks üldkulu ja kasulikkuse suhet, nõudes vähem edastusi etteantud hulga “reaalsete” andmete saatmiseks.

See, mis sai alguse lihtsast kaabli asendamise tehnoloogiast, on muutunud palju kasulikumaks. Selle tulemusel on disaineritel nüüd otstarbekam otsida kiiret ja lihtsat Bluetooth-lahendust, selle asemel et käia läbi oma RF-liidese kujundamise kulud ja kulud.


Alustamine ja töötamine Bluetoothiga
See kalduvus valida Bluetooth-liides on muutumas vajalikuks, kuna turule jõudmise ajaaknad kitsenevad ja kujunduseelarved kahanevad. Õnneks on paljude disainilahenduste jaoks piisavalt ruumi, et sinna mahuks tavaline Bluetooth-moodul, mis võimaldab disainimeeskonnal keskenduda nende lõpprakendusele ja eristamisele.


Patenditud või Bluetoothi ​​magus koht
Täieliku kohandatud raadioside disaini ja standardse Bluetoothi ​​vahel on veel üks võimalus: standardvarustuses raadiosaatja-vastuvõtja, mille ümber disainerid saavad välja töötada oma protokolli- ja kodeerimisskeemid või võtta kasutusele tavapärased versioonid, näiteks Ant, Lõime, või ZigBee. Kättesaadava räni maksumuse ja laiaulatusliku tarkvaratoe tõttu võib see olla disaineritele meeldiv koht, kus otsitakse eristust, optimeerimise võimalusi ja turvalisuse suurendamise võimalust, hoides samas kulud minimaalsed ja disainilahendused minimaalsed sõiduplaanid puutumata.


Järeldus
Täieliku omandiõigusega raadiosideteekonna või tavalise Bluetooth-raadio valimiseks on palju põhjuseid. Igal neist on oma koht projekteerimis- ja rakendusnõuete täitmisel seoses kulude, aja, jõudluse, suuruse, turvalisuse ja paljude muude teguritega. Kuid disaineritele, kes soovivad palju riiulilt saadava räni kulude ja aja kokkuhoiu eeliseid ning paindlikkust omandiõiguse eristamise teatava taseme lisamiseks, pakuvad müüjad nüüd ka kindlaid riistvaraplatvorme, millele tugineda.

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri