Krahasimi i pronarit RF dhe Bluetooth

Projektuesit kanë shumë zgjedhje kur bëhet fjalë për lidhjen me valë në aplikacionet që shkojnë nga pajisjet e ndërfaqes njerëzore (HIDs) deri te sensorë të largët për Internetin e gjërave (IoT). Një nga vendimet më themelore që duhet të bëhen dhe një që shumë projektues ende ballafaqohen, është nëse do të shkojë me një ndërfaqe RF të bazuar në standarde, si Wi-Fi, Bluetooth, ose ZigBee, ose një shtresë fizike RF të pronarit (PHY ) dizajn dhe protokoll.

Arsyet për zgjedhjen e njëri tjetrit janë shumë, por gjithashtu janë edhe ndryshimet relative në aspektin e kostos, sigurisë, konsumit të energjisë, ndërveprimit, kohës së projektimit, qëndrueshmërisë përballë ndërhyrjeve, bashkëjetesës, vonesës dhe kërkesave të certifikimit. Shumë nga këto ndërhyrje janë të ndërlidhura kështu që projektuesit duhet së pari të përcaktojnë kërkesat e projektimit, pastaj të zgjedhin në përputhje me rrethanat.

Ky artikull do të diskutojë faktorët që duhen marrë në konsideratë kur zgjedhni midis një ndërfaqeje standarde Bluetooth dhe një protokolli RF të pronarit. Pastaj do të prezantojë një modul Bluetooth 5, i ndjekur nga një zgjidhje e silikonit mbi të cilën mund të implementohet një protokoll i pronarit, me udhëzime të përshtatshme për secilën për mënyrën e shpejtimit dhe drejtimit të shpejtë.


Pro dhe kundër të pronarit RF
Rasti për PHY dhe protokollin e pronarit është i fortë nëse një dizajn kërkon optimizim në drejtim të sigurisë, fuqisë së ulët, gjurmë të vogël dhe performancës.

Siguria është kritike për shumë aplikacione, nga hapësit e derës së garazhit në pajisjet IoT. Me radiot e pronarit, ajo adresohet në një numër mënyrash. Për të filluar, dizajnet e pronarit sigurojnë "siguri përmes errësirës", në atë që një ndërfaqe RF që nuk dihet mirë është më e vështirë të kenhe. Ekziston gjithashtu tendenca që interfaces të pronarit të jenë pika-to-point, ose të veprojnë në sisteme të mbyllura që nuk lidhen me rrjetet më të gjera, dhe kështu të qëndrojnë të fshehura. Së fundi, hartuesit e ndërfaqeve të pronarit janë të lirë të zhvillojnë algoritmet e tyre të avancuara të enkriptimit ose shkulje të tyre, pa pasur nevojë të jenë të ndërveprueshme me algoritmet e sigurisë nga prodhuesit e tjerë. Vetëm të qenit i ndryshëm është, në vetvete, një avantazh i sigurisë.

Hartat e drejtpërdrejta të radios mund të jenë të dobishme kur bëhet fjalë për sigurimin e një lidhjeje të fortë përballë ndërhyrjeve nga rrjetet Wi-Fi, furrat me mikrovalë, telefonat pa tela dhe rrjetet tjera me valë të ulët. Pa u lidhur me një standard, dizajnerët kanë fleksibilitetin për të përdorur më mirë spektrin duke përdorur teknika të tilla si spektri i shpërndarjes me renditje të drejtpërdrejtë (DSSS) dhe spektri i përhapur i frekuencës së shpërndarjes (FHSS). Përveç kësaj, ata mund të miratojnë skemën e tyre të kodimit të preferuar të bazuar në buxhetin e tyre të pritur të lidhjes për të marrë xhiros më të lartë ose konsum më të ulët të energjisë.

Ky fleksibilitet vlen edhe për strukturën e paketave të të dhënave. Pa paketën e paketës që kërkohet për të siguruar ndërveprimin me pajisjet celulare të bazuara në standarde, struktura e paketave mund të modernizohet sipas nevojave të aplikacionit.

Nga pikëpamja e dizajnimit të harduerit, kërkesat e mirëkuptuara të performancës dhe siguria se këto kërkesa nuk do të ndryshojnë në një fazë të mëvonshme, lejon që projektuesit e një ndërfaqeje të pronarit RF të optimizohen për hapësirë, fuqi dhe performancë. Ata mund ta bëjnë këtë duke përfshirë përsëri vetëm ato funksione që kërkohen për të përmbushur nevojat e aplikimit.

Ndërsa RF pronësore ka shumë përparësi, ka një numër faktorësh që duhet të merren në konsideratë. E para është kosto: për të justifikuar koston e inxhinierisë jo të përsëritur (NRE) të një dizajnit RF të personalizuar dhe të softuerit të lidhur, veçanërisht për pajisjet me kosto të ulët, vëllimi i pritur duhet të jetë> 100,000.

Bashkangjitur me koston është koha e projektimit, sidomos duke pasur parasysh vagaret e dizajnit RF dhe mungesën e dokumentuar të ekspertizës RF, si dhe kohën e ndërmarrë për të zhvilluar firmware dhe softuerin e kërkuar për një dizajn të suksesshëm.

Bluetooth është miratuar gjerësisht, gjithmonë duke u përshtatur
Në ekstremin tjetër është Bluetooth. Fillimisht i dizajnuar si një teknologji e drejtpërdrejtë e zëvendësimit të kabllit për HID dhe pajisje të tjera që përdorën përdoruesit, shpejt u bë një zgjidhje pa tela dhe pajisje lidhëse me pajisje. Përfitimi nga kontrolli i shtrënguar nga Grupi i Interesave të Veçanta të Bluetooth (SIG), Bluetooth kuptohet mirë dhe projektuesit mund të jenë të sigurtë se pajisjet e tyre do të lidhen dhe do të jenë të ndërveprueshme me pajisje të tjera të aktivizuara me Bluetooth, pavarësisht nga burimi hardware.

Miratimi i gjerë dhe pajisjet ndërvepruese ka rezultuar në harduer dhe softuer pjellor, duke sjellë me vete kosto më të ulët dhe kohë të shpejtë në treg për një dizajn që kërkon një ndërfaqe pa tel. Përveç kësaj, Bluetooth ka evoluar gjatë viteve.

Ajo ka funksionuar gjithmonë në brezin industrial, shkencor dhe mjekësor (ISM) 2.4 GHz, duke filluar me modulimin GFSK të shtatëdhjetë e nëntë 1 MHz transportuesit, duke dhënë një xhiros 1 Mbit / s. Kjo quhet Rate Bluetooth Basic (BR). Skema e saj adaptive e kodimit FHSS lejon që ajo të vazhdojë të mbetet e fuqishme përballë ndërhyrësve, madje edhe sikur IoT sjell më shumë pajisje të lidhura me valë. Për të arritur në shkallë më të lartë të të dhënave, Bluetooth 2.0 + Enhanced Data Rate (EDR) përdorë π / 4-DQPSK (diferencial diferencial të shkyçjes së fazave) dhe modulimin 8DPSK, për të arritur në normat e 2 dhe 3 Mbits / s.

Ndërsa Bluetooth është i kontrolluar nga SIG, projektuesit duhet të studiojnë nga afër ndryshimet që kanë ndodhur me futjen e Specifikimit Core 4.0 Core në 2010. Kjo prezantoi Bluetooth me energji të ulët (BLE), që më parë u tregua si Bluetooth Smart. BLE nuk është e prapambetur në përputhje me Bluetooth Classic, kështu që projektuesit duhet të jenë të kujdesshëm këtu.

Qëllimi kryesor i BLE është fuqia e ulët. Ai e arrin këtë duke u zhvendosur nga qasja e orientuar kah lidhja e Bluetooth Classic ku pajisjet janë gjithmonë të lidhura, në një qasje të palidhur, ku ata lidhen vetëm kur kanë nevojë për intervale të shkurtra. Aplikacionet janë të veshur si watches zgjuar dhe sensorë për IOT.

Versioni i fundit, Bluetooth 5, dyfishon normën e të dhënave BLE në 2 Mbits / s nga 1 Mbit / s dhe rrit gamën e një lidhjeje 128 kbit / s nga 4x deri në 50 m duke përdorur korrigjim më të fortë të gabimeve përpara (FEC) . Shkalla më e lartë e të dhënave lejon që më shumë paketa të transmetohen për një vend të caktuar kohe, kështu që konsumi i energjisë reduktohet pasi pajisja mund të qëndrojë në modë të ulët ose të papunë për periudha të zgjatura.

Gama më e gjatë i jep dizajnuesit më shumë fleksibilitet në shkallën e të dhënave të shkëmbimit për distancën për çdo pajisje Bluetooth, përfshirë Beacons. Beacons janë BLE pajisjet e baterisë të cilat transmetojnë identifikuesin e tyre në pajisjet e lëvizshme të afërta në mënyrë që ato pajisje të mund të kryejnë veprime të caktuara kur janë pranë fenerit. Të njohura me reklamuesit, ato gjithashtu mundësojnë ndjekjen e saktë të brendshëm dhe të jashtëm.

Sidoqoftë, SIG implementoi një tjetër shkulje interesante që mund të bëjnë edhe dizajnuesit e ndërfaqes RF të pronarit: ata ulën raportin e ngarkesës së ngarkesës, që kërkojnë më pak transmetime për të dërguar një sasi të caktuar të të dhënave "reale" për të reduktuar më tej konsumin e energjisë.

Ajo që filloi si një teknologji e thjeshtë për zëvendësimin e kabllos, është shndërruar në diçka shumë më të dobishme. Si rezultat, dizajnerët tani janë më të prirur për të kërkuar një zgjidhje të shpejtë dhe të lehtë të Bluetooth, në vend që të kalojnë nëpër koston dhe shpenzimet e dizajnimit të ndërfaqes së tyre RF.


Marrja dhe funksionimi në Bluetooth
Ky prirje për të zgjedhur një ndërfaqe Bluetooth po shndërrohet në një domosdoshmëri, pasi dritaret e kohës për treg janë të ngushta dhe buxheti i dizajnit tkurret. Për fat të mirë, për shumë dizajne ka hapësirë ​​të mjaftueshme për të akomoduar një modul Bluetooth, i cili do të lejojë ekipin e dizajnimit të fokusohet në aplikimin e tyre të fundit dhe diferencimin.


Vërtetë kundrejt vendës së ëmbël Bluetooth
Midis një konstruksioni radioje me porosi të plotë dhe standardit Bluetooth, ekziston një tjetër mundësi: një transmetues i radios jashtë raundit rreth të cilit projektuesit mund të zhvillojnë skemat e tyre të protokollit dhe të kodimit ose të miratojnë versione të tilla si Ant, Thread, ose ZigBee. Me kosto në rënie të silikonit të disponueshëm dhe një gamë të gjerë të mbështetjes së softuerit, kjo mund të jetë "vend i ëmbël" për projektuesit që kërkojnë diferencim, disa gjerësi për optimizim dhe mundësi për të rritur sigurinë, të gjitha duke i mbajtur kostot minimale dhe dizajnimin oraret e paprekur.


Përfundim
Ka shumë arsye për të zgjedhur ose një rrugë të plotë të pronarit RF ose një radio standarde Bluetooth. Secili ka vendin e vet kur është fjala për përmbushjen e kërkesave të projektimit dhe aplikimit në aspektin e kostos, kohës, performancës, madhësisë, sigurisë dhe shumë faktorëve të tjerë. Megjithatë, për dizajnerët të cilët dëshirojnë shumë nga përfitimet e kostos dhe të kursimit të kohës së silikonit, si dhe fleksibiliteti për të shtuar një nivel të diferencimit të pronarit, shitësit tani po sigurojnë gjithashtu platforma të forta hardware për të ndërtuar.

Lini një mesazh 

Lista mesazh