Paghahambing ng Pag-aari ng RF at Bluetooth

Ang mga designer ay may maraming mga pagpipilian pagdating sa wireless na koneksyon sa mga application ranging mula sa mga aparato ng tao interface (HIDs) sa remote sensors para sa Internet ng mga bagay (IoT). Ang isa sa mga pangunahing desisyon na kailangang gawin, at ang isa na maraming taga-disenyo ay nakikipagtunggali pa, ay kung may isang pamantayan na nakabatay sa RF interface tulad ng Wi-Fi, Bluetooth, o ZigBee, o isang proprietary RF physical layer (PHY ) disenyo at protocol.

Ang mga kadahilanan para sa pagpili ng isa sa iba pang mga ay marami, ngunit kaya masyadong ay ang mga kamag-anak tradeoffs sa mga tuntunin ng gastos, seguridad, kapangyarihan consumption, interoperability, oras ng disenyo, katatagan sa harap ng pagkagambala, magkakasamang buhay, latency, at mga kinakailangan sa certification. Marami sa mga tradeoffs na ito ay magkakaugnay kaya dapat unang malaman ng mga taga-disenyo ang mga kinakailangan sa disenyo, pagkatapos ay i-optimize nang naaayon.

Tatalakayin ng artikulong ito ang mga bagay na dapat isaalang-alang kapag pumipili sa pagitan ng isang standard na Bluetooth interface at isang proprietary RF protocol. Pagkatapos nito ay ipakilala ang isang Bluetooth 5 module, na sinusundan ng isang silikon na solusyon kung saan ang isang pagmamay-ari na protocol ay maaaring ipatupad, na may naaangkop na mga alituntunin para sa bawat isa sa kung paano mabilis na makakuha ng up at tumatakbo.


Mga proprietary RF pros and cons
Ang kaso para sa proprietary PHY at protocol ay malakas kung ang isang disenyo ay nangangailangan ng pag-optimize sa direksyon ng seguridad, mababang kapangyarihan, maliit na bakas ng paa, at pagganap.

Mahalaga ang seguridad para sa maraming mga application, mula sa mga openers ng pintuan ng garahe sa mga aparatong IoT. Sa pagmamay-ari na radios, ito ay natutugunan sa maraming paraan. Upang magsimula, ang mga disenyo ng pagmamay-ari ay tinitiyak na ang "seguridad-sa pamamagitan ng-kadiliman," sa isang interface ng RF na hindi kilala ay mas mahirap i-hack. Mayroon din ang pagkahilig para sa pagmamay-ari na mga interface upang maging point-to-point, o upang gumana sa closed system na hindi nakakonekta sa mas malawak na mga network, at kaya manatiling nakatago. Sa wakas, ang mga designer ng mga pagmamay-ari interface ay libre upang bumuo ng kanilang sariling mga advanced na algorithm encryption o tweak itinatag na, nang hindi na maging interoperable sa mga algorithm ng seguridad mula sa iba pang mga tagagawa. Ang pagkakaiba lamang ay, sa sarili nito, isang kalamangan sa seguridad.

Ang pagmamay-ari ng mga disenyo ng radyo ay maaaring maging kapaki-pakinabang pagdating sa pagtiyak ng matatag na koneksyon sa harap ng pagkagambala mula sa mga network ng Wi-Fi, microwave oven, cordless phone, at iba pang mga wireless na wireless network na mababa. Kung walang nakatali sa isang pamantayan, ang mga designer ay may kakayahang umangkop upang gumawa ng mas mahusay na paggamit ng spectrum gamit ang mga diskarte tulad ng direct-sequence spread spectrum (DSSS) at frequency hopping spread spectrum (FHSS). Bilang karagdagan, maaari nilang gamitin ang kanilang sariling ginustong coding scheme batay sa kanilang inaasahang badyet na link upang makakuha ng mas mataas na throughput o mas mababang paggamit ng kuryente.

Nalalapat din ang flexibility na ito sa istraktura ng packet ng data. Kung wala ang paketeng overhead na kinakailangan upang matiyak ang interoperability sa mga aparatong batay sa mga pamantayan, ang istraktura ng packet ay maaaring i-streamline ayon sa mga pangangailangan ng application.

Mula sa isang punto ng disenyo ng hardware na view, mahusay na nauunawaan ang mga kinakailangan sa pagganap at katiyakan na ang mga kinakailangan ay hindi magbabago sa isang mas huling yugto, nagpapahintulot sa mga designer ng isang proprietary RF interface na ma-optimize para sa espasyo, kapangyarihan, at pagganap. Maaari nilang gawin ito muli kasama lamang ang mga function na kinakailangan upang matugunan ang mga pangangailangan ng application.

Habang ang pagmamay-ari RF ay may maraming mga pakinabang, mayroong isang bilang ng mga kadahilanan na dapat isaalang-alang. Ang una ay gastos: upang bigyang-katwiran ang halaga ng hindi paulit-ulit na engineering (NRE) ng isang pasadyang disenyo ng RF IC at kaugnay na software, lalo na para sa mga aparatong mababa ang halaga, ang inaasahang lakas ng tunog ay dapat na> 100,000.

Ang mahigpit na kaisa sa gastos ay ang oras ng disenyo, lalo na binigyan ng mga vagaries ng RF disenyo at ang mahusay na dokumentado kakulangan ng RF kadalubhasaan, pati na rin ang oras na kinuha upang bumuo ng firmware at software na kinakailangan para sa isang matagumpay na disenyo.

Malawakang pinagtibay ng Bluetooth, palaging nakikipag-adapt
Sa kabilang panig ay Bluetooth. Orihinal na dinisenyo bilang isang tapat na point-to-point na teknolohiya sa pagpalit ng cable para sa HIDs at iba pang mga aparato na mga gumagamit ng mga gumagamit, ito sa lalong madaling panahon ay naging isang wireless na audio at aparato-sa-aparato na koneksyon solusyon. Nakikinabang mula sa masikip na kontrol ng Bluetooth Special Interest Group (SIG), ang Bluetooth ay lubos na nauunawaan at ang mga designer ay maaaring maging tiwala na ang kanilang mga aparato ay makakonekta at maging interoperable sa iba pang mga Bluetooth na pinagana aparato, hindi alintana ng pinagmulan ng hardware.

Ang malawak na pag-aampon at interoperable na mga aparato ay nagresulta sa masagana hardware at software, nagdadala sa ito mas mababang gastos at mabilis na oras sa merkado para sa isang disenyo na nangangailangan ng isang wireless interface. Bilang karagdagan, ang Bluetooth ay umunlad sa mga nakaraang taon.

Palagi itong pinatatakbo sa bandang pang-industriya, pang-agham, at medikal (ISM) ng 2.4 GHz, na nagsisimula sa modulasyon ng GFSK ng kanyang seventy-siyam na 1 MHz carrier, na nagbibigay ng isang throughput ng 1 Mbit / s. Ito ay tinatawag na Bluetooth Basic Rate (BR). Ang adaptive FHSS encoding scheme nito ay nagpapahintulot na ito ay patuloy na manatiling matatag sa harap ng mga manghihina, kahit na ang IoT ay nagdudulot ng higit pang mga aparatong nakakonekta nang wireless. Upang makakuha ng mas mataas na mga rate ng data, ang Bluetooth 2.0 + Pinahusay na Rate ng Data (EDR) ay gumagamit ng π / 4-DQPSK (kaugalian quadrature phase shift keying) at 8DPSK modulasyon, upang makakuha ng mga rate ng 2 at 3 Mbits / s.

Habang ang Bluetooth ay mahigpit na kinokontrol ng SIG, kinakailangang pag-aralan ng mga designer ang mga pagbabago na nangyari sa pagpapakilala ng Bluetooth 4.0 Core Specification sa 2010. Ipinakilala nito ang Bluetooth low energy (BLE), na dating na-market bilang Bluetooth Smart. Ang BLE ay hindi pabalik na tugma sa Bluetooth Classic, kaya kailangang mag-ingat ang mga designer dito.

Ang pangunahing layunin ng BLE ay mababa kapangyarihan. Ginagawa nito ito sa pamamagitan ng paglipat mula sa koneksyon na nakatuon sa koneksyon ng Bluetooth Classic kung saan laging nakakonekta ang mga device, sa isang hindi nauugnay na diskarte kung saan sila kumonekta lamang kapag kailangan nila para sa maikling mga agwat. Ang mga application ay wearables tulad ng smart relo at sensor para sa IoT.

Ang pinakabagong bersyon, ang Bluetooth 5, ay nagdudulot ng data rate ng BLE sa 2 Mbits / s mula sa 1 Mbit / s, at pinatataas ang hanay ng koneksyon ng 128 kbit / s ng 4x hanggang sa 50 m gamit ang mas malakas na pagwawasto ng error sa pag-forward (FEC) . Ang mas mataas na rate ng data ay nagpapahintulot sa higit pang mga packet na ipadala para sa isang naibigay na puwang ng oras, kaya ang paggamit ng kuryente ay nabawasan habang ang aparato ay maaaring manatili sa mababang kapangyarihan o idle mode para sa pinalawig na mga panahon.

Ang mas mahabang hanay ay nagbibigay sa mga designer ng higit na kakayahang umangkop sa data rate ng kalakalan-off para sa distansya para sa anumang aparatong Bluetooth, kabilang ang Mga Beacon. Ang mga beacon ay mga aparatong BLE na hinihimok ng baterya na nag-broadcast ng kanilang identifier sa mga kalapit na aparatong mobile upang ang mga aparatong iyon ay maaaring magsagawa ng ilang mga aksyon kapag malapit sa beacon. Sikat sa mga advertiser, pinapagana din nila ang tumpak na panloob at panlabas na pagsubaybay.

Gayunpaman, ang SIG ay nagpatupad ng isa pang kagiliw-giliw na tweak na maaari ring gawin ng mga may-ari ng RF interface designer: ibinaba nila ang overhead-to-payload ratio, na nangangailangan ng mas kaunting mga pagpapadala upang magpadala ng isang ibinigay na halaga ng "real" na data, upang higit na mabawasan ang pagkonsumo ng kuryente.

Ano ang nagsimula bilang isang simpleng teknolohiya ng kapalit ng cable ay may morphed sa isang bagay na mas kapaki-pakinabang. Bilang resulta, ang mga designer ay mas malamang na maghanap ng isang mabilis at madaling solusyon sa Bluetooth sa halip na pumunta sa pamamagitan ng gastos at gastos ng pagdisenyo ng kanilang sariling RF interface.


Pagkuha at pagpapatakbo sa Bluetooth
Ang pagkahilig na mag-opt para sa isang interface ng Bluetooth ay nagiging isang pangangailangan na ang mga window ng time-to-market ay makitid at ang mga badyet ng disenyo ay nakakabawas. Sa kabutihang palad, para sa maraming mga disenyo mayroong sapat na espasyo upang mapaunlakan ang isang module ng Bluetooth na off-the-shelf, na magpapahintulot sa koponan ng disenyo na tumuon sa kanilang dulo ng application at pagkita ng kaibahan.


Pagmamay-ari kumpara sa Bluetooth sweet spot
Sa pagitan ng isang buong pasadyang pagmamay-ari na disenyo ng radyo at standard na Bluetooth, mayroong isa pang pagpipilian: isang radyo na pagsasahimpapawid ng radyo sa paligid kung saan ang mga designer ay maaaring bumuo ng kanilang sariling mga protocol at coding na mga scheme, o magpatupad ng mga bersyon ng off-the-shelf tulad ng Ant, Thread, o ZigBee. Sa pagbagsak ng halaga ng magagamit na silikon at isang malawak na hanay ng suporta sa software, ito ay maaaring ang "matamis na lugar" para sa mga designer na naghahanap ng pagkita ng kaibhan, ilang latitude para sa pag-optimize, at ang opsyon upang mapahusay ang seguridad, lahat habang pinapanatili ang mga gastos sa isang minimum at disenyo Ang mga iskedyul ay buo.


Konklusyon
Mayroong maraming mga kadahilanan upang pumili ng alinman sa isang ganap na pagmamay-ari RF disenyo ng ruta o isang karaniwang Bluetooth radio. Ang bawat isa ay may lugar nito pagdating sa pagtugon sa mga kinakailangan sa disenyo at aplikasyon sa mga tuntunin ng gastos, oras, pagganap, laki, seguridad, at maraming iba pang mga kadahilanan. Gayunpaman, para sa mga designer na nagnanais ng marami sa mga gastos at pag-save ng oras na mga benepisyo ng off-the-shelf silikon, pati na rin ang kakayahang umangkop upang magdagdag ng ilang antas ng pagmamay-ari na pagkita ng kaibhan, ang mga vendor ay nagbibigay din ng matatag na mga platform ng hardware upang magtayo.

Mag-iwan ng mensahe 

Listahan ng Mensahe