Patentēto RF un Bluetooth salīdzinājums

Dizaineriem ir daudz izvēles, ja runa ir par bezvadu savienojumu lietojumprogrammās, sākot no cilvēka saskarnes ierīcēm (HID) līdz attāluma sensoriem lietām internetā (IoT). Viens no būtiskākajiem lēmumiem, kas ir jāpieņem un kurus daudzi dizaineri joprojām cīnās, ir tas, vai iet ar standarta RF interfeisu, piemēram, Wi-Fi, Bluetooth vai ZigBee, vai patentētu RF fizisko slāni (PHY ) dizains un protokols.

Iemesli, kā izvēlēties vienu no otras, ir daudz, bet arī tie ir relatīvi kompromisi attiecībā uz izmaksām, drošību, enerģijas patēriņu, sadarbspēju, projektēšanas laiku, stabilitāti traucējumu, līdzāspastāvēšanas, latentuma un sertifikācijas prasību ziņā. Daudzi no šiem kompromisiem ir savstarpēji saistīti, tādēļ dizaineriem vispirms ir jānosaka dizaina prasības, pēc tam atbilstoši jāoptimizē.

Šajā rakstā tiks apspriesti faktori, kas jāņem vērā, izvēloties standarta Bluetooth saskarni un patentētu RF protokolu. Pēc tam tiks ieviests Bluetooth 5 modulis, kam seko silīcija risinājums, uz kura var tikt ieviests patentēts protokols, un katrai no tām ir atbilstošas ​​vadlīnijas par to, kā ātri uzcelt un darboties.


Patentēts RF plusi un mīnusi
Proprietary PHY un protokols ir spēcīgs, ja projektam ir nepieciešama optimizācija drošības, zemas jaudas, mazā nospieduma un veiktspējas virzienā.

Drošība ir būtiska daudzām lietojumprogrammām, sākot no garāžu durvju atvērējiem līdz IoT ierīcēm. Pateicoties patentētiem radiosakariem, tas tiek risināts vairākos veidos. Lai sāktu, patentētie dizainparaugi nodrošina "drošību ar neaizsargātību", jo tāds RF interfeiss, kas nav labi zināms, ir grūtāk uzlauzts. Pastāv arī tendence, ka patentētas saskarnes ir savstarpēji saistītas vai darbojas slēgtās sistēmās, kas nav savienotas ar plašākiem tīkliem, un tādējādi tiek paslēptas. Visbeidzot, īpašumtiesību saskarnes dizaineriem ir tiesības izstrādāt savus uzlabotus šifrēšanas algoritmus vai pielāgot tos, bez savstarpējas izmantojamības ar citu ražotāju drošības algoritmiem. Tikai atšķirība pati par sevi ir drošības priekšrocība.

Pateicoties patentētiem radio projektiem, var būt izdevīgi izveidot drošu savienojumu, ņemot vērā Wi-Fi tīklu, mikroviļņu krāsns, bezvadu telefonu un citu mazjaudas bezvadu tīklu traucējumus. Nesaistot standartus, dizaineriem ir elastīgums, lai labāk izmantotu spektru, izmantojot tādas metodes kā tiešās secības izplatīšanās spektrs (DSSS) un frekvenču lēciena izplatīšanās spektrs (FHSS). Turklāt viņi var pieņemt vēlamo kodēšanas shēmu, pamatojoties uz paredzamo saišu budžetu, lai iegūtu lielāku caurlaidspēju vai samazinātu enerģijas patēriņu.

Šī elastība attiecas arī uz datu pakešu struktūru. Bez pakešu pieslēguma, kas vajadzīgs, lai nodrošinātu sadarbspēju ar standarta bezvadu ierīcēm, paketes struktūru var pilnveidot atbilstoši lietojumprogrammas vajadzībām.

No aparatūras projektēšanas viedokļa labi izprotamas veiktspējas prasības un pārliecība, ka šīs prasības vēlāk nemainīsies, ļauj patentētā RF saskarnes dizaineriem optimizēt vietas, jaudas un veiktspēju. Viņi to var izdarīt, atkal iekļaujot tikai tās funkcijas, kas nepieciešamas, lai apmierinātu pieteikuma vajadzības.

Kaut arī patentētajai RF ir daudz priekšrocību, ir jāņem vērā vairāki faktori. Pirmais ir izmaksu segšana: lai pamatotu pielāgotu RF IC dizaina un ar to saistītās programmatūras, kas nepārtraucas inženierijas (NRE) izmaksas, jo īpaši zemo izmaksu ierīcēm, paredzētajam apjomam jābūt> 100,000.

Tas ir cieši saistīts ar izmaksām, ir dizaina laiks, jo īpaši ņemot vērā RF dizaina kļūdas un labi dokumentētu RF ekspertīzes trūkumu, kā arī laiku, kas vajadzīgs, lai izstrādātu veiksmīgai projektēšanai nepieciešamo programmaparatūru un programmatūru.

Bluetooth plaši izmantots, vienmēr pielāgojams
No otras galējās ir Bluetooth. Sākotnēji tā tika izstrādāta kā vienkārša, no vienas puses līdz galam pievienota kabeļu nomaiņas tehnoloģija HID un citām ierīcēm, kas sajaucas ar lietotājiem, drīz vien kļuva par bezvadu audio un ierīču savienojuma risinājumu. Izmantojot Bluetooth īpašo interešu grupas (SIG) stingru kontroli, Bluetooth ir labi saprasts un dizaineri var būt pārliecināti, ka viņu ierīces būs savienojamas un sadarbspējīgas ar citām Bluetooth iespējotajām ierīcēm, neatkarīgi no aparatūras avota.

Plaša ieviešana un sadarbspējīgas ierīces ir izraisījis plašu aparatūru un programmatūru, tādējādi radot zemākas izmaksas un ātru pārdošanas laiku dizainam, kam nepieciešams bezvadu savienojums. Bez tam, Bluetooth ir attīstījies gadu gaitā.

Tas vienmēr ir darbojies 2.4 GHz industriālā, zinātniskā un medicīniskā (ISM) joslā, sākot ar GFSK modulāciju ar septiņdesmit deviņiem 1 MHz nesējiem, nodrošinot caurlaidi 1 Mbit / s. To sauc par Bluetooth pamatrezultātu (BR). Tā adaptīvā FHSS kodēšanas shēma ļauj tai saglabāt izturību pret traucētājierīcēm, pat ja IoT nodrošina vairāk bezvadu savienojumu ar ierīcēm. Lai sasniegtu augstāku datu pārraides ātrumu, Bluetooth 2.0 + uzlabotā datu pārraides ātrums (EDR) izmanto π / 4-DQPSK (diferenciālas kvadratu fāzes maiņas ievadīšana) un 8DPSK modulāciju, lai attiecīgi sasniegtu 2 un 3 Mbits / s likmes.

Lai gan Bluetooth ir stingri kontrolēts SIG, dizaineriem ir rūpīgi jāpārbauda izmaiņas, kas radās, kad 4.0 ieviesa Bluetooth 2010 pamatkonfigurāciju. Tika ieviesta tehnoloģija Bluetooth zemas enerģijas (BLE), kas agrāk tika pārdota kā Bluetooth Smart. BLE nav atgriezeniski saderīgs ar Bluetooth Classic, tāpēc dizaineriem jābūt uzmanīgiem.

BLE galvenais mērķis ir mazjaudas. Tas to paveic, pārejot no Bluetooth Classic pieejas pieejas, kur ierīces vienmēr ir savienotas, uz nesaistītu pieeju, kur tie savieno tikai tad, kad tie nepieciešami īsos laika intervālos. Lietojumprogrammas ir valkājamas, piemēram, viedie pulksteņi un sensori IoT.

Jaunākā versija Bluetooth 5 divkāršo BLE datu pārraides ātrumu līdz 2 Mbits / s no 1 Mbit / s un palielina 128 kbiti / s savienojumu diapazonu ar 4x līdz pat 50 m, izmantojot spēcīgāku uz priekšu vērstu kļūdu labošanu (FEC) . Augstākā datu pārraides ātrums ļauj pārsūtīt noteiktā laika nišā vairāk paketes, tādēļ enerģijas patēriņš tiek samazināts, jo ierīce ilgstoši var palikt mazjaudas vai dīkstāves režīmā.

Garāks diapazons dod dizaineriem lielāku elastību, lai samazinātu datu pārraides ātrumu attiecībā uz attālumu jebkurai Bluetooth ierīcei, ieskaitot signālugunis. Bākas ir ar baterijām darbināmas BLE ierīces, kas pārraida savu identifikatoru tuvumā esošām mobilajām ierīcēm, lai šīs ierīces varētu veikt noteiktas darbības tuvu bāka. Ar reklāmdevējiem ir populāra arī iespēja precīzi izsekot telpās un ārpus tām.

Tomēr SIG īstenoja vēl vienu interesantu kniebienu, ko arī var veikt patentēti RF saskarnes dizaineri: viņi samazināja pieskaitāmās izmaksas pret kravnesību, tādēļ tika pieprasīta mazāk pārraižu, lai nosūtītu noteiktu "īsto" datu apjomu, lai vēl vairāk samazinātu enerģijas patēriņu.

Kas sākās kā vienkārša kabeļu nomaiņas tehnoloģija, ir kļuvusi par daudz noderīgāku. Tā rezultātā dizaineri tagad ir vairāk piemēroti, lai meklētu ātru un vienkāršu Bluetooth risinājumu, nevis ieturētu savas RF saskarnes izmaksas un izmaksas.


Uzsākšana un darbība Bluetooth tīklā
Šī tendence izvēlēties Bluetooth saskarni kļūst par nepieciešamību, jo laika uz tirgu logi ir ierobežoti, un dizaina budžets samazinās. Par laimi, daudziem dizainparaugiem ir pietiekami daudz vietas, lai pielāgotu bluetooth moduli, kas ļauj dizaina komandai pievērsties to gala pielietojumam un diferenciācijai.


Patentēta vs Bluetooth salda vieta
Starp pilnu pielāgoto patentēto radiodizaina un standarta Bluetooth starpniecību ir vēl viena iespēja: radio-raiduztvērējs, pie kura dizaineri var izstrādāt savas protokola un kodēšanas shēmas vai izmantot tādas versijas kā Ant, Thread, vai ZigBee. Ar pieejamās silīcija krītošajām izmaksām un plašu programmatūras atbalsta klāstu tā var būt "salda vieta" dizaineriem, kuri meklē diferenciāciju, daži optimizācijas varianti un iespēja uzlabot drošību, vienlaikus saglabājot izmaksas līdz minimumam un dizaina grafiki nav bojāti.


Secinājumi
Ir daudz iemeslu izvēlēties vai nu pilnu patentētu RF dizaina maršrutu, vai standarta Bluetooth radio. Katram ir sava vieta, kad runa ir par dizaina un pielietojuma prasību izpildi izmaksu, laika, veiktspējas, lieluma, drošības un daudzu citu faktoru ziņā. Tomēr dizaineriem, kuri vēlas daudzus izdevumus un laika ietaupījumus no silīcija rezerves, kā arī elastību, lai pievienotu zināmu īpašumtiesību diferenciācijas līmeni, pārdevēji tagad arī nodrošina cietas aparatūras platformas, uz kurām balstīties.

Atstāj ziņu 

Message saraksts