So sánh RF sở hữu và Bluetooth

Nhà thiết kế có nhiều sự lựa chọn khi nói đến kết nối không dây trong các ứng dụng khác nhau, từ thiết bị giao diện con người (HID) đến các cảm biến từ xa cho Internet của sự vật (IoT). Một trong những quyết định cơ bản cần phải được thực hiện, và một trong số nhiều nhà thiết kế vẫn vật lộn, liệu có nên sử dụng giao diện RF dựa trên chuẩn như Wi-Fi, Bluetooth hoặc ZigBee hay lớp vật lý RF độc quyền (PHY hay không) ) thiết kế và giao thức.

Lý do lựa chọn cái kia là rất nhiều, nhưng cũng vậy là sự cân bằng tương đối về chi phí, an ninh, tiêu thụ điện năng, khả năng tương tác, thời gian thiết kế, độ bền khi đối mặt với sự can thiệp, cùng tồn tại, độ trễ và yêu cầu chứng nhận. Nhiều người trong số các sự cân bằng này có quan hệ với nhau nên các nhà thiết kế đầu tiên phải xác định các yêu cầu thiết kế, sau đó tối ưu hóa cho phù hợp.

Bài viết này sẽ thảo luận về các yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn giữa giao diện Bluetooth chuẩn và giao thức RF độc quyền. Sau đó nó sẽ giới thiệu một mô-đun Bluetooth 5, tiếp theo là một giải pháp silicon mà trên đó một giao thức độc quyền có thể được thực hiện, với các hướng dẫn thích hợp cho mỗi cách để nhanh chóng bắt đầu và chạy.


Ưu và khuyết điểm RF độc quyền
Trường hợp cho PHY độc quyền và giao thức là mạnh mẽ nếu một thiết kế yêu cầu tối ưu hóa theo hướng an ninh, sức mạnh thấp, dấu chân nhỏ và hiệu suất.

An ninh rất quan trọng đối với nhiều ứng dụng, từ thiết bị mở cửa nhà để xe đến các thiết bị IoT. Với radio độc quyền, nó được giải quyết theo một số cách. Để bắt đầu, các thiết kế độc quyền đảm bảo "bảo mật-qua-tối tăm", trong đó một giao diện RF mà không nổi tiếng là khó khăn hơn để hack. Ngoài ra còn có xu hướng cho các giao diện độc quyền là điểm-điểm, hoặc hoạt động trong các hệ thống kín không kết nối với các mạng rộng hơn, và vì vậy hãy ẩn đi. Cuối cùng, các nhà thiết kế giao diện độc quyền được tự do phát triển các thuật toán mã hóa tiên tiến của riêng họ hoặc tinh chỉnh các thuật toán đã được thiết lập, mà không cần phải tương thích với các thuật toán bảo mật từ các nhà sản xuất khác. Chỉ khác nhau, chính nó, một lợi thế an ninh.

Thiết kế radio độc quyền có thể thuận lợi khi đảm bảo kết nối mạnh mẽ khi đối mặt với nhiễu từ mạng Wi-Fi, lò vi sóng, điện thoại không dây và các mạng không dây công suất thấp khác. Không bị ràng buộc với một tiêu chuẩn, các nhà thiết kế có thể linh hoạt để sử dụng tốt hơn quang phổ bằng cách sử dụng các kỹ thuật như phổ lan truyền dãy trực tiếp (DSSS) và phổ tần số nhảy tần (FHSS). Ngoài ra, họ có thể áp dụng kế hoạch mã hóa ưa thích của riêng họ dựa trên ngân sách liên kết dự kiến ​​của họ để có được thông lượng cao hơn hoặc tiêu thụ điện năng thấp hơn.

Sự linh hoạt này cũng áp dụng cho cấu trúc gói dữ liệu. Nếu không có chi phí gói tin cần thiết để đảm bảo khả năng tương tác với các thiết bị không dây dựa trên các tiêu chuẩn, cấu trúc gói có thể được sắp xếp hợp lý theo nhu cầu của ứng dụng.

Từ quan điểm thiết kế phần cứng, các yêu cầu hiệu năng được hiểu rõ và đảm bảo rằng các yêu cầu đó sẽ không thay đổi ở giai đoạn sau, cho phép các nhà thiết kế giao diện RF độc quyền được tối ưu hóa cho không gian, năng lượng và hiệu năng. Họ có thể làm như vậy bằng cách chỉ bao gồm những chức năng cần thiết để đáp ứng nhu cầu của ứng dụng.

Trong khi độc quyền RF có nhiều ưu điểm, có một số yếu tố phải được xem xét. Đầu tiên là chi phí: để biện minh cho chi phí kỹ thuật không định kỳ (NRE) của thiết kế RF IC tùy chỉnh và phần mềm liên quan, đặc biệt là đối với các thiết bị có chi phí thấp, khối lượng dự kiến ​​phải> 100,000.

Kết hợp chặt chẽ với chi phí là thời gian thiết kế, đặc biệt là do sự sai lệch của thiết kế RF và sự khan hiếm tài liệu về chuyên môn RF cũng như thời gian thực hiện để phát triển phần mềm và phần mềm cần thiết cho thiết kế thành công.

Bluetooth được áp dụng rộng rãi, luôn thích ứng
Mặt khác là Bluetooth. Ban đầu được thiết kế như một công nghệ thay thế điểm nối đơn giản cho HID và các thiết bị khác đang gây rối cho người dùng, nó nhanh chóng trở thành một giải pháp kết nối thiết bị âm thanh và thiết bị không dây. Được điều khiển chặt chẽ bởi Bluetooth Special Interest Group (SIG), Bluetooth được hiểu rõ và các nhà thiết kế có thể tự tin rằng thiết bị của họ sẽ kết nối và tương thích với các thiết bị hỗ trợ Bluetooth khác, bất kể nguồn phần cứng.

Việc sử dụng rộng rãi và các thiết bị tương thích đã dẫn đến phần cứng và phần mềm tăng lên, mang lại chi phí thấp hơn và thời gian nhanh hơn để tiếp thị cho một thiết kế yêu cầu một giao diện không dây. Ngoài ra, Bluetooth đã phát triển qua nhiều năm.

Nó luôn hoạt động trong băng tần công nghiệp, khoa học và y tế (ISM) của 2.4 GHz, bắt đầu với việc điều chế GFSK trong số bảy mươi nhà cung cấp 1 MHz của nó, cung cấp thông lượng của 1 Mbit / s. Đây được gọi là Bluetooth Basic Rate (BR). Chương trình mã hóa FHSS thích ứng của nó cho phép nó tiếp tục mạnh mẽ khi đối mặt với các bộ giao thoa, ngay cả khi IoT mang đến nhiều thiết bị kết nối không dây hơn. Để có được tốc độ dữ liệu cao hơn, Bluetooth 2.0 + Tốc độ dữ liệu nâng cao (EDR) sử dụng π / 4-DQPSK (thay đổi giai đoạn cầu phương sai vi phân) và điều chế 8DPSK, để có được tỷ lệ của 2 và 3 Mbits / s, tương ứng.

Trong khi Bluetooth được kiểm soát chặt chẽ bởi SIG, các nhà thiết kế cần phải nghiên cứu chặt chẽ những thay đổi đi kèm với sự ra đời của Bluetooth 4.0 Core Specification trong 2010. Điều này giới thiệu năng lượng thấp Bluetooth (BLE), trước đây được bán trên thị trường như Bluetooth Smart. BLE không tương thích ngược với Bluetooth Classic, vì vậy các nhà thiết kế cần phải cẩn thận ở đây.

Mục tiêu chính của BLE là sức mạnh thấp. Nó thực hiện điều này bằng cách di chuyển từ phương pháp kết nối theo định hướng của Bluetooth Classic, nơi các thiết bị luôn được kết nối, đến một cách tiếp cận không kết nối, nơi chúng chỉ kết nối khi chúng cần trong khoảng thời gian ngắn. Các ứng dụng này là thiết bị đeo được như đồng hồ thông minh và cảm biến cho IoT.

Phiên bản mới nhất, Bluetooth 5, tăng gấp đôi tốc độ dữ liệu BLE đến 2 Mbits / s từ 1 Mbit / s và tăng phạm vi kết nối 128 kbit / s bằng 4x lên tới 50 m bằng cách sử dụng sửa lỗi mạnh hơn (FEC) . Tốc độ dữ liệu cao hơn cho phép truyền tải nhiều gói hơn trong một khoảng thời gian nhất định, do đó mức tiêu thụ điện năng giảm khi thiết bị có thể ở chế độ yếu hoặc không hoạt động trong thời gian dài.

Phạm vi dài hơn cho phép các nhà thiết kế linh hoạt hơn với tỷ lệ trao đổi dữ liệu cho khoảng cách cho bất kỳ thiết bị Bluetooth nào, bao gồm cả Beacons. Đèn hiệu là thiết bị BLE được điều khiển bằng pin phát thông tin nhận dạng của chúng tới các thiết bị di động lân cận để các thiết bị đó có thể thực hiện các tác vụ nhất định khi gần đèn hiệu. Phổ biến với các nhà quảng cáo, họ cũng cho phép theo dõi chính xác trong nhà và ngoài trời.

Tuy nhiên, SIG đã thực hiện một tinh chỉnh thú vị khác mà các nhà thiết kế giao diện RF sở hữu cũng có thể làm: họ hạ thấp tỷ lệ trên không, cần ít truyền hơn để gửi một lượng dữ liệu “thực” nhất định, để giảm mức tiêu thụ điện năng.

Những gì bắt đầu như một công nghệ thay thế cáp đơn giản đã biến thành một cái gì đó hữu ích hơn nhiều. Kết quả là, các nhà thiết kế bây giờ thích hợp hơn để tìm kiếm giải pháp Bluetooth nhanh chóng và dễ dàng hơn là đi qua chi phí và chi phí thiết kế giao diện RF của riêng họ.


Bắt đầu và chạy trên Bluetooth
Độ nghiêng này để lựa chọn một giao diện Bluetooth đang trở thành một điều cần thiết khi các cửa sổ thời gian ra thị trường thu hẹp và ngân sách thiết kế co lại. May mắn thay, đối với nhiều thiết kế có đủ không gian để chứa một mô-đun Bluetooth có sẵn, điều này sẽ cho phép nhóm thiết kế tập trung vào ứng dụng và sự khác biệt cuối cùng của họ.


Sở hữu so với Bluetooth điểm ngọt
Giữa một thiết kế radio độc quyền tùy chỉnh và Bluetooth chuẩn, có một tùy chọn khác: bộ thu phát vô tuyến có sẵn có thể phát triển giao thức và các chương trình mã hóa của riêng họ hoặc sử dụng các phiên bản có sẵn như Ant, Thread, hoặc ZigBee. Với chi phí silicon có sẵn và một loạt các phần mềm hỗ trợ, điều này có thể là "điểm ngọt" cho các nhà thiết kế tìm kiếm sự khác biệt, một số vĩ độ để tối ưu hóa và tùy chọn tăng cường an ninh, trong khi vẫn giữ chi phí ở mức tối thiểu và thiết kế lịch trình còn nguyên vẹn.


Kết luận
Có nhiều lý do để chọn một tuyến đường thiết kế RF độc quyền đầy đủ hoặc một đài phát thanh Bluetooth tiêu chuẩn. Mỗi phòng đều có vị trí của nó khi nói đến việc đáp ứng các yêu cầu thiết kế và ứng dụng về chi phí, thời gian, hiệu suất, kích thước, bảo mật và nhiều yếu tố khác. Tuy nhiên, đối với những nhà thiết kế muốn có nhiều lợi ích về chi phí và tiết kiệm thời gian của silicon có sẵn, cũng như tính linh hoạt để thêm một số mức độ khác biệt độc quyền, các nhà cung cấp hiện đang cung cấp nền tảng phần cứng vững chắc để xây dựng.

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn