Perbandingan RF dan Bluetooth Proprietary

Desainer memiliki banyak pilihan ketika datang ke konektivitas nirkabel dalam aplikasi mulai dari perangkat antarmuka manusia (HIDs) ke sensor jarak jauh untuk Internet of Things (IoT). Salah satu keputusan yang lebih mendasar yang perlu dibuat, dan salah satu yang banyak desainer masih bergulat dengan, adalah apakah akan pergi dengan antarmuka RF berbasis standar seperti Wi-Fi, Bluetooth, atau ZigBee, atau lapisan fisik RF proprietary (PHY ) desain dan protokol.

Alasan untuk memilih salah satu dari yang lain adalah banyak, tetapi demikian juga pengorbanan relatif dalam hal biaya, keamanan, konsumsi daya, interoperabilitas, waktu desain, ketangguhan dalam menghadapi gangguan, koeksistensi, latensi, dan persyaratan sertifikasi. Banyak dari pengorbanan ini saling terkait sehingga perancang harus terlebih dahulu menentukan persyaratan desain, kemudian optimalkan dengan tepat.

Artikel ini akan membahas faktor-faktor yang harus dipertimbangkan ketika memilih antara antarmuka Bluetooth standar dan protokol RF berpemilik. Ini kemudian akan memperkenalkan modul Bluetooth 5, diikuti oleh solusi silikon di mana protokol proprietary dapat diimplementasikan, dengan pedoman yang tepat untuk masing-masing tentang cara cepat bangun dan berjalan.


Pro dan kontra RF berpemilik
Kasus untuk PHY dan protokol khusus kuat jika desain memerlukan pengoptimalan ke arah keamanan, daya rendah, jejak kecil, dan kinerja.

Keamanan sangat penting untuk banyak aplikasi, mulai dari pembuka pintu garasi hingga perangkat IoT. Dengan radio kepemilikan, itu dialamatkan dalam beberapa cara. Untuk memulai, desain eksklusif memastikan "keamanan-melalui-ketidakjelasan," bahwa antarmuka RF yang tidak dikenal lebih sulit diretas. Ada juga kecenderungan untuk antarmuka proprietary menjadi point-to-point, atau untuk beroperasi dalam sistem tertutup yang tidak terhubung ke jaringan yang lebih luas, dan tetap tersembunyi. Akhirnya, perancang antarmuka proprietary bebas untuk mengembangkan algoritma enkripsi canggih mereka sendiri atau mengubah yang sudah mapan, tanpa harus interoperable dengan algoritma keamanan dari produsen lain. Hanya berbeda adalah, dengan sendirinya, keuntungan keamanan.

Desain radio eksklusif dapat menguntungkan ketika datang untuk memastikan koneksi yang kuat dalam menghadapi gangguan dari jaringan Wi-Fi, oven microwave, telepon nirkabel, dan jaringan nirkabel berdaya rendah lainnya. Tanpa terikat pada standar, desainer memiliki fleksibilitas untuk memanfaatkan spektrum menggunakan teknik seperti spektrum penyebaran urutan langsung (DSSS) dan frekuensi hopping spread spectrum (FHSS). Selain itu, mereka dapat mengadopsi skema pengkodean yang mereka sukai sendiri berdasarkan anggaran tautan yang diharapkan untuk mendapatkan hasil lebih tinggi atau konsumsi daya yang lebih rendah.

Fleksibilitas ini juga berlaku untuk struktur paket data. Tanpa overhead paket yang diperlukan untuk memastikan interoperabilitas dengan perangkat nirkabel berbasis standar, struktur paket dapat disederhanakan sesuai dengan kebutuhan aplikasi.

Dari sudut pandang desain perangkat keras, persyaratan kinerja yang dipahami dengan baik dan jaminan bahwa persyaratan tersebut tidak akan berubah pada tahap selanjutnya, memungkinkan para perancang antarmuka RF proprietary untuk dioptimalkan untuk ruang, tenaga, dan kinerja. Mereka dapat melakukannya lagi dengan hanya menyertakan fungsi-fungsi yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan aplikasi.

Sementara RF proprietary memiliki banyak keuntungan, ada sejumlah faktor yang harus dipertimbangkan. Yang pertama adalah biaya: untuk membenarkan biaya non-recurring engineering (NRE) dari desain IC RF kustom dan perangkat lunak terkait, terutama untuk perangkat berbiaya rendah, volume yang diharapkan harus> 100,000.

Berkaitan erat dengan biaya adalah waktu desain, terutama mengingat keanehan desain RF dan kelangkaan keahlian RF yang terdokumentasi dengan baik, serta waktu yang dibutuhkan untuk mengembangkan firmware dan perangkat lunak yang diperlukan untuk desain yang sukses.

Bluetooth diadopsi secara luas, selalu beradaptasi
Di sisi lain, ada Bluetooth. Awalnya dirancang sebagai teknologi penggantian kabel point-to-point yang langsung untuk HID dan perangkat lain yang melibatkan pengguna, segera menjadi solusi konektivitas audio dan perangkat-ke-perangkat nirkabel. Mengambil manfaat dari kontrol ketat oleh Bluetooth Special Interest Group (SIG), Bluetooth dipahami dengan baik dan desainer dapat yakin perangkat mereka akan terhubung dan dapat dioperasikan dengan perangkat Bluetooth lain, terlepas dari sumber perangkat kerasnya.

Perangkat adopsi dan interoperabilitas yang luas telah menghasilkan perangkat keras dan perangkat lunak yang produktif, membawa biaya lebih rendah dan waktu cepat ke pasar untuk desain yang membutuhkan antarmuka nirkabel. Selain itu, Bluetooth telah berkembang selama bertahun-tahun.

Ini selalu beroperasi di band 2.4 GHz industri, ilmiah, dan medis (ISM), dimulai dengan modulasi GFSK dari tujuh puluh sembilan pembawa 1 MHz, memberikan throughput 1 Mbit / s. Ini disebut Bluetooth Basic Rate (BR). Skema pengkodean FHSS yang adaptif memungkinkannya untuk tetap kuat dalam menghadapi interferers, bahkan saat IoT menghasilkan lebih banyak perangkat yang terhubung secara nirkabel. Untuk mendapatkan tarif data yang lebih tinggi, Bluetooth 2.0 + Enhanced Data Rate (EDR) menggunakan π / 4-DQPSK (penguncian pergeseran fase quadrature diferensial) dan modulasi 8DPSK, untuk mendapatkan tarif 2 dan 3 Mbits / s, masing-masing.

Sementara Bluetooth dikontrol ketat oleh SIG, desainer harus mempelajari perubahan yang terjadi dengan diperkenalkannya Spesifikasi Bluetooth 4.0 Core di 2010. Ini memperkenalkan Bluetooth low energy (BLE), yang sebelumnya dipasarkan sebagai Bluetooth Smart. BLE tidak kompatibel dengan Bluetooth Classic, jadi desainer harus berhati-hati di sini.

Tujuan utama dari BLE adalah daya rendah. Ini menyelesaikan ini dengan bergerak dari pendekatan koneksi berorientasi Bluetooth Classic di mana perangkat selalu terhubung, ke pendekatan yang tidak berhubungan di mana mereka hanya terhubung ketika mereka perlu untuk interval pendek. Aplikasi ini dapat dikenakan seperti jam tangan pintar dan sensor untuk IoT.

Versi terbaru, Bluetooth 5, menggandakan data rate BLE ke 2 Mbits / s dari 1 Mbit / s, dan meningkatkan jangkauan koneksi 128 kbit / s oleh 4x hingga 50 m dengan menggunakan koreksi kesalahan maju yang lebih kuat (FEC) . Semakin tinggi data rate, semakin banyak paket yang dikirimkan untuk slot waktu tertentu, sehingga konsumsi daya berkurang karena perangkat dapat tetap dalam mode rendah daya atau tidak aktif untuk waktu yang lama.

Jangkauan yang lebih panjang memberi desainer lebih banyak fleksibilitas untuk menukar data rate untuk jarak untuk perangkat Bluetooth apa pun, termasuk Beacons. Beacon adalah perangkat BLE yang digerakkan oleh baterai yang menyiarkan pengenal mereka ke perangkat seluler terdekat sehingga perangkat tersebut dapat melakukan tindakan tertentu ketika dekat dengan suar. Populer dengan pengiklan, mereka juga memungkinkan pelacakan dalam dan luar ruangan yang tepat.

Namun, SIG mengimplementasikan tweak menarik lain yang dimiliki oleh perancang antarmuka RF yang juga dapat dilakukan: mereka menurunkan rasio overhead-ke-muatan, membutuhkan transmisi yang lebih sedikit untuk mengirim sejumlah data "nyata", untuk mengurangi konsumsi daya.

Apa yang dimulai sebagai teknologi penggantian kabel sederhana telah berubah menjadi sesuatu yang jauh lebih bermanfaat. Akibatnya, desainer sekarang lebih cenderung mencari solusi Bluetooth yang cepat dan mudah daripada melalui biaya dan biaya merancang antarmuka RF mereka sendiri.


Bangun dan jalankan di Bluetooth
Kecenderungan untuk memilih antarmuka Bluetooth berubah menjadi kebutuhan karena jendela waktu ke pasar sempit dan anggaran desain menyusut. Untungnya, untuk banyak desain ada cukup ruang untuk mengakomodasi modul Bluetooth off-the-shelf, yang akan memungkinkan tim desain untuk fokus pada aplikasi akhir dan diferensiasi.


Proprietary vs Bluetooth sweet spot
Di antara desain radio khusus dan Bluetooth standar, ada pilihan lain: transceiver radio off-the-shelf di mana desainer dapat mengembangkan protokol dan skema pengkodean mereka sendiri, atau mengadopsi versi off-the-shelf seperti Ant, Thread, atau ZigBee. Dengan jatuhnya biaya silikon yang tersedia dan berbagai dukungan perangkat lunak, ini mungkin adalah "titik manis" bagi para perancang yang mencari diferensiasi, beberapa garis lintang untuk pengoptimalan, dan opsi untuk meningkatkan keamanan, sambil menjaga biaya hingga minimum dan desain jadwal utuh.


Kesimpulan
Ada banyak alasan untuk memilih salah satu rute desain RF eksklusif atau radio Bluetooth standar. Masing-masing memiliki tempat ketika datang untuk memenuhi persyaratan desain dan aplikasi dalam hal biaya, waktu, kinerja, ukuran, keamanan, dan banyak faktor lainnya. Namun, bagi para perancang yang menginginkan banyak manfaat dan manfaat penghematan waktu dari silikon di luar rak, serta fleksibilitas untuk menambahkan beberapa tingkat diferensiasi kepemilikan, vendor kini juga menyediakan platform perangkat keras yang kokoh untuk dibangun.

Tinggalkan pesan 

Daftar pesan