Получить скорость до Bluetooth 5
В этой статье рассматриваются улучшения, обеспечиваемые Bluetooth 5, включая более высокую скорость, больший диапазон и улучшенную функциональную совместимость.
Принятая в декабре 2016 года как последняя версия спецификации Bluetooth, Bluetooth 5 создает основу для следующего поколения продуктов Bluetooth. Последняя версия обещает трансформационные изменения, обеспечивая более высокую скорость, дальность действия, повышенную рекламную способность и улучшенную функциональную совместимость. Это самое большое усовершенствование стандарта Bluetooth с версии 4.0.
Более высокая скорость
Схема модуляции низкой энергии Bluetooth представляет собой гауссовскую частотную манипуляцию (GFSK). В версии 4.2 частота символов составляет 1 мегабайт в секунду (Msps) с отклонением частоты 185 кГц. В Bluetooth 5 теперь поддерживается частота символов 2 Мбит / с с отклонениями в частоте 370 кГц. Это обеспечивает вдвое большую пропускную способность v4.2 без уменьшения количества низкоэнергетических каналов Bluetooth; полоса пропускания по-прежнему вписывается в интервал между каналами 2 МГц, используемый в низкочастотной связи Bluetooth.
GFSK передает 1 бит на символ, поэтому при скорости 2 Мбит скорость передачи по каналу составляет 2 Мбит / с. Однако из-за накладных расходов (например, преамбулы, адресации, CRC и т. Д.) Пропускная способность никогда не бывает такой же, как скорость передачи по каналу. Рассматривая только полезную полезную нагрузку, максимальная достижимая пропускная способность составляет примерно 1, 4 Мбит / с с Bluetooth 5.
Более длинный диапазон
LE Coded PHY - одна из ключевых функций Bluetooth 5. Он обеспечивает до 4х улучшений в диапазоне без увеличения мощности передачи, хотя и при снижении скорости передачи данных. Это достигается за счет увеличения чувствительности приемника с помощью кодирования с контролем ошибок по частоте PHY 1 Мпс (т. Е. Не применимой к скорости PHY 2 Мпс).
Кодирование выполняется в 2 этапа (рисунок 1). Этап 1 - исправление прямой ошибки (FEC). Этап 2 - распространение кода. Блок FEC представляет собой сверточный кодер, который генерирует 2 бита для каждого входного бита данных. В зависимости от коэффициента расширения, Map Mapper (Таблица 1) выводит 1 бит (т. Е. Коэффициент расширения S = 2) или 4 бита (т. Е. S = 8) для каждого выходного бита FEC. При S = 2 диапазон удваивается, но скорость передачи данных снижается до 500 Кбит / с. При S = 8 диапазон увеличивается в четыре раза, но скорость передачи данных снижается до 125 Кбит / с.
Рисунок 1. Обработка битового потока Bluetooth 5
Таблица 1. Картограф
Увеличение рекламной способности
Чтобы увеличить рекламную емкость, в Bluetooth 5 теперь поддерживается новый рекламный блок данных протокола (рисунок 4). В версии 4.2 рекламный блок PDU ограничен 31 октетом рекламных данных. В Bluetooth 5 новый PDU поддерживает до 254 октетов. Это 8-кратное увеличение рекламных возможностей.
Рисунок 2. Формат PDU
В дополнение к более длинным пакетам, Bluetooth 5 имеет возможность отправлять рекламные данные на все 40 низкочастотных каналов Bluetooth. В версии 4.2 реклама составляет 3 (т.е. каналы 37, 38 и 39) из 40 каналов. Все остальные каналы (т.е. 0-36) являются только каналами данных. С Bluetooth 5 рекламные каналы теперь разделены на 2 набора каналов: первичный и вторичный (рисунок 3). Первичные каналы - 37, 38 и 39. Вторичные каналы - 0-36. Эта добавленная функция позволяет разработчикам разгружать более длинный рекламный блок PDU на вторичные каналы.
Рисунок 3. Рекламные каналы Bluetooth 5
Улучшенная совместимость
Сегодняшние беспроводные устройства часто включают в себя более чем одну беспроводную технологию. Например, смартфон обычно имеет возможности Bluetooth, WLAN и LTE. Это 3 радиосвязи, размещенные в одном небольшом портативном устройстве. Следовательно, одна беспроводная технология может создавать помехи для другой беспроводной технологии, работающей на соседней полосе (рис. 4).
Рисунок 4. Bluetooth ISM Band и соседние полосы LTE
Bluetooth 5 уменьшает помехи в соседних полосах с помощью новой маски масок (SAM). SAM позволяет устройствам Bluetooth указывать друг другу, какие временные интервалы доступны для приема и передачи. Помечая слоты, недоступные во время LTE-активности, улучшена функциональная совместимость LTE.
Яркое будущее
Принятие Bluetooth 5 еще больше расширяет возможности для низкой энергии Bluetooth. Для дизайнеров это означает доступ к новому набору инструментов, которые помогают конвертировать идеи в инновационные продукты. Более высокая пропускная способность создает новые возможности в случаях высокой скорости передачи данных (например, аудио, более быстрое обновление прошивки через эфир). С LE Coded PHY охват всего дома теперь реальность (например, контрольные огни в многоуровневом доме). С увеличенной рекламной способностью Bluetooth 5 прокладывает путь для более насыщенного контента в маяках. И по мере того, как рынок мульти-радиоустройств продолжает расти, SAM является еще одним шагом вперед в направлении лучшей интероперабельности.
Теперь, принесите его к жизни
Самый быстрый и простой способ добавить функциональность Bluetooth 5 к продукту - использовать сертифицированный по радио (сертифицированный FCC) модуль Bluetooth с низким энергопотреблением. Один из таких модулей - ультрамалый TAIYO YUDEN (3, 2 мм х 8, 55 мм х 0, 9 мм, как показано на рисунке 5). Модуль EIAHSNZWZ Bluetooth с низким энергопотреблением. Основанный на мощном nRF52832 SoC от Nordic Semiconductor (рисунок 6), этот сертифицированный FCC / ISED / MIC модуль поддерживает две из четырех основных функций Bluetooth 5: 2Msps PHY и повышенную рекламную емкость. Модуль также оснащен процессором ARM Cortex M4F, 512 КБ флэш-памяти, 64 КБ оперативной памяти, функциональностью NFC и достаточным количеством операций ввода-вывода (например, I2C, I2S, PDM, 12-разрядный АЦП). Он готов решать сложные задачи.
Рисунок 5. Возможность установки шести модулей на копейку
Рисунок 6. Мощность nRF52832 от Nordic Semiconductor
В дополнение к EYSHSNZWZ, TAIYO YUDEN также имеет модули EYSHCNZWZ и EYSHJNZWZ Bluetooth 5. Как и EYSHSNZWZ, эти модули основаны на nRF52832. Если самая маленькая печать для ног не является обязательным требованием, это отличные альтернативы EYSHSNZWZ.
Вы можете узнать больше о модулях Bluetooth 5, доступных на рынке здесь.
Отраслевые статьи - это форма контента, которая позволяет отраслевым партнерам делиться полезными новостями, сообщениями и технологиями с читателями All About Circuits таким образом, что редакционный контент не очень подходит. Все отраслевые статьи подчиняются строгим редакционным правилам с целью предоставления читателям полезных новостей, технических знаний или историй. Точки зрения и мнения, выраженные в отраслевых статьях, являются точками партнера, а не обязательно для All About Circuits или его авторов.