독점 RF 및 블루투스 비교

설계자는 휴먼 인터페이스 장치 (HID)에서 사물의 인터넷 (IoT)을위한 원격 센서에 이르기까지 다양한 애플리케이션에서 무선 연결성에 관해서 많은 선택권을 가지고 있습니다. 보다 근본적인 결정을 내릴 필요가 있고, 많은 설계자들이 여전히 해결해야 할 과제 중 하나는 Wi-Fi, Bluetooth 또는 ZigBee와 같은 표준 기반 RF 인터페이스 또는 독점 RF 물리 계층 (PHY ) 디자인 및 프로토콜.

다른 하나를 선택하는 이유는 많지만 비용, 보안, 전력 소비, 상호 운용성, 설계 시간, 간섭, 공존, 대기 시간 및 인증 요구 사항에 대한 견고성과 관련하여 상대적 절충점이 있습니다. 이러한 절충 사항 중 상당수는 상호 관련이 있으므로 설계자는 먼저 설계 요구 사항을 결정한 다음 그에 따라 최적화해야합니다.

이 기사에서는 표준 Bluetooth 인터페이스와 독점 RF 프로토콜 중에서 선택할 때 고려해야 할 요소에 대해 설명합니다. 그런 다음 Bluetooth 5 모듈을 소개 한 다음, 독점적 인 프로토콜을 구현할 수있는 실리콘 솔루션과 함께 신속하게 실행 및 실행하는 방법에 대한 적절한 지침을 소개합니다.


독점 RF 장단점
독점적 인 PHY 및 프로토콜의 경우 보안, 저전력, 작은 설치 공간 및 성능의 방향으로 최적화가 필요한 설계의 경우 강력합니다.

차고 문 오프너에서 IoT 장치에 이르기까지 많은 애플리케이션에서 보안이 중요합니다. 독점 라디오를 사용하면 여러 가지 방법으로 해결됩니다. 우선 독점 디자인은 잘 알려지지 않은 RF 인터페이스가 해킹하기가 어렵다는 점에서 "불명확 한 보안"을 보장합니다. 또한 독점적 인 인터페이스가 지점 간 (point-to-point) 또는 넓은 네트워크에 연결되지 않는 폐쇄 형 시스템에서 작동하므로 숨겨져있는 경향이 있습니다. 마지막으로 독점적 인 인터페이스 설계자는 다른 제조업체의 보안 알고리즘과 상호 운용 할 필요없이 자체 고급 암호화 알고리즘을 개발하거나 기존의 인터페이스를 자유롭게 조정할 수 있습니다. 단지 다른 점은 자체적으로 보안 이점입니다.

독점 무선 설계는 Wi-Fi 네트워크, 전자 레인지, 무선 전화 및 기타 저전력 무선 네트워크의 간섭에도 불구하고 견고한 연결을 보장하는 데 유리합니다. 표준에 묶이지 않고도 설계자는 DSSS (direct-sequence spread spectrum) 및 FHSS (frequency hopping spread spectrum)와 같은 기술을 사용하여 스펙트럼을보다 잘 활용할 수있는 유연성을 보유하고 있습니다. 또한 예상 링크 예산에 따라 자신이 선호하는 코딩 방식을 채택하여 처리량을 높이거나 전력 소모를 줄일 수 있습니다.

이러한 유연성은 데이터 패킷 구조에도 적용됩니다. 표준 기반 무선 장치와의 상호 운용성을 보장하는 데 필요한 패킷 오버 헤드가 없으면 패킷 구조가 응용 프로그램의 필요에 따라 간소화 될 수 있습니다.

하드웨어 설계의 관점에서 잘 이해 된 성능 요구 사항과 이러한 요구 사항이 나중 단계에서 변경되지 않을 것이라는 보증을 통해 독점 RF 인터페이스 설계자는 공간, 전력 및 성능을 최적화 할 수 있습니다. 응용 프로그램의 요구를 충족시키는 데 필요한 기능 만 다시 포함하면됩니다.

독점 RF에는 많은 장점이 있지만 고려해야 할 여러 가지 요소가 있습니다. 첫 번째는 비용입니다. 맞춤형 RF IC 설계 및 관련 소프트웨어의 NRE (Non-recurring Engineering) 비용, 특히 저비용 디바이스의 비용을 정당화하기 위해 예상되는 양은> 100,000 여야합니다.

비용과 밀접하게 결합 된 설계 시간은 특히 RF 설계의 모호함과 잘 기록 된 RF 전문 지식의 부족, 그리고 성공적인 설계에 필요한 펌웨어 및 소프트웨어 개발에 소요되는 시간을 감안할 때 설계 시간입니다.

블루투스 널리 채택, 항상 적응
다른 극단에는 블루투스가 있습니다. 원래 HID 및 사용자와 얽혀있는 다른 장치에 대한 직접적인 지점 간 (point-to-point) 케이블 교체 기술로 설계된이 제품은 곧 무선 오디오 및 장치 대 장치 연결 솔루션이되었습니다. 블루투스 SIG (Special Interest Group)의 엄격한 통제를받는 블루투스는 잘 알려져 있으며, 하드웨어 소스에 관계없이 설계자는 자신의 장치가 다른 블루투스 지원 장치와 연결되고 상호 운용 될 것이라고 확신 할 수 있습니다.

폭 넓은 채택 및 상호 운영이 가능한 장치로 인해 많은 하드웨어 및 소프트웨어가 사용되었으며 무선 인터페이스가 필요한 디자인의 경우 비용을 절감하고 출시 시간을 단축 할 수있었습니다. 또한 Bluetooth는 수년에 걸쳐 발전해 왔습니다.

2.4 GHz 산업, 과학 및 의료 (ISM) 대역에서 항상 작동하며 1 Mbit / s의 처리량을 제공하는 79 개의 1 MHz 반송파의 GFSK 변조로 시작합니다. 이를 Bluetooth 기본 속도 (BR)라고합니다. FHSS의 적응 형 FHSS 인코딩 체계는 IoT가 무선으로 연결된 장치를 더 많이 발생시키는 경우에도 간섭 장치가있는 환경에서도 견고하게 유지됩니다. 보다 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해 블루투스 2.0 + EDR (Enhanced Data Rate)은 π / 4-DQPSK (차동 쿼드 러처 위상 이동 키잉) 및 8DPSK 변조를 사용하여 각각 2 및 3 Mbits / s의 속도를 얻습니다.

블루투스는 SIG에 의해 엄격히 통제되지만, 디자이너는 4.0에서 블루투스 2010 코어 사양을 도입 할 때의 변화를 면밀히 조사해야합니다. 이것은 이전에 Bluetooth Smart로 판매 된 BLE (Bluetooth Low Energy)를 도입했습니다. BLE는 Bluetooth Classic과 호환되지 않으므로 디자이너는 여기서주의해야합니다.

BLE의 기본 목표는 저전력입니다. 이 기능은 장치가 항상 연결되어있는 Bluetooth Classic의 연결 지향 방식에서 짧은 간격으로 연결해야하는 경우에만 연결되는 연결되지 않은 방식으로 이동함으로써이 작업을 수행합니다. 응용 프로그램은 IoT 용 스마트 시계 및 센서와 같은 웨어러블입니다.

최신 버전 인 Bluetooth 5은 2 Mbit / s에서 BLE 데이터 전송률을 1 Mbits / s로 두 배로 높이고보다 강력한 FEC (Forward Error Correction)를 사용하여 128x에서 4m까지의 50 kbit / s 연결 범위를 늘립니다. . 데이터 속도가 높을수록 주어진 시간 슬롯 동안 더 많은 패킷을 전송할 수 있으므로 장시간 저전력 또는 유휴 모드를 유지할 수 있으므로 전력 소비가 줄어 듭니다.

이 범위가 길어지면 설계자는 비콘을 포함한 모든 블루투스 장치에 대해 거리에 따른 데이터 전송률을 조정할 수있는 유연성을 확보 할 수 있습니다. 비컨은 식별자를 주변의 모바일 장치에 브로드 캐스트하는 배터리 구동 BLE 장치로, 비컨에 가까울 때 특정 동작을 수행 할 수 있습니다. 광고주에게 인기가 높으며 실내 및 실외 추적을 정확하게 할 수 있습니다.

그러나 SIG는 독자적인 RF 인터페이스 설계자가 할 수있는 또 다른 흥미로운 비틀기를 구현했습니다. 즉, 오버 헤드 - 페이로드 비율을 낮추었으며 주어진 양의 "실제"데이터를 전송하는 데 필요한 전송량을 줄여 전력 소비를 줄였습니다.

간단한 케이블 교체 기술로 시작된 것이 훨씬 더 유용한 것으로 변형되었습니다. 결과적으로 설계자들은 이제 자신의 RF 인터페이스를 설계하는 데 드는 비용과 비용을 들이기보다는 빠르고 쉬운 블루투스 솔루션을 찾는다.


블루투스 시작하기 및 실행하기
블루투스 인터페이스를 선택할 수있는이 성향은 타임 투 마켓 (time-to-market) 창문이 좁아지고 설계 예산이 줄어들면서 필수품으로 변하고있다. 다행스럽게도 많은 설계에서 기성품 Bluetooth 모듈을 수용 할 수있는 충분한 공간이있어 설계 팀이 최종 애플리케이션 및 차별화에 집중할 수 있습니다.


독점적 인 대 블루투스 스위트 스폿
전체 맞춤형 독점 무선 설계와 표준 Bluetooth 사이에는 설계자가 자체 프로토콜 및 코딩 체계를 개발할 수있는 상용 라디오 송수신기 또는 Ant, Thread, 또는 지그비. 가용 실리콘 감소 및 다양한 소프트웨어 지원으로 인해 차별화, 최적화를위한 일부 위도 및 보안을 강화하는 옵션을 모두 갖춘 설계자가 "적은 비용으로"비용을 최소화하면서 설계 비용을 최소화 할 수 있습니다. 일정은 그대로 유지됩니다.


결론
완전한 독점적 인 RF 설계 경로 또는 표준 Bluetooth 무선을 선택해야하는 많은 이유가 있습니다. 비용, 시간, 성능, 크기, 보안 및 기타 여러 요소와 관련하여 설계 및 응용 요구 사항을 충족시킬 때 각각의 위치를 ​​차지합니다. 그러나 기성품 실리콘의 많은 비용과 시간을 절약 할 수있는 이점과 독점적 인 차별화를 추가 할 수있는 유연성을 원하는 설계자에게 공급 업체는 현재 견고한 하드웨어 플랫폼을 제공하고 있습니다.

메시지를 남겨주세요 

메시지 목록