Hogere gegevensdoorvoer
De bitsnelheid voor Bluetooth LE is nu uitgebreid van een enkelvoudige transmissiesnelheid (1 Mbps) naar vier afzonderlijke bitsnelheden, zoals hieronder te zien is. De maximale bitsnelheid is verdubbeld tot 2 Mbps. Samen met de verbeteringen die in Bluetooth 4.2 zijn geïntroduceerd en die Data Length Extensions (DLE) mogelijk maken, is de totale doorvoer x5 hoger dan het oorspronkelijke Bluetooth 4.0 niveau. Nu kan de doorvoer van toepassingen, exclusief overhead zoals adressering, oplopen tot 1,4 Mbps.
Fig. 1 Doorvoer met verschillende payloads en bitsnelheden
Deze toename biedt mogelijkheden voor nieuwe toepassingen die simpelweg meer doorvoer van gegevens nodig hebben dan voorheen mogelijk was. De nRF52840 is, net als alle leden van de nRF5x serie Socks, een flash-gebaseerde SoC, waardoor het kan profiteren van deze verhoogde snelheid om firmware-updates uit te voeren en voor het uploaden van gegevens in bulk mode.
Langer bereik
Bluetooth 5 introduceerde significante veranderingen op de fysieke (PHY) laag voor Bluetooth radio operatie. Vier bitsnelheden zijn nu beschikbaar 2 Mbps, 1 Mbps, 500 kbps en 125 kbps. De 2 Mbps biedt duidelijk hogere doorvoer mogelijkheden. Waarom lagere bitsnelheden van 500 kbps en 125 kbps aanbieden zullen sommigen zich afvragen. De reden hiervoor is dat het bij deze lagere bitsnelheden en met de bijbehorende LE gecodeerde verwerking met Forward Error Correction (FEC) gemakkelijker wordt om gegevensoverdracht in omgevingsruis terug te vinden. Kortom, de gevoeligheid verbetert, om precies te zijn met ongeveer 12 dB.
In RF-termen is 6 dB verbetering in het linkbudget een theoretische verdubbeling van het bereik, dus 12 dB verbetering verviervoudigt de bereikmogelijkheden. Verbindingsbudgetten kunnen worden verbeterd door extra uitgangsvermogen, maar de verbeteringen op lange afstand in Bluetooth 5 zijn niet afhankelijk van verbeterd uitgangsvermogen en betekenen dat tot vier keer meer bereik kan worden bereikt zonder dat het piekuitgangsvermogen hoeft te worden verhoogd. De doorvoercapaciteit vermindert natuurlijk wanneer 500 kbps of 125 kbps modi worden geselecteerd, maar voor vele Bluetooth LE toepassingen die relatief eenvoudige detectie- en actuatietoepassingen zijn, is de verminderde doorvoer perfect adequaat.
Verhoogde omroepcapaciteit
Extensies voor reclame worden geïntroduceerd om de bezetting van het reclamekanaal en mogelijke kanaalcongestie te verlichten. Langere pakketten en een nieuwe PHY-laag verlengen de tijd dat elk pakket een kanaal bezet. Aangezien er slechts 3 reclamekanalen bestaan, zouden deze kanalen al snel verstopt kunnen raken met reclamepakketten met grote gegevensladingen bij lagere transmissiesnelheden in de ether, zoals 125 kbs. Reclame-extensies ondervangen dit potentiële probleem door reclame te maken op de 3 reclamekanalen zoals voorheen, maar de te verzenden gegevens worden verzonden op een overeengekomen niet-reclamekanaal, een gegevenskanaal.
Fig. 2 Reclame-extensies toewijzing van kanaal voor reclamegegevens
Een bijkomend kenmerk van reclame-extensies is de mogelijkheid om reclamepakketten aan elkaar te koppelen om uitgebreide reclamegegevenspakketten te creëren, zoals te zien is in fig. 3.
Fig. 3 Reclame-extensies “chaining” van reclamegegevenspakketten
Periodieke reclame maakt een meer gesynchroniseerde uitzending van gegevens tussen apparaten mogelijk. In deze modus vindt periodieke reclame plaats met een deterministisch periodiek interval, waardoor echt verbindingsloos kan worden uitgezonden.
Betere coëxistentie met verbeterde kanaalhopsequencing
Bluetooth 5 heeft ook een verbeterd kanaalselectiealgoritme (CSA #2) geïntroduceerd om de pseudo-willekeurigheid van de volgende hop kanaalselectie te verbeteren. CSA #2 zal de coëxistentie verbeteren van apparaten in de aanwezigheid van WiFi en andere Bluetooth-apparaten. Alle SoC’s van de nRF52-serie kunnen CSA #2 ondersteunen.
nRF52 Series Bluetooth 5 SoC’s
Alle multiprotocol SoC’s van de nRF52-serie zijn ontworpen om te profiteren van deze aanzienlijke prestatieverbeteringen van Bluetooth 5. Bovendien heeft de nRF52840 een verbeterd uitgangsvermogen van 8 dB, wat samen met de nieuwe langeafstandsfuncties in Bluetooth 5 belangrijke nieuwe toepassingsmogelijkheden biedt die communicatie met een groter bereik vereisen.
Geef een antwoord