Bluetooth 5

Mayor rendimiento de datos
La tasa de bits para Bluetooth LE se ha ampliado de una velocidad de transmisión singular (1 Mbps) a cuatro velocidades de tasa de bits discretas como se ve a continuación. La tasa de bits máxima se ha duplicado hasta los 2 Mbps. Junto con los avances introducidos en Bluetooth 4.2, que permitieron las extensiones de longitud de datos (DLE), el rendimiento general es cinco veces mayor que el nivel original de Bluetooth 4.0. Ahora el rendimiento de las aplicaciones, sin incluir la sobrecarga, como el direccionamiento, puede llegar a 1,4 Mbps.

Fig. 1 Rendimiento con diferentes cargas útiles y tasas de bits
Este aumento ofrece oportunidades para nuevas aplicaciones que simplemente necesitan más rendimiento de datos del que era posible anteriormente. El nRF52840, al igual que todos los miembros de la serie nRF5x Socks, es un SoC basado en flash, lo que le permite aprovechar esta mayor velocidad para realizar actualizaciones de firmware y cargar datos de forma masiva.

Mayor alcance
Bluetooth 5 introdujo cambios significativos en la capa física (PHY) para el funcionamiento de la radio Bluetooth. Ahora hay cuatro velocidades de bits disponibles: 2 Mbps, 1 Mbps, 500 kbps y 125 kbps. La de 2 Mbps ofrece claramente mayores posibilidades de rendimiento. ¿Por qué ofrecer tasas de bits inferiores de 500 kbps y 125 kbps? La razón es que con estas tasas de bits más bajas y con el procesamiento codificado LE asociado que utiliza la corrección de errores hacia delante (FEC) resulta más fácil recuperar las transmisiones de datos en el ruido circundante. En resumen, la sensibilidad mejora, concretamente en unos 12 dB.
En términos de RF, una mejora de 6 dB en el presupuesto de enlace supone una duplicación teórica del alcance, por lo que una mejora de 12 dB multiplica por cuatro las posibilidades de alcance. Los presupuestos de enlace pueden mejorarse con una potencia de salida adicional, pero, críticamente, las mejoras de largo alcance de Bluetooth 5 no dependen de una potencia de salida mejorada y significan que se puede lograr un alcance hasta cuatro veces mayor sin necesidad de aumentar la potencia de salida máxima. Por supuesto, la capacidad de rendimiento se reduce cuando se seleccionan los modos de 500 kbps o 125 kbps, pero para muchas aplicaciones Bluetooth LE, que son aplicaciones de detección y actuación relativamente sencillas, el rendimiento reducido es perfectamente adecuado.
Mayor capacidad de difusión
Se introducen extensiones de publicidad para aliviar la ocupación del canal de publicidad y la posible congestión del canal. Una mayor longitud de los paquetes y una nueva capa PHY aumentan el tiempo que cada paquete ocupa un canal. Como sólo existen 3 canales de publicidad, estos canales podrían congestionarse pronto con paquetes publicitarios con grandes cargas de datos a velocidades de transmisión más bajas, como 125 kbs. Las extensiones publicitarias mitigan este problema potencial anunciando en los 3 canales publicitarios como antes, pero los datos que se envían están en un canal no publicitario acordado, un canal de datos.

Fig. 2 Asignación de canal para datos publicitarios por parte de las extensiones publicitarias
Una característica adicional de las extensiones publicitarias es la capacidad de encadenar paquetes publicitarios para crear cargas útiles de datos publicitarios extendidas que se ven en la fig. 3.

Fig. 3 Encadenamiento de paquetes de datos publicitarios de las extensiones publicitarias
La publicidad periódica permite una difusión más sincronizada de los datos entre los dispositivos. En este modo, la publicidad periódica se produce en un intervalo periódico determinista, lo que permite una verdadera difusión sin conexión.
Mejora de la coexistencia con una secuencia de saltos de canal mejorada
Bluetooth 5 también ha introducido un algoritmo de selección de canal mejorado (CSA #2) para mejorar la pseudoaleatoriedad de la selección del canal del siguiente salto. El CSA #2 mejorará el rendimiento de la coexistencia de los dispositivos habilitados en presencia de WiFi y otros dispositivos Bluetooth. Todos los SoC de la serie nRF52 son compatibles con el CSA #2.
Todos los SoC multiprotocolo de la serie nRF52 han sido diseñados para aprovechar estos importantes avances en el rendimiento de Bluetooth 5. Además, el nRF52840 tiene una potencia de salida mejorada de 8 dB que, junto con las nuevas funciones de largo alcance de Bluetooth 5, ofrece nuevas e importantes posibilidades de aplicación que requieren una comunicación de mayor alcance.