Bluetooth 5

Un débit de données plus élevé
Le débit binaire pour Bluetooth LE est maintenant étendu d’une vitesse de transmission singulière (1 Mbps) à quatre vitesses de débit binaire discrètes comme vu ci-dessous. Le débit binaire maximal est doublé et passe à 2 Mbps. Avec les avancées introduites dans Bluetooth 4.2 qui ont permis les extensions de la longueur des données (DLE), le débit global est x5 plus élevé que le niveau original de Bluetooth 4.0. Désormais, le débit des applications, sans inclure les frais généraux tels que l’adressage, peut atteindre 1,4 Mbps.

Fig. 1 Débit avec différentes charges utiles et débits binaires
Cette augmentation offre des opportunités pour de nouvelles applications qui ont simplement besoin d’un débit de données supérieur à ce qui était possible auparavant. Elle permet également des mises à jour de micrologiciel de dispositif par voie hertzienne (OTA-DFU) beaucoup plus rapides.Le nRF52840, comme tous les membres de la série nRF5x Socks est un SoC basé sur la flash lui permettant ainsi de profiter de cette vitesse accrue pour effectuer des mises à jour de micrologiciel et pour télécharger des données en vrac.

Portée plus longue
Bluetooth 5 a introduit des changements importants au niveau de la couche physique (PHY) pour le fonctionnement de la radio Bluetooth. Quatre débits binaires sont désormais disponibles 2 Mbps, 1 Mbps, 500 kbps et 125 kbps. Le 2 Mbps offre clairement des possibilités de débit plus élevées. Certains pourraient se demander pourquoi offrir des débits binaires inférieurs de 500 kbps et 125 kbps. La raison en est qu’à ces débits inférieurs et avec le traitement codé LE associé utilisant la correction d’erreur directe (FEC), il devient plus facile de récupérer les transmissions de données dans le bruit ambiant. En bref, la sensibilité s’améliore, plus précisément d’environ 12 dB.
En termes de RF, une amélioration de 6 dB du budget de liaison correspond à un doublement théorique de la portée, donc une amélioration de 12 dB multiplie par quatre les possibilités de portée. Les bilans de liaison peuvent être améliorés par une puissance de sortie supplémentaire, mais les améliorations de longue portée de Bluetooth 5 ne reposent pas sur une puissance de sortie améliorée et signifient qu’une portée jusqu’à quatre fois supérieure peut être obtenue sans qu’il soit nécessaire d’augmenter la puissance de sortie de pointe. La capacité de débit diminue bien sûr lorsque les modes 500 kbps ou 125 kbps sont sélectionnés, mais pour de nombreuses applications Bluetooth LE qui sont des applications de détection et d’actionnement relativement simples, le débit réduit est parfaitement adéquat.
Capacité de diffusion accrue
Des extensions de publicité sont introduites pour atténuer l’occupation des canaux publicitaires et la congestion potentielle des canaux. Une longueur de paquet plus longue et une nouvelle couche PHY ont augmenté la durée d’occupation d’un canal par chaque paquet. Comme il n’existe que trois canaux publicitaires, ces canaux pourraient rapidement être encombrés par des paquets publicitaires contenant de grandes quantités de données à des vitesses de transmission à l’antenne plus faibles, comme 125 kbs. Les extensions publicitaires atténuent ce problème potentiel en faisant de la publicité sur les 3 canaux publicitaires comme précédemment, mais les données à envoyer sont sur un canal non publicitaire convenu, un canal de données.

Fig. 2 Extensions publicitaires allocation du canal pour les données publicitaires
Une caractéristique supplémentaire des extensions publicitaires est la possibilité de chaîner des paquets publicitaires pour créer des charges utiles de données publicitaires étendues vues dans la fig. 3.

Fig. 3 Extensions publicitaires ‘chaînage’ de paquets de données publicitaires
La publicité périodique permet une diffusion plus synchronisée des données entre les dispositifs. Dans ce mode, la publicité périodique se produit à un intervalle périodique déterministe permettant ainsi une véritable diffusion sans connexion.
Improved coexistence with improved channel hop sequencing
Bluetooth 5 a également introduit un algorithme de sélection de canal amélioré (CSA #2) pour améliorer le caractère pseudo aléatoire de la sélection du canal du prochain saut. Le CSA #2 améliorera les performances de coexistence des appareils activés en présence de WiFi, d’autres appareils Bluetooth. Tous les SoC de la série nRF52 ont la capacité de prendre en charge CSA #2.
nRF52 Series Bluetooth 5 SoCs
Tous les SoC multiprotocoles de la série nRF52 ont été conçus pour tirer parti de ces avancées significatives en termes de performances de Bluetooth 5. En outre, le nRF52840 dispose d’une puissance de sortie améliorée de 8 dB qui, associée aux nouvelles fonctionnalités longue portée de Bluetooth 5, offre de nouvelles possibilités d’application significatives nécessitant une communication à plus longue portée.