Bluetooth 5

Passaggio di dati più elevato
Il bit rate per Bluetooth LE è stato esteso da una velocità di trasmissione unica (1 Mbps) a quattro velocità di bit rate discrete come si vede qui sotto. Il bit rate massimo è raddoppiato a 2 Mbps. Insieme ai progressi introdotti in Bluetooth 4.2 che hanno permesso di estendere la lunghezza dei dati (DLE), il throughput complessivo è x5 superiore al livello originale di Bluetooth 4.0. Ora il throughput dell’applicazione non includendo l’overhead come l’indirizzamento può arrivare fino a 1,4 Mbps.

Fig. 1 Throughput con diversi payload e bit rate
Questo aumento offre opportunità per nuove applicazioni che hanno semplicemente bisogno di più throughput di dati di quanto fosse possibile prima. L’nRF52840, come tutti i membri della serie Socks nRF5x, è un SoC basato su flash che gli permette di approfittare di questa maggiore velocità per eseguire aggiornamenti del firmware e per caricare dati in massa.

Gamma più lunga
Bluetooth 5 ha introdotto cambiamenti significativi al livello fisico (PHY) per il funzionamento radio Bluetooth. Quattro bit rate sono ora disponibili: 2 Mbps, 1 Mbps, 500 kbps e 125 kbps. Il 2 Mbps offre chiaramente maggiori possibilità di throughput. Perché offrire bit rate più bassi di 500 kbps e 125 kbps, qualcuno potrebbe chiedersi. La ragione è che a questi bit rate più bassi e con l’elaborazione associata LE Coded usando Forward Error Correction (FEC) diventa più facile recuperare le trasmissioni di dati nel rumore circostante. In breve, la sensibilità migliora, in particolare di circa 12 dB.
In termini RF un miglioramento di 6 dB nel link budget è un raddoppio teorico della portata, quindi un miglioramento di 12 dB aumenta di quattro volte le possibilità di portata. I budget dei collegamenti possono essere migliorati da una potenza di uscita aggiuntiva, ma criticamente i miglioramenti a lungo raggio nel Bluetooth 5 non si basano su una migliore potenza di uscita e significano che si può ottenere una portata fino a quattro volte maggiore senza la necessità di aumentare la potenza di uscita di picco. La capacità di throughput si riduce naturalmente quando vengono selezionate le modalità 500 kbps o 125 kbps, ma per molte applicazioni Bluetooth LE che sono relativamente semplici applicazioni di rilevamento e attuazione, il throughput ridotto è perfettamente adeguato.
Capacità di trasmissione aumentata
Le estensioni pubblicitarie sono introdotte per alleviare l’occupazione dei canali pubblicitari e la potenziale congestione dei canali. La lunghezza dei pacchetti più lunga e un nuovo livello PHY hanno aumentato la durata del tempo in cui ogni pacchetto occupa un canale. Poiché esistono solo 3 canali pubblicitari, questi canali potrebbero presto diventare congestionati da pacchetti pubblicitari con grandi carichi utili di dati a velocità di trasmissione on-air più basse, come 125 kbs. Le estensioni pubblicitarie mitigano questo potenziale problema facendo pubblicità sui 3 canali pubblicitari come in precedenza, ma i dati da inviare sono su un canale non pubblicitario concordato, un canale dati.

Fig. 2 Estensioni pubblicitarie allocazione del canale per i dati pubblicitari
Un’ulteriore caratteristica delle estensioni pubblicitarie è la capacità di concatenare i pacchetti pubblicitari per creare estesi carichi di dati pubblicitari visti in fig. 3.

Fig. 3 Estensioni pubblicitarie ‘concatenamento’ di pacchetti di dati pubblicitari
La pubblicità periodica permette una trasmissione di dati più sincronizzata tra i dispositivi. In questa modalità la pubblicità periodica avviene ad un intervallo periodico deterministico permettendo così una vera trasmissione senza connessione.
Miglioramento della coesistenza con una migliore sequenza di hop del canale
Bluetooth 5 ha anche introdotto un algoritmo di selezione del canale migliorato (CSA #2) per migliorare la pseudo casualità della selezione del canale del prossimo hop. CSA #2 migliorerà le prestazioni di coesistenza dei dispositivi abilitati in presenza di WiFi, altri dispositivi Bluetooth. Tutti i SoC della serie nRF52 hanno la capacità di supportare CSA #2.
I SoC Bluetooth 5 della serie nRF52
Tutti i SoC multiprotocollo della serie nRF52 sono stati progettati per trarre vantaggio da questi significativi progressi nelle prestazioni di Bluetooth 5. Inoltre, l’nRF52840 ha una potenza di uscita migliorata di 8 dB che insieme alle nuove caratteristiche a lungo raggio di Bluetooth 5 offrono nuove significative possibilità di applicazione che richiedono una comunicazione a più lungo raggio.