Bluetooth 5

Większa przepustowość danych
Przepustowość dla Bluetooth LE została teraz rozszerzona z pojedynczej prędkości transmisji (1 Mb/s) do czterech dyskretnych prędkości przepływu bitów, jak widać poniżej. Maksymalna przepływność została podwojona do 2 Mb/s. Wraz z postępami wprowadzonymi w Bluetooth 4.2, które pozwoliły na Data Length Extensions (DLE) ogólna przepustowość jest x5 wyższa niż oryginalny poziom Bluetooth 4.0. Teraz przepustowość aplikacji bez uwzględnienia narzutów takich jak adresowanie może wynosić nawet 1,4 Mbps.

Fig. 1 Przepustowość przy różnych obciążeniach i przepływnościach
Ten wzrost oferuje możliwości dla nowych aplikacji, które po prostu potrzebują większej przepustowości danych niż było to możliwe wcześniej. Układ nRF52840, podobnie jak wszystkie układy z serii nRF5x, jest układem SoC opartym na pamięci flash, co pozwala na wykorzystanie zwiększonej szybkości do aktualizacji firmware’u i masowego wysyłania danych.

Dłuższy zasięg
Bluetooth 5 wprowadził znaczące zmiany w warstwie fizycznej (PHY) dla działania radia Bluetooth. Obecnie dostępne są cztery szybkości transmisji 2 Mbps, 1 Mbps, 500 kbps i 125 kbps. Prędkość 2 Mbps wyraźnie oferuje większe możliwości przepustowości. Niektórzy mogą zapytać, po co oferować niższe przepływności 500 kbps i 125 kbps. Powodem jest to, że przy tych niższych przepływnościach i związanym z nimi przetwarzaniu LE Coded z wykorzystaniem Forward Error Correction (FEC) łatwiej jest odzyskać transmisje danych w otaczającym szumie. W skrócie, czułość poprawia, konkretnie o około 12 dB.
W kategoriach RF 6 dB poprawa w budżecie łącza jest teoretyczne podwojenie zasięgu, więc 12 dB poprawa zwiększa możliwości zasięgu czterokrotnie. Budżety łącza mogą być poprawione przez dodatkową moc wyjściową, ale krytycznie dalekie ulepszenia zasięgu w Bluetooth 5 nie polegają na ulepszonej mocy wyjściowej i oznaczają do czterech razy większy zasięg można osiągnąć bez potrzeby zwiększania szczytowej mocy wyjściowej. Przepustowość oczywiście zmniejsza się, gdy wybierane są tryby 500 kb/s lub 125 kb/s, ale dla wielu aplikacji Bluetooth LE, które są stosunkowo prostymi aplikacjami wyczuwającymi i uruchamiającymi, zmniejszona przepustowość jest całkowicie odpowiednia.
Zwiększona przepustowość nadawania
Rozszerzenia reklamowe są wprowadzane w celu złagodzenia zajętości kanału reklamowego i potencjalnego przeciążenia kanału. Dłuższa długość pakietów i nowa warstwa PHY zwiększyła długość czasu, w którym każdy pakiet zajmuje kanał. Ponieważ tylko 3 kanały reklamowe istnieją te kanały mogą wkrótce stać się zatłoczone z pakietów reklamowych z dużym ładunkiem danych przy niższych prędkościach transmisji na antenie, takich jak 125 kbs. Rozszerzenia reklamowe łagodzi ten potencjalny problem poprzez reklamę na 3 kanałach reklamowych, jak poprzednio, ale dane, które mają być wysłane jest na uzgodnionym kanale niereklamowym, kanał danych.

Rys. 2 Rozszerzenia reklamowe alokacji kanału dla danych reklamowych
Dodatkową cechą rozszerzeń reklamowych jest zdolność do łańcucha pakietów reklamowych do tworzenia rozszerzonych reklamowych danych payloads widzianych na rys. 3.

Rys. 3 Rozszerzenia reklamowe „łańcuchowanie” pakietów danych reklamowych
Reklama okresowa pozwala na bardziej zsynchronizowaną transmisję danych pomiędzy urządzeniami. W tym trybie reklama okresowa odbywa się w deterministycznym interwale okresowym, co pozwala na prawdziwą bezpołączeniową transmisję.
Poprawa koegzystencji dzięki ulepszonemu sekwencjonowaniu skoków kanałów
Bluetooth 5 wprowadził również ulepszony algorytm wyboru kanałów (CSA #2), aby poprawić pseudolosowość wyboru kanału następnego skoku. CSA #2 poprawi wydajność koegzystencji włączonych urządzeń w obecności WiFi, innych urządzeń Bluetooth. Wszystkie SoC z serii nRF52 mają możliwość obsługi CSA #2.
nRF52 Series Bluetooth 5 SoCs
Wszystkie wieloprotokołowe SoC z serii nRF52 zostały zaprojektowane tak, aby wykorzystać te znaczące postępy wydajnościowe Bluetooth 5. Dodatkowo, nRF52840 ma poprawioną moc wyjściową o 8 dB, która wraz z nowymi funkcjami dalekiego zasięgu w Bluetooth 5 oferuje znaczące nowe możliwości aplikacyjne wymagające komunikacji o większym zasięgu.