Bluetooth 5

Perda de dados mais elevada
A taxa de bits para Bluetooth LE foi agora estendida de uma velocidade de transmissão singular (1 Mbps) para quatro velocidades de bit rate discretas, como visto abaixo. A taxa máxima de bits é duplicada para 2 Mbps. Junto com os avanços introduzidos no Bluetooth 4.2 que permitiram que a taxa de transmissão de dados (DLE) fosse x5 maior do que o nível original do Bluetooth 4.0. Agora a taxa de transferência de aplicações que não incluem overhead como o endereçamento pode ser tão alta quanto 1.4 Mbps.

Fig. 1 Taxa de transferência com diferentes cargas úteis e taxas de bits
Este aumento oferece oportunidades para novas aplicações que simplesmente precisam de mais taxa de transferência de dados do que era possível anteriormente. O nRF52840, como todos os membros da série nRF5x Socks é um SoC baseado em flash, o que lhe permite aproveitar este aumento de velocidade para realizar atualizações de firmware e para o carregamento de dados em massa.

Longer range
Bluetooth 5 introduziu mudanças significativas na camada física (PHY) para o funcionamento do rádio Bluetooth. Agora estão disponíveis 4 bit rates de 2 Mbps, 1 Mbps, 500 kbps e 125 kbps. Os 2 Mbps oferecem claramente maiores possibilidades de transmissão. Por que oferecer taxas de transmissão mais baixas de 500 kbps e 125 kbps, alguns podem pedir. A razão para isto é que com estas taxas de bits mais baixas e com o processamento LE Coded associado usando a Forward Error Correction (FEC) torna-se mais fácil recuperar as transmissões de dados em ruído ao redor. Em resumo, a sensibilidade melhora, especificamente em cerca de 12 dB.
Em termos de RF a melhoria de 6 dB no orçamento da ligação é uma duplicação teórica do alcance, portanto a melhoria de 12 dB aumenta quatro vezes as possibilidades de alcance. Os orçamentos de ligação podem ser melhorados através de potência de saída adicional, mas criticamente as melhorias de longo alcance no Bluetooth 5 não dependem de uma potência de saída melhorada e significam que até quatro vezes mais alcance pode ser alcançado sem a necessidade de aumentar a potência de pico de saída. A capacidade de transmissão reduz naturalmente quando são seleccionados modos de 500 kbps ou 125 kbps, mas para muitas aplicações Bluetooth LE que são aplicações de detecção e actuação relativamente simples, a redução de transmissão é perfeitamente adequada.
Capacidade de transmissão aumentada
Extensões de publicidade são introduzidas para aliviar a ocupação do canal de publicidade e o potencial congestionamento do canal. Um maior comprimento do pacote e uma nova camada PHY aumentam o tempo que cada pacote ocupa um canal. Como existem apenas 3 canais de publicidade, estes canais podem rapidamente ficar congestionados com pacotes de publicidade com grandes cargas úteis de dados a velocidades de transmissão mais baixas no ar, como 125 kbs. Extensões publicitárias mitigam este potencial problema através da publicidade nos 3 canais publicitários como anteriormente, mas os dados a serem enviados estão num canal não publicitário acordado, um canal de dados.

Fig. 2 Extensões publicitárias alocação de canal para dados publicitários
Uma característica adicional das extensões publicitárias é a capacidade de encadear pacotes publicitários para criar cargas úteis de dados publicitários estendidas vistas na figura. 3.

Fig. 3 Extensões publicitárias ‘encadeamento’ de pacotes de dados publicitários
A publicidade periódica permite uma transmissão mais sincronizada de dados entre dispositivos. Neste modo a publicidade periódica acontece em um intervalo periódico determinístico, permitindo assim uma verdadeira transmissão sem conexão.
Coexistência melhorada com uma sequência melhorada de canais de salto
Bluetooth 5 também introduziu um algoritmo de seleção de canais (CSA #2) melhorado para melhorar a pseudo aleatoriedade da seleção do próximo canal de salto. O CSA #2 irá melhorar o desempenho da coexistência de dispositivos habilitados na presença de WiFi, outros dispositivos Bluetooth. Todos os SoCs nRF52 Series têm a capacidade de suportar CSA #2.
nRF52 Series Bluetooth 5 SoCs
Todos os SoCs nRF52 Series SoCs multiprotocolo foram concebidos para tirar partido destes avanços significativos de desempenho do Bluetooth 5. Adicionalmente, o nRF52840 melhorou a potência de saída de 8 dB que, juntamente com as novas características de longo alcance no Bluetooth 5, oferecem novas possibilidades significativas de aplicação que requerem uma comunicação de longo alcance.