Amplificare il segnale-Più potenza (e più problemi)
Senza dubbio il mezzo più comune di aggiungere più gamma a qualsiasi applicazione wireless, molti ingegneri possono muoversi per aumentare la potenza di trasmissione sui dispositivi al fine di garantire i loro messaggi vengono ricevuti. Mentre questa è la soluzione più ovvia, si tratta anche con i suoi svantaggi e ci sono limitazioni su quanta potenza può essere applicata.,
La relazione tra potenza applicata e durata della batteria è un compromesso diretto e l’aumento della potenza di trasmissione ha gravi conseguenze per la durata della batteria del dispositivo Bluetooth. Se aumenti la potenza, dovrai testare tale cambiamento in un ambiente reale per determinare la perdita di durata della batteria che ne risulta e se è accettabile per la tua applicazione. Un piccolo aumento può essere relativamente irrilevante, ma aumentando a piena potenza avrà un impatto significativo sulla durata della batteria., Proprio come tutto il resto, è difficile stimare sulla modellazione, e il tempo di testare in uno scenario di vita reale è l’unico modo per essere certi che l’aumento di potenza sia utile e non crei problemi.
L’altro problema con l’aumento della potenza è che ci sono diversi requisiti per la massima potenza in diverse regioni normative. Mentre gli Stati Uniti consentono una potenza massima fino a + 20 dBm, l’UE consente solo fino a +10 dBm. Per questo motivo, potrebbe non essere possibile aumentare fino alla potenza richiesta per i prodotti progettati per l’uso in tutto il mondo., Una maggiore potenza in un progetto può essere sufficiente per far fallire i test normativi e quindi perdere le certificazioni. È importante tenerlo a mente presto, perché dover ridimensionare a potenza inferiore alla fine della fase di progettazione può facilmente causare la mancata comunicazione dei dispositivi.
Utilizzo a lungo raggio in Bluetooth 5
Bluetooth 5 ha introdotto la funzione LE Long Range / Coded PHY per fornire comunicazioni più affidabili su un intervallo più lontano senza aumentare la potenza di trasmissione., Il modo in cui funziona è introducendo la codifica Forward Error Correction (FEC), che essenzialmente costringe i dispositivi a ripetere i pacchetti 2 o 8 volte (selezionabili) in tutte le comunicazioni. Questa ritrasmissione rende più facile per i dispositivi ai margini della connessione avere la possibilità di catturare il messaggio completo.
Non è immediatamente chiaro come funzioni, ma c’è una semplice analogia che spiega come queste trasmissioni ripetute aiutino ad estendere la gamma. Immaginate un grande gruppo di persone, con un po ‘vicino e un po’ lontano., Se stai parlando con una voce normale, alcune persone potrebbero sentirti e altre più lontane potrebbero non farlo. Dove aumentare la potenza è analogo a gridare più forte, LE Long Range è analogo a ripetere ogni parola due o otto volte. Quelli lontani hanno due o otto possibilità di catturare ogni parola, e c’è una maggiore possibilità che lo faranno. In questo modo, LE Long Range aiuta i dispositivi più lontani ad avere una migliore opportunità di rimanere connessi.
Anche questo metodo ha le sue conseguenze: ripetere i pacchetti significa tagliare il throughput complessivo e usare più potenza per inviare un messaggio., Tuttavia, il risultato finale può essere fino a 4 volte la gamma, e i costi di alimentazione potrebbero valere quel sacrificio.
Utilizzando un ripetitore
Un altro mezzo per estendere la gamma è l’introduzione di ripetitori nel vostro ambiente. I ripetitori raccolgono semplicemente i messaggi e li ripetono di nuovo, il che significa che un ripetitore posizionato sul bordo della connessione può estendere quel bordo fino al suo intervallo più lontano. Ciò estende le dimensioni della rete senza modifiche ingegneristiche più complicate al dispositivo iniziale.,
Tuttavia, questo sistema di solito funziona meglio nelle reti in cui tutti i dispositivi rimangono fermi. Questo perché è più facile sapere dove saranno i dispositivi e tracciare attentamente posizionando i ripetitori dove possono essere più efficaci. Se i dispositivi si muovono, un nodo ripetitore può finire per essere del tutto inefficace.
L’altro inconveniente è che pone un onere di sicurezza aggiuntivo sull’applicazione, poiché i dispositivi devono sapere quali ripetitori possono fidarsi., Ciò richiede il provisioning di tutti i dispositivi per la fiducia che il nodo ripetitore, e se il nodo deve essere sostituito, ri-provisioning ogni dispositivo a quel nuovo ripetitore. Questo può essere un livello inaccettabile di manutenzione per alcuni.
Utilizzando Bluetooth Mesh
Rispetto a Bluetooth Classic, le reti Mesh Bluetooth possono raggiungere gamme significativamente più lunghe utilizzando tutti i nodi di una rete. In questa configurazione, è qualcosa come avere un ripetitore, tranne che ogni dispositivo Bluetooth nella rete funge da ripetitore., Ricevono un pacchetto, determinano se è pensato per loro e, in caso contrario, lo ripetono su tutti i dispositivi vicini. In questo modo, i messaggi vengono passati attraverso un’intera rete fino a raggiungere il destinatario previsto.
Ci sono alcune best practice che possono rendere le reti Mesh Bluetooth funzionano meglio per i dispositivi alimentati a batteria. Uno è quello di abilitare la funzione Low Power Node, che aiuta i dispositivi a massimizzare il loro tempo in modalità sleep, oltre a abilitare la modalità “amico” per alcuni dispositivi vicini., Ciò significa che i nodi dormono più a lungo e effettuano il check-in solo in modo intermittente con il nodo amico per i messaggi in arrivo. Ciò significa che non ascolteranno attivamente il 100% delle volte, il che sarebbe un significativo consumo di risorse della batteria (qualcosa come 3-5 MA assorbimento di potenza continuo).
Per maggiori dettagli su tutti questi metodi di estensione della gamma, vedere il nostro white paper, “Quattro approcci per espandere la gamma di Bluetooth.,”Mahendra Tailor fornisce ulteriori dettagli su ciascuno, così come idee su come combinare i metodi per una soluzione proprietaria che si traduce in una maggiore gamma e una maggiore sicurezza per tutti i dispositivi della rete.
I moduli Bluetooth di Laird Connectivity
Laird Connectivity offre una suite completa di moduli Bluetooth che offrono prestazioni robuste, facile certificazione globale e semplice implementazione per accelerare l’intero ciclo di sviluppo di nuovi prodotti.,
I moduli Bluetooth 5 di Laird Connectivity includono la serie di moduli Bluetooth BL654PA, che offre tutti i vantaggi dei popolari moduli BL654 ma con il supporto PA / LNA esteso che consente una gamma ancora maggiore. Le caratteristiche principali della serie BL654PA includono un amplificatore di potenza Skyworks integrato in grado di produrre fino a +18 dBm.
La serie BL654, tra cui BL654PA, è un completo multi-protocollo embedded wireless offerta con eccezionale capacità di elaborazione, il tutto a un micro budget di potenza., Alimentato dal silicio NRF52840 di Nordic, i moduli BL654 con fattore di forma ridotto, DVK e dongle USB forniscono un LE sicuro e robusto e una CPU Cortex-M4F per la progettazione di qualsiasi prodotto OEM. BL654 offre la massima flessibilità di sviluppo con opzioni di programmazione per Nordic SDK, un set di comandi AT semplice e intuitivo e l’ambiente smartBASIC di Laird Connectivity. La serie BL654 mette in risalto tutte le funzionalità e le funzionalità hardware nRF52840, tra cui l’accesso USB, considerazioni sull’alimentazione fino a 5,5 V e l’implementazione 802.15.4 (Thread)., Le certificazioni normative complete consentono un time-to-market più rapido e un rischio di sviluppo ridotto.
Le organizzazioni che progettano e implementano dispositivi e reti LE possono semplificare notevolmente questo processo utilizzando la serie di moduli Bluetooth BL654 di Laird Connectivity. Il BL654 consente ai progettisti di dispositivi e ai provisioner di aggirare la complessità del lavoro interno di LE e concentrarsi sul raggiungimento dei loro obiettivi finali., La serie BL654 di Laird Connectivity si basa sulle serie BL600 e BL652 collaudate sul campo, riducendo gli oneri di progettazione e il rischio di progettazione e accelerando il time-to-market quando si integrano LE, Thread (802.15.4) e funzionalità NFC in un design OEM. Oltre alle straordinarie funzionalità Bluetooth 5 di data rate avanzate e LE Long Range, BL654 integra anche LE funzionalità LE in una piattaforma ad alta potenza TX, offrendo nuove possibilità di applicazione innovative per reti di sensori a bassa potenza e a lungo raggio.,
Laird Connectivity fornisce anche una gamma di altre soluzioni che utilizzano iterazioni precedenti dello standard Bluetooth, tra cui Bluetooth 4.0 e 4.2 e Bluetooth 2.0, 2.1 e 3.0. Una gamma completa di soluzioni che combinano le funzionalità del Bluetooth con altre tecnologie wireless come Wi-Fi e LoRa sono disponibili anche da Laird Connectivity.
Per ulteriori informazioni, visitare lairdconnect.com/products.