BLE 5 для интернета вещей

Прошло примерно полгода с момент выпуска 5 поколения стандарта Bluetooth. За это время большинство производители чипов BLE представили или анонсировали решения с поддержкой Bluetooth Low Energy 5 версии. Однако, для многих до сих пор не очевидно какие изменения несёт данный стандарт в рамках интернета вещей. Рассмотрим это подробнее.

Ключевыми отличиями BLE 5 от предыдущего поколения являются:

  • повышенная скорость передачи данных (до 5 Mbps)
  • увеличенная дальность работы (до 4 раз)
  • увеличенный объём данных, которые можно передавать без соединения (в режиме маяка) до 8 раз!
  • поддержка ячеистых (mesh) сетей (в расширении стандарта)

Какие же преимущества несут эти особенности для разработчиков/производителей устройств и конечных потребителей?
Обобщив данные усовершенствования можно свести к двум группам:

  • количественные усовершенствования
    • снижение энергопотребления,
    • увеличение дальности
  • качественные
    • передача большего объёма данных, как следствие, более интеллектуальных данных
    • возможность работы не только в предалах комнаты, а также за её пределами за счёт увеличенной дальности
    • возможность настройки режима работы под конкретное применение: дальность или скорость
    • новый режим самоорганизиющейся сети (в ближайшее время)

Снижение энергопотребления достигается за счёт снижения времени нахождения приёмопередатчика в эфире. Данный режим является наиболее энергозатратным из всех режимов работы СнК. Время в эфире имеет обратную зависимость от скорости передачи данных :

T = Package / Speed,

где T — время в эфире, Package — размер посылки/сообщения, Speed — скорость передачи данных.

При тех же самых объёмах данных получается линейное снижение тока.
Многие производители СнК (например, Nordic, Texas Instruments) разрабатывали свои решения с учётом дальнейшего перехода на новый стандарт Bluetooth. Поэтому зачастую для получения рассматриваемых преимуществ достаточно обновить ПО или минимально доработать аппаратный дизайн. Конечно, нужно, чтобы стандарт поддерживался на обоих сторонах (участниках) радио обмена. Но, для построения систем интернета вещей на уровне дома, здания такая ситуация как раз является наиболее распространённой.
Увеличение скорости передачи данных позволяет использовать новые протоколы и находить новые модели использования, которые ранее были не возможны или ограничены скоростью. Например, передавать звук.

Увеличение дальности достигается за счёт нового физического уровня передачи данных радио (называемого Coded PHY) с прямой коррекцией ошибок — Forward Error Correction (FEC). Это позволяет увеличить чувствительность приёмника за счёт применения дополнительной кодировки в пакетах без увеличения уровня излучаемой мощности (как следствие без увеличения энергопотребления и не нарушая ограничений на ISM диапазон). Важной особенностью является снижение эффективной скорости передачи данных при сохранении символьной скорости.
Наглядно это представлено и объяснено в видео от инженеров TI.

Позже они же провели тест и достигли дальности 1.6 км в городе. С такими характеристиками BLE 5 уже может конкурировать с суб-ГГц приёмопередатчиками работающими на 433 и 868 МГц. Эта особенность крайне важна для интернета вещей, т.к. позволяет уже не ограничиваться одной комнатой, а всё шире входить в окружающий мир.

Важной особенностью Bluetooth 5 поколения является возможность выбора что Вам нужно: повышенная скорость передачи данных или же увеличенная дальность работы. Решение становится действительно очень гибким и универсальным.

К новым протокольным возможностям стоит отнести возможность рассылки гораздо большего объёма (в 8 раз) данных без установления подключения. Типичным применение для BLE маяков является рассылка статической информации, в большинстве случаев содержащих ссылку на дополнительный ресурс. Ссылка зачастую и была следствием ограниченного объёма рекламного пакета и ограниченного числа каналов (3) для режима Advertisment. Теперь же, если нужно передать больший объём данных, то он может быть передан на другом канале BLE (если данных очень много) или в связанной в цепочку группе пакетов на рекламных каналах. Кроме того устройства могут синхронизироваться по времени, чтобы меньше занимать рекламные каналы.

Отсутствие же необходимости установления подключения благоприятно сказывается на продолжительности работы устройства от батарейки. Т.к. не расходуются ресурсы ни на сам процесс установления подключения, ни на дальнейшее его обслуживание.

p.s. Ещё одной особенностью нового Bluetooth Low Energy будет является поддержка ячеистых саморганизующихся сетей. На самом деле, в текущий момент данная спецификация пока ещё не утверждена Bluetooth SIG, но многие участники рабочей группы уже разрабатывают и производят устройства с поддержкой данной технологии. Данное усовершенствование должно выйти официально буквально на днях (в первой половине 2017 года). Для интернета вещей это будет означать ещё один очередной скачок.

BLE 5 для интернета вещей: 2 комментария

  1. А кстати 5 или все таки 2 Мегабита, потому что например в даташите на CC2640R2F написано да 5, а в нордиках 2. И вроде в Bluetooth SIG пишут что 2. Вы не пробовали SiliconLabs как их чипы для ble, Sub1GHz?

    Нравится

    1. По стандарту BLE 5 имеет скорость до 2 Mbps. 5 Mbps — это максимальная пропускная способность радиоканала СС2640 в проприетарном режиме.
      В основном работали с TI и Nordic немного.

      Нравится

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s