2.4GHz專用射頻和藍(lán)牙4.0 HID應(yīng)用對(duì)比

　　隨著低功耗藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)試圖進(jìn)攻低功耗市場(chǎng)，我們可以預(yù)見(jiàn)到新的無(wú)線電標(biāo)準(zhǔn)將要占據(jù)PC市場(chǎng)一席之地。這篇文章比較了藍(lán)牙4.0無(wú)線技術(shù)和專用協(xié)議在HID市場(chǎng)的應(yīng)用。

　　專用射頻解決方案

　　為了在2.4GHz射頻帶得到一個(gè)可靠的通訊鏈接，專用射頻網(wǎng)絡(luò)充分利用了自己的協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)工作在安靜的渠道，以確保橋從節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包。如果通道變得擁擠，網(wǎng)絡(luò)會(huì)搜尋到一個(gè)安靜的通道，在那里建立通訊并成功傳輸。如果硬件支持直接序列擴(kuò)頻(DSSS)傳輸，當(dāng)檢測(cè)到干擾時(shí)，協(xié)議將切換至該模式，并開(kāi)始尋找一個(gè)比較安靜的通道。這些協(xié)議不遵循任何IEEE標(biāo)準(zhǔn)，他們代碼小并優(yōu)化，專門致力于功耗和封包開(kāi)銷要求嚴(yán)格的應(yīng)用。

　　低功率藍(lán)牙

　　藍(lán)牙技術(shù)是一種短距離通信系統(tǒng)，它意欲替換電纜來(lái)連接便攜或固定的電子設(shè)備，屬于IEEE標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)有兩種形式：基本速率(BR)和低功率 (LE)。這兩種系統(tǒng)都包括設(shè)備發(fā)現(xiàn)、連接建立和連接機(jī)制。低功率藍(lán)牙還可以進(jìn)行特色設(shè)計(jì)，可以設(shè)計(jì)出比BR藍(lán)牙更低功耗、更低復(fù)雜性、以及更低成本的產(chǎn)品。低功率系統(tǒng)也可應(yīng)用于的數(shù)據(jù)率較低，具有較低的占空比的案例。使用這兩個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備可以互相通訊。

　　成本

　　無(wú)線HID市場(chǎng)對(duì)價(jià)格要求是相當(dāng)嚴(yán)格的。無(wú)線HID產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員往往關(guān)心的是要選擇一種低成本的單片機(jī)作為他們應(yīng)用的射頻基帶控制器。這個(gè)單片機(jī)還需要有足夠的閃存來(lái)儲(chǔ)存無(wú)線協(xié)議棧。因?yàn)榈凸β仕{(lán)牙是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、堆疊代碼的大小遠(yuǎn)比為專有協(xié)議大得多，從而要求更大閃存，致使成本增加。無(wú)線HID市場(chǎng)一直被專有協(xié)議占有，因?yàn)樗麄儏f(xié)議棧小。然而，專有網(wǎng)絡(luò)需要外部的橋連接到PC 或主機(jī)，以便他們可以和網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備通話。藍(lán)牙技術(shù)在大部分的個(gè)人電腦和手機(jī)比較常見(jiàn)，這些設(shè)備會(huì)有一個(gè)完整的雙模式藍(lán)牙橋 (BR和LE)，以后將不需要外部的橋。低功率藍(lán)牙和我們今天所用的藍(lán)牙不同，它是一種“always-off”技術(shù)。這使得使用低功率藍(lán)牙的設(shè)計(jì)可以用一個(gè)小紐扣電池就可以實(shí)現(xiàn)多年的電池壽命。藍(lán)牙技術(shù)是由藍(lán)牙SIG(特殊興趣小組)維護(hù)的一種標(biāo)準(zhǔn)，任何藍(lán)牙相關(guān)設(shè)備都需要經(jīng)過(guò)這個(gè)認(rèn)證委員會(huì)認(rèn)證，這就進(jìn)一步增加了開(kāi)發(fā)成本。

　　功耗

　　專有射頻芯片制造商通常在datasheet上不完全披露功耗。他們會(huì)指出功耗取決于占空比。因此開(kāi)發(fā)人員必須使用實(shí)驗(yàn)板的設(shè)置和他們各自的固件測(cè)試環(huán)境來(lái)獲得自己想要的功率消耗數(shù)據(jù)。由于功耗是HID市場(chǎng)的主要關(guān)注點(diǎn)，低功耗藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在一個(gè)最大3 ms的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用一般不會(huì)超過(guò)20mA的峰值電流，在紐扣電池應(yīng)用中不會(huì)超過(guò)15mA。使用低功率藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)的設(shè)備只需要消耗其他藍(lán)牙產(chǎn)品能量的一小部分。在許多情況下，低功率藍(lán)牙產(chǎn)品將會(huì)僅需要一顆紐扣電池就可以工作一年多的時(shí)間而不需要充電。例如，用這種方式，就可以用小的傳感器與其他設(shè)備(如手機(jī)或PDA)持續(xù)工作和交流?；诘凸β仕{(lán)牙實(shí)現(xiàn)的小型設(shè)備(例如手表和運(yùn)動(dòng)傳感器)將會(huì)擁有很多的低功耗的優(yōu)點(diǎn)。支持藍(lán)牙和低功率藍(lán)牙的雙模實(shí)現(xiàn)，將使用部分現(xiàn)有藍(lán)牙的硬件，共享物理收發(fā)器件和天線。雙模式的實(shí)現(xiàn)方式會(huì)和典型的藍(lán)牙技術(shù)基本保持同樣的功率消耗。

　　可靠性和安全性

　　防止其它技術(shù)干擾或共享相同頻段的能力非常重要，因?yàn)檫@也影響到用戶的性能。在2.4GHz干擾的魯棒性，是指能夠可靠地與802.11b/g、藍(lán)牙、 WirelessUSB、以及一系列的無(wú)繩電話和微波爐共存。只有一個(gè)提供了良好的通道跳躍方法論的智能的編碼方式可以保證數(shù)據(jù)的可靠性。一些發(fā)射器件例如CYRF6936可以使用直接序列擴(kuò)頻(DSSS)和跳頻擴(kuò)頻(FHSS)傳輸，低功率藍(lán)牙只采用了跳頻技術(shù)，這和所有版本的藍(lán)牙技術(shù)相同。DSSS可以確保數(shù)據(jù)的魯棒性，一旦干擾太大了FHSS允許無(wú)線電信號(hào)馬上跳到一個(gè)新頻道。沒(méi)有DSSS也是藍(lán)牙相對(duì)于專有協(xié)議一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)閷Ｓ猩漕l可以并存的在噪聲環(huán)境中，不必非得跳到一個(gè)比較安靜的頻道。低功率藍(lán)牙提供完整的AES-128加密技術(shù)，可以對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行強(qiáng)大的加密和驗(yàn)證。與此同時(shí)，這消耗了大量的數(shù)據(jù)包。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠，開(kāi)發(fā)著要根據(jù)設(shè)備的硬件能力和應(yīng)用要求的安全級(jí)別來(lái)選擇現(xiàn)有的專有協(xié)議還是標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議如藍(lán)牙。對(duì)于某些應(yīng)用場(chǎng)合，如無(wú)線鼠標(biāo)，安全不是必需的。

　　覆蓋范圍

　　無(wú)線HID應(yīng)用通常在一個(gè)比較短的距離通訊，因此超過(guò)十米的需要是非常罕見(jiàn)的。如果希望的通訊距離比較長(zhǎng)，設(shè)備的功耗也將增加。專用射頻協(xié)議提出，使用外部功率放大器，可以支持更遠(yuǎn)的距離，低功率藍(lán)牙規(guī)格提出了超過(guò)100米的可能范圍。