2.4GHz專用射頻和藍牙4.0 HID應(yīng)用對比

　　隨著低功耗藍牙無線技術(shù)試圖進攻低功耗市場，我們可以預見到新的無線電標準將要占據(jù)PC市場一席之地。這篇文章比較了藍牙4.0無線技術(shù)和專用協(xié)議在HID市場的應(yīng)用。

　　專用射頻解決方案

　　為了在2.4GHz射頻帶得到一個可靠的通訊鏈接，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)點接收到數(shù)據(jù)包。如果通道變得擁擠，網(wǎng)絡(luò)會搜尋到一個安靜的通道，在那里建立通訊并成功傳輸。如果硬件支持直接序列擴頻(DSSS)傳輸，當檢測到干擾時，協(xié)議將切換至該模式，并開始尋找一個比較安靜的通道。這些協(xié)議不遵循任何IEEE標準，他們代碼小并優(yōu)化，專門致力于功耗和封包開銷要求嚴格的應(yīng)用。

　　低功率藍牙

　　藍牙技術(shù)是一種短距離通信系統(tǒng)，它意欲替換電纜來連接便攜或固定的電子設(shè)備，屬于IEEE標準。藍牙無線技術(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)、連接建立和連接機制。低功率藍牙還可以進行特色設(shè)計，可以設(shè)計出比BR藍牙更低功耗、更低復雜性、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。使用這兩個系統(tǒng)的設(shè)備可以互相通訊。

　　成本

　　無線HID市場對價格要求是相當嚴格的。無線HID產(chǎn)品開發(fā)人員往往關(guān)心的是要選擇一種低成本的單片機作為他們應(yīng)用的射頻基帶控制器。這個單片機還需要有足夠的閃存來儲存無線協(xié)議棧。因為低功率藍牙是一個標準、堆疊代碼的大小遠比為專有協(xié)議大得多，從而要求更大閃存，致使成本增加。無線HID市場一直被專有協(xié)議占有，因為他們協(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，以便他們可以和網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備通話。藍牙技術(shù)在大部分的個人電腦和手機比較常見，這些設(shè)備會有一個完整的雙模式藍牙橋 (BR和LE)，以后將不需要外部的橋。低功率藍牙和我們今天所用的藍牙不同，它是一種“always-off”技術(shù)。這使得使用低功率藍牙的設(shè)計可以用一個小紐扣電池就可以實現(xiàn)多年的電池壽命。藍牙技術(shù)是由藍牙SIG(特殊興趣小組)維護的一種標準，任何藍牙相關(guān)設(shè)備都需要經(jīng)過這個認證委員會認證，這就進一步增加了開發(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。他們會指出功耗取決于占空比。因此開發(fā)人員必須使用實驗板的設(shè)置和他們各自的固件測試環(huán)境來獲得自己想要的功率消耗數(shù)據(jù)。由于功耗是HID市場的主要關(guān)注點，低功耗藍牙標準規(guī)定：在一個最大3 ms的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用一般不會超過20mA的峰值電流，在紐扣電池應(yīng)用中不會超過15mA。使用低功率藍牙無線技術(shù)的設(shè)備只需要消耗其他藍牙產(chǎn)品能量的一小部分。在許多情況下，低功率藍牙產(chǎn)品將會僅需要一顆紐扣電池就可以工作一年多的時間而不需要充電。例如，用這種方式，就可以用小的傳感器與其他設(shè)備(如手機或PDA)持續(xù)工作和交流?；诘凸β仕{牙實現(xiàn)的小型設(shè)備(例如手表和運動傳感器)將會擁有很多的低功耗的優(yōu)點。支持藍牙和低功率藍牙的雙模實現(xiàn)，將使用部分現(xiàn)有藍牙的硬件，共享物理收發(fā)器件和天線。雙模式的實現(xiàn)方式會和典型的藍牙技術(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，因為這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、藍牙、 WirelessUSB、以及一系列的無繩電話和微波爐共存。只有一個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頻(DSSS)和跳頻擴頻(FHSS)傳輸，低功率藍牙只采用了跳頻技術(shù)，這和所有版本的藍牙技術(shù)相同。DSSS可以確保數(shù)據(jù)的魯棒性，一旦干擾太大了FHSS允許無線電信號馬上跳到一個新頻道。沒有DSSS也是藍牙相對于專有協(xié)議一個缺點，因為專有射頻可以并存的在噪聲環(huán)境中，不必非得跳到一個比較安靜的頻道。低功率藍牙提供完整的AES-128加密技術(shù)，可以對數(shù)據(jù)包進行強大的加密和驗證。與此同時，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)用要求的安全級別來選擇現(xiàn)有的專有協(xié)議還是標準協(xié)議如藍牙。對于某些應(yīng)用場合，如無線鼠標，安全不是必需的。

　　覆蓋范圍

　　無線HID應(yīng)用通常在一個比較短的距離通訊，因此超過十米的需要是非常罕見的。如果希望的通訊距離比較長，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，可以支持更遠的距離，低功率藍牙規(guī)格提出了超過100米的可能范圍。