擴展藍牙范圍四種方法
時間:2020-09-17 17:59:57 來源:安威無線 點擊:次
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● 放大信號
● 在藍牙5中使用遠程功能(編碼PHY)
● 使用中繼器中繼信號
● 利用藍牙網(wǎng)格
放大信號–更大的功率
毫無疑問,向任何無線應用程序增加范圍的最常用方法是,許多RF可能會增加設備上的發(fā)射功率,以確保接收到他們的消息。雖然這是最明顯的解決方案,但它也有其自身的缺點,并且可以施加多少功率存在限制。
施加的功率與電池壽命之間的關系是直接的權衡,增加發(fā)射功率會嚴重影響藍牙設備的電池壽命。如果增加功率,則需要測試現(xiàn)實環(huán)境中的更改,以確定造成的電池壽命損失以及它是否適合您的應用。略微增加可能并不重要,但是提高至滿功率將對電池壽命產(chǎn)生重大影響。就像其他所有內(nèi)容一樣,很難對建模進行估算,而花時間在現(xiàn)實生活中進行測試是確定功率提升是否有幫助且本身不會造成問題的唯一方法。
增加功率的另一個問題是在不同的監(jiān)管區(qū)域?qū)ψ畲蠊β视胁煌囊蟆D壳懊绹畲蠊β首罡邽?20 dBm,而歐盟僅允許的最大功率為+10 dBm。因此,可能無法提高設計用于全球范圍的產(chǎn)品所需的功率。設計中增加的功率可能足以使該設計無法通過監(jiān)管測試,從而錯過認證。重要的是要及早記住這一點,因為在設計階段的最后不得不縮減至較低的功耗,很容易導致設備無法通信。
在藍牙5中使用遠程功能(編碼PHY)
藍牙5引入了LE遠程/編碼PHY功能,以便在更大范圍內(nèi)提供更可靠的通信,而不會增加發(fā)射功率。它的工作方式是引入前向糾錯(FEC)編碼,該編碼本質(zhì)上迫使設備在所有通信中將數(shù)據(jù)包重復2或8次(可選)。此重新廣播使連接邊緣的設備更容易捕獲完整的消息。
目前尚不清楚這是如何工作的,但是有一個簡單的類比解釋了這些重復廣播如何擴展范圍。想象一大群人,其中有些人很近,有些人很遠。如果您以正常的聲音說話,某些人可能會聽到您的聲音,而其他人可能不會聽到您的聲音。在增加功率類似于大聲喊叫的情況下,LE Long Range類似于將每個單詞重復兩次或八次。那些遙遠的人有兩個或八個抓住每個單詞的機會,而且他們抓住機會的機會也越來越多。這樣,LE Long Range可以幫助更遠的設備擁有更好的保持連接的機會。
這種方法也有其自身的后果–重復發(fā)送數(shù)據(jù)包意味著減少總體吞吐量并使用更多的功率來發(fā)送消息。但是,最終結(jié)果可能是量程的4倍之多,而功率成本可能值得付出這一代價。

利用藍牙連接
使用中繼器中繼信號
擴展范圍的另一種方法是將中繼器引入您的環(huán)境。中繼器只需拾取消息并再次轉(zhuǎn)發(fā)它們,這意味著放置在連接邊緣的中繼器可以將邊緣擴展到其最遠的范圍。這擴展了網(wǎng)絡的規(guī)模,而無需對初始設備進行任何更復雜的工程更改。
但是,此系統(tǒng)通常在所有設備保持靜止的網(wǎng)絡中效果最好。這是因為更容易知道設備的位置,并仔細規(guī)劃將中繼器放在最有效的位置。如果設備四處移動,則中繼器節(jié)點可能最終完全無效。
另一個缺點是,由于設備需要知道他們可以信任的轉(zhuǎn)發(fā)器,因此這給應用程序帶來了額外的安全負擔。這要求調(diào)配所有設備以信任該轉(zhuǎn)發(fā)器節(jié)點,如果需要更換該節(jié)點,則將每個設備重新配置給該新轉(zhuǎn)發(fā)器。對于某些人來說,這可能是一個無法接受的維持水平。
合理利用藍牙網(wǎng)格
與Bluetooth Classic相比,Bluetooth Mesh網(wǎng)絡可以通過利用網(wǎng)絡中的所有節(jié)點來實現(xiàn)更長的范圍。在此配置中,這類似于具有中繼器,只是網(wǎng)絡中的每個藍牙設備都充當中繼器。他們收到一個數(shù)據(jù)包,確定它是否適合他們,如果不是,他們會在所有附近的設備上重復發(fā)送。這樣,郵件就可以在整個網(wǎng)絡中傳遞,直到它們到達預期的收件人為止。
有一些最佳做法可以使Bluetooth Mesh網(wǎng)絡更適合電池供電的設備。一種是啟用“低功耗節(jié)點”功能,該功能可幫助設備在睡眠模式下最大化其時間,并為附近的某些設備啟用“朋友”模式。這意味著節(jié)點休眠時間更長,并且僅與朋友節(jié)點間歇地檢查傳入消息。這意味著他們不會在100%的時間內(nèi)積極聆聽,這會大量消耗電池資源(持續(xù)消耗3至5 mA的電量)。