תגית: Bluetooth Frequency Bands

טכנולוגיית Bluetooth היא אבן הפינה של תקשורת אלחוטית לטווח קצר, המאפשרת החלפת נתונים חלקה בין מיליארדי מכשירים ברחבי העולם.מטלפונים אלחוטיים וצופים חכמים לחיישנים תעשייתיים וציוד רפואי, היכולת של Bluetooth לפעול באופן אמין ב-2.4 GHz תעשייתי, מדעי ורפואי (ISM) הלהקה עשתה את זה בכל מקום, עם זאת, את המגבלות הטכניות שמשלטות את השימוש שלה - ספאק, משדרות מגבלות כוח, ומאפשרות למהנדסים קריטיים, לשיטות הפעלה, לשיטות פעולה, לשיטות קריטיות, לשיטות פעולה, לשיטות פעולה, לשיטות בקרה, לשיטות בקרה, לשיטות בקרה עמוקות, לשיטות בקרה, ולהתאמה, לשיטות בקרה, כדי לאפשר ספקטרום קריטיות, לשיטות בקרה, לשיטות בקרה, לשיטות בקרה, לשיטות בקרה, לשיטות בקרה, לשיטות בקרה, לשיטות בקרה, לשיטות בקרה, לשיטות בקרה ולשיטות בקרה.

תגית: Bluetooth Frequency Bands

Bluetooth פועלת בעיקר ב-2.4 GHz ISM, המשתרע מ-2.4000 GHz עד 2.4835 GHz.הלהקה זו אינה מורשה, כלומר כל מכשיר העומד בדרישות הרגולטור יכול לשדר ללא רישיון אישי.עם זאת, "לא מורשה" אינו מתכוון ל- 2.4835 GHz חזק; כללים נוקשים למשול כוח שידור, פליטות מזעזעות וספקטרום.בנוסף ל-2.4GHz, באמצעות גירסאות חדשות של Bluetooth, במיוחד, אם כימותק 5GHz (I) לשימוש מיוחד, כולל אופציונלי, ICretexited, 5GHz, כולל אופציונלי, כולל אופציונלי, 000 אופציונלי, IGND2, 000 אופציונלי, 000 קונסולת, 000 אופציונלית, 000 אופציונלי, 000, 000 אופציונלית, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 GHz, 000 אופציונלית, כולל שימוש ב- 2.

The 2.4 GHz ISM Band

הלהקה 2.4 GHz ISM מחולקת ל-79 ערוצים, כל 1 MHz רחב, עבור שיעור בסיסי (BR) ו- Enhanced Data Rate (EDR) מודs. ב-Bluetooth Low Energy (BLE), רוחב הערוץ הוא 2 MHz, הניב 40 ערוצים (37 ערוצי פרסום ו-3 ערוצי פרסום).מספר הערוצים המדויק של ערוצים יכול להשתנות מעט על ידי תקנות מקומיות - לדוגמה, יפן וספרד מוגבלת מבחינה היסטורית של 40 ערוצים מודרניים.

Bluetooth משתמשת בטכניקת ספקטרום מבוזרת בשם Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) מכשיר BR/EDR מוקרן בין 79 הערוצים בקצב של 1,600 הופ לשנייה, 625 שניות על כל ערוץ.זה מהיר מקטין את ההפרעה והופך את הפחתת יותר קשה.

5 GHz Band

בעוד שהלהקה 2.4 GHz נשאר הבית הראשי של Bluetooth, Bluetooth SIG הציג מפרטים המאפשרים למכשירים להשתמש ב- 5 GHz עבור פרופילים ספציפיים של נתונים גבוהים.לדוגמה, Bluetooth 5.2 וגרסאות מאוחרות יותר לתמוך ב-FLT:0 Speedigital SpeedigtureFLT 1 חלופה Mac / pH (AMP) שיכולה למנף 802.11ac או 802.11xs רדיו ב-5.

פרטים טכניים של Band 2.4 GHz

ערוץ אללוק וספאגינג

בלהקת 2.4 GHz, ה-79 BR/EDR הם שטח של 1 MHz בנפרד, החל מ-2.402 GHz וסיום ב-2.480 GHz (ערוצי 0–78). 2.400 GHz ל-2.402 GHz ו-2.480 GHz ל-2.482 GHz (מטווחי GHz) משמשים כ- 2.2-46) ל-41 ערוצים (D2,2,2) 0.02-41 ערוצים,2,2,2,2, 0, 0,2,2, 3.02-41 GHz) הם 2.

תדירות ההוגות להפיץ Spectrum (FHSS)

האלגוריתם FHSS ב- BR/EDR בוחר רצף של פסאודו-ראן שמקורו בשעון המכשיר של Bluetooth וכתובתו הייחודית.המכשיר המאסטר ב- piconet שולט ברצף ההיגוי; כל העבדים מסונכרנים אליו. מנגנון ה-Hpping מבטיח כי זמן המגורים הממוצע על כל ערוץ הוא קצר מאוד (625 מיקרומטר), מה שהופך אותו להפרעה צרה להפרעות מושחתות יותר מאשר כמה ערוצים קלים יותר מאשר להתאמה דינמית.

חטיבת זמן מרובות

Bluetooth מחלק זמן לחריצים של 625 μs. A BR /EDR החבילה יכול לכבוש 1, 3, או 5 חריצים. המאסטר משדרים אפילו חריצים, עבדים במרווחים מוזרים, יצירת תוכנית זמן קפדנית של זמן קצר (TDD) מבנה מזל זה הוא היסוד כיצד Bluetooth משתף את המדיום ומונע התנגשות בתוך אותו piconetable משתמשת במבנה דומה עם מרווחים ל- 4 שניות כדי לחיסכון.

שימוש בקונסטרינטים ובתקנות

גבולות הכוח Transmit Power Limits

ההקצאה המשמעותית ביותר במכשירי Bluetooth היא הכוח לשדר, אשר מוגבל לחלוטין למנוע התערבות עם משתמשים אחרים של הלהקה ISM.המפרט Bluetooth מגדיר שלושה שיעורי חשמל:

  • (FLT:0) 1:ClassigFLT:1 ; כוח התפוקה המקסימלי של 100 mW (20 dBm) מכשירים בכיתה זו יכולים להשיג טווחים עד 100 מטרים, אך דורשים יותר כוח והם פחות נפוצים במוצרי הצריכה.
  • (FLT:0) 2: ClassveFLT:1) כוח פלט מקסימלי של 2.5 mW (4 dBm) זהו השיעור הנפוץ ביותר בשימוש במכשירים צרכניים כגון אוזניות וסמארטפונים, עם טווח טיפוסי של 10 מטרים.
  • (FLT:0) 3:ClassigFLT:1) כוח התפוקה המקסימלי של 1 mW (0 dBm) בשימוש ביישומים לטווח קצר מאוד, עם טווח של כ 1 מטר.

הגופים הרגולטוריים כגון ועדת התקשורת הפדרלית של ארה"ב (FCC), מכון התקנים של התקשורת האירופאית (ETSI), ומשרד הפנים והתקשורת של יפן (MIC) לאכוף את מגבלות הכוח הללו.בנוסף, הם מציינים כללים למסכות ספקטרליות, מחוץ לפליטת פס, וסובלנות תדירות.לדוגמה, FCC דורש כי מכשירי Bluetooth פועלים ב-2.4GHz עם סעיף 99%, אשר לא עולה על רוחב הפס ה- kspectral, ולא על פני שטח C3 B.

מעגל חובה וערוץ Occupancy

בעוד שמנגנון ה-FHSS של Bluetooth מגביל באופן טבעי את הזמן שבו מכשיר נשאר על כל ערוץ אחד, כמה תקנות להטיל זמני מגורים מקסימליים כדי להבטיח שיתוף הוגן של הלהקה. in Europe, ETSI EN 300 328 דורש כי מכשירים באמצעות תדירות הסתגלות (AFH) לא חייבים לקחת ערוץ אחד עבור יותר מ-5% מהזמן לתקופה של 30 שניות.

השוואות וקיום

הלהקה 2.4 GHz ISM משותפת על ידי טכנולוגיות רבות, כולל Wi-Fi (IEEE 802.11 b / g /n /n / ac), Zigbee, Messenger, ואפילו תנורי מיקרוגל.המכשירים Bluetooth חייב להתמודד עם מקורות אלה של הפרעה.

  • (FLT:0) תדירות ההוג (AFHori): 1:1 הציג ב- Bluetooth 1.2, AFH מאפשר מכשיר לזהות ערוצים עם הפרעה מוגזמת ולסמן אותם כ"רע" רצף ההיגוי לאחר מכן נמנע מערוצים אלה.
  • (FLT:0)העברה מחדש: FLT: 1 , שכבת הבסיס באופן אוטומטי retransmits חפיסות אשר מוכרים לרעה (נמכרו) בשל התערבות, הבטחת משלוח נתונים אמין עלות השקיפות.
  • (FLT:0Channel Coקיום עם Wi-Fi:03FLT:1 ; כי Wi-Fi משתמש ערוצים רחבים יותר (20, 40, 80, או 160 MHz), הוא יכול לחפוף ערוצי Bluetooth רבים בו זמנית.

השפעות על עיצוב התקנים

עיצוב אנטנה ומיקום

ה-Gear Power Limit מעצבים כדי להתאים את יעילות האנטנה.מכשיר טיפוסי של כיתה 2 עם אנטנה מונופול רבע גל חייב להשיג רווח של סביב 2 dBi כדי לענות על כוח קרינת יעילה (ERP) מיקום אנטנה הוא קריטי: קרבה למתקני מתכת, סוללות, או אנטנה אחרת יכול לקלקל את הביצועים האנטנה והדפסה.

ניהול כוח

השילוב של מגבלות כוח והדרישה להבה משפיע במהירות על חיי הסוללה.מכשירים אפשריים, במיוחד, יכול להשיג שנים של פעילות מסוללת תאי מטבע כי הם משדרים רק עבור התפרצויות קצרות מאוד.עם זאת, המכשיר חייב גם להקשיב לחבילות נכנסות במרווחים קבועים, אשר צורכת כוח. מעצבים משתמשים בטכניקות כגון התאמה בין-שלבית, רכיבה על אופניים, מצבי שינה עמוקים כדי להישאר בתוך הכוח ללא מגבלות זמן שידור.

הסמכה ו Compliance

לפני מוצר Bluetooth ניתן למכור, זה חייב לעבור כמה שכבות של הסמכה. ברמה הרגולטורית, המכשיר חייב להפגין עמידה בסטנדרטים פליטת רדיו מקומי (למשל, FCC חלק 15 בארה"ב, CE RED באירופה) ברמת Bluetooth SIG, המוצר חייב לעבור את תוכנית ה- Bluetooth Qualification, אשר בדיקות יכולת הדדית, התאמה, דרישות תדירות כגון דיוק ותנאי שרת אחרים לא להפריע.

אדריכלות Bluetooth ותפקידו של מודל המאסטר-עבד

פיקניק ו- Scatternets

קונט Bluetooth מורכב מאסטר אחד ועד שבעה עבדים פעילים.המאסטר קובע את רצף התדירות-הההתזמון עבור כל השידורים.עבדים מסונכרנים לשעון המאסטר ולתבנית היגוי.אדריכלות זו מתמקדת בשליטה על המאסטר, מפשטת הפרוטוקול אך מציגה נקודה אחת של כשלים.

Bluetooth Low Energy (BLE) לעומת Bluetooth קלאסית

BLE (כחול 4.0 ואילך) שונה באופן יסודי מ- Bluetooth קלאסית (BR/EDR) כיצד היא מנהלת את להקת התדר. BLE משתמשת ברדיו פשוט יותר עם 40 ערוצים (3, 3 פרסום) וערוץ 2 MHz שספאם.הההההההההההההההההההההההההההתאמתה וקצרה 328 מרווחי פרסום קידודים, הופכים אותה ליותר סובלנית להפרעות חיבור.

גופי מילואים ודרישותיהם

FCC (ארה"ב)

ה-FCC דורש כי מכשירי Bluetooth שפועלים ב-2.4 GHz עומדים בדרישות Part 15.247.

  • שיא מקסימלי ערך את כוח התפוקה של 1 Watt (30 dBm) עבור מערכות תדירות-הההיפוך עם לפחות 15 ערוצים.
  • צפיפות ספקטרום של לא יותר מ 8 dBm ל 3 kHz.
  • הפרדת ערוצים של לפחות 25 kHz (בקיצור של 1 MHz ספאק).
  • כל המכשירים חייבים להשתמש במנגנון הפחתת תדירות עם לפחות 15 ערוצים (כחול משתמש ב- 79).

ETSI (אירופה)

ETSI EN 300 328 מכסה מערכות שידור פס רחב ב-2.4 GHz Band. for Bluetooth, התקן דורש כי:

  • תדירות הסתגלות חייבת להיות מיושמת כדי להימנע מערוצים צפופים.
  • כוח התפוקה המקסימלי של RF הוא 20 dBm (100 mW) למכשירים של תדירות הפחתת תדר.
  • יש לצפות במגבלות מחזור חובה (למשל, ⁇ 5% דיקור בכל ערוץ בודד).
  • מכשירים חייבים לעבור מחסומים חסימת מקלט כדי להבטיח שהם יוכלו לפעול ליד מפריעים חזקים.

רשויות אזוריות אחרות

יפן, ה-SRRC של סין, ו-KCC של דרום קוריאה יש את דרישות ההסמכה שלהם. בעוד רבים פוגעים ב-FCC או ETSI גבולות, הבדלים במגבלות כוח, ספירת ערוצים ותהליכי בדיקה יכולים להשפיע על השקת המוצר הגלובלי.

מגמות עתידיות ופיתוח

Bluetooth 5 ומעבר

Bluetooth 5.0 הציגה את LE Coded PHY, המשתרע על ידי שימוש בקידוד convolutional (S=2 או S=8) בעלות של שיעור הנתונים. Bluetooth 5.1 הוסיף תכונות מציאת כיוון (Angle of Arrival and Angel of Departure) אשר מסתמכות על רצועת 2.4 GHz.2 הביא את אודיו עם LC3 Codec, אשר משפר את איכות השמע בשיעורי נתונים נמוכים יותר.

Exploring New Spectrum: 6 GHz ומעבר

Bluetooth SIG לומד באופן פעיל את האפשרות של הפעלה ב- 6 GHz (.925-7.125 GHz), המציעה ערוצים רחבים יותר ופחות תוכן מ-Wi-Fi. עם זאת, גופים רגולטוריים רבים עדיין מבזבזים את הלהקה לשימוש לא מורשה, וזה עשוי להיות כמה שנים לפני שהתקני Bluetooth יכולים לפעול שם.

LE Audio ו-Frerereing

LE Audio (Bluetooth 5.2+) מציג ערוץ Isoכרוני, אשר קריטי עבור אודיו רב-זרם ו אודיו שידור. מיפוי הערוץ ותזמון עבור ערוצים aochronous חייב לטפל בהתערבות בזהירות כדי לשמור על נטיות נמוכה. ב- Bluetooth 5.4, ה-FLT:0Channel SoundingFLT:1 תכונה (הידועה בעבר כאמצעי דיוק גבוה) מבוסס על מסגרת GHz.

מסקנה

הבסיס הטכני של Bluetooth ב-2.4 GHz ISM הוא איזון עדין בין גישה פתוחה לבין מגבלות מאוישות.התדירות-ההפצה ספקטרום, שיעורי כוח, טכניקות הסתגלות, ומסגרות רגולטוריות פועלות יחדיו כדי לאפשר מיליארדי מכשירים ל coexist. as Bluetooth מתפתח לתפקידים חדשים - הזרמת אודיודיו, שירותים ונתוני מהירות גבוהה - ההיבטים הטכניים של התדירות שלה להפוך אפילו יותר קריטיים שיכולים להבין מוצרים אלה אך לא רק תואמים יותר ויותר.

לקריאה נוספת, עיין במפרט הליבה הרשמי של Bluetooth:0 (Bluetooth SIGOVAFLT:1), ה-FCC של FCC:2Part 15.247FLT 3 כללים, ו- ETSI's SIGFLT:4EN 300 328FLT:5 סטנדרטי עבור מערכות שידור רחב.