Новый высокоскоростной Bluetooth 2.0+EDR модуль с радиусом действия до 300 метров, производства Bluegiga

Продукция фирмы Bluegiga предназначена для системных интеграторов, которые не имеют ресурсов для подробного изучения работы Bluetooth, но хотят в кратчайшие сроки реализовать в своих изделиях все преимущества этой технологии.

В последнее время в отечественной литературе и в Интернет появилось огромное количество публикаций, посвященных различным технологиям и стандартам беспроводной связи для международного нелицензируемого диапазона частот ISM, 2,4 ГГц. В этих работах технологии Wi-Fi, Bluetooth и ZigBee рассматриваются как конкурирующие. На самом деле каждая из упомянутых технологий имеет свой уникальный набор характеристик, обуславливающих оптимальные области ее применения. Так, например неправомерны заявления о том, что ZigBee идет на смену Bluetooth и вытесняет его с рынка. Изначально ZigBee разрабатывалась как средство передачи небольших объемов телеметрической информации на частоте 2,4 ГГц с минимально возможным энергопотреблением и небольшой скоростью. Эта технология предназначена для переносных устройств с батарейным питанием. Скорость передачи данных между устройствами ZigBee, базирующимися на стандарте 802.15.4, зависит от числа занятых каналов и находится в диапазоне от 20 до 256 кбит/с. Поэтому ZigBee представляет собой сугубо нишевое направление, стоящее особняком от других технологий широкополосного доступа на частоте 2,4 ГГц. Среди основных преимуществ ZigBee можно отметить микропотребление, большое максимально возможное количество узлов в сети (до 65 536) и различные виды топологии сети («Звезда», «Каждый-с-каждым» (Mesh), «Кластерное дерево»).

Высокоскоростные технологии Bluetooth и Wi-Fi используются для организации персональных и локальных сетей беспроводного доступа. Области применения этих технологий частично перекрываются в на частоте 2,4 ГГц при создании беспроводных сетей для выхода в Интернет, беспроводной передачи звуковой и видеоинформации.

В настоящее время в технологии Wi-Fi используются в основном четыре направления, базирующиеся на стандартах IEEE 802.11а, b, g, i.

В стандарте IEEE 802.11а поддерживается скорость передачи до 54 Мбит/с на частоте 5 ГГц. Реальная скорость передачи данных — около 20 Мбит/с. Устройства, работающие в стандарте IEEE 802.11b, могут передавать данные со скоростью до 11 Мбит/с на частоте 2,4 ГГц. В стандарте IEEE 802.11g предусмотрена дополнительная техника модуляции для частоты 2,4 ГГц, обеспечивающая скорости передачи до 54 Мбит/с. Стандартом 802.11i регламентируются проблемы безопасности передачи данных. Максимальное количество узлов в сети Wi-Fi равно 10.

Технология Bluetooth основана на стандарте IEEE 802.15.1. В настоящее время существуют три версии спецификации. Версия Bluetooth 1.1 соответствует классу 2 и обеспечивает скорость передачи до 721 кбит/с на расстояниях около 10 м в помещениях и около 30 м в зоне прямой видимости на открытом воздухе. Версия Bluetooth 1.2 соответствует классу 1 с диапазоном действия больше 100 м в зоне прямой видимости. Спецификация Bluetooth версии 2.0 поддерживает технологию расширенной передачи данных (EDR — Enhanced Data Rate) и позволяет передавать данные со скоростью до 3 Мбит/с. Устройства, поддерживающие Bluetooth 2.0 + EDR, могут быть как первого (10 м), так и второго (>100 м) классов. Более подробную информацию о различных устройствах Bluetooth можно найти в статьях [1–5].

В конце 2005 года фирма Bluegiga выпустила в коммерческую продажу модель WT12 — полностью готовый к работе модуль Bluetooth 2.0 + EDR, класс 2 (3 Мбит/с, 10 м) [5]. С февраля 2006 года началась коммерческая продажа новой модели WT11 Bluetooth 2.0 + EDR, класс 1 (3 Мбит/с, 300 м).

Одним из основных преимуществ технологии Bluetooth является поддержка как топологии «точка-точка», так и топологии «точка-многоточка». Это дает возможность различным устройствам Bluetooth мгновенно связываться друг с другом без какой-либо предварительной подготовки. Несколько устройств, использующих один и тот же канал, могут образовывать пикосеть (piconet). При этом одно из устройств будет работать как основное (master), а остальные — в качестве подчиненных (slaves). В одной пикосети может быть до семи активных slaves-устройств. Остальные подчиненные устройства при этом будут находиться в режиме ожидания, оставаясь синхронизированными с основным. Несколько пикосетей образуют распределенную сеть (scatternet).

Сравнение характеристик WT11 с параметрами других беспроводных технологий для частоты 2,4 ГГц, приведено в таблице 1.

Новый Bluetooth модуль WT11 фирмы BlueGiga

Новый модуль WT11 — это первая модель следующего поколения продукции Bluegiga, не имеющая сегодня мировых аналогов [6]. Модуль изготовлен на базе CSR’s Bluecore-4 и соответствует требованиям стандарта Bluetooth 2.0 + EDR, класс 1.

Модуль WT11 обеспечивает максимальную скорость передачи данных до 3 Мбит/с на расстояния до 300 м в зоне прямой видимости.

Как и предыдущие модели фирмы Bluegiga, WT11 содержит полностью законченную аппаратную часть и встроенное программное обеспечение (стек протоколов Bluetooth, профили и API, операционную систему uCLinux, поддержку JAVA, TCP/IP-стек и др.). Модуль имеет в своем составе процессор и встроенную память, предназначенную для согласования пользовательских приложений.

На плате модуля размещены радиомодуль, baseband-контроллер, RAM, 8-Мбит Flash-память, кварцевый генератор, предусилитель, усилитель мощности, радиочастотные фильтры. Модуль выполнен в конструктиве для печатного монтажа. В зависимости от модификации WT11 поставляется либо со встроенной антенной (ACX AT3216 chip antenna), либо с разъемом U.FL для подключения внешней антенны.

По сравнению с предыдущей моделью, в WT11 увеличена выходная мощность до 19 дБ•м. Чувствительность приемника модуля составляет
– 85 дБ.

Для начала работы с модулем достаточно распаять его на печатной плате и подать питание.

Модули управляются как с помощью набора простых команд, так и через HCI-интерфейс. Это позволяет конечному пользователю практически сразу приступить к работе с модулем.

WT11 поставляются с базовой прошивкой iWRAP, обеспечивающей работу в соответствии со спецификацией Bluetooth 2.0 + EDR [7, 8].

В моделях поддерживается функция AFH (adaptive frequency hopping), позволяющая Bluetooth-устройствам работать в зоне действия Wi-Fi устройств. Технология AFH осуществляет прослушивание всех 1600 рабочих каналов. Если на каком-либо из каналов работают Wi-Fi устройства, то на этом канале передача информации Bluetooth-устройств не осуществляется.

В модулях поддерживаются профили SPP, DUN, OBEX, HCI. Модель WT11 имеет USB 1.2 и UART с функцией bypass mode. Модуль WT11 имеет 6 цифровых программируемых вводов/выводов. Следует отметить специальную модуляцию PCM (Pulse Code Modulation) в модуле WT11, используемую для оцифровки голосовых сообщений. В этих модулях имеется двунаправленный цифровой аудиоинтерфейс, с помощью которого осуществляется прямой доступ к уровню baseband контроллера, минуя уровень HCI протокола. В том случае, когда модуль сконфигурирован как ведущее устройство, он генерирует сигналы WT11 generates PCM_CLK and PCM_SYNC.

Аппаратная часть WT11 позволяет принимать и посылать данные через SCO-соединение. В модели WT11 одновременно может поддерживаться три SCO-соединения.

Модуль WT11 совместим с различными форматами, включая Long Frame Sync, Short Frame Sync, GCI и может напрямую взаимодействовать со следующими PCM-аудиоустройствами:

• Qualcomm MSM 3000, MSM 5000, CDMA;
• OKI MSM7705;
• Motorola MC145481;
• Motorola MC145483;
• STW 5093, 5094.

Внешний вид модуля WT11 показан на рис. 1.

Рис. 1. Внешний вид модуля WT11

Габариты WT11 составляют 35×14 мм. Модель предназначена для работы в температурном диапазоне от – 40 до + 85 °C.

Модуль WT11 полностью совместим по контактам с WT12.

Основные технические характеристики WT11 приведены в таблице 2.

Для разработки и настройки оборудования на базе WT11, фирма Bluegiga выпускает комплект EKWT11-A, содержащий отладочную плату, документацию и дополнительное программное обеспечение для работы с HCI-интерфейсом.

В настоящее время для заказа доступны модели, перечисленные в таблице 3.

Основные области применения модуля WT12 связаны прежде всего со следующими направлениями:

• локальные системы беспроводной связи;
• беспроводные аудиосистемы;
• торговые автоматы;
• кассовые аппараты;
• считыватели штрих-кодов;
• медицинское оборудование;
• офисное оборудование;
• складское оборудование;
• М2М;
• автоматизированные системы контроля различных технологических и физических параметров.