Bluetoothin uusin eli standardin 5-versio tuo ne ominaisuudet, joita esineiden internet kaipaa: suuremman datanopeuden, pidemmän kantaman ja paremman energiatehokkuuden.
Artikkelin kirjoittaja Daniel Barth työskentelee Rutronik Electronicsilla  langattomien tuotteiden markkinointipäällikkönä. Aiemmin hän työskenteli langattomien tuotteiden myyntipäällikönä. Rutronikin palveluksessa hän on ollut vuodesta 2006 lähtien. |
Esineiden internet eli IoT menestyy ja kasvaa esineiden ja näiden isäntälaitteiden langattoman yhteyden ansiosta. Bluetoothilla on tässä kehityksessä merkittävä rooli. Käytössä on jo 8,2 miljardia Bluetooth-laitetta ja määrä kasvaa nopeasti uusimman Bluetooth 5 -standardin myötä.
Jo Bluetooth 4.2 toi mukanaan monia laajennetun turvan toimintoja ja perustan nopeammalle datayhteydelle. Lisäksi se on yhtä energiatehokas kuin edeltäjänsä. Bluetooth 5 nostaa yhteyksien datanopeuden kaksinkertaiseksi ja signaalin mukana kulkee 8 kertaa enemmän informaatiota (ilmoitukset, kutsut ja lähetykset) neljä kertaa pidemmällä kantamalla.
Nopeammin
Bluetooth 5:n kaistanleveys on 2 megabittiä, kun standardi modulaationopeus oli 1 megabitti sekunnissa. Sen tuloksena 5-versio voi siirtää dataa kaksinkertaisella nopealla. Laitteet voivat siis lähettää enemmän dataa lyhyemmässä ajassa, mutta tietyn datanmäärän lähettämiseen myös kuluu vähemmän tehoa. Tämä riippuu tietenkin ennen kaikkea siitä, kuinka kauan radiolinkkiä käytetään.
2 megabittiä on kuitenkin teoreettinen lukema. Protokolla- ym. viestit tarkoittavat, että käytännössä dataa siirtyy kahteen suuntaan noin 1,6 megabittiä sekunnissa. Yhteen suuntaan maksiminopeus on noin 700-800 kilobittiä sekunnissa.
Enemmän
Yksi Bluetooth 5:n elintärkeä ominaisuus on ns. ilmoitus-laajennus (Advertising Extensions). Sen avulla laite voi ilmoittaa itsestään määriteltyjen kanavien ulkopuolella. Lähettämiseen perustuvat sovellukset, kuten majakat, voivat hyötyä kasvaneesta datanopeudesta, kun suuremman broadcast-kapasiteetin yli voidaan siirtää enemmän inofrmaatiota.
Lähetyssovelluksessa mukanaolevien laitteiden välillä ei ole eksplisiittistä yhteyttä. Lähetetty data voidaan vastaanottaa ja lukea millä tahansa kantaman sisällä olevalla Bluetooth-laitteella. Vaikka lähetys näkyy kenelle tahansa, Bluetooth 5 -signaalia eivät välttämättä ymmärrä kaikki lähetyksen näkevät, sillä data voidaan salata ennen lähetystä. Tämä tekee uusimmasta Bluetoothista mielenkiintoisen tekniikan hyvin moniin sovelluksiin ihmisten tai tavaroiden paikannuksesta sisätilanavigointiin ja älyvalaistukseen, jotka voidaan toteuttaa aiempaa helpommin ja laajemmin toiminnoin.
Nämä molemmat laajennukset ovat jo mukana Insight SIP:n ISP1507- ja Telitin BlueMod+S50-moduuleissa. ISP1507 perustuu Nordic Semiconductorin nRF52832-järjestelmäpiiriin, joka on rakennettu Cortex MF5 -ohjaimen ympärille. Siinä on 64 kilotavua RAM-muistia ja 512 kilotavua flashia. Vaikka moduulin koko on hyvin pieni (8 x 8 milliä), siihen on saatu integroitua kaksi kidettä (32MHz+32KHz) ja antenni, joten se voidaan helposti istuttaa erilaisiin sovelluksiin.
Insight SIP:n ISP1507-moduulin lohkokaavio.
Telitin BlueMod+S50-moduuli perustuu pieneen 10 x 17 -milliseen formaattiin, joka varmistaa, että edeltävät moduulit (kuten BlueMod+SR Dual Mode Module, BlueMod+S, ja BlueMod+S42) voidaan helposti korvata sillä ilman muutoksia laitteistoon tai ohjelmistoon. ISP1507:n tavoin BlueMod+S50 perustuu nRF52832-radiopiiriin. Molemmat moduulit pitävät sisällään lisätoimintoja, kuten integroidun ja turvallisen NFC-tuen ja pienen tehonkulutuksen. Lisäksi Telitin moduuliin saa talon sisällä kehitettyjä profiileja, kuten Terminal I/O -profiilin, joka on yhteensopiva perinteisen Bluetoothin SPP-profiilin kanssa. Erittäin vähävirtainen BlueMod+S50-moduuli on suunniteltu suureen joukkoon IoT-sektorin sovelluksia – kotiautomaatiosta ja terveyslaitteista akkukäyttöisiin sovelluksiin, joissa tuotteen elinkaari on pitkä.
Telitin BlueMod+S50-moduuli.
Pidemmälle
Bluetoothin Long Range -laajennus ennakoi jo yhtä Bluetooth 5:n parannusta: paljon pidempää radiokantamaa. Tähän päästään aiempaa edistyneemmällä signaalin enkoodauksella. Se hyödyntää muuttamatonta 1 meganäytteen (/sekunnissa) modulointia, mutta aiemmasta poiketen kaksi tai seitsemän näytettä käytetään yksittäisen bitin järjestämiseen (mikä vastaa 125 kbps / 500 kbps), mikä mahdollistaa FEC-virheenkorjauksen (Forward Error Correction). Bluetoothia suositellaan myös sovelluksiin, joissa yhteydessä olevien laitteiden välissä on useita seiniä, kuten kotiautomaatiossa ja älykkäiden kaupunkien toteutuksissa.
Nopeammilla, luotettavimmilla ja turvallisimmilla yhteyksillä Bluetooth 5 tukee nopeampaa dataliikennettä ja vastaa IoT:n turva- ja suojausvaatimuksiin. Tämä on keskeinen askel Bluetooth SIG:lle (Special Interest Group), jotta koti- ja rakennusautomaatioon mahdollistetaan laajapeittoinen, saumaton IoT-kokemus ja päästään etenemään paikannuspalveluja kohti. Näiden potentiaali on valtava: vuoteen 2020 mennessä markkinoille tuodaan ABI Researchin mukaan yli 371 Bluetooth-yhteydellä varustettua majakkaa, jotka tuovat käyttäjille juuri tällä hetkellä kaivattua informaatiota.
Ensimmäinen täysin BT5-yhteensopiva järjestelmäpiiriNordic Semiconductorin nRF52840-järjestelmäpiiri on markkinoiden ensimmäinen täysin Bluetooth 5 -määrityksiä tukeva BLE-piiri (Bluetooth Low Energy) ja se takaa kasvaneen datanopeuden, kahdeksankertaisen ilmoituskapasiteetin ja nelinkertaisen kantaman. Lisäksi se tulee ANT-, 802.15.4 (Thread)- ja 2,4 gigahertsin sovelluksia edistyneen moniprotokollatuen ansiosta. Järjestelmäpiirillä on 64 megahertsin 32-bittinen ARM Cortex-M4F -prosessori, 1 megatavua flash-muistia ja 256 kilotavua RAM-muistia, NFC-tagi, USB 2.0 -tuki, ja valikoima oheislaitteita (esimerkiksi QSPI, NFC-A, ja ARM CryptoCell 310 -salausprosessori, joka mahdollistaa suorituskykyisen sirulle integroidun salauksen toteuttamisen. nRF52840 tukee laajaa 1,7-5,5 voltin syöttöjännitealuetta ja tarjoaa jopa 48 GPIO-liitäntää 7x7 millisen AQFN-kotelossa. Bluetooth 5:sta varten esikvalifioitu BLE-protokollapino S140 SoftDevice tukee piiriä. Piiri on yhteensopiva aiempien nRF52-, nRF51- ja nRF24-sarjojen tuotteiden kanssa. |
Tekoäly-PC suorituskyky ei riipu vain prosessorista, grafiikkapiiristä tai NPU-kiihdyttimestä. Kun paikalliset kielimallit ja tekoälyagentit kasvavat, pullonkaulaksi voi nousta myös tallennus. Silicon Motion vastaa tähän uudella SM2524XT-ohjainpiirillä, joka on suunnattu PCIe Gen5 -SSD-levyihin.
Tekoäly, kehittyneet yhteydet ja tietoturva muuttavat sulautettujen järjestelmien arkkitehtuureja. Laskentateho kasvaa nopeasti samaan aikaan, kun laitteiden fyysinen koko pienenee. Tietoturva, datan hallinta ja uudet säädökset lisäävät vaatimuksia niin yhteyksille kuin suunnittelullekin. Samalla laitevalmistajat pyrkivät nopeuttamaan tuotekehitys- ja testaussyklejään.