2.4-GHz专用射频(RF)和蓝牙4.0 HID应用对比

随着无线技术在人机接口设备（HID）的不断广泛应用，市场上更多的的HID产品集成了无线技术 (如无线键盘、无线鼠标，等等）。一般情况下，开发人员的选择常常局限于以下两个方面：根据应用来开发最优的专用协议，或遵循常用的无线标准（如蓝牙）。尽管无线标准体现出了其互通的优势，但它们也带来了设计复杂和增加不必要开销的问题，这导致系统的成本提高了。另一方面，专用协议使开发人员在定制应用方面更灵活，开发步骤更简洁。

选择PC HID射频的关键是成本（PC HID市场价格相当敏感）、安全性、范围、功耗、反应时间、干扰、协同定位，和易于设计。一般来说，市场上标准协议比专用协议更具有竞争力，因为它使设备之间具有互通性。然而，直到2009年，在PC HID方面，只有专用协议占据了市场。这主要归结于没有任何一种无线标准对PC HID市场来说在成本、功耗和效率方面是最优的。随着低功耗蓝牙无线技术试图进攻低功耗市场，我们可以预见到新的无线电标准将要占据PC市场一席之地。这篇文章比较了蓝牙4.0无线技术和专用协议在HID市场的应用。

专用射频解决方案
为了在2.4GHz射频带得到一个可靠的通讯链接，专用射频网络充分利用了自己的协议。网络工作在安静的渠道，以确保桥从节点接收到数据包。如果通道变得拥挤，网络会搜寻到一个安静的通道，在那里建立通讯并成功传输。如果硬件支持直接序列扩频(DSSS)传输，当检测到干扰时，协议将切换至该模式，并开始寻找一个比较安静的通道。这些协议不遵循任何IEEE标准，他们代码小并优化，专门致力于功耗和封包开销要求严格的应用。

低功率蓝牙
蓝牙技术是一种短距离通信系统，它意欲替换电缆来连接便携或固定的电子设备，属于IEEE标准。蓝牙无线技术有两种形式：基本速率(BR)和低功率(LE)。这两种系统都包括设备发现、连接建立和连接机制。低功率蓝牙还可以进行特色设计，可以设计出比BR蓝牙更低功耗、更低复杂性、以及更低成本的产品。低功率系统也可应用于的数据率较低，具有较低的占空比的案例。使用这两个系统的设备可以互相通讯。

成本
无线HID市场对价格要求是相当严格的。无线HID产品开发人员往往关心的是要选择一种低成本的单片机作为他们应用的射频基带控制器。这个单片机还需要有足够的闪存来储存无线协议栈。因为低功率蓝牙是一个标准、堆叠代码的大小远比为专有协议大得多，从而要求更大闪存，致使成本增加。无线HID市场一直被专有协议占有，因为他们协议栈小。然而，专有网络需要外部的桥连接到PC 或主机，以便他们可以和网络中的其他设备通话。蓝牙技术在大部分的个人电脑和手机比较常见，这些设备会有一个完整的双模式蓝牙桥 (BR和LE)，以后将不需要外部的桥。低功率蓝牙和我们今天所用的蓝牙不同，它是一种“always-off”技术。这使得使用低功率蓝牙的设计可以用一个小纽扣电池就可以实现多年的电池寿命。蓝牙技术是由蓝牙SIG（特殊兴趣小组）维护的一种标准，任何蓝牙相关设备都需要经过这个认证委员会认证，这就进一步增加了开发成本。

功耗
专有射频芯片制造商通常在datasheet上不完全披露功耗。他们会指出功耗取决于占空比。因此开发人员必须使用实验板的设置和他们各自的固件测试环境来获得自己想要的功率消耗数据。由于功耗是HID市场的主要关注点，低功耗蓝牙标准规定：在一个最大3 ms的数据传输应用一般不会超过20mA的峰值电流，在纽扣电池应用中不会超过15mA。使用低功率蓝牙无线技术的设备只需要消耗其他蓝牙产品能量的一小部分。在许多情况下，低功率蓝牙产品将会仅需要一颗纽扣电池就可以工作一年多的时间而不需要充电。例如，用这种方式，就可以用小的传感器与其他设备（如手机或PDA）持续工作和交流。基于低功率蓝牙实现的小型设备（例如手表和运动传感器）将会拥有很多的低功耗的优点。支持蓝牙和低功率蓝牙的双模实现，将使用部分现有蓝牙的硬件，共享物理收发器件和天线。双模式的实现方式会和典型的蓝牙技术基本保持同样的功率消耗。

可靠性和安全性
防止其它技术干扰或共享相同频段的能力非常重要，因为这也影响到用户的性能。在2.4GHz干扰的鲁棒性，是指能够可靠地与802.11b/g、蓝牙、WirelessUSB、以及一系列的无绳电话和微波炉共存。只有一个提供了良好的通道跳跃方法论的智能的编码方式可以保证数据的可靠性。一些发射器件例如CYRF6936可以使用直接序列扩频(DSSS)和跳频扩频(FHSS)传输，低功率蓝牙只采用了跳频技术，这和所有版本的蓝牙技术相同。DSSS可以确保数据的鲁棒性，一旦干扰太大了FHSS允许无线电信号马上跳到一个新频道。没有DSSS也是蓝牙相对于专有协议一个缺点，因为专有射频可以并存的在噪声环境中，不必非得跳到一个比较安静的频道。低功率蓝牙提供完整的AES-128加密技术，可以对数据包进行强大的加密和验证。与此同时，这消耗了大量的数据包。为了确保系统的稳定和可靠，开发着要根据设备的硬件能力和应用要求的安全级别来选择现有的专有协议还是标准协议如蓝牙。对于某些应用场合，如无线鼠标，安全不是必需的。