[EDITION ABONNES] Début 2019, le groupement d’intérêt spécifique Bluetooth (Bluetooth SIG) a publié la version 5.1 de la spécification Bluetooth Core. Une version qui se distingue essentiellement par la présence d’une fonction de détection de direction (Direction Finding) qui a le potentiel d’améliorer significativement les performances des solutions de géolocalisation Bluetooth. Il n’en fallait pas plus pour que les fabricants de semi-conducteurs montent rapidement au créneau. Revue des forces déjà en présence. ...

Intégrée dans la spécification Bluetooth 5.1, la fonction de détection de direction (qui est essentiellement logicielle mais qui nécessite la présence d'au moins deux antennes à l’émission et/ou à la réception) permet aux terminaux, dispositifs et autres objets IoT de déterminer la direction d’un signal Bluetooth. Elle intéresse à la fois les services de proximité, qui utilisent la technologie radio Bluetooth pour appréhender et évaluer la distance entre deux équipements, et les solutions de géolocalisation qui pourraient de ce fait atteindre une précision de l’ordre du centimètre (contre un mètre au mieux aujourd’hui avec le positionnement par trilatération avec des algorithmes RSSI, Relative related Signal Strength Indication), explique le Bluetooth SIG.

Dans la première catégorie tombent les services de recherche d’objets comme les tags accolés à des effets personnels (ou des animaux familiers) ou les services d’information associés à des points d’intérêt (et généralement liés à des balises de proximité). Dans la seconde catégorie on trouve en particulier les systèmes de localisation en temps réel (RTLS) pour le suivi d’actifs et les services de positionnement indoor (IPS) comme ceux mis en œuvre pour guider les utilisateurs dans un lieu fermé. Dans le détail, la fonction de détection intégrée dans la spécification Bluetooth Core 5.1 met en œuvre l'un ou l'autre de deux procédés pour déterminer la direction relative d’un signal Bluetooth, les deux impliquant l’usage d’un réseau d’antennes : l’angle d’arrivée AoA (Angle of Arrival) et l’angle de départ AoD (Angle of Departure) (pour plus de détails lire notre article ici).

Dans la foulée de l’annonce du Bluetooth SIG, plusieurs sociétés de semi-conducteurs ont révélé disposer déjà d’une offre compatible. Le premier à dégainer a été Silicon Labs qui assurait dès la fin janvier 2019 disposer d’une pile logicielle Bluetooth pour ses puces-systèmes Wireless Gecko qui implémente la fonction de détection de direction de la spécification Bluetooth Core 5.1. Selon la firme américaine, cette implémentation permet de détecter l’origine du signal dans un angle de 5 degrés seulement et, partant, de localiser l’émetteur avec une précision inférieure à un mètre. La pile de Silicon Labs, qui s’appuie sur la méthode AoA stipulée par le Bluetooth SIG, a d’abord été proposée à des clients privilégiés à travers le kit de développement Simplicity Studio de la société. Ceva, de son côté, a annoncé fin janvier la disponibilité générale de son bloc d’IP RivieraWaves Bluetooth 5.1 implémentant à la fois les procédés AoA et AoD et décliné en deux variantes, Bluetooth Dual Mode et Bluetooth Low Energy.

Plus récemment, c’est Nordic Semiconductor qui a abattu ses cartes. La société de semi-conducteurs norvégienne a ajouté à sa gamme de puces-systèmes SoC la référence nRF52811 présentée comme compatible à la fois avec les spécifications Bluetooth 5.1, Thread et Zigbee. Associant le coût abordable du SoC nRF52810 aux capacités multiprotocoles des nRF52832 et nRF52840, le dernier-né de la famille nRF52 intègre un cœur Arm Cortex-M4 à 64 MHz, un sous-système radio à 2,4 GHz (doté d’une puissance d’émission de 4 dBm et d’une sensibilité de -97 dBm à 1 Mbit/s en mode Bluetooth), 192 Ko de flash et 24 Ko de mémoire RAM.

Présenté comme une puce de connectivité idéale pour les applications qui disposent d’un microprocesseur compagnon, le SoC nRF52811 cible notamment les passerelles résidentielles ou industrielles pour applications Bluetooth 5, Thread et Zigbee (éclairage intelligent, sécurité, climatisation et chauffage, etc.). Le circuit de Nordic vise également les balises Bluetooth au coût modéré qui souhaitent bénéficier de la portée étendue apportée par le Bluetooth 5 ou qui seront intégrées dans le cadre d’un système de détection de direction. Sachant que la détection de direction peut s’effectuer dans deux ou trois dimensions en fonction de la complexité du design et du réseau d’antennes sélectionné.

Quoi qu’il en soit, affirme Nordic, la puce-système nRF52811 est utilisable aussi bien dans un scénario AoA que dans un mode AoD, les fonctionnalités hardware du Bluetooth 5.1 étant intégrées sur la puce. Si le circuit est aujourd’hui disponible, les pleines capacités du SoC (Bluetooth 5 Long Range, Bluetooth 5.1 Direction Finding, Zigbee 3.0…) seront mises à la disposition des utilisateurs au fur et à mesure des mises à jour logicielles tout au long de l’année 2019.

Parmi les autres sociétés de semi-conducteurs à avoir annoncé un produit compatible Bluetooth 5.1, on citera aussi Dialog Semiconductor qui a profité du cru 2019 du salon Embedded World 2019 pour annoncer la puce-système DA1469x qui vient compléter par le haut sa famille SmartBond de microcontrôleurs à cœurs hétérogènes compatibles BLE. Décliné en quatre variantes, le SoC DA1469x s´articule en pratique autour de trois cœurs (dont le cœur Arm Cortex-M33), choisis spécifiquement pour respectivement détecter, traiter les données et les communiquer (lire tous les détails dans notre article ici).

Qualcomm a lui aussi franchi le pas avec la puce-système QCA6390, présentée comme le premier SoC gravé en technologie 14 nm à prendre en charge toutes les fonctionnalités du Wi-Fi 6 et du Bluetooth 5.1. Conçue pour le marché des smartphones et des terminaux mobiles, la puce est compatible avec le standard IEEE 802.11ax et serait capable de soutenir un débit Wi-Fi de l’ordre de 1,8 Gbit/s grâce aux technologies MU-Mimo, OFDMA et 1024QAM mises en œuvre simultanément dans les bandes 2,4 GHz et 5 GHz.