BLE'yi düşük güç yapan birçok faktör var ve mümkün olduğunca çoklarını ele almaya çalıştım.
Bluetooth classic ve BLE arasındaki güç tüketimi farklılıklarını daha iyi anlamak için, Bluetooth teknolojileri arasındaki bazı farklılıklara bakmak yardımcı olacaktır. Bu, güç tüketimindeki farkın anlaşılmasına yardımcı olacaktır. Başlangıç için Bluetooth classic, Bluetooth 1.0-3.0'dan oluşur. Bunlar arasında Bluetooth BR (Temel Hız) tur 1,2Mbit / sn, Bluetooth EDR (Veri Hızını Artır) 3Mbits / sn ve Bluetooth HS bulunur.
Bluetooth 2,4 GHz ISM bandında çalışır, Bluetooth classic her biri 1Hhz aralıklı 2,4 GHz ila 2,4835 GHz arasında 79 kanal kullanır, BLE ise her biri 2MHz aralıklı 2,402 GHz 2,480 GHz arasında 40 kanal kullanır. 40 kanaldan 3'ü reklam taleplerine ayrılmıştır. İlk parametreler, bağlantı isteği için kullanılan aynı kanal kullanılarak değiştirilir. Başarılı bir keşif ve bağlantı üzerine, iletişim için düzenli veri kanalları kullanılır. Ayrıca bu reklam kanalları Wifi ile örtüşme yok not Doğrudan dizili yayılı spektrum (DSSS) kanal 1, 6 ve 11. Yani, Bluetooth 2.4 GHz frekans bandını ancak uygular basit kullanır Protokol kaydırılması Gauss Frekans için güç azaltmak yanı sıra DSSS modülasyon.
Resmin daha büyük bir versiyonu için resme tıklayın.
Resmin daha büyük bir versiyonu için resme tıklayın.
Resmin daha büyük bir versiyonu için resme tıklayın.
BLE'nin ana çalışma modlarının reklam modu, tarama modu, ana cihaz ve bağımlı cihaz olduğu birçok farklı modu vardır. Reklam modunda, BLE ana cihazı, reklam etkinlikleri için diğer BLE cihazlarından yanıtlar alır. Tarama modunda, BLE cihazı diğer BLE cihazlarından gelen reklam talebini tarar ve aktif tarama durumunun durumuna bağlı olarak ek bilgilerle yanıt verir. Pasif mod da var, sadece tarayıcı ve sadece reklamveren var, bu durumda sırasıyla RF modülünün alıcı ve verici işlevi gereklidir. Bağlantı Katmanı Durumu makinesini biraz anlamak, güç tüketiminin yönetimini anlamak için faydalıdır . Beş eyalet var ve onlar
- Bekleme : Başka bir durumdan girilebilir ve hiçbir paket iletme veya alma olmaz
- Reklam : Bu duruma bekleme durumundan girilebilir. Bu durumda bağlantı katmanı, reklamcılıkla ilgili veri alışverişine yanıt vermenin yanı sıra reklam paketleri de iletir
- Tarama : Tarama durumu, cihazlardan reklam kanal paketlerini dinleyen bekleme durumundan girilebilir
- Başlatma : Bu durumdaki bağlantı katmanı, belirli cihazlardan gelen reklam kanalı paketlerine yanıt veren başka bir cihazla bağlantı başlatır
- Bağlantı : Bağlantı durumunun iki tanımlanmış rolü vardır: ana ve bağımlı. Ana roldeki bir cihaz iletim için zamanlamayı tanımlayacaktır
Resmin daha büyük bir versiyonu için resme tıklayın.
Bir cihaz reklamveren modundayken diğer cihaz başlatıcı modundayken bağlantı kurulur. Başlatıcı master olur ve reklamveren köle olur. Bu ana slave veri alışverişi, kanal ve zamanlama gibi bağlantı aralığını ve kurtarma gecikmesini içeren kritik bağlantı parametrelerini tanımlar. Bağımlı gecikmesi önemlidir çünkü bu, bağlantının bağlantıyı kaybetmeden yok sayabileceği bağlantı aralıklarının sayısını belirler. Bu, kölenin güç tüketimini optimize etmesine ve korumasına yardımcı olur . Köle, köle uygulamasına daha iyi uyacak şekilde iletişim parametrelerini güncellemeyi isteyebilir.
Sorunuzda bağlantı etkinliğine başvurmuştunuz. Aşağıdaki şemada bir bağlantı olayı açıklanmaktadır.
Bir bağlantı olayı sırasındaki güç tüketimi daha sonra tartışılacaktır.
Bir CONNECT_REQ PDU başlatıcı tarafından gönderilir veya reklamveren tarafından bağlantı parametrelerinin değiştirildiği noktada alınır. Bu parametrelerin güç tüketimi üzerinde derin bir etkisi vardır.
- Bağlantı Aralığı iki bağlantı arasındaki süreyi belirler. Bu 7,5 ms kadar düşük veya 4 sn kadar yüksek olabilir. Daha uzun bağlantı aralıkları tahmin edilebileceği gibi düşük güç tüketimi anlamına gelir, aynı zamanda düşük veri hızları anlamına gelir.
- Slave Latency (Slave Latency) , slave'in master'dan göz ardı edebileceği ardışık bağlantı olaylarının sayısını tanımlar;
- Denetim Zaman Aşımı , bağlantı kesilmeden önce alınan iki veri paketi arasındaki zaman aşımıdır.
Bluetooth Düşük Enerji çerçevesi de düşük güç tüketimine katkıda bulunur . İletilen en kısa paket, 80usec iletim süresine sahip 80 bit olabilir. En uzun paket, iletim süresi yaklaşık 0.3 mSec olan 376 bit olabilir. Bunlar tek modlu BLE cihazları için çok önemlidir.
Güç tüketimini yönetmek ve eski tasarımları korumak için bluetooth 4.0 standartları geliştirilmiştir. Bluetooth 4.0'ın etkin olarak tek ve çift olmak üzere iki modu vardır. Tekli mod, BLE olarak bilinen standardı kullanan düşük güçlü bağımlı cihazı destekler . Tahmin edilebileceği gibi çift mod hem Bluetooth BR / EDR hem de BLE'yi destekliyor.
Bir başka güç tasarrufu seçeneği de beyaz listelerdir. Bu, bağlantı katmanının reklamverenleri, başlatıcıları ve tarayıcıları filtrelemesine olanak tanır.
BLE teknolojisi sadece 3 reklam kanalı tarar bluetooth 32 kanal taramak zorunda. Bu, Bluetooth için 22,5 ms keşif süresinin aksine, BLE için keşif süresinin yaklaşık 0,6 ila 1,2 ms'sidir, bu BLE için güç tasarrufu sağlar.
Ayrıca 3 msn'deki BLE cihazları, aynı görevleri gerçekleştirmek için Bluetooth'un 100 ms'den fazla sürdüğü yerleri tarayabilir, bağlayabilir, veri gönderebilir, doğrulamayı onaylayabilir ve sonlandırabilir.
Ayrıca BLE paketleri, güç tasarrufuna katkıda bulunan Bluetooth klasik veri paketlerinden çok daha kısadır.
Bu yanıtı sonuçlandırmak için, TI CC2541'de yapılan bluetooth düşük enerji için bağlantı olaylarının kapsam ölçümleri ve ilgili güç tüketimi bulunmaktadır.
Referanslar
