Có nhiều yếu tố khiến BLE có sức mạnh thấp và tôi đã cố gắng giải quyết càng nhiều trong số chúng càng tốt.
Để hiểu rõ hơn về sự khác biệt tiêu thụ năng lượng giữa Bluetooth classic và BLE, sẽ hữu ích khi xem xét một số khác biệt giữa các công nghệ Bluetooth. Điều này sẽ giúp đánh giá cao sự khác biệt trong tiêu thụ năng lượng. Đối với Bluetooth starter starter bao gồm Bluetooth 1.0-3.0. Chúng bao gồm Bluetooth BR (Tốc độ cơ bản) vòng 1,2Mbit / giây, Bluetooth EDR (Tốc độ dữ liệu nâng cao) ở 3Mbits / giây và Bluetooth HS.
Bluetooth hoạt động ở băng tần ISM 2,4 GHz, với Bluetooth cổ điển sử dụng 79 kênh từ 2,4 GHz đến 2,4835 GHz, mỗi kênh cách nhau 1Hhz trong khi BLE sử dụng 40 kênh từ 2,402 GHz 2,480 GHz cách nhau 2 MHz. Trong số 40 kênh, 3 trong số đó được dành riêng cho các yêu cầu quảng cáo. Các tham số ban đầu được trao đổi bằng cách sử dụng cùng một kênh được sử dụng cho yêu cầu kết nối. Khi khám phá và kết nối thành công, các kênh dữ liệu thông thường được sử dụng để liên lạc. Cũng lưu ý rằng các kênh quảng cáo không trùng lặp với các kênh trải phổ chuỗi trực tiếp Wifi (DSSS) 1, 6 và 11. Vì vậy, Bluetooth sử dụng băng tần 2,4 GHz nhưng thực hiện Giao thức thay đổi tần số Gaussian đơn giản hơn để giảm công suất cũng như DSSS điều chế.
Click vào hình ảnh cho một phiên bản lớn hơn của hình ảnh.
Click vào hình ảnh cho một phiên bản lớn hơn của hình ảnh.
Click vào hình ảnh cho một phiên bản lớn hơn của hình ảnh.
BLE có nhiều chế độ khác nhau trong đó các chế độ hoạt động chính là chế độ quảng cáo, chế độ quét, thiết bị chính và thiết bị phụ. Trong chế độ quảng cáo, thiết bị cơ sở BLE sẽ nhận được phản hồi từ các thiết bị BLE khác cho các sự kiện quảng cáo. Trên chế độ quét, thiết bị BLE sẽ quét yêu cầu quảng cáo từ các thiết bị BLE khác và sẽ phản hồi với thông tin bổ sung tùy thuộc vào trạng thái của trạng thái quét đang hoạt động. Ngoài ra còn có chế độ thụ động, chỉ quét cũng như chỉ dành cho nhà quảng cáo trong trường hợp chức năng thu và phát của mô-đun RF được yêu cầu tương ứng. Một số hiểu biết về máy trạng thái lớp liên kết có lợi để hiểu quản lý tiêu thụ điện năng . Có năm tiểu bang và họ
- Chế độ chờ : Có thể được nhập từ bất kỳ trạng thái nào khác và không truyền hoặc nhận gói tin
- Quảng cáo : Trạng thái này có thể được nhập từ trạng thái chờ. Ở trạng thái này, lớp liên kết sẽ truyền các gói quảng cáo cũng như phản hồi các trao đổi dữ liệu liên quan đến quảng cáo
- Quét : Có thể nhập trạng thái quét từ trạng thái chờ, trong đó lắng nghe các gói kênh quảng cáo từ các thiết bị
- Khởi tạo : Lớp liên kết ở trạng thái này bắt đầu kết nối với một thiết bị khác đáp ứng các gói kênh quảng cáo từ các thiết bị cụ thể
- Kết nối : Trạng thái kết nối có hai vai trò được xác định là chủ và nô lệ. Một thiết bị trong vai trò chủ sẽ xác định thời gian truyền
Click vào hình ảnh cho một phiên bản lớn hơn của hình ảnh.
Kết nối được thiết lập bởi một thiết bị ở chế độ nhà quảng cáo và thiết bị khác ở chế độ khởi tạo. Người khởi xướng trở thành chủ và nhà quảng cáo trở thành nô lệ. Trao đổi dữ liệu nô lệ chủ này xác định các tham số kết nối quan trọng như xác định kênh và thời gian, bao gồm khoảng thời gian kết nối và độ trễ cứu. Độ trễ nô lệ rất quan trọng vì điều này xác định số lượng khoảng thời gian kết nối mà nô lệ có thể bỏ qua mà không mất kết nối. Điều này giúp nô lệ tối ưu hóa và bảo tồn tiêu thụ năng lượng . Các nô lệ có thể yêu cầu cập nhật các tham số truyền thông để phù hợp hơn với ứng dụng của nô lệ.
Trong câu hỏi của bạn, bạn đã tham chiếu sự kiện kết nối. Sơ đồ dưới đây mô tả một sự kiện kết nối.
Tiêu thụ điện năng trong một sự kiện kết nối sẽ được thảo luận sau.
PDU CONNECT_REQ được gửi bởi người khởi tạo hoặc được nhà quảng cáo nhận tại điểm mà các tham số kết nối được trao đổi. Các thông số này có ảnh hưởng sâu sắc đến tiêu thụ điện năng.
- Khoảng thời gian kết nối xác định thời gian giữa hai kết nối. Điều này có thể thấp đến 7,5 ms hoặc cao đến 4 giây. Như người ta có thể tưởng tượng khoảng thời gian kết nối dài hơn có nghĩa là tiêu thụ năng lượng thấp, nhưng cũng có nghĩa là tốc độ dữ liệu thấp.
- Độ trễ Slave xác định số lượng các sự kiện kết nối liên tiếp mà nô lệ có thể bỏ qua từ chủ, một lần nữa có ảnh hưởng đến mức tiêu thụ điện năng thấp
- Hết thời gian giám sát là thời gian chờ giữa hai gói dữ liệu nhận được trước khi mất kết nối.
Khung năng lượng thấp Bluetooth cũng góp phần tiêu thụ điện năng thấp . Gói tin truyền tải ngắn nhất có thể là 80 bit với thời gian truyền là 80usec. Gói dài nhất có thể là 376 bit với thời gian truyền khoảng 0,3 mSec. Đây là rất quan trọng đối với các thiết bị BLE chế độ duy nhất.
Để quản lý mức tiêu thụ năng lượng cũng như duy trì các thiết kế kế thừa, các tiêu chuẩn bluetooth 4.0 đã được phát triển. Bluetooth 4.0 thực sự có hai chế độ, đơn và kép. Chế độ đơn hỗ trợ thiết bị nô lệ công suất thấp sử dụng tiêu chuẩn được gọi là BLE. Chế độ kép như người ta có thể đoán hỗ trợ cả Bluetooth BR / EDR và BLE.
Một tùy chọn tiết kiệm năng lượng khác là danh sách trắng. Điều này cho phép lớp liên kết lọc các nhà quảng cáo, người khởi xướng và máy quét.
Vì vậy, công nghệ BLE chỉ quét 3 kênh quảng cáo bluetooth phải quét 32 kênh. Đây là khoảng 0,6 đến 1,2 ms thời gian khám phá đối với BLE, trái ngược với 22,5 ms thời gian khám phá đối với Bluetooth, đây là mức tiết kiệm năng lượng cho BLE.
Ngoài ra, các thiết bị BLE trong 3 ms có thể quét, kết nối, gửi dữ liệu, xác nhận xác nhận tiếp nhận và chấm dứt trong trường hợp Bluetooth mất hơn 100 ms để thực hiện các nhiệm vụ tương tự.
Ngoài ra các gói BLE ngắn hơn nhiều so với các gói dữ liệu cổ điển Bluetooth cũng góp phần tiết kiệm năng lượng.
Để kết luận câu trả lời dưới đây là các phép đo phạm vi của các sự kiện kết nối và mức tiêu thụ năng lượng liên quan cho năng lượng thấp bluetooth đã được thực hiện trên TI CC2541.
Người giới thiệu
