มีหลายปัจจัยที่ทำให้ BLE ใช้พลังงานต่ำและฉันพยายามที่จะจัดการกับปัญหาให้มากที่สุด
เพื่อให้เข้าใจถึงความแตกต่างของการใช้พลังงานระหว่าง Bluetooth classic และ BLE ได้ดียิ่งขึ้นมันจะเป็นประโยชน์ในการดูความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยี Bluetooth สิ่งนี้จะช่วยชื่นชมความแตกต่างในการใช้พลังงาน สำหรับผู้เริ่มต้นบลูทู ธ คลาสสิคประกอบด้วยบลูทู ธ 1.0-3.0 สิ่งเหล่านี้รวมถึง Bluetooth BR (อัตราพื้นฐาน) รอบ 1.2Mbit / วินาที, Bluetooth EDR (เพิ่มอัตราข้อมูล) ที่ 3Mbits / วินาทีและ Bluetooth HS
บลูทู ธ ทำงานในย่านความถี่ 2.4 GHz ISM พร้อมบลูทู ธ แบบคลาสสิกใช้ 79 ช่องสัญญาณจาก 2.4GHz ถึง 2.4835 GHz แต่ละช่องว่างห่างกัน 1Hhz ในขณะที่ BLE ใช้ 40 ช่องสัญญาณจาก 2.402 GHz 2.480 GHz แต่ละช่องว่างห่างกัน 2MHz จาก 40 ช่อง 3 ช่องนั้นมีไว้สำหรับคำขอโฆษณา พารามิเตอร์เริ่มต้นมีการแลกเปลี่ยนโดยใช้ช่องทางเดียวกันที่ใช้สำหรับการร้องขอการเชื่อมต่อ เมื่อค้นพบและเชื่อมต่อสำเร็จช่องสัญญาณปกติจะใช้สำหรับการสื่อสาร นอกจากนี้โปรดทราบว่าช่องโฆษณาไม่ทับซ้อนกับช่องสัญญาณ Wifi Direct-sequence spread spectrum (DSSS) 1, 6 และ 11 ดังนั้น Bluetooth จึงใช้ย่านความถี่ 2.4 GHz แต่ใช้Gaussian Frequency Shifting Protocol ที่ง่ายกว่าเพื่อลดพลังงานรวมถึง DSSS การปรับ
คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพขนาดใหญ่
คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพขนาดใหญ่
คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพขนาดใหญ่
BLE มีโหมดที่แตกต่างกันมากมายซึ่งโหมดการทำงานหลักคือโหมดโฆษณาโหมดการสแกนอุปกรณ์หลักและอุปกรณ์ทาส ในโหมดการโฆษณาอุปกรณ์พื้นฐาน BLE จะได้รับการตอบสนองจากอุปกรณ์ BLE อื่น ๆ สำหรับกิจกรรมการโฆษณา ในโหมดสแกนอุปกรณ์ BLE จะสแกนคำขอโฆษณาจากอุปกรณ์ BLE อื่น ๆ และจะตอบกลับด้วยข้อมูลเพิ่มเติมขึ้นอยู่กับสถานะของสถานะการสแกนที่ใช้งานอยู่ นอกจากนี้ยังมีโหมดพาสซีฟสแกนเนอร์และโฆษณาเท่านั้นในกรณีที่จำเป็นต้องใช้ฟังก์ชันตัวรับสัญญาณและตัวส่งสัญญาณของโมดูล RF ตามลำดับ ความเข้าใจบางส่วนของเครื่องรัฐชั้นเชื่อมโยงเป็นประโยชน์ต่อการบริหารจัดการความเข้าใจในการใช้พลังงาน มีห้ารัฐและพวกเขาเป็น
- สแตนด์บาย : สามารถเข้าสู่สถานะอื่นและไม่ส่งหรือรับแพ็กเก็ต
- การโฆษณา : สถานะนี้สามารถป้อนจากสถานะสแตนด์บาย ในสถานะนี้ลิงก์เลเยอร์จะส่งแพ็กเก็ตโฆษณารวมทั้งตอบสนองต่อการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับโฆษณา
- การสแกน : สถานะการสแกนสามารถป้อนจากสถานะสแตนด์บายซึ่งรับฟังแพ็คเก็ตช่องโฆษณาจากอุปกรณ์
- การเริ่มต้น : เลเยอร์การเชื่อมโยงในสถานะนี้เริ่มต้นการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่นที่ตอบสนองต่อแพ็คเก็ตช่องโฆษณาจากอุปกรณ์เฉพาะ
- การเชื่อมต่อ : รัฐเชื่อมต่อมีสองบทบาทที่กำหนดไว้คือหลักและทาส อุปกรณ์ในบทบาทหลักจะกำหนดเวลาในการส่ง
คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพขนาดใหญ่
การเชื่อมต่อถูกสร้างขึ้นโดยอุปกรณ์หนึ่งอยู่ในโหมดผู้โฆษณาและอื่น ๆ ในโหมดผู้เริ่มต้น ผู้ริเริ่มกลายเป็นเจ้านายและผู้โฆษณากลายเป็นทาส การแลกเปลี่ยนข้อมูล master ทาสนี้จะกำหนดพารามิเตอร์การเชื่อมต่อที่สำคัญเช่นการกำหนดช่องทางและเวลาซึ่งรวมถึงช่วงเวลาการเชื่อมต่อและเวลาแฝงที่ประหยัด เวลาแฝงของทาสมีความสำคัญเนื่องจากเป็นตัวกำหนดจำนวนช่วงเวลาในการเชื่อมต่อที่สลาฟสามารถเพิกเฉยได้โดยไม่ทำให้การเชื่อมต่อขาดหาย นี้จะช่วยให้ทาสเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและรักษาการใช้พลังงาน สลาฟสามารถขออัพเดทพารามิเตอร์การสื่อสารเพื่อให้เข้ากับแอพพลิเคชั่นของทาสได้ดียิ่งขึ้น
ในคำถามของคุณคุณได้อ้างถึงเหตุการณ์การเชื่อมต่อ แผนภาพด้านล่างอธิบายเหตุการณ์การเชื่อมต่อ
การใช้พลังงานในระหว่างการเชื่อมต่อเหตุการณ์จะกล่าวถึงในภายหลัง
CONNECT_REQ PDU ถูกส่งโดยผู้ริเริ่มหรือได้รับจากผู้โฆษณา ณ จุดที่มีการแลกเปลี่ยนพารามิเตอร์การเชื่อมต่อ พารามิเตอร์เหล่านี้มีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อการใช้พลังงาน
- Connection Intervalกำหนดเวลาระหว่างการเชื่อมต่อสองครั้ง สิ่งนี้อาจต่ำเพียง 7.5 ms หรือสูงถึง 4 วินาที ในฐานะที่เป็นหนึ่งสามารถจินตนาการช่วงเวลาการเชื่อมต่ออีกต่อไปหมายถึงการใช้พลังงานต่ำ แต่ยังหมายถึงอัตราข้อมูลต่ำ
- Slave Latencyกำหนดจำนวนของเหตุการณ์การเชื่อมต่อที่ต่อเนื่องซึ่งสลาฟสามารถเพิกเฉยจากต้นแบบซึ่งมีผลต่อการใช้พลังงานต่ำอีกครั้ง
- การควบคุมการหมดเวลาคือการหมดเวลาระหว่างแพ็กเก็ตข้อมูลที่ได้รับสองชุดก่อนการเชื่อมต่อจะหายไป
กรอบบลูทู ธ พลังงานต่ำก็มีส่วนช่วยในการใช้พลังงานต่ำเช่นกัน แพ็คเก็ตที่สั้นที่สุดสามารถส่งได้ 80 บิตด้วยเวลาการส่ง 80usec แพ็คเก็ตที่ยาวที่สุดสามารถเป็น 376 บิตด้วยเวลาการส่งประมาณ 0.3 mSec สิ่งเหล่านี้สำคัญมากสำหรับอุปกรณ์ BLE โหมดเดียว
เพื่อที่จะจัดการการใช้พลังงานรวมถึงรักษามาตรฐานการออกแบบบลูทู ธ 4.0 แบบดั้งเดิมได้รับการพัฒนา Bluetooth 4.0 อย่างมีประสิทธิภาพมีสองโหมดเดี่ยวและคู่ โหมดเดียวรองรับอุปกรณ์สลาฟพลังงานต่ำโดยใช้มาตรฐานที่รู้จักกันดีในชื่อ BLE โหมดคู่เป็นหนึ่งอาจคาดเดาได้ว่ารองรับทั้ง Bluetooth BR / EDR และ BLE
ตัวเลือกการประหยัดพลังงานก็คือรายการสีขาว สิ่งนี้อนุญาตให้เลเยอร์ลิงก์กรองผู้โฆษณาผู้เริ่มต้นและสแกนเนอร์
ดังนั้นเทคโนโลยี BLE สแกนเพียง 3 ช่องทางโฆษณาบลูทู ธ ต้องสแกน 32 ช่อง นี่คือเวลาการค้นพบของ BLE ประมาณ 0.6 ถึง 1.2 มิลลิวินาทีซึ่งตรงข้ามกับเวลาในการค้นพบบลูทู ธ 22.5 มิลลิวินาทีซึ่งเป็นการประหยัดพลังงานสำหรับ BLE
นอกจากนี้อุปกรณ์ BLE ใน 3 มิลลิวินาทีสามารถสแกนเชื่อมต่อส่งข้อมูลยืนยันการตรวจสอบการรับและยุติการที่บลูทู ธ ใช้เวลามากกว่า 100 มิลลิวินาทีเพื่อทำภารกิจเดียวกันให้สำเร็จ
นอกจากนี้แพ็คเก็ต BLE นั้นสั้นกว่าแพ็คเก็ตข้อมูลบลูทู ธ แบบดั้งเดิมซึ่งช่วยประหยัดพลังงานอีกด้วย
เพื่อสรุปการตอบสนองด้านล่างนี้เป็นการวัดขอบเขตของเหตุการณ์การเชื่อมต่อและการใช้พลังงานที่เกี่ยวข้องสำหรับพลังงานต่ำของบลูทู ธ ซึ่งดำเนินการใน TI CC2541
อ้างอิง
