Проблема с классическим Bluetooth заключается в быстрой разрядке аккумулятора и частых обрывах соединения, что требует частого сопряжения и повторного сопряжения. Возможность успешно решать эти проблемы — одна из причин быстрого роста BLE. Bluetooth Low Energy — это более интеллектуальная и энергосберегающая версия беспроводной технологии Bluetooth. Он уже играет важную роль в превращении умных гаджетов в еще более умные, делая их компактными, доступными и менее сложными.
Так как же BLE обеспечивает низкое энергопотребление и каковы его технические характеристики? Согласно информации, опубликованной на официальной пресс-конференции SIG, по сравнению с классической технологией BT основные изменения в основном отражаются в снижении энергопотребления в режиме ожидания, реализации высокоскоростного соединения и снижении пикового энергопотребления.
Передача данных: BLE поддерживает очень короткие пакеты данных (минимум 8 октетов, максимум 27 октетов) со скоростью 1 Мбит/с. Во всех соединениях используется расширенный рейтинг Sniff-Sub (режим Sniff с замедлением) для достижения сверхнизкой продолжительности рабочего цикла, тем самым сводя к минимуму энергопотребление.
Скачкообразная перестройка частоты: BLE использует AFH, общий для всех версий технологии Bluetooth, чтобы свести к минимуму помехи от других технологий в диапазоне ISM 2,4 ГГц. Преимущества эффективного многопутевого распространения увеличивают бюджет канала и эффективный рабочий диапазон, а также оптимизируют энергопотребление.
Хост-контроллер: Сокращен диапазон радиочастот и время включения радиочастоты. Традиционный Bluetooth использует для вещания от 16 до 32 частотных диапазонов, в то время как BLE использует только 3 широковещательных частотных диапазона. Время включения радиочастоты для каждой трансляции уменьшено с 22 мс традиционного Bluetooth до 0,6~1,2 мс, более быстрое соединение (обнаружение происходит на 3 каналах). BLE вкладывает много энергии в контроллер, что позволяет HOST спать в течение более длительного времени (Duty-Cycle), и пробуждается контроллером только тогда, когда HOST необходимо выполнить определенные операции, а в Duty-Cycle отправка данных интервал также контролируется увеличением. Это сохраняет большую часть тока, поскольку хост-процессор обычно потребляет больше энергии, чем контроллер BLE.
Более «свободные» радиочастотные параметры и отправка очень коротких пакетов: обе технологии используют модуляцию с частотной манипуляцией по Гауссу (GFSK), но Bluetooth с низким энергопотреблением использует индекс модуляции 0,5 по сравнению с 0,35 для стандартного Bluetooth. 0,5 Показатель степени близок к схеме гауссовской минимальной манипуляции сдвига (GMSK), которая может снизить требования к энергопотреблению беспроводных устройств. В то же время технология Bluetooth с низким энергопотреблением использует очень короткие пакеты данных, что обеспечивает охлаждение кремния. Таким образом, приемопередатчики Bluetooth с низким энергопотреблением не требуют энергоемкой повторной калибровки и архитектуры с обратной связью.
Задержка. Стандартная технология Bluetooth – это беспроводная технология, ориентированная на установление соединения, с фиксированным интервалом времени соединения, поэтому она идеально подходит для соединений с высокой активностью, таких как мобильные телефоны, подключающие беспроводные гарнитуры. Напротив, BLE может поддерживать установление соединения и передачу данных всего за 3 миллисекунды. Это позволяет приложениям устанавливать соединение и передавать аутентифицированные данные всего за несколько миллисекунд для кратковременной связи перед быстрым отключением.
Диапазон: Увеличенный индекс модуляции позволяет максимальному диапазону BLE превышать 100 метров.
Надежность: BLE использует надежную 24-битную CRC для всех пакетов, чтобы обеспечить максимальную устойчивость к помехам.
Надежная безопасность. Полное шифрование AES-128 с использованием CCM обеспечивает надежное шифрование пакетов и аутентификацию, что обеспечивает безопасность связи.
Топология: BLE использует 32-битный адрес доступа в каждом пакете для каждого ведомого устройства, что позволяет подключать миллиарды устройств. Эта технология оптимизирована для соединений «один к одному», в то же время допуская соединения «один ко многим» с использованием звездообразной топологии.
Поддержка на уровне чипа: режим низкого энергопотребления чипа используется для ограничения энергопотребления чипа. Чип предоставляет множество элементов управления с низким энергопотреблением для снижения энергопотребления чипа.
Управление рабочим режимом системы: вся система SOC (система на кристалле) имеет несколько рабочих режимов, и различные рабочие режимы можно выбирать в соответствии с фактическими требованиями к энергопотреблению и производительности.
Стробирование тактовой частоты и модуляция тактовой частоты: функция отключения тактовой частоты, которая может отключить ненужные тактовые частоты и снизить энергопотребление микросхемы. Тактовая частота системы может регулироваться. После выполнения условий снижения частоты всей системы система может автоматически переключать тактовую частоту, чтобы снизить энергопотребление чипа.
Контроль низкого энергопотребления на уровне модуля: Обеспечьте контроль низкого энергопотребления на уровне модуля. Когда BLE или DSP не работают, питание модуля можно отключить, чтобы снизить энергопотребление чипа.
Модуль Bluetooth с низким энергопотреблением, разработанный командой MuYu, помогает модулю BLE достичь низкого энергопотребления за счет сочетания энергосберегающей конструкции, более низкой скорости передачи данных, оптимизированных параметров соединения и других технологий, что делает его пригодным для различных приложений с питанием от батареи и приложений с ограниченным энергопотреблением. , такие как носимые устройства, датчики IoT и другие устройства с батарейным питанием.
