Nid yw effeithlonrwydd pŵer Ynni Isel Bluetooth (BLE) yn ganlyniad i un tric hud, ond yn hytrach cyfuniad o ddewisiadau dylunio clyfar sy'n sylfaenol wahanol i Classic Bluetooth.
Dyma ddadansoddiad o pam mae BLE mor ynni-effeithlon, o'r cysyniadau pwysicaf i'r manylion manylach.
Yr Egwyddor Graidd: "Siarad yn Gyflym, Cysgu'n Gyflym"
Dychmygwch ddau berson yn cyfathrebu:
Bluetooth clasurolyn debyg i gael asgwrs barhaus. Mae angen i'r ddau ohonoch barhau i wrando a siarad i gynnal y llif, sy'n defnyddio llawer o egni.
BLEyn debygcyfnewid negeseuon testun cyflym, a drefnwyd ymlaen llaw. Rydych chi'n troi'ch ffôn ymlaen, yn anfon / derbyn y neges mewn ffracsiwn o eiliad, ac yna'n diffodd eich ffôn eto i arbed batri.
Yr athroniaeth "cwsg-gyntaf" hon yw calon effeithlonrwydd BLE.
Strategaethau Technegol Allweddol ar gyfer Pŵer Isel
1. Cylchred Dyletswydd Isel
Dyma'r ffactor mwyaf allweddol.Cylch dyletswyddyn cyfeirio at y gymhareb o amser y mae'r radio yn weithredol (trosglwyddo neu dderbyn) i'r amser y mae'n cysgu.
Mae BLE wedi'i gynllunio i gael ancylch dyletswydd hynod o isel. Mae'r radio fel arfer mewn cyflwr cwsg dwfn, gan ddefnyddio symiau llai o bŵer (yn aml yn yr ystod omicroamps neu hyd yn oed nanoamps).
Dim ond ar gyfer pyliau byr iawn, anaml y mae'n "deffro" i anfon neu wirio am ddata. Gall digwyddiad cysylltiad fod mor fyr ag ychydig gannoedd o ficro-eiliadau.
2. Stack Protocol Syml
Nid oes rhaid i'r "ymennydd" y tu ôl i'r radio weithio mor galed.
Mae BLE yn defnyddio llawerstac protocol symlach a mwy mainna Classic Bluetooth. Fe'i cynlluniwyd o'r gwaelod i fyny ar gyfer trosglwyddiadau data achlysurol, bach.
Mae hyn yn golygu y gall y prosesydd fod yn symlach, rhedeg ar gyflymder cloc is, a chwblhau ei dasgau (fel data pecynnu) yn gynt o lawer, gan ganiatáu iddo ddychwelyd i gysgu'n gynt.
3. Sefydlu Cysylltiad Cyflym
Mae BLE yn lleihau'n sylweddol yr amser sydd ei angen i sefydlu cysylltiad a throsglwyddo data.
Gall dyfais BLE hysbysebu ei bresenoldeb, ffurfio cysylltiad, anfon data, a datgysylltu i mewndim ond ychydig o filieiliadau.
Gall Bluetooth clasurol gymrydeiliadaui gyflawni'r un broses, pan fydd y ddau radio yn weithredol ac yn defnyddio pŵer sylweddol.
4. Modd Hysbysebu Uwch (Darlledu).
Mae hon yn nodwedd sy'n lladd ar gyfer synwyryddion pŵer ultra{0}isel-. Nid oes angen i ddyfais BLE hyd yn oed ffurfio cysylltiad i anfon data.
Gall ddeffro o bryd i'w gilydd, darlledu pecyn bach o ddata (fel darlleniad tymheredd neu beacon "Dwi yma"), a mynd yn ôl i gysgu.
Gall unrhyw ddyfais gyfagos (fel ffôn clyfar) wrando am y darllediadau hyn heb byth ffurfio cysylltiad pŵer-ddwys. Mae hyn yn berffaith ar gyfer data un ffordd.
5. Paramedrau Cysylltiad Hyblyg
Unwaith y bydd cysylltiad wedi'i sefydlu, mae wedi'i optimeiddio'n fawr ar gyfer pŵer.
Paramedrau fel yCyfwng Cysylltiad(yr amser rhwng deffro-ups) aCudd Caethwasiaeth(faint o ddeffro-gall dyfais hepgor os nad oes ganddi ddata) yn gallu cael ei diwnio.
Gall monitor cyfradd curiad y galon ddefnyddio egwyl gyflym (ee, 20ms).
Gall clo smart sydd ond angen ei agor unwaith y dydd ddefnyddio cyfwng araf iawn (ee, 1 eiliad neu fwy), yn cysgu am 99.9% o'r amser.
6. Trwybwn Data Cyfyngedig
Dyma'r gyfaddawd-i ffwrdd. Mae BLE wedi'i optimeiddio ar gyferpecynnau bach o ddata.
Mae'n berffaith ar gyfer anfon gorchmynion fel "ymlaen / i ffwrdd," neu ddarlleniadau synhwyrydd fel "72 gradd F, lleithder 50%.
Y maeddimwedi'i gynllunio ar gyfer ffrydio -lled band uchel, parhaus fel sain (sef at ddiben Classic Bluetooth a BLE Audio/LE Audio). Trwy beidio â chefnogi hyn yn ei ddyluniad craidd, mae BLE yn osgoi'r costau pŵer uchel sy'n gysylltiedig ag ef.
Enghraifft Ymarferol: Synhwyrydd Tymheredd BLE
Cwsg dwfn:Mae'r synhwyrydd yn cysgu am 10 eiliad, gan ddefnyddio bron dim pŵer.
Deffro Byr-i fyny:Mae ei amserydd mewnol yn ei ddeffro.
Mesur a Pharatoi:Mae'n cymryd darlleniad tymheredd ac yn ei becynnu i mewn i becyn data bach.
Trosglwyddo:Mae'n pweru ei radio am ~1 milieiliad i ddarlledu'r pecyn hwn.
Yn ôl i gysgu:Caeodd y radio a'r prosesydd ar unwaith, gan ddychwelyd i gwsg dwfn am 10 eiliad arall.
Yn y cylch hwn, mae'r ddyfais yn weithredol am lai na 0.01% o'r amser.
Cipolwg ar Gymhariaeth: BLE vs Classic Bluetooth
| Nodwedd | Bluetooth Egni Isel (BLE) | Bluetooth clasurol (ee, ar gyfer Sain) |
|---|---|---|
| Nod Cynradd | Anfon data bach, ysbeidiol gydag ychydig iawn o bŵer. | Ffrydio data parhaus (sain, trosglwyddo ffeiliau). |
| Defnydd Pŵer | Eithriadol o Isel(Misoedd i flynyddoedd ar fatri cell darn arian) | Cymharol Uchel(Oriau i ddyddiau ar fatri y gellir ei ailwefru) |
| Cylch Dyletswydd | Isel iawn (<1%) | Uchel Iawn (Gall fod yn 100% yn ystod defnydd gweithredol) |
| Cyfredol Uchaf | ~ 10-20 mA | ~ 20-40 mA (neu fwy) |
| Cyflymder Cysylltiad | Cyflym Iawn (Milieiliadau) | Araf (Gall gymryd eiliadau) |
| Trwybwn Data | Isel (Ffocws ar negeseuon byr) | Uchel (Wedi'i gynllunio ar gyfer ffrydiau data mawr) |
Casgliad
Mae BLE yn cyflawni ei effeithlonrwydd pŵer rhyfeddol trwy foddiog trwy ddyluniad. Mae'n blaenoriaethu cwsg yn anad dim, gan ddefnyddio cyfuniad o radio cyflym, ymennydd syml, a phatrymau cyfathrebu deallus i wneud ei waith yn yr amser byrraf posibl cyn mynd yn ôl i'w gyflwr sylfaenol: dwfn, pŵer-arbed cwsg.
