Il existe de nombreux facteurs qui font que le BLE est de faible puissance, et j'ai essayé d'en traiter le plus possible.
Afin de mieux comprendre les différences de consommation d'énergie entre Bluetooth classic et BLE, il serait utile d'examiner certaines des différences entre les technologies Bluetooth. Cela aiderait à apprécier la différence de consommation d'énergie. Pour le débutant, le Bluetooth classique se compose de Bluetooth 1.0-3.0. Il s'agit notamment de Bluetooth BR (Basic Rate) autour de 1,2 Mbit / sec, Bluetooth EDR (Enhance Data Rate) à 3Mbits / Sec et Bluetooth HS.
Le Bluetooth fonctionne dans la bande ISM 2,4 GHz, tandis que le Bluetooth classique utilise 79 canaux de 2,4 GHz à 2,4835 GHz chacun espacés de 1 Hz, tandis que le BLE utilise 40 canaux de 2,402 GHz 2,480 GHz chacun espacés de 2 MHz. Sur les 40 chaînes, 3 d'entre elles sont dédiées aux demandes publicitaires. Les paramètres initiaux sont échangés en utilisant le même canal utilisé pour la demande de connexion. Une fois la découverte et la connexion réussies, des canaux de données réguliers sont utilisés pour la communication. Notez également que les canaux publicitaires ne chevauchent pas les canaux 1, 6 et 11 du spectre étalé à séquence directe Wifi (DSSS) . Bluetooth utilise donc une bande de fréquence de 2,4 GHz mais met en œuvre un protocole de décalage de fréquence gaussien plus simple pour réduire la puissance ainsi que le DSSS. modulation.
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BLE a de nombreux modes différents dont les principaux modes de fonctionnement sont le mode publicitaire, le mode de numérisation, le périphérique maître et le périphérique esclave. En mode publicité, l'appareil de base BLE recevra des réponses d'autres appareils BLE pour des événements publicitaires. En mode de numérisation, le périphérique BLE recherchera les demandes de publicité provenant d'autres périphériques BLE et répondra avec des informations supplémentaires en fonction de l'état du statut de numérisation actif. Il y a aussi le mode passif, scanner uniquement et annonceur uniquement, auquel cas la fonction de récepteur et d'émetteur du module RF est respectivement requise. Une certaine compréhension de la machine Link Layer State est utile pour comprendre la gestion de la consommation d'énergie . Il y a cinq états et ils sont
- En veille : peut être conclu à partir de n'importe quel autre état et aucun paquet de transmission ou de réception
- Publicité : Cet état peut être entré à partir de l'état de veille. Dans cet état, la couche liaison transmettra des paquets publicitaires et répondra aux échanges de données liés à la publicité
- Numérisation : l'état de numérisation peut être entré à partir de l'état de veille, qui écoute les paquets de canaux publicitaires des appareils
- Initiation : la couche liaison dans cet état établit une connexion avec un autre appareil répondant aux paquets de canaux publicitaires provenant d'appareils spécifiques
- Connexion : L'état de connexion a deux rôles définis, à savoir maître et esclave. Un appareil dans le rôle maître définira le moment de la transmission
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Une connexion est établie par un appareil en mode annonceur et l'autre en mode initiateur. L'initiateur devient le maître et l'annonceur devient l'esclave. Cet échange de données maître-esclave définit des paramètres de connexion critiques tels que la définition du canal et de la synchronisation, qui comprend l'intervalle de connexion et la latence de salve. La latence de l'esclave est importante car elle détermine le nombre d'intervalles de connexion que l'esclave peut ignorer sans perdre la connexion. Cela permet à l'esclave d'optimiser et de préserver la consommation d'énergie . L'esclave peut demander de mettre à jour les paramètres de communication pour mieux s'adapter à l'application de l'esclave.
Dans votre question, vous avez fait référence à un événement de connexion. Le diagramme ci-dessous décrit un événement de connexion.
La consommation d'énergie lors d'un événement de connexion sera discutée plus loin.
Une PDU CONNECT_REQ est envoyée par l'initiateur ou reçue par l'annonceur, moment auquel les paramètres de connexion sont échangés. Ces paramètres ont un effet profond sur la consommation d'énergie.
- L'intervalle de connexion détermine le temps entre deux connexions. Cela peut être aussi bas que 7,5 ms ou aussi élevé que 4 secondes. Comme on peut imaginer des intervalles de connexion plus longs, cela signifie une faible consommation d'énergie, mais aussi des débits de données faibles.
- La latence de l'esclave définit le nombre d'événements de connexion consécutifs que l'esclave peut ignorer du maître, ce qui a encore une fois un effet sur la faible consommation d'énergie
- La temporisation de supervision est la temporisation entre deux paquets de données reçus avant la perte de la connexion.
Le cadre Bluetooth Low Energy contribue également à une faible consommation d'énergie . Le paquet le plus court transmis peut être de 80 bits avec un temps de transmission de 80usec. Le paquet le plus long peut être de 376 bits avec un temps de transmission d'environ 0,3 mSec. Celles-ci sont très importantes pour les appareils BLE monomode.
Afin de gérer la consommation d'énergie et de maintenir les conceptions héritées, les normes Bluetooth 4.0 ont été développées. Bluetooth 4.0 a effectivement deux modes, simple et double. Le mode unique prend en charge les appareils esclaves de faible puissance utilisant la norme mieux connue sous le nom de BLE. Le double mode, comme on pourrait le supposer, prend en charge Bluetooth BR / EDR et BLE.
Les listes blanches constituent une autre option d'économie d'énergie. Cela permet à la couche de liens de filtrer les annonceurs, les initiateurs et les scanners.
La technologie BLE ne scanne donc que 3 canaux publicitaires. Le bluetooth doit scanner 32 canaux. Cela représente environ 0,6 à 1,2 ms de temps de découverte pour BLE, contre 22,5 ms de temps de découverte pour Bluetooth, ce qui représente une économie d'énergie pour BLE.
De plus, les appareils BLE en 3 ms peuvent scanner, se connecter, envoyer des données, confirmer la réception et terminer où Bluetooth prend plus de 100 ms pour accomplir les mêmes tâches.
Les paquets BLE sont également beaucoup plus courts que les paquets de données Bluetooth classiques, ce qui contribue également aux économies d'énergie.
Pour conclure cette réponse ci-dessous, vous trouverez des mesures de la portée des événements de connexion et de la consommation d'énergie associée pour le Bluetooth à faible énergie, qui ont été effectuées sur une TI CC2541.
Références
