Bluetooth 저에너지는 연결 이벤트라고하는 짧은 시간 간격 동안 만 데이터를 전송하는 것으로 알려져 있습니다. 연결 이벤트는 사전 정의 된 기간으로 반복됩니다. 남은 시간 동안 Bluetooth LE 장치는 데이터를 전송하거나 수신하지 않습니다. 그것이 낮은 에너지 소비에 도달하는 방법입니다.
한편, 클래식 Bluetooth BR / EDR은 Park 상태입니다. 이 모드에서 파킹 된 슬레이브는 정기적으로 깨어나 채널을 듣고 재 동기화하고 브로드 캐스트 메시지를 확인합니다. 남은 시간 동안 Bluetooth BR / EDR 장치는 데이터를 전송하거나 수신하지 않습니다.
그렇다면 왜 Bluetooth LE가 적은 에너지를 소비합니까?
답변:
BLE를 저전력으로 만드는 많은 요소가 있으며 가능한 한 많은 문제를 해결하려고 시도했습니다.
Bluetooth classic과 BLE의 전력 소비 차이를 더 잘 이해하려면 Bluetooth 기술 간의 일부 차이점을 살펴 보는 것이 도움이 될 것입니다. 이것은 전력 소비의 차이를 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 초보자 용 Bluetooth 클래식은 Bluetooth 1.0-3.0으로 구성됩니다. 여기에는 1.2Mbit / sec의 Bluetooth BR (Basic Rate), 3Mbits / Sec의 Bluetooth EDR (Enhance Data Rate) 및 Bluetooth HS가 포함됩니다.
Bluetooth 클래식은 2.4GHz ISM 대역에서 작동하며, Bluetooth 클래식은 1GHz 간격으로 각각 2.4GHz ~ 2.4835GHz의 79 개 채널을 사용하는 반면, BLE는 2MHz 간격으로 2.402GHz 2.480GHz에서 40 개의 채널을 사용합니다. 40 개 채널 중 3 개는 광고 요청 전용입니다. 초기 매개 변수는 연결 요청에 사용 된 동일한 채널을 사용하여 교환됩니다. 탐색 및 연결에 성공하면 일반 데이터 채널이 통신에 사용됩니다. 또한 광고 채널은 Wi - Fi Direct Direct-sequence Spread Spectrum (DSSS) 채널 1, 6 및 11과 겹치지 않습니다 . 따라서 Bluetooth는 2.4GHz 주파수 대역을 사용하지만보다 단순한 가우스 주파수 편이 프로토콜 을 구현하여 DSSS뿐만 아니라 전력 을 줄입니다. 조정.
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BLE에는 광고 모드, 스캔 모드, 마스터 장치 및 슬레이브 장치 등 주요 작동 모드가 여러 가지 있습니다. 광고 모드에서, BLE 기본 장치는 광고 이벤트에 대한 다른 BLE 장치로부터 응답을 수신 할 것이다. 스캔 모드에서 BLE 장치는 다른 BLE 장치의 광고 요청을 스캔하며 활성 스캔 상태의 상태에 따라 추가 정보로 응답합니다. 수동 모드, 스캐너 및 광고주 만 있으며이 경우 RF 모듈의 수신기 및 송신기 기능이 각각 필요합니다. Link Layer State 시스템에 대한 이해는 전력 소비 관리에 대한 이해에 도움이됩니다 . 5 개의 주가 있으며
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한 장치는 광고주 모드에 있고 다른 장치는 개시 자 모드에 의해 연결됩니다. 초기자가 마스터가되고 광고주가 슬레이브가됩니다. 이 마스터 슬레이브 데이터 교환은 채널 및 타이밍 정의와 같은 중요한 연결 매개 변수를 정의하며, 여기에는 연결 간격 및 절약 대기 시간이 포함됩니다. 슬레이브 대기 시간은 연결이 끊어지지 않고 슬레이브가 무시할 수있는 연결 간격 수를 결정하므로 중요합니다. 이것은 슬레이브가 전력 소비 를 최적화하고 보존 하는 데 도움이됩니다 . 슬레이브는 슬레이브 애플리케이션에 더 잘 맞도록 통신 파라미터 업데이트를 요청할 수 있습니다.
귀하의 질문에서 연결 이벤트를 참조했습니다. 아래 다이어그램은 연결 이벤트를 설명합니다.
연결 이벤트 중 전력 소비에 대해서는 나중에 설명합니다.
CONNECT_REQ PDU는 개시자가 전송하거나 광고주가 연결 매개 변수를 교환 할 때 수신합니다. 이 파라미터는 전력 소비에 큰 영향을 미칩니다.
Bluetooth 저에너지 프레임 워크도 저전력 소비에 기여합니다 . 전송되는 가장 짧은 패킷은 80usec의 전송 시간으로 80 비트 일 수 있습니다. 가장 긴 패킷은 약 0.3mSec의 전송 시간으로 376 비트 일 수 있습니다. 이것들은 단일 모드 BLE 장치에 매우 중요합니다.
전력 소비를 관리하고 레거시 디자인을 유지하기 위해 블루투스 4.0 표준이 개발되었습니다. Bluetooth 4.0에는 단일 및 이중의 두 가지 모드가 있습니다. 단일 모드는 BLE로 잘 알려진 표준을 사용하여 저전력 슬레이브 장치를 지원합니다 . 듀얼 모드는 블루투스 BR / EDR과 BLE를 모두 지원한다고 생각할 수 있습니다.
다른 절전 옵션은 화이트리스트입니다. 이를 통해 링크 계층은 광고주, 개시 자 및 스캐너를 필터링 할 수 있습니다.
따라서 BLE 기술은 3 개의 광고 채널 만 스캔합니다. 블루투스는 32 개의 채널을 스캔해야합니다. 이것은 BLE의 검색 시간이 약 0.6 ~ 1.2ms이며 Bluetooth의 검색 시간은 22.5ms가 아니라 BLE의 절전 시간입니다.
또한 3ms의 BLE 장치는 스캔, 연결, 데이터 전송, 수신 확인 확인 및 Bluetooth가 동일한 작업을 수행하기 위해 100ms 이상 걸리는 위치를 종료 할 수 있습니다.
또한 BLE 패킷은 Bluetooth 클래식 데이터 패킷보다 훨씬 짧아 절전에 기여합니다.
아래의이 응답은 TI CC2541에서 수행 된 블루투스 저에너지의 연결 이벤트 및 관련 전력 소비에 대한 범위 측정입니다.
참고 문헌