اهمیت کارایی قدرت در بلوتوث Wearables

پوشیدنی های مدرن مانند ردیاب های تناسب اندام، ساعت های هوشمند و پچ های پزشکی به بلوتوث برای تبادل داده های یکپارچه متکی هستند، چالش در تعادل با زندگی باتری است، زیرا کاربران انتظار دارند که دستگاه ها روزهای گذشته یا هفته ها بین شارژ بلوتوث انرژی کم (BLE) این را با معرفی چندین حالت کم قدرت و ویژگی های مدیریت پیشرفته قدرت، شناسایی این حالت ها به توسعه دهندگان کمک می کند تا محصولات کارآمد تر طراحی کنند و مصرف کنندگان اطلاعات دقیق تری در مورد انتخاب های پوشیدنی خود داشته باشند.

بلوتوث انرژی کم (BLE) معماری و اصول قدرت

BLE در گروه ISM 2.4 گیگاهرتز عمل می کند و از 40 کانال (3 کانال تبلیغاتی، 37 کانال داده) استفاده می کند، پروتکل در اطراف انفجار کوتاه فعالیت طراحی شده است و به دنبال آن پارامترهای کلیدی طولانی مدت است که مصرف برق شامل فاصله تبلیغات، فاصله اتصال، تاخیر برده و نظارت بر زمان بندی، استاندارد چند نقش تعریف می کند -peripheral (معمولا پوشیدنی) و مرکزی (به طور خاص، هر کدام از ویژگی های قدرت متمایز است.

تبلیغات Mode

در حالت تبلیغات، یک دستگاه جانبی به طور دوره ای بسته های کوچک را در یک یا چند کانال تبلیغاتی ارسال می کند. فاصله بین تبلیغات (adv Interval) از 20 متر تا 10.24 می باشد، با پیش فرض 1.28 s فاصله کوتاه تر اجازه می دهد تا کشف سریع تر اما بسیاری از پوشیدنی ها از یک حالت تبلیغاتی گسترده در BLE 5.0 + استفاده می کنند تا چرخه تبلیغات بزرگتر را ارسال کنند در حالی که به طور متوسط هزینه های پایین را حفظ می کنند.

حالت اسکن و Initiating

دستگاه های مرکزی (مانند تلفن های هوشمند) می توانند یک روال اسکن را برای گوش دادن به تبلیغات اجرا کنند.دو حالت وجود دارد: اسکن غیرفعال (لیست فقط) و اسکن فعال (اطلاعات اضافی از محیط های جانبی) اسکن فعال از قدرت بیشتری استفاده می کند، اما می تواند آدرس های دستگاه را برای پوشیدنی هایی که باید به سرعت کشف شوند، تولید کنندگان اغلب تبلیغات هدایت شده (به دنبال یک مرکز خاص) با فاصله کوتاه تر، سپس برای بازگشت طولانی مدت طولانی، حل کند.

حالت اتصال: اتصال Intervals و برده Latency

هنگامی که متصل، محیط و مرکزی توافق در مورد یک فاصله اتصال (7.5 متر تا 4 ثانیه) محیط زیست تنها در ابتدای هر فاصله برای دریافت داده ها از مرکز است.اگر هیچ داده ای وجود ندارد، آن را به خواب می رود، تأخیر برده اجازه می دهد تا محیط اطراف به تعدادی از رویدادهای اتصال، کاهش قدرت بیشتر، به عنوان مثال، یک ضربان قلب پوشیدنی انتقال داده تنها 5 ثانیه با تأخیر در هر بارید.

حالت خواب و خواب عمیق

تراشه های BLE چندین حالت خواب را ارائه می دهند: حالت بیکار (خواب کم قدرت با تایمر)، خواب عمیق (توجه رم، بسیار کم جریان)، و خاموش کردن (از طریق رویداد خارجی) انتقال کارآمد بین این ایالت ها بر اساس نیازهای کاربردی، ردیاب تناسب اندام ممکن است در خواب عمیق، از طریق وقفه یک وقفه شتاب سنج بیدار بماند، سپس وارد حالت تبلیغات به طور خلاصه با داده های همگام سازی در صبح.

ویژگی های پیشرفته BLE برای عمر باتری گسترده

Data Long Extension (DLE)

DLE که در BLE 4.2 معرفی شده است، اجازه می دهد تا بسته های تا 251 بایت به جای 27 بایت اصلی، انتقال کمتر به معنای فعالیت رادیویی کمتر است.به عنوان مثال، یک پوشیدنی ارسال 100 بایت از داده های سنسور می تواند این کار را در یک بسته به جای چهار، کاهش زمان و مصرف انرژی.

LE 2M PHY و کد شده PHY

BLE 5.0 سه لایه فیزیکی را معرفی کرد: 1M (legacy)، 2M (سرعت دوگانه)، و PHY کد شده (طولانی تر در 125 کیلوبایت یا 500 کیلوبایت) زمان انتقال را به نصف برای همان مقدار داده کاهش می دهد، کاهش مصرف فعلی، اما از انرژی بیشتر استفاده می کند؛ برای پوشیدنی های پوشیدنی که به طور معمول برای ردیابی 2، مقدار کافی از مقادیر کمی از دارایی مورد نیاز است.

سفیدی و فیلتر

استفاده از یک لیست سفید (یک لیست از دستگاه های مرکزی تایید شده) اجازه می دهد تا یک محیط جانبی تنها به دستگاه های شناخته شده پاسخ دهد، این باعث کاهش بیداری غیر ضروری و صرفه جویی در قدرت می شود، به طور مشابه، بسته تبلیغات می تواند شامل یک فیلتر UUID سرویس باشد تا تنها مرکز علاقه مند تبلیغات را پردازش کند.

ارتباطات امن

در حالی که رمزگذاری اضافه می کند، اتصالات امن مناسب از Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH) برای مذاکره کلید ها استفاده می کنند، که تعداد بسته های جفت سازی را در مقایسه با جفت سازی میراث کاهش می دهد، مسیر داده های رمزگذاری شده می تواند از DLE ذکر شده در بالا استفاده کند.اثر خالص یک فرایند جفت سازی کارآمد تر است که انرژی کمتری مصرف می کند.

روش به روز رسانی پارامتری

پس از اتصال اولیه، محیط می تواند یک فاصله اتصال طولانی تر، تاخیر برده بالاتر یا هر دو را درخواست کند، این اجازه می دهد تا پوشیدنی برای انطباق مشخصات قدرت خود بر اساس فعالیت، به عنوان مثال، در طول یک تمرین، ممکن است از یک فاصله کوتاه برای داده های زمان واقعی استفاده کند؛ زمانی که بیکار، ممکن است یک فاصله آرام برای صرفه جویی در باتری درخواست کند.

استراتژی های بهینه سازی قدرت جهانی برای توسعه دهندگان

بهینه سازی چرخه تبلیغات

برای یک پوشیدنی که تنها زمانی قابل کشف باشد که کاربر صفحه نمایش را لمس کند یا دکمه ای را فشار دهد، از حالت قابل کشف نامحدود با فاصله تبلیغاتی کوتاه (به عنوان مثال، 30 متر) برای چند ثانیه استفاده کنید، سپس به [F:2 غیر قابل کشف [FLT3 یا تبلیغات طولانی مدت (مانند، همیشه از 2.56 استفاده کنید.

انتخاب پارامترهای اتصال مناسب

فاصله اتصال را به اندازه تاخیر برنامه تنظیم کنید.برای سنسورهای بهداشتی مانند مانیتور ضربان قلب (HRM)، اتصال 500 متر به 1000 متر معمول است، با تاخیر برده 3 تا 5 ثانیه، این یک چک در هر 2 تا 5 ثانیه، که قابل قبول برای HRM داده ها برای جریان مداوم (به عنوان مثال، ECG)، یک فاصله کوتاه تر، اما بسته غیر قابل اجتناب است، ممکن است به کاهش کمک کند.

مینیمال کردن انتقال داده ها

فقط داده ها را ارسال کنید زمانی که تغییر می کند (حتی به صورت ثابت) به جای استفاده از دستور نوشتن (هیچ یک از آنها را نمی شناسند) به جای درخواست نوشتن زمانی که قابلیت اطمینان مهم نیست.

استفاده از حالت خواب به طور موثر

۳- از طریق یک دستگاه دولتی با سه حالت استفاده کنید: فعال [در خواب، رادیو، سنسور های کم قدرت] و خواب عمیق (تنها RTC اجرا می شود، و یا یک دکمه تماس عمیق را بررسی می کند.

دانلود بازی Exploiting BLE 5x Extensions

از تبلیغات ناخواسته برای ارسال تا 255 بایت در یک بسته تبلیغاتی واحد، فعال کردن تبلیغات دوره ای بدون اتصال کامل استفاده کنید، این می تواند برای پوشیدنی های مانند beacon-like که گاهی اوقات وضعیت پخش (به عنوان مثال، سطح باتری) به یک مرکزی مفید باشد.

تاثیر بر تجربه کاربری و مدت زمان طولانی دستگاه

کاربران انتظار دارند که پوشیدنی ها حداقل یک روز (ساعت هوشمند) تا هفته ها (گروه های تناسب اندام ساده) دوام بیاورند، بهینه سازی قدرت به طور مستقیم بر این امر تأثیر می گذارد، به عنوان مثال، سری Apple Watch 9 از یک پشته مناسب استفاده می کند که فواصل اتصال را بر اساس استفاده تنظیم می کند؛ این کار به شما کمک می کند تا باتری های تمام روزه را با استفاده از یک جفت طولانی مدت تبلیغات با تکنیک های خواب عمیق برای درک این برنامه های باتری، به طور دقیق، و همچنین کمک می کند.

تجارت آزاد: مسئولیت پذیری در برابر عمر باتری

فواصل اتصال کوتاه تر، پاسخگویی کاربر را بهبود می بخشد (به عنوان مثال، اعلان های سریع تر) اما افزایش قدرت، سیستم عامل Smartwatch اغلب یک "حالت قدرت پایین" را نشان می دهد که فاصله اتصال را افزایش می دهد و روشنایی صفحه را کاهش می دهد. توسعه دهندگان باید پروفایل های قدرت قابل تنظیم - عملکرد، متعادل و صرفه جویی را ارائه دهند - بنابراین کاربران می توانند بر اساس نیازهای روزانه خود انتخاب کنند.

ارجاعات خارجی برای خواندن بیشتر

نتیجه گیری

حالت های کم قدرت بلوتوث – از فواصل تبلیغاتی تا پارامترهای اتصال و ویژگی های پیشرفته 5x – یک ابزار قوی برای گسترش عمر باتری در پوشیدنی ها را انتخاب کنید.با دقت پارامترهای انتخاب شده، استفاده از گزینه های DLE و PHY و پیاده سازی حالت های خواب هوشمند، تولید کنندگان می توانند به روزها یا هفته های عملیات در سلول های کوچک سکه یا باتری های لیتیوم فشرده دست یابند، زیرا اکوسیستم IoT استراتژی های بهینه سازی طولانی مدت را برای ایجاد دستگاه های حیاتی کاربر پسند می کند.